ความร เบ องต นเก ยวก บฐานข อม ล. Introduction to Database

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับฐานข้อมูล

Introduction to

Database

• _{ระบบแฟ้มข้อมูล (File-based system) คือ ชุดของ} โปรแกรมประยุกต์ที่ให้ผู้ใช้ ใช้เพื่อประมวลผลงานที่ ต้องการ โดยแต่ละโปรแกรมก็จะกําหนดและจัดการ แฟ้มข้อมูลของตนเอง • _{แฟ้มข้อมูลที่ใช้ในระบบไฟล์จะแยกจากกันเป็น} เอกเทศ และอาจไม่มีความสัมพันธ์กัน • _{โดยส่วนใหญ่ข้อมูลและโปรแกรมมักรวมอยู่ด้วยกัน} เป็นแฟ้มข้อมูล

ระบบแฟ้มข้อมูล

(File-based System)

ฝ่ายลงทะเบียน ฝ่ายห้องสมุด » ข้อมูลนักศึกษา (รหัสชื่อ ที่อยู่) » ข้อมูลการยืม-คืนหนังสือ ฝ่ายการเงิน » ข้อมูลนักศึกษา (รหัส ชื่อ ที่อยู่) » ข้อมูลการเงิน » ข้อมูลนักศึกษา (รหัสชื่อ ที่อยู่) » ข้อมูลการลงทะเบียน ระบบแฟ้มข้อมูล (File-based System)

ข้อจํากัดของการประมวลผลแบบแฟ้มข้อมูล

• _{ความซํ้าซ้อนของข้อมูล (Redundancy)} • _{ความขัดแย้งของข้อมูล (Data Inconsistency)} เนื่องจากข้อมูลแยกกันโดยเป็นอิสระ เมื่อแฟ้มที่มี ข้อมูลซํ้าซ้อนกันแฟ้มใดแฟ้มหนึ่งถูกแก้ไข อีกแฟ้ม อาจไม่ถูกแก้ไขให้มีข้อมูลเหมือนกัน • _{ความไม่เป็นอิสระระหว่างโปรแกรมกับข้อมูล (Data} Dependency) หากต้องการเปลี่ยนโครงสร้างของ ข้อมูลต้องแก้ไขโปรแกรมทั้งระบบ

ความหมายของระบบฐานข้อมูล

• _{ระบบฐานข้อมูล (Database system) หมายถึง เป็น} กลุ่มของข้อมูลที่สัมพันธ์กัน นํามาเก็บรวบรวมเข้า ไว้ด้วยกันอย่างมีระบบและและข้อมูลที่ประกอบกัน เป็นฐานข้อมูลนั้น ต้องตรงตามวัตถุประสงค์การใช้ งาน เพื่อให้สามารถนําข้อมูลมาประมวลเพื่อช่วยใน การตัดสินใจ ลดความซํ้าซ้อน สามารถใช้ข้อมูล ร่วมกันได้ มีการควบคุมดูแลรักษา

ระบบฐานข้อมูล

(Database system)

• _{ระบบฐานข้อมูลมีส่วนที่ทําหน้าที่ในการอธิบาย}

ความหมายของรายการข้อมูลที่เก็บอยู่ในฐานข้อมูล ด้วย เรียกส่วนนี้ว่า

▫ _{บัญชีระบบ (System catalog) หรือ พจนานุกรม}

ของข้อมูล(Data Dictionary) หรือเมตาดาต้า(Meta -data) เป็นข้อมูลของข้อมูล

• _{ในการจัดการข้อมูลในฐานข้อมูลจะใช้ซอฟต์แวร์}

ประเภท ระบบจัดการฐานข้อมูล

(Database Management System : DBMS)

ผู้ใช้สามารถเข้าถึงข้อมูลในฐานข้อมูลโดยผ่าน DBMS

โดยที่ผู้ใช้อาจจะเขียนโปรแกรมประยุกต์หรือใช้ภาษา เรียกค้น (query Language)

• _{โครงสร้างของข้อมูลจะถูกแยกออกจากโปรแกรม}

ประยุกต์และเก็บเอาไว้ในส่วนที่เรียกว่า “ฐานข้อมูล”

• ถ้ามีการเพิ่มหรือปรับปรุงโครงสร้างของข้อมูลก็จะไม่มี

ผลกระทบกับโปรแกรมประยุกต์

ฝ่ายลงทะเบียน ฝ่ายห้องสมุด ฝ่ายการเงิน DDBBMMSS » ข้อมูลนักศึกษา (รหัสชื่อ ที่อยู่) » ข้อมูลการการลงทะเบียน » ข้อมูลการเงิน » ข้อมูลการยืม-คืนหนังสือ

ระบบฐานข้อมูล

(Database system)

หน้าที่ของ

DBMS

• _{จัดการพจนานุกรมของข้อมูล (Data dictionary}

management)

• _{จัดการการจัดเก็บข้อมูล(Data storage management)} • _{การแปลงข้อมูลและการนําเสนอข้อมูล(Data}

transformation and presentation)

• _{การจัดการด้านความปลอดภัย(Security management)} • _{ควบคุมการเข้าใช้งานของผู้ใช้พร้อมกัน(Multiuser}

หน้าที่ของ

DBMS

• _{การจัดการเรื่องการสํารองและกู้คืนข้อมูล(Backup}

and recovery management)

• _{การจัดการความคงสภาพของข้อมูล(Data integrity}

management)

• _{ภาษาในการเข้าถึงข้อมูลและส่วนประสานผู้ใช้ใน}

โปรแกรมประยุกต์(Database access languages and application programming interfaces)

องค์ประกอบของระบบฐานข้อมูล

ฮาร์ดแวร์ Hardware ซอฟต์แวร์Software ข้อมูล Data _{กระบวนการ} Procedure _Peopleบุคลากร เครื่อง มนุษย์ สะพาน

ฮาร์ดแวร์

(Hardware)

• _{หมายถึงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์รอบข้างซึ่ง} เกี่ยวข้องกับการใช้งานฐานข้อมูล

ซอฟต์แวร์

(Software)

• หมายถึง ระบบปฏิบัติการ , ระบบจัดการฐานข้อมูล โปรแกรมประยุกต์ และโปรแกรมยูทิลิตี้ต่าง ๆ ที่ เกี่ยวข้องกับการใช้งานในระบบงานฐานข้อมูล

ข้อมูล

(Data) • _{หมายถึง ข้อมูลที่จัดเก็บอยู่ในฐานข้อมูล เพื่อนําไปใช้ใน} การประมวลต่อไป • _{ส่วนที่ใช้อธิบายข้อมูลใน DBMS ซึ่งจะเป็นข้อมูลที่} บรรยายคุณลักษณะของข้อมูล(meta data)

วิธีดําเนินการ

(Procedure)

หมายถึง คําสั่งและกฎต่าง ๆ ในขั้นตอนการปฏิบัติงานที่ เกี่ยวข้องกับชุดคําสั่ง กฎเกณฑ์ในการออกแบบและการใช้ งานฐานข้อมูล

บุคลากร

(People)

• _{หมายถึงบุคคลที่เกี่ยวข้องกับระบบงานฐานข้อมูล ทั้ง}

ส่วนที่เป็นการออกแบบและการใช้งาน

• _{ผู้บริหารฐานข้อมูล(Database Administrator :DBA)} • _{นักออกแบบฐานข้อมูล}(Database Designer)

• นักพัฒนาโปรแกรม(Application Developers)

ข้อดีของการใช้งานฐานข้อมูล

• _{มีความเป็นอิสระต่อกันระหว่างโปรแกรมและข้อมูล} • _{ลดความซํ้าซ้อนของข้อมูล} • _{เพิ่มความตรงกันของข้อมูล} • _{สามารถใช้ข้อมูลร่วมกันได้} • บังคับให้เป็นมาตรฐานเดียวกันได้ • _{ป้องกันและควบคุมการเข้าถึงข้อมูลได้ง่ายขึ้น} • _{ลดปัญหาในการบํารุงรักษาโปรแกรมแบบเดิม}

ข้อจํากัดของระบบการจัดการฐานข้อมูล

• ซับซ้อน (Complexity)

• ขนาดใหญ่ (Size)

• ราคาของ DBMS แพง (Cost of DBMS)

• _{ราคาของฮาร์ดแวร์แพงตามไปด้วย(Additional hardware cost)} • _{ค่าใช้จ่ายในการแปลงระบบ(Cost of conversion)}

สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล 3 ระดับ

ANSI/SPARC

(The tree-level ANSI/SPARC architecture)

แบ่งออกเป็น 3 ระดับ

• ระดับภายนอก(External level)

• ระดับแนวคิด(Conceptual level)

View 1 View 2 View 3 Conceptual Schema Internal Schema Database

User 1 User 2 User 3

External level Conceptual level Internal level

สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล

3

ระดับ

ANSI/SPARC

ระดับภายนอก

(External level)

• เป็นระดับที่ติดต่อกับผู้ใช้

• _{ผู้ใช้แต่ละคนอาจจะมีมุมมองข้อมูลแตกต่างกันหรือเหมือนกัน}

ก็ได้

• รูปแบบข้อมูลที่เห็นในระดับภายนอก เรียกว่า เค้าร่าง

ภายนอก(External schema)หรือ วิว(View) ซึ่งอาจนําเสนอได้ หลายรูปแบบ

ระดับภายนอก

(External level)

รหัส ชื่อ ที่อยู่ โทรศัพท์ 001 สินสมุทร 48/7 ถ.อุดรดุษฎี 0-4221-1040 002 สุดสาคร 64 ถ.ทหาร 0-4224-4505 รหัสวิชา ชื่อวิชา หน่วยกิต DB01 ระบบฐานข้อมูล 3 PR01 หลักการเขียนโปรแกรม 3 NW01 เครือข่ายและโทรคมนาคม 3 ชื่อ โทรศัพท์ สินสมุทร 0-4221-1040 สุดสาคร 0-4224-4505 รหัส ชื่อ ที่อยู่ โทรศัพท์ 001 สินสมุทร 48/7 ถ.อุดรดุษฎี 0-4221-1040 รหัสวิชา ชื่อวิชา หน่วยกิต DB01 ระบบฐานข้อมูล 3 PR01 หลักการเขียนโปรแกรม 3 NW01 เครือข่ายและ โทรคมนาคม 3 External schema Conceptual schema

ระดับแนวคิด

(Conceptual level)

• เป็นโครงสร้างหลักของฐานข้อมูลโดยรวม • โครงสร้างข้อมูลในระดับนี้มุ่งเน้นความสัมพันธ์(Relationship) ระหว่าง ข้อมูลเป็นหลักสําคัญ หรือเรียกว่าแบบจําลองข้อมูล(Data Model) • เป็นระดับที่อธิบายถึงว่า ข้อมูลอะไร(What) ที่จะจัดเก็บลงในฐานข้อมูล และมีความสัมพันธ์ระหว่างอย่างไร • ระดับแนวคิดมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งต่อไปนี้ ▫ จํานวนเอนติตี้ทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วย แอตทริบิวต์ และความสัมพันธ์ ระหว่างเอนติตี้ ▫ กฏเกณฑ์ของข้อมูล ▫ ความปลอดภัย และความคงสภาพของข้อมูล

ระดับแนวคิด

(Conceptual level)

001 สินสมุทร 48/7 ถ.อุดรดุษฎี 0-4221-1040 002 สุดสาคร 64 ถ.ทหาร 0-4224-4505 003 ก้านกล้วย 55/2 ถ.ศรีชมชื่น 0-4225-5142 001 สินสมุทร 48/7 ถ.อุดรดุษฎี 0-4221-1040 002 สุดสาคร 64 ถ.ทหาร 0-4224-4505 003 ก้านกล้วย 55/2 ถ.ศรีชมชื่น 0-4225-5142 รหัส 003  001  002  Conceptual schema Internal schema

ระดับภายใน

(Internal level)

• เป็นระดับที่จัดเก็บข้อมูลด้วยโครงสร้างที่เหมาะสม ซึ่งมีผลต่อความเร็ว และประสิทธิภาพในการเข้าถึงข้อมูลที่ต้องการ

• โครงสร้างข้อมูลที่ใช้เก็บ เช่น Tree , B-Tree หรือ Index ขึ้นอยู่กับการ กําหนดโดย DBA • รูปแบบข้อมูลที่เห็นในระดับภายในเรียกว่า เค้าร่างภายใน(Internal schema) • เป็นระดับที่มีการทํางานประสานกับระบบปฏิบัติการ (OS) • ข้อมูลในระดับภายในยังไม่ใช่รูปแบบการจัดเก็บข้อมูลจริงๆที่เก็บในดิสก์ • การอ่านและเขียนข้อมูลเป็นหน้าที่ของระบบปฏิบัติการ(OS)

ระดับภายใน

(Internal level

)

001 สินสมุทร 48/7 ถ.อุดรดุษฎี 0-4221-1040 002 สุดสาคร 64 ถ.ทหาร 0-4224-4505 003 ก้านกล้วย 55/2 ถ.ศรีชมชื่น 0-4225-5142 003  001  002  Internal schema Physical Disk 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 001 สินสมุทร.. 002 สุดสาคร.. 003 ก้านกล้วย... 4 11 X

เค้าร่างฐานข้อมูล

(schema)

ประกอบด้วย

• เค้าร่างภายนอก(External schema หรือ subschema)

• เค้าร่างแนวคิด(Conceptual schema)

ความเป็นอิสระของข้อมูล

(Data Independence) External schema External schema External schema Conceptual Schema Internal Schema External/Conceptual Mapping Conceptual/Internal Mapping

Logical data independence

แบบจําลองข้อมูล

(Data Model)

• _{แบบจําลองข้อมูล(Data Model) หมายถึง แบบจําลองที่ใช้}

อธิบายและจัดการข้อมูล , ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล และข้อบังคับของข้อมูลในระบบ

แบบจําลองข้อมูลในระดับแนวคิด

(Conceptual data model)

• ใช้หลักการเกี่ยวกับ เอนติตี้(Entity) , แอททริบิวท์

(Attribute) และความสัมพันธ์(Relationship)

• ตัวอย่างของแบบจําลองนี้ได้แก่ Entity-Relationship , Functional , Object-Oriented

Implementation or

Representational data

model

• _{แบบจําลองที่ประกอบด้วยรายการข้อมูลที่แตกต่างกัน} • ตัวอย่างแบบจําลองแบบนี้ได้แก่

▫ _{Hierarchical data model} ▫ Network data model

แบบจําลองข้อมูลเชิงสัมพันธ์

(Relational data model) รห ัสสาขา ที่อยู่ จ ังหว ัด รห ัสไปรษณีย์ B003 44/3 ถ.อุดรดุษฎี อุดรธานี 41000 B005 55/5 ถ.นิตโย อุดรธานี 41000 B007 16 ถ.โพนพิสัย หนองคาย 44000 B002 30 ถ.ชยางกูร อุบลราชธานี 34000 B004 88/10 ถ.ราชสีมา นครราชสีมา 43000 รห ัสพน ักงาน ชื่อ นามสกุล ตําแหน่ง เพศ ว ันเกิด เงินเดือน รห ัสสาขา SUD21 สมชาย ผู ้จัดการ ช 1 ตค. 2516 30000 B005 SNK37 แอน ทองประสม พนักงาน ญ 10 พย. 2519 12000 B007 SNK14 เจม พิทักษ์ หัวหน ้าแผนก ช 24 มีค. 2517 20000 B007 SUB09 สุนันท์ ยิ่งเจริญ พนักงาน ญ 19 กพ. 2521 9000 B002 SUD04 ปนัดดา วงศ์ไท ผู ้จัดการ ญ 3 กค. 2518 25000 B003 SNR41 เจนจิรา ประสพ พนักงาน ญ 13 มิย. 2520 9000 B004

แบบจําลองข้อมูลในระดับกายภาพ