مفاهيم نمذجة البيانات للمبتدئين

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

تدعم مفاهيم نمذجة البيانات صورة شاملة لكيفية تحرك البيانات عبر النظام. يمكن وصف نمذجة البيانات بأنها عملية تصميم نظام بيانات أو جزء من نظام بيانات. يمكن أن تتراوح هذه النماذج من أنظمة التخزين إلى قواعد البيانات إلى بنية البيانات الكاملة للمؤسسة. يمكن استخدام نماذج البيانات كتصميم لتنفيذ نظام جديد أو كمواد مرجعية للأنظمة التي تم إنشاؤها بالفعل.

يجب أن يوضح نموذج البيانات "الكامل" أنواع البيانات المستخدمة والمخزنة داخل نظام البيانات، والتنسيقات المستخدمة، والعلاقات بين ملفات البيانات، والطرق التي يمكن من خلالها تجميع البيانات وتنظيمها.

تقوم العديد من الشركات بتطوير نماذج بيانات فردية فريدة (وما ينتج عنها من أنظمة بيانات فردية فريدة) مبنية على الاحتياجات والمتطلبات المحددة للمؤسسة. يمكن استخدام هذه النماذج لتصور حركة البيانات من خلال النظام. يمكن أن يحاول نموذج البيانات تغطية جميع جوانب تدفق البيانات من خلال مؤسسة ما، أو معلمات محددة، مثل عرض بيانات المبيعات فقط لأغراض البحث.

سيشرح نموذج البيانات المصمم جيدًا قواعد العمل، فضلا عن الحاجة التدقيق المطلوب من البيانات.

هناك ثلاث مراحل في عملية نمذجة البيانات: النموذج المفاهيمي، والنموذج المنطقي، والنموذج المادي. كل مرحلة، أو مرحلة من مراحل تطوير النموذج، تخدم غرضًا محددًا. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدة "أنواع" من النماذج.

تشبه نماذج البيانات المرئية مخططات المهندس المعماري ويمكن دعمها بنص مرتبط لتوفير التوجيه عند تطوير نظام البيانات أو تعديله. يمكن العثور على أمثلة لنماذج البيانات المرئية هنا.

فوائد وتحديات نمذجة البيانات

يوفر تطوير نموذج البيانات خريطة وأداة اتصالات لإنشاء نظام بيانات أو تعديله. تجعل مفاهيم نمذجة البيانات بناء نظام البيانات أسهل بكثير. يجب أن تدعم قاعدة البيانات و/أو نظام البيانات المنشأ حديثًا الاتصالات التنظيمية الجيدة. ويجب أن يدعم أيضًا المشاريع في الوقت الفعلي، بما في ذلك جمع البيانات حول أنماط الإنفاق والفواتير والعمليات التجارية الأخرى.

يمكن استخدام عملية نمذجة البيانات لتحديد قضايا جودة البيانات، بما في ذلك البيانات المكررة والمتكررة والمفقودة.

إحدى الصعوبات في إنشاء نموذج بيانات هي الافتقار إلى فهم أنظمة البيانات - وهي مشكلة يتم حلها عادة عن طريق بناء النموذج. والمشكلة الأخرى هي أن التغيير الطفيف في مجال واحد قد يتطلب تغييرات كبيرة في مجالات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من السهل التركيز على بنية نظام البيانات بحيث يتم تجاهل نقاط القوة والضعف في التطبيقات الفردية.

أسئلة مهمة يجب طرحها

يبدأ تطوير نموذج البيانات بجمع المعلومات حول احتياجات المنظمة ومتطلباتها وأهدافها. سيتطلب نموذج جزء من النظام أسئلة أقل من تطوير نموذج لنظام جديد تمامًا. بعض الأسئلة الأساسية التي يجب طرحها لنموذج جزء من النظام هي:

ما هو الغرض أو الهدف من التغييرات؟
ما هي أنواع البيانات التي يعمل معها النظام حاليًا؟
ما هي البيانات المطلوبة؟
ما الأدوات أو البرامج اللازمة لتحقيق الهدف؟
هل الأدوات أو البرامج متوافقة؟

يجب أن يتم بناء نموذج البيانات حول احتياجات المنظمة ويكون عاملاً مهمًا في تطوير نموذج جديد أو تعديل نموذج قديم. الأسئلة التي يتم طرحها عند تصميم قاعدة بيانات، أو نظام جديد تمامًا، غالبًا ما تتطلب إجابات أكثر شمولاً. من الأفضل دمج خطة عمل خمسية عند الإجابة على هذه الأسئلة:

ما هي أهداف العمل (البحث، المبيعات، تطوير التطبيقات، خدمات المحاسبة)؟ سيحدد هذا أفضل أنواع البرامج لدعم الأعمال (NoSQL أو الرسومات للبحث، SQL للمبيعات الأساسية أو المحاسبة، الوصول إلى السحب المتنوعة أو العديد من الخدمات السحابية لتطوير التطبيقات).
ما هي أنواع البرامج الأكثر ملاءمة وفعالية من حيث التكلفة للمنظمة؟
كم عدد الأشخاص الذين سيصلون إلى النظام في وقت واحد؟
كم عدد الأقسام الموجودة، وكم عدد الأشخاص في كل قسم؟
هل ستتطلب الأقسام المختلفة أنواعًا مختلفة من البرامج؟
هل هناك أي احتياجات غير عادية ينبغي أخذها في الاعتبار؟
ما مقدار البيانات التي يجب تخزينها؟
هل قابلية التوسع مشكلة؟
هل ستتصل قاعدة البيانات بـ أدوات ذكاء الأعمال?
هل هناك حاجة إلى استعلامات تحليلية عبر الإنترنت (OLAP) أو معالجة المعاملات (OLTP) أو كليهما؟
هل ستتكامل قاعدة البيانات مع المجموعة التقنية الحالية؟
هل سيلزم تحويل تنسيق البيانات؟
ما هي لغات البرمجة المفضلة لديك؟
هل سيتم دمجه مع أي برنامج للتعلم الآلي؟

المراحل الثلاث لنمذجة البيانات

أصبحت نمذجة البيانات مهمة خلال 1960sعندما أصبحت نظم المعلومات الإدارية شائعة لأول مرة. (قبل الستينيات، لم يكن هناك سوى القليل من وسائل تخزين البيانات الفعلية. وكانت أجهزة الكمبيوتر في ذلك الوقت عبارة عن آلات حاسبة عملاقة).

فيما يتعلق بمفاهيم نمذجة البيانات، غالبًا ما يتم بناء نموذج البيانات المطور بالكامل على ثلاث مراحل: النموذج المفاهيمي، والنموذج المنطقي، والنموذج المادي. توفر عملية التصميم هذه فهمًا واضحًا لنظام البيانات وكيفية تدفق البيانات من خلاله. توضح هذه العملية أيضًا كيفية عمل إجراءات التخزين وتساعد على ضمان تمثيل كافة كائنات البيانات في النظام. (إذا كانت البيانات عبارة عن معلومات تم تخزينها إلكترونيًا، فإن كائن البيانات عبارة عن مجموعة فردية من المعلومات المخزنة إلكترونيًا، مثل ملف أو جدول بيانات.)

نموذج البيانات المفاهيمية يستخدم عادةً لوصف المكونات الأساسية للنظام وكيفية انتقال البيانات عبر النظام. ال نموذج البيانات المفاهيمية ينقل كيفية انتقال المعلومات من خلال قسم واحد إلى القسم التالي. فهو يُظهر الكيانات الواسعة (تمثيلات الأشياء الموجودة في الواقع) وعلاقاتها (الارتباطات الموجودة بين كيانين أو أكثر). يتم حذف المعلومات التفصيلية بشكل عام.

نموذج البيانات المنطقية يركز عادةً على تخطيط وبنية كائنات البيانات داخل النموذج ويقيم العلاقات بينها. كما أنه يوفر الأساس لبناء النموذج المادي. ال نموذج البيانات المنطقي يضيف معلومات مفيدة إلى النموذج المفاهيمي.

نموذج البيانات المادية هو في الأساس نموذج ما قبل التنفيذ وهو مفصل للغاية وغالبًا ما يركز على تصميم قاعدة البيانات. ويعرض التفاصيل اللازمة لتطوير قاعدة البيانات (ولكن يمكن استخدامه أيضًا لتنفيذ جزء جديد من النظام). يجعل مفهوم نمذجة البيانات هذا تصور بنية البيانات أسهل بكثير من خلال توصيل قيود قاعدة البيانات ومفاتيح الأعمدة والمشغلات وميزات إدارة البيانات الأخرى. يقوم هذا النموذج أيضًا بتوصيل ملفات تعريف الوصول والتراخيص والمفاتيح الأساسية والأجنبية وما إلى ذلك.

أنواع مختلفة من نماذج البيانات

فيما يلي بعض الأمثلة على الأنواع المختلفة لنماذج البيانات.

النموذج الهرمي قديم إلى حد ما وكان يتمتع بشعبية كبيرة في الستينيات والسبعينيات. ينظم البيانات في هياكل تشبه الشجرة. اليوم، يتم استخدامه في المقام الأول لتخزين أنظمة الملفات والمعلومات الجغرافية. في ال نموذج هرمي، يتم تنظيم البيانات في علاقة رأس بأطراف مع ملفات البيانات.

نموذج الشبكة يشبه النموذج الهرمي ويسمح بإنشاء علاقات مختلفة مع السجلات المرتبطة. ال نموذج الشبكة يسمح للأشخاص ببناء النموذج باستخدام مجموعات من السجلات ذات الصلة. ويرتبط كل سجل بملفات وكائنات بيانات متعددة، مما يعزز العلاقات المعقدة ويقدمها.

نموذج العلاقة بين الكيان هو تمثيل رسومي لملفات البيانات والكيانات والعلاقات بينها. يحاول إنشاء سيناريوهات العالم الحقيقي. كنموذج لنظام البيانات، نموذج علاقة الكيان يطور مجموعة الكيانات، ومجموعة العلاقات، والسمات، والقيود. وغالبا ما تستخدم في تصميم قواعد البيانات العلائقية.

نموذج بيانات الرسم البياني يتطلب تحديد الكيانات ضمن مجموعة البيانات الخاصة بك التي يجب أن تكون عقدًا معينة، والتي يجب أن تكون روابط معينة، وأيها يجب التخلص منها. نموذج بيانات الرسم البياني يوفر تخطيطًا لكيانات البيانات وخصائصها وعلاقاتها. هذه العملية متكررة، وتعتمد على التجربة والخطأ، ويمكن أن تكون مملة، ولكنها تستحق القيام بها بشكل صحيح.

نموذج قاعدة البيانات الموجهة للكائنات يركز على كائنات البيانات المرتبطة بالأساليب والميزات. وهو يشتمل على جداول ولكنه لا يقتصر بالضرورة على الجداول. يتم تخزين البيانات وعلاقاتها معًا ككيان واحد (كائن بيانات). تمثل كائنات البيانات كيانات العالم الحقيقي. ال نموذج قاعدة البيانات الموجهة للكائنات يتعامل مع مجموعة متنوعة من التنسيقات ويستخدم للبحث.

النموذج العلائقي، والذي يشار إليه غالبًا باسم SQL، هو نموذج البيانات الأكثر شيوعًا حاليًا. ويستخدم جداول ثنائية الأبعاد لتخزين البيانات وتوصيل العلاقات. يتم تخزين جميع البيانات من نوع معين في صفوف كجزء من الجدول. تمثل الجداول العلاقات، ويؤدي الانضمام إليها إلى إنشاء العلاقات بين البيانات المخزنة. نموذج قاعدة البيانات العلائقية هو نموذج ناضج مدعوم بكمية هائلة من البرامج لمجموعة متنوعة من الأغراض.

نموذج بيانات NoSQL لا يستخدم الصفوف والأعمدة ولا يستخدم حقًا أي نوع من البنية المحددة. تطويرها وتصميمها تركز عادةً على إنشاء نماذج البيانات المادية. تعد قابلية التوسع، بمراوغاتها ومشاكلها المحددة، مصدر قلق كبير.

نموذج قاعدة بيانات الكائن العلائقية يجمع بين نموذج قاعدة البيانات الموجهة للكائنات ونموذج قاعدة البيانات العلائقية. يقوم بتخزين الكائنات والفئات والميراث وما إلى ذلك، بنفس طريقة النموذج الموجه للكائنات، ولكنه يدعم أيضًا الهياكل الجدولية مثل نموذج قاعدة البيانات العلائقية. هذا التصميم يسمح للمصممين بدمج ميزاته في هيكل الجدول.

أهمية مفاهيم نمذجة البيانات

تشبه نماذج البيانات المخططات، ولكنها تحدد العلاقات والكيانات والسمات الخاصة بقاعدة البيانات أو نظام البيانات. يعد نموذج البيانات المنظم والمصمم جيدًا ضروريًا لتطوير قاعدة بيانات فعلية فعالة ونظام بيانات. هناك حاجة إلى فهم جيد لمفاهيم نمذجة البيانات للقضاء على مشاكل التخزين ومشكلات التكرار مع دعم استرجاع البيانات بكفاءة.

يمكن أن تشكل نمذجة البيانات تحديًا، ومن المهم إدراك أن كل نوع من النماذج له فوائده وعيوبه.

الصورة المستخدمة بموجب ترخيص من Shutterstock.com