สาระการเรียนรู้
1. ข้อมูล
2. ฐานข้อมูล
3. ระบบฐานข้อมูล
4. พัฒนาการของฐานข้อมูล
5. สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
6. แบบจำลองฐานข้อมูล
สาระสำคัญ
ข้อมูล คือ ข้อเท็จจริงที่เกี่ยวกับคน สัตว์ สิ่งของ สถานที่และสถานการณ์ต่าง ๆ ที่มีอยู่ทั่วไป ประกอบด้วยโครงสร้างที่เล็กที่สุดคือ บิต โครงสร้างที่ใหญ่ที่สุด คือ ฐานข้อมูล เป็นแหล่งที่จัดเก็บข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันไว้ในระบบเดียวกัน เมื่อมี การนำคอมพิวเตอร์เข้ามาเป็นองค์ประกอบสำคัญเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ข้อมูลร่วมกันของทั้งองค์กร เป็นระบบฐานข้อมูล ที่สามารถเรียกใช้ข้อมูลร่วมกันได้ ลดความซ้ำซ้อนของข้อมูล ข้อมูลมีความปลอดภัย และมีมาตรฐานเดียวกัน ข้อมูลมีความสำคัญและจำเป็นสำหรับองค์กรทุกประเภท ฐานข้อมูลมีการพัฒนารูปแบบของฐานข้อมูลประเภทอื่น ๆ ขึ้นมาใช้งานเพิ่มมากขึ้น เช่น ฐานข้อมูลบนเว็บ ฐานข้อมูลข้อความและรูปภาพ ฐานข้อมูลแบบกระจาย คลังข้อมูล และเหมืองข้อมูล เป็นต้น ระบบฐานข้อมูลถูกออกแบบมาเพื่อรองรับโครงสร้างข้อมูลที่มีผู้ใช้หลายคน จึงต้องมีการแบ่งระดับของข้อมูลออกเป็นหลายระดับ เพื่อใช้ให้เหมาะสมกับความต้องการของผู้ใช้แต่ละคนและผู้ใช้ทั่วไป การแบ่งระดับดังกล่าวเรียกว่าสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล แบ่งเป็น 3 ระดับคือ ระดับภายใน ระดับแนวคิด ระดับภายนอก มีการสร้างแบบจำลองฐานข้อมูลซึ่งเป็นโครงสร้างข้อมูลที่รวมแนวความคิดที่กล่าวถึงความจริงของวัตถุ ข้อมูล และเหตุการณ์ ที่นำเสนอความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลให้ผู้ใช้เห็นและเข้าใจ แบบจำลองฐานข้อมูลมี 4 รูปแบบ คือ แบบจำลองฐานข้อมูลแบบลำดับชั้น แบบเครือข่าย แบบเชิงสัมพันธ์ และแบบลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ
จุดประสงค์การเรียนรู้
หลังจากศึกษาเอกสารประกอบการเรียนวิชา การใช้โปรแกรมฐานข้อมูล รหัสวิชา 2201-2405 ระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) ประเภทวิชา พาณิชยกรรม หน่วยที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเรื่องฐานข้อมูล แล้วผู้เรียนจะมีความรู้ความสามารถ ดังนี้
จุดประสงค์ทั่วไป
จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม
1. อธิบายความหมาย ชนิด และโครงสร้างของข้อมูลได้
2. อธิบายความหมาย ความสำคัญ และข้อดี ข้อเสียของฐานข้อมูลได้
3. อธิบายความหมาย องค์ประกอบ และคุณลักษณะของระบบฐานข้อมูลได้
4. อธิบายพัฒนาการของฐานข้อมูลได้
5. อธิบายความหมายและระดับของสถาปัตยกรรมฐานข้อมูลได้
6. อธิบายแบบจำลองฐานข้อมูลแบบลำดับชั้น แบบเครือข่าย แบบเชิงสัมพันธ์ และแบบเชิงวัตถุได้
7. มีกิจนิสัยที่ดีในการปฏิบัติงาน
8. มีคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยมที่ดีด้านการมีวินัย ความซื่อสัตย์ ความสนใจใฝ่รู้ ความคิดสร้างสรรค์
และการมีมนุษยสัมพันธ์
หน่วยที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเรื่องฐานข้อมูล
1. ข้อมูล
สรรพสิ่งในโลกนี้จะมี ลักษณะเฉพาะหรือเอกลักษณ์ที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถจำแนกแยกแยะสิ่งต่าง ๆ เหล่านั้นออกจากกันได้อย่างชัดเจน หรือเพื่อให้สามารถจัดกลุ่ม จัดประเภทให้สิ่งที่เหมือนกันอยู่ด้วยกัน สะดวกในการเก็บรักษาและการนำกลับมาใช้งาน สิ่งที่จะบ่งบอกลักษณะของทุกสิ่งเราเรียกว่า “ข้อมูล”
ข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงหรือเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันซึ่งอาจเป็นข้อเท็จจริงเกี่ยวกับบุคคล สถานที่ สัตว์ สิ่งของ และอื่น ๆ (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล, 2546 : 222)
ข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อมูลที่เป็นข้อความ (Text) รูปภาพ (Image หรือ Graphics) เสียง หรือภาพถ่ายวีดีโอ ที่มีความหมายและความสำคัญสำหรับองค์กร เป็นข้อมูลเพื่อการปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับผู้ปฏิบัติงานโดยตรงและเป็นข้อมูลที่ยังไม่ได้รับการประมวลผล เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าข้อมูลดิบ (Raw Data) เช่น ชื่อสินค้า (Text) ภาพถ่ายของสินค้า (Image) และปริมาณสินค้าที่ซื้อ (ตัวเลข) เป็นต้น (สมจิตร อาจอินทร์ และงามนิจ อาจอินทร์, 2550 : 2)
ข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงย่อย หรือรายการย่อยที่ยังไม่ผ่านการประมวลผล บางทีเรียกว่าข้อมูลดิบ ซึ่งนำไปใช้ประโยชน์ไม่ได้สมบูรณ์ เช่น ยังช่วยในการตัดสินใจของผู้จัดการในองค์กรไม่ได้ (ธวัช เหงียนวัน, 2547 : 2)
จากความหมายดังกล่าวสรุปได้ว่า ข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงที่เกี่ยวกันคน สัตว์หรือสิ่งของ และเป็นข้อมูลที่ยังไม่ได้รับการประมวลผล ยังไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการตัดสินใจได้
ข้อมูลในโลกนี้เกิดขึ้นมากมายมหาศาล แต่ข้อมูลเหล่านั้นยังไม่สามารถนำมาใช้ในกระบวนการการตัดสินใจได้อย่างถูกต้อง จำเป็นจะต้องมีการรวบรวมข้อมูล จัดเก็บและตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลเสียก่อน แล้วนำข้อมูลเหล่านั้นไปประมวลผลออกมาเป็นสารสนเทศ (Information) สามารถนำไปใช้ในการตัดสินใจเรื่องใดเรื่องหนึ่งได้อย่างถูกต้องแม่นยำ
1.2 ชนิดข้อมูล
ในชีวิตประจำวันเราจะพบว่ามีข้อมูลต่าง ๆ มากมายอยู่รอบตัวเรา ทั้งมีความหมายและไม่มีความหมาย เช่น ชื่อ นามสกุล และหมายเลขโทรศัพท์ เป็นข้อมูลของเราที่ต้องรู้ และบอกให้คนอื่นรู้ด้วย เช่นเดียวกับ ชื่อ นามสกุล และหมายเลขโทรศัพท์ ของคนอื่นที่เราจำเป็นต้องรู้ด้วย ปัจจุบันมนุษย์ต้องทำงานร่วมกับข้อมูลจำนวนมาก เครื่องมือที่ใช้ในการจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลจึงต้องมีการพัฒนาให้ทันกับการเกิดขึ้นของข้อมูล ระบบคอมพิวเตอร์ คือเครื่องมือที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อสร้างข้อมูล จัดเตรียมข้อมูล รวมถึงการบำรุงรักษาข้อมูลที่มีหลายชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลที่มีการจัดเก็บและประมวลผลในระบบคอมพิวเตอร์ มี 5 ชนิด คือ (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล, 2546 : 222 - 223)
1.2.1 ข้อมูลเฉพาะ (Predefined Data Items) คือ ข้อมูลที่มีลักษณะเป็นตัวเลขหรือ
ตัวอักษรที่มีการระบุรูปแบบและความหมายไว้อย่างชัดเจน นำไปใช้ควบคุมการคำนวณ และควบคุมการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลนั้น เช่น หมายเลขบัตรเครดิต เลขทะเบียนการค้า เป็นต้น
1.2.2 ข้อความ (Text) คือ ข้อมูลที่มีการจัดเรียงกันของตัวอักษร ตัวเลขและอักขระ
อื่น ๆ มีความหมายในตัวเองแต่จะไม่มีรูปแบบที่แน่นอนความหมายจะขึ้นอยู่กับข้อความที่ปรากฏ ความหมายของข้อความจะเกิดขึ้นเมื่อมีการอ่านและตีความข้อความนั้น ๆ แล้ว
1.2.3 อิมเมจ (Image) คือ ข้อมูลที่อยู่ในรูปแบบของรูปภาพ เช่น ภาพถ่าย ภาพวาด
กราฟที่เกิดจากการประมวลผลตัวเลข ข้อมูลประเภทนี้ สามารถจัดเก็บ แก้ไขปรับปรุง และถ่ายโอนได้หลายวิธี เช่น การแก้ไขขนาด การปรับสี การปรับแสงเงา การกำหนดทิศหรือตำแหน่งบนหน้ากระดาษ และเปลี่ยนชนิดของรูปภาพได้อีกด้วย
1.2.4 ออดิโอ (Audio) คือ ข้อมูลที่เป็นรูปแบบเสียง หรือข้อความเสียง เช่น เสียงที่
ได้จากการตรวจด้วยเครื่องมือแพทย์ เป็นต้น
1.2.5 วีดีโอ (Video) คือ ข้อมูลที่เกิดจากการรวมทั้งภาพและเสียงเข้าด้วยกัน เช่น
การประชุมทางไกล (Video Conference)
ข้อมูลที่จัดเก็บในคอมพิวเตอร์สามารถเป็นได้ทั้งตัวเลข (Numeric) ตัวอักษรหรือข้อความ (Alphabetic) และตัวอักษรปนตัวเลข (Alphanumeric) ข้อมูลที่เครื่องคอมพิวเตอร์รู้จัก มี 2 ชนิด คือ
1. ข้อมูลที่คำนวณได้ (Numeric) คือ ข้อมูลที่เป็นตัวเลขและนำไปใช้ในการคำนวณ
2. ข้อมูลที่ไม่นำมาคำนวณ (Character)ได้แก่ ข้อมูลที่เป็นตัวอักษรหรือตัวเลข แต่ตัวเลขนั้นไม่สามารถคำนวณได้ เช่น บ้านเลขที่ รหัสประจำตัว เลขที่บัตรประจำตัวประชาชน หมายเลขโทรศัพท์
1.3.1 บิต (Bit) คือ หน่วยของข้อมูลที่เล็กที่สุด ใช้สัญลักษณ์เลขฐานสองแทนบิต เป็นข้อมูลที่เครื่องคอมพิวเตอร์ต้องดำเนินการในระหว่างการทำงานตามคำสั่งของผู้ใช้ ในส่วนของผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องแปลงข้อมูลที่ต้องการจัดเก็บให้เป็นเลขฐานสองด้วยตนเอง แต่ผู้ใช้ต้องรู้จักกับข้อมูลที่เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถนำมาประมวลผลได้ ดังภาพที่ 1.1
ภาพที่ 1.1 สัญลักษณ์ของเลขฐานสองแสดงข้อมูลหน่วยที่เล็กที่สุด
(ที่มา : กิตติ ภักดีวัฒนะกุล, 2546 : 224)
1.3.1 อักขระ (Character) คือ ข้อมูลใด ๆ ที่มีเพียง 1 อักขระเท่านั้น ได้แก่ ข้อมูลที่เป็นตัวอักษร (ก-ฮ หรือ A-Z) ข้อมูลที่เป็นตัวเลข (0-9) สัญลักษณ์พิเศษ และเครื่องหมายทางคณิตศาสตร์ (< , # , $ , ! , % , & , @ , % , + , > )
1.3.2 ฟิลด์ (Field) คือ หน่วยข้อมูลที่ประกอบด้วยอักขระตั้งแต่ 1 อักขระขึ้นไป เพื่อแสดงลักษณะหรือสื่อความหมายของข้อเท็จจริงบางประการ เช่น ชื่อลูกค้า ที่อยู่ หมายเลขโทรศัพท์ เป็นต้น ฟิลด์ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า เขตข้อมูล แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้
-ฟิลด์ตัวเลข ประกอบด้วย อักขระที่เป็นตัวเลขทั้งจำนวนเต็มบวก ลบ และทศนิยม สามารถนำไปคำนวณได้ เช่น ฟิลด์ ราคาสินค้าที่ซื้อ จำนวนสินค้าที่สั่งซื้อ
-ฟิลด์ตัวอักษร ประกอบด้วย อักขระที่เป็นตัวอักษร ก-ฮ, A-Z และช่องว่าง เช่น ฟิลด์ ชื่อลูกค้า ชื่อสินค้า
-ฟิลด์อักขระ ประกอบด้วย ตัวอักษร ตัวเลข สัญลักษณ์พิเศษ ตัวเลขผสมตัวอักษร เช่น ฟิลด์บ้านเลขที่ ที่อยู่ รหัสลูกค้า
1.3.3 เรคอร์ด (Record) คือ กลุ่มของฟิลด์ที่มีความสัมพันธ์กัน ภายใน 1 เรคอร์ด จะประกอบไปด้วยฟิลด์ตั้งแต่ 1 ฟิลด์ ที่มีประเภทเหมือนกันหรือต่างกันที่มีความสัมพันธ์กัน นำมารวมกันเป็นเรคอร์ด เช่น เรคอร์ดลูกค้า ประกอบด้วย รหัสลูกค้า ชื่อ นามสกุล ที่อยู่ หมายเลขโทรศัพท์ เป็นต้น เรคอร์ด เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ระเบียน
1.3.5 ไฟล์ (File) คือ กลุ่มของเรคอร์ดที่มีความสัมพันธ์กันมารวมกัน เช่น ไฟล์ข้อมูลของลูกค้า จะประกอบด้วย เรคอร์ดของลูกค้าหลาย ๆ คนมารวมกัน ไฟล์ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า แฟ้ม ตัวอย่าง แฟ้มข้อมูลลูกค้า ประกอบด้วย รหัสลูกค้า ชื่อ-นามสกุล ที่อยู่ และหมายเลขโทรศัพท์ ดังภาพที่ 1.2
1.3.6 ฐานข้อมูล (Database) คือ กลุ่มของแฟ้มข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันและถูกนำมารวมกัน เช่น ฐานข้อมูลในบริษัท ไอทีนครศรีธรรมราช จำกัด อาจจะประกอบไปด้วยแฟ้มข้อมูลหลายแฟ้ม ซึ่งแต่ละแฟ้มต่างก็มีความสัมพันธ์กันได้แก่ แฟ้มข้อมูลพนักงาน แฟ้มข้อมูลลูกค้า และแฟ้มข้อมูลสินค้า เป็นต้น ดังภาพที่ 1.3
2. ฐานข้อมูล
2.1 ความหมายของฐานข้อมูล (Database)ทุกสิ่งในโลกนี้ย่อมมีข้อมูลที่บ่งบอกลักษณะเฉพาะตัว เช่น คน 1 คน จะมีชื่อ นามสกุล หมายเลขบัตรประชาชน หรือข้อมูลอื่น ๆ แตกต่างกันบ้าง เหมือนกันหรือซ้ำกันบ้าง หรือสินค้า 1 ตัวอาจจะมีข้อมูล เช่นวัตถุดิบที่ใช้ผลิตสินค้านั้น สี ราคา ยี่ห้อ และรหัสสินค้า หรือแม้กระทั่ง ข้อมูลของคนอาจจะมาเกี่ยวข้องกับสินค้านั้น ๆ เช่น นาย
รหัสสมาชิก ชื่อ นามสกุล เป็นข้อมูลลูกค้า ถูกเก็บอยู่ในแฟ้มลูกค้า
รหัสสินค้า ชื่อสินค้า ยี่ห้อ รุ่น ราคา เป็นข้อมูลสินค้า ถูกเก็บอยู่ในแฟ้มสินค้า แต่ข้อมูลทั้ง 2 กลุ่มดังกล่าวสามารถใช้ร่วมกันได้ นั่นคือต้องมีการเก็บข้อมูลในรูปของ “ฐานข้อมูล”
ฐานข้อมูล คือ กลุ่มของแฟ้มข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันและถูกนำมารวมกัน (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล, 2546 : 226)
ฐานข้อมูล หมายถึงที่เก็บรวบรวม ข้อมูลและความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล (สมลักษณ์ ละอองศรี, 2549 : 56 )
ฐานข้อมูล คือ วิธีการในการจัดเก็บข้อมูลที่เรามีอยู่อย่างเป็นระบบ การควบคุมการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นกับข้อมูล การดูแลให้ข้อมูลนั้นยังคงถูกต้องและปลอดภัยอยู่เสมอ รวมถึงการเรียกเอาข้อมูลไปใช้งาน การนำเสนอรายงานต่าง ๆ และการวิเคราะห์ตัวข้อมูลที่เก็บอยู่ด้วย (สุรัสวดี วงศ์จันทร์สุข และสัจจะ จรัสรุ่งรวีวร, 2549 : 9)
ฐานข้อมูล คือ การนำเอาข้อมูลชนิดต่าง ๆ ที่มีความสัมพันธ์กันมาจัดเก็บไว้ที่เดียวกัน เช่น ข้อมูลพนักงาน สินค้าคงคลัง พนักงานขาย และลูกค้า เดิมจะจัดเก็บอยู่ในรูปของแฟ้มข้อมูลของฝ่ายต่าง ๆ ได้ถูกนำมาจัดเก็บภายในฐานข้อมูลเดียวกัน แต่ละฝ่ายสามารถใช้ข้อมูลร่วมกัน (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล และจำลอง ครูอุตสาหะ, 2550 : 9 )
จากความหมายดังกล่าว สรุปได้ว่า ฐานข้อมูล หมายถึง แหล่งที่เก็บกลุ่มของแฟ้มข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันนำมาเก็บรวบรวมไว้ในที่เดียวกันอย่างเป็นระบบ มีการปรับปรุงข้อมูล วิเคราะห์ข้อมูล มีการนำข้อมูลไปใช้งาน มีเรียกใช้ข้อมูล การนำเสนอข้อมูลในรูปแบบรายงานต่าง ๆ และมีการใช้ข้อมูลร่วมกันทั้งองค์กร
ฐานข้อมูลจัดเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในงานธุรกิจหรืองานในสาขาอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องจัดเก็บข้อมูลที่เกี่ยวข้องจำนวนมาก ข้อมูลเหล่านั้นล้วนมีความสัมพันธ์กันและสามารถใช้ประโยชน์ร่วมกันได้อย่างสะดวก ในยุคของเทคโนโลยีสารสนเทศ ข้อมูลเกิดขึ้นมากมาย คอมพิวเตอร์จึงถูกนำมาใช้กับข้อมูลเหล่านั้น ทั้งด้านการจัดเก็บ และการประมวลผลฐานข้อมูลจึงเข้ามามีบทบาทสำคัญ ๆ ดังนี้
2.2.1 ใช้ในงานธุรกิจ เพิ่มประสิทธิภาพให้แก่ธุรกิจทุกด้าน เช่น ฐานข้อมูลลูกค้าสำหรับการให้บริการที่เป็นเลิศแก่ลูกค้า มีฐานข้อมูลสินค้าที่สามารถตรวจสอบค้นหาได้อย่างรวดเร็ว
2.2.2. ใช้ในงานด้านการศึกษา เช่น ฐานข้อมูลครู นักเรียน หลักสูตร และผลการเรียน
2.2.3 ใช้ในงานด้านการบริหารราชการ เช่น ฐานข้อมูลประชากร ฐานข้อมูลอาชีพ
2.2.4 ใช้ในงานด้านสาธารณสุข เช่น ฐานข้อมูลการรักษาพยาบาล ฐานข้อมูลบุคลากร
2.2.5 ใช้งานด้านอื่น ๆ เช่น ฐานข้อมูลพยากรณ์อากาศ ฐานข้อมูลห้องสมุด เป็นต้น
นันทนี แขวงโสภา (2548 : 22) กล่าวถึงข้อดีและข้อเสียของการใช้งานฐานข้อมูลว่า
1.3.1 ข้อดี
-ลดความซ้ำซ้อนและความขัดแย้งของข้อมูล เพราะข้อมูลถูกเก็บที่เดียวกัน
-ข้อมูลเป็นอิสระจากกัน และใช้งานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ
-ข้อมูลมีมาตรฐาน มั่นใจในการนำไปใช้งาน
-ข้อมูลมีความปลอดภัย
-มีความถูกต้อง ทันสมัย สมเหตุสมผล
-มีความซ้ำซ้อนของข้อมูลน้อยที่สุด
-มีการแบ่งกันใช้งานข้อมูล
1.3.2 ข้อเสีย
-มีต้นทุนสูง ต้องใช้ทุนด้านต่าง ๆ เช่น ซอฟต์แวร์ บุคลากร เป็นต้น เนื่องจากราคาของโปรแกรมที่ใช้ในระบบการจัดการฐานข้อมูลจะมีราคาค่อนข้างแพง มีเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง คือ ต้องมีความเร็วสูง มีขนาดหน่วยความจำและหน่วยเก็บข้อมูลสำรองที่มีความจุมาก ทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงในการจัดทำระบบการจัดการฐานข้อมูล
-มีความซับซ้อน การเริ่มใช้ระบบฐานข้อมูล อาจทำให้เกิดความสลับ ซับซ้อนได้เช่น การจัดเก็บ การออกแบบ ผู้ใช้งานต้องได้รับการฝึกอบรมก่อนจึงสามารถทำงานร่วมกันได้
-การเสี่ยงต่อการหยุดชะงักของระบบ เนื่องจากการเก็บข้อมูลเป็นศูนย์กลาง เมื่อเกิดปัญหาขึ้นทำให้ส่วนอื่นกระทบไปด้วย
-เกิดการสูญเสียข้อมูลได้ เนื่องจากข้อมูลต่าง ๆ ภายในฐานข้อมูลจะถูกจัดเก็บอยู่ในที่เดียวกัน ถ้าที่เก็บข้อมูลมีปัญหาอาจทำให้ต้องสูญเสียข้อมูลทั้งหมดในฐานข้อมูลได้ ดังนั้นการจัดทำฐานข้อมูลที่ดีจึงต้องมีการสำรองข้อมูลไว้เสมอ
3. ระบบฐานข้อมูล
3.1 ความหมายของระบบฐานข้อมูลการจัดเก็บข้อมูลที่มีปริมาณมาก ๆ แฟ้มข้อมูลแต่ละแฟ้มอาจเกิดปัญหาซ้ำซ้อนกัน การแก้ไขต้องแก้หลายแฟ้ม จนทำให้ข้อมูลมีความขัดแย้งกันเอง จึงมีการนำระบบฐานข้อมูลเข้ามาจัดเก็บข้อมูลในรูปของฐานข้อมูลแทน
ระบบฐานข้อมูล (Database System) หมายถึง ระบบการจัดเก็บข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันหรือเกี่ยวข้องกันไว้รวมกันตามวัตถุประสงค์ขององค์กร (http://www.tcteach.com/ : 2554)
ระบบฐานข้อมูล หมายถึงโครงสร้างสารสนเทศที่ประกอบด้วยรายละเอียดของข้อมูลที่เกี่ยวข้องกันที่จะนำมาใช้ในระบบต่าง ๆ ร่วมกัน (http://www.irrigation.rid.go.th/ : 2554)
ระบบฐานข้อมูล หมายถึงการออกแบบ การสร้าง และการจัดการกับฐานข้อมูล (สุรัสวดี วงศ์จันทร์สุข และสัจจะ จรัสรุ่งรวีวร, 2549 : 30)
ระบบฐานข้อมูล หมายถึง การจัดเก็บข้อมูลอย่างเป็นระบบ ซึ่งผู้ใช้สามารถเรียกใช้ข้อมูลดังกล่าวได้ในลักษณะต่าง ๆ เช่น การเพิ่มข้อมูล การแทรกข้อมูล การเรียกใช้ข้อมูล การแก้ไขและลบข้อมูล ตลอดจนการเคลื่อนย้ายข้อมูล (อนรรฆนงค์ คุณมณี, 2547 : 17)
ความหมายของระบบฐานข้อมูล โดยสรุป คือ การจัดเก็บข้อมูลอย่างเป็นระบบ ตั้งแต่การออกแบบ การสร้าง และการจัดการฐานข้อมูล เช่น การเพิ่ม การลบข้อมูล การแก้ไขข้อมูล และการเรียกใช้ข้อมูล โดยข้อมูลที่จัดเก็บจะมีความสัมพันธ์กันและใช้สนับสนุนการดำเนินงานของทั้งองค์กร เช่น ระบบฐานข้อมูลสินค้าคงคลัง ระบบฐานข้อมูลการขายสินค้า ระบบฐานข้อมูลการประกันชีวิต เป็นต้น
3.2.1 Data คือ ข้อมูลที่มีการเก็บรวบรวมให้มีลักษณะเป็นศูนย์กลางข้อมูลอย่างเป็นระบบ ผู้ใช้หลายคนสามารถใช้ข้อมูลร่วมกันได้ ข้อมูลจะแตกต่างกันตามระดับของการออกแบบระบบ โดยปกติข้อมูลมักจะเก็บอยู่ในสื่อเก็บข้อมูลที่เป็นอิเล็กทรอนิกส์ แต่ในมุมมองของการจัดการฐานข้อมูลเราจะมองเห็นในรูปของตาราง และไฟล์ต่าง ๆ
3.2.2 Hardware มีส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ประการ คือ
-สื่อในการเก็บข้อมูลได้แก่ การเก็บข้อมูลด้วย Magnetic Disk การติดต่อระหว่างอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง เช่น I/O Device ต่าง ๆ
-ส่วนที่เกี่ยวข้องกับความเร็วในการทำงานของโปรเซสเซอร์และเมมโมรีขึ้นอยู่กับขนาดของข้อมูลในระบบ และจำนวนของผู้ใช้เป็นตัวกำหนด
3.2.3 User ในระบบฐานข้อมูลมีบุคคลที่เกี่ยวข้อง
- Programmer ทำหน้าที่เขียนโปรแกรมประยุกต์ใช้งานเพื่อการจัดเก็บและ เรียกใช้งานตามความต้องการของผู้ใช้
- End User ทำหน้าที่ใช้ข้อมูลจากระบบซึ่งโดยปกติจะทำงานใน 3 ลักษณะ คือ การอ่านค่า การเพิ่มหรือลบข้อมูล และการแก้ไขข้อมูล
-DBA (Database Administrator) ทำหน้าที่เป็นผู้ควบคุมและบริหารงานของระบบฐานข้อมูลทั้งหมด เป็นผู้ต้องตัดสินใจว่าข้อมูลใดจะรวบรวมเข้าสู่ระบบ รวมไปถึงเป็นผู้กำหนดกฎเกณฑ์ที่ใช้ภายในระบบ
ปัจจุบัน คำว่าผู้ใช้ อาจจะไม่ได้หมายความถึงคนก็ได้แต่อาจจะหมายถึงตัวโปรแกรม หรือระบบงานอื่น ๆ ที่เข้ามาดึงเอาข้อมูลจากฐานข้อมูลไปใช้
3.2.4 Software ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางระหว่างผู้ใช้และข้อมูลที่ถูกจัดเก็บในสื่อต่าง ๆ Software ในส่วนนี้ เรียกว่า Database Management System (DBMS) นั่นคือ ความต้องการใช้ข้อมูลจากผู้ใช้จะถูกจัดการโดย DBMS เพื่อจะทำงานในลักษณะต่าง ๆ (อนรรฆนงค์ คุณมณี, 2547 : 19-20)
3.2.5 Procedures ขั้นตอนการปฏิบัติงาน เป็นการจัดทำเอกสารที่ระบุขั้นตอนการทำงานต่าง ๆ ไว้ ซึ่งจะช่วยในการทำงานและแก้ปัญหา (http://irrigation.rid.go.th/ : 2554)
3.3.1 มีความซ้ำซ้อนของข้อมูลน้อยที่สุด โดยระบบการจัดการฐานข้อมูล หรือ DBMS จะทราบว่าข้อมูลใดบ้างที่ซ้ำซ้อนและข้อมูลนั้นถูกเก็บอยู่ที่ใด
3.3.2 มีการขัดแย้งกันของข้อมูลน้อยที่สุดถ้าจำเป็นต้องเก็บข้อมูลซ้ำซ้อนกันในฐานข้อมูล และมีการแก้ไขเกิดขึ้น DBMS จะเป็นตัวควบคุมให้ข้อมูลนั้นต้องถูกแก้ไขจนครบทุกตัว
3.3.3 มีความถูกต้องของข้อมูลสูงสุด DBMS จะคอยตรวจสอบว่าข้อมูลที่เราป้อนเข้าไปนั้นถูกต้องตามกฎที่ตั้งไว้หรือไม่ ถ้าไม่ถูกต้องจะแจ้งข้อผิดพลาดให้ทราบและไม่บันทึกข้อมูลนั้นลงในฐานข้อมูลจนกว่าจะแก้ไขให้ถูกต้องก่อน
3.3.4 มีความเป็นอิสระของข้อมูล ด้วยแนวคิดที่ว่าโปรแกรมที่เขียน ต้องไม่ยึดติดกับโครงสร้างของข้อมูล และแก้ไขได้ง่าย
3.3.5 มีความปลอดภัยของข้อมูลสูง มีการกำหนดรหัสผู้ใช้ และรหัสผ่านในการเข้าใช้ฐานข้อมูลสำหรับผู้ใช้แต่ละคนโดยผู้บริหารฐานข้อมูลเป็นผู้กำหนด
3.3.6 มีการควบคุมจากศูนย์กลางโดยผู้บริหารฐานข้อมูลจะเป็นผู้ควบคุมการใช้งานในระดับปฏิบัติการ และระดับบริหาร
3.3.7 มีความสามารถให้ใช้ข้อมูลร่วมกันได้ทันทีโดยไม่ต้องแก้ไขโครงสร้างข้อมูลเดิม
3.3.8 มีความเป็นมาตรฐานของข้อมูลสูง สามารถกำหนดชนิด และรูปแบบของข้อมูลตัวเดียวกันให้เหมือนกันได้ไม่ว่าข้อมูลนั้นจะเก็บอยู่ที่ใด ดังภาพที่ 1.4
4. พัฒนาการของฐานข้อมูล
การนำคอมพิวเตอร์มาใช้ในการจัดการกับข้อมูล หรืองานอื่น ๆ ก่อให้เกิดประโยชน์อย่างมหาศาลในทุกด้าน กล่าวคือ สามารถจัดเก็บข้อมูลไว้ในฐานข้อมูลได้มากขึ้น แต่การเรียกใช้กลับง่ายและสะดวกมากขึ้น ข้อมูลครอบคลุมและตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ได้ทุกส่วน การนำเสนอรายงานจากฐานข้อมูลหลากหลายและสวยงาม พัฒนาการของระบบฐานข้อมูลเป็นไปอย่างต่อเนื่องและมีความเจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ทั้งนี้ ก็เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ให้ตรงตามความต้องการ ถูกต้อง หลากหลายและรวดเร็ว เพื่อการแข่งขัน และการได้เปรียบในการแข่งขัน
การพัฒนาฐานข้อมูลเพื่อให้ตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ให้มากขึ้น และประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ให้เกิดประโยชน์มากขึ้นนั้น ได้มีการพัฒนารูปแบบของฐานข้อมูลประเภทอื่น ๆ ขึ้นมาใช้งานเพิ่มมากขึ้น ดังรูปแบบที่ กิตติ ภักดีวัฒนะกุล (2546 : 257-263) ได้อธิบายไว้ ดังนี้
ฐานข้อมูลบนเว็บ คือ การสร้างเว็บเพจที่ผู้ใช้สามารถเลือกดูในสิ่งที่ต้องการได้ มีการนำฐานข้อมูลมาประยุกต์กับการสร้างเว็บเพจ ทำให้เว็บเพจมีความสามารถเพิ่มขึ้นมาก เช่น ผู้ใช้สามารถป้อนข้อความแสดงความคิดเห็นบนเว็บได้ หรือที่เรียกว่า “เว็บบอร์ด” นั่นเอง ดังภาพที่ 1.5
4.2 ฐานข้อมูลข้อความและรูปภาพ
ฐานข้อมูลรูปภาพ คือ ฐานข้อมูลที่ใช้เก็บรายละเอียดต่างๆ เกี่ยวกับรูปภาพ สามารถแสดงภาพของสิ่งต่างๆ ได้ตามต้องการ เช่น การนำข้อมูลภาพไปใช้งานร่วมกับการแสดงฐานข้อมูลข้อความ โดยใช้ภาษาโปรแกรมมิ่งดึงรูปภาพจากฐานข้อมูลรูปภาพขึ้นมาแสดง ดังภาพที่ 1.7
4.3 ฐานข้อมูลแบบกระจาย
ฐานข้อมูลแบบกระจาย คือ การกระจายการจัดเก็บข้อมูลไว้หลายๆ สถานที่ เรียกว่า “Site” ซึ่งแต่ละ Site จะมีเครื่องคอมพิวเตอร์และระบบฐานข้อมูลที่เป็นของตนเอง เพื่อรองรับการใช้งานต่าง ๆ ของผู้ใช้ใน Site นั้นๆ รวมทั้งมีการเชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ของ Site อื่น ด้วยเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เพื่อส่งถ่ายข้อมูลไปมาระหว่างฐานข้อมูลของ Site ต่างๆ ดังภาพที่ 1.8
4.4 คลังข้อมูล
4.5 เหมืองข้อมูล
เหมืองข้อมูล คือ เทคนิคที่ใช้ในการค้นหาข้อมูลเชิงวิเคราะห์ชั้นสูง สำหรับใช้ในการจัดการกับข้อมูลที่มีอยู่เป็นจำนวนมากซึ่งประกอบไปด้วยการค้นหา การแยกแยะกลุ่มข้อมูล และเลือกข้อมูลที่มีคุณค่า โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อใช้อธิบายข้อมูลในอดีตและคาดการณ์ข้อมูลในอนาคต บางครั้งเรียกเหมืองข้อมูลว่าการค้นพบองค์ความรู้หรือ การค้นหาความรู้ในฐานข้อมูล (Knowledge Discovery in Databases-KDD) ค้นหารูปแบบ (Pattern) จากข้อมูลจำนวนมหาศาลโดยอัตโนมัติ โดยใช้ขั้นตอนวิธีจากวิชาสถิติ การเรียนรู้ของเครื่อง และการรู้จำแบบ
5. สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
ในระบบฐานข้อมูล การทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ง่าย สะดวก ปลอดภัย และระบบสามารถตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ได้มากที่สุดจึงเป็นสิ่งจำเป็นนั่นคือต้องมีการกำหนดโครงสร้างฐานข้อมูลให้ชัดเจนในเบื้องต้น ส่วนที่ต้องออกแบบเพื่อให้เห็นโครงสร้างของข้อมูลที่ชัดเจนคือ สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
5.1 ความหมายของสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล (Architecture) เป็นแนวคิดที่แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างระบบฐานข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลในฐานข้อมูลจำเป็นต้องเข้าใจโครงสร้างของฐานข้อมูลซึ่งอธิบายโดยใช้สถาปัตยกรรมของฐานข้อมูล (โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์, 2549 : 48)
สถาปัตยกรรมของฐานข้อมูลเป็นการอธิบายถึงรูปแบบและโครงสร้างของข้อมูลภายใน ระบบฐานข้อมูลโดยทั่วไปในระดับแนวคิด โดยไม่ขึ้นอยู่ในโครงสร้างของระบบฐานข้อมูลนั้น ๆ แม้ว่าไม่สามารถครอบคลุมทุกระบบฐานข้อมูลโดยเฉพาะอย่างยิ่งฐานข้อมูล ที่มีขนาดเล็ก ซึ่งอาจมีโครงสร้างที่ไม่ครบตามที่กำหนดไว้ในสถาปัตยกรรมของระบบฐานข้อมูล สถาปัตยกรรมของระบบฐานข้อมูลก็จัดเป็นรูปแบบและโครงสร้างที่ใช้กับระบบฐานข้อมูลได้ส่วนใหญ่ (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล และจำลอง ครูอุตสาหะ, 2550 : 20)
สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล หมายถึง โครงสร้างของระบบฐานข้อมูลที่มีการแบ่งออกเป็น 3 ระดับ คือระดับภายนอก ระดับตรรกะ แลระดับภายในหรือกายภาพ ((สมจิตร อาจอินทร์ และงามนิจ อาจอินทร์, 2550 : 41) สรุปได้ว่า สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล หมายถึง แนวคิดที่ใช้อธิบายโครงสร้างองค์ประกอบหลักของระบบข้อมูลภายในฐานข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลในฐานข้อมูล รวมถึงการติดต่อกับส่วนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง
5.2 ระดับของสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์ (2549 :48-49) กล่าวถึงความเป็นมาของสถาปัตยกรรมฐานข้อมูลว่า เอกสารดั้งเดิมที่เกี่ยวข้องกับสถาปัตยกรรมฐานข้อมูลได้ระบุไว้ว่า สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล ได้เกิดขึ้นราวปี ค.ศ.1971 โดยคณะทำงาน DBTG (Data Base Task Group) ซึ่งคณะทำงานนี้แต่งตั้งโดยคณะกรรมการที่ประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญในการพิจารณามาตรฐานด้านการประมวลผลและฐานข้อมูล โดยกำหนดสถาปัตยกรรมฐานข้อมูลไว้ 2 ระดับ คือ Schema เป็นมุมมองระบบ (System view) และ Subschema เป็นมุมมองผู้ใช้ (User views)
การนำเสนอโครงสร้างของฐานข้อมูลหรือสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล จะเป็นการนำเสนอในมุมมองที่แตกต่างกัน คือ นำเสนอในมุมมองของการใช้ มุมมองของการออกแบบ และมุมมองของ การจัดเก็บข้อมูลในหน่วยเก็บข้อมูลจริงๆ จึงมีการแบ่งสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล ออกเป็น 3 ระดับ คือ
5.2.1 ระดับภายนอก (External Level)
เป็นระดับการกำหนดโครงสร้างข้อมูลสำหรับผู้ใช้ ให้แต่ละคนจะมองเห็นเฉพาะข้อมูลที่ผู้บริหารฐานข้อมูลกำหนดสิทธิและขอบเขตให้ โดยไม่ต้องสนใจว่าการจัดเก็บข้อมูลเป็นอย่างไร ระดับภายนอกเป็นระดับที่เกี่ยวข้องกับผู้ใช้มากที่สุด เนื่องจากเกี่ยวข้องกับมุมมองของผู้ใช้แต่ละคนที่มีต่อข้อมูลนั้น โดยผู้ใช้แต่ละคนจะมองเห็นเฉพาะข้อมูลที่ตนสนใจหรือต้องการใช้เท่านั้น
5.2.2 ระดับแนวคิด (Conceptual Level)
เป็นระดับการกำหนดรูปแบบข้อมูล ขนาดของข้อมูล และความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลซึ่งเกี่ยวกับการกำหนดเอนทิตี แอททริบิวต์ในแต่ละเอนทิตี และความสัมพันธ์ระหว่างเอนทิตีรวมทั้งกฎเกณฑ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลเป็นระดับของการออกแบบฐานข้อมูล
5.2.3 ระดับภายใน (Internal Level)
เป็นระดับของการจัดเก็บข้อมูลในหน่วยเก็บข้อมูลจริงๆ ซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงสร้าง ทางกายภาพของข้อมูล เช่น ข้อมูลถูกเก็บอยู่ ณ ตำแหน่งใดในดิสก์ รวมทั้งข้อมูลเกี่ยวกับดัชนี (Index) และตัวชี้ (Pointer) เป็นต้น ดังภาพที่ 1.10
5.3 วัตถุประสงค์ของการแบ่งสถาปัตยกรรมฐานข้อมูล 3 ระดับ
สมลักษณ์ ละอองศรี (2549 : 89-90) กล่าวถึงวัตถุประสงค์ของการแบ่งสถาปัตยกรรม ฐานข้อมูล 3 ระดับว่า
5.2.1 ผู้ใช้งานไม่จำเป็นต้องสนใจรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของการจัดเก็บข้อมูล ไม่ว่าโครงสร้างจะจัดเก็บข้อมูลจะเป็นแบบใด
5.2.2 ผู้ใช้งานแต่ละคนสามารถเข้าถึงข้อมูลชุดเดียวกัน แต่อาจจะมีความต้องการนำเสนอข้อมูล หรือแสดงมุมมองของข้อมูลที่แตกต่างกัน รวมทั้งการการแสดงข้อมูลก็จะแสดงข้อมูลเพียงบางส่วนเท่าที่จำเป็นต่อการใช้งานเท่านั้น โดยไม่มีความจำเป็นที่จะต้องแสดงข้อมูลให้ดูทั้งหมด
5.2.3 ความอิสระของข้อมูล คือ ไม่ต้องแก้ไขโปรแกรมทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลง
โครงสร้างของข้อมูล เช่น กรณีต้องการเพิ่มความกว้างของข้อมูลจาก 15 เป็น 20 เมื่อเปลี่ยนแปลงแล้วจะไม่ส่งผลกระทบใดๆ เพราะมีความอิสระในข้อมูลของแต่ละระดับแล้ว
สถาปัตยกรรมฐานข้อมูลจึงเป็นโครงสร้างของฐานข้อมูลที่ถูกออกแบบมาให้สะดวก และตอบสนองความต้องการของผู้ใช้งานฐานข้อมูลให้มากที่สุด โดยให้ผู้ใช้ทุกคนต่างก็มีมุมมองเฉพาะของตนเองในการที่จะเข้าถึงข้อมูลโดยไม่จำเป็นต้องรู้โครงสร้างของระบบทั้งหมด และไม่จำเป็นต้องเห็นข้อมูลที่ไม่ต้องการก็ได้ ผู้ใช้จึงเข้าถึงข้อมูลในฐานข้อมูลได้อย่างสะดวก รวดเร็ว และปลอดภัย
6. แบบจำลองฐานข้อมูล
จากความหมายของฐานข้อมูล คือ ที่เก็บข้อมูล และความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล ซึ่งข้อมูล และความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลจะนำเสนอให้ผู้ใช้เห็นผ่านแบบจำลองข้อมูล6.1 ความหมายของแบบจำลองฐานข้อมูล (Database Model)
มีผู้ให้ความหมายของแบบแจลองฐานข้อมูลไว้ ดังนี้
แบบจำลองฐานข้อมูล หมายถึงโครงสร้างข้อมูลระดับตรรกะที่นำเสนอข้อมูล และความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลให้ผู้ใช้เห็น และเข้าใจแบบจำลองข้อมูลที่ใช้โดยพิจารณาจาก ภายในฐานข้อมูลประกอบด้วยฐานข้อมูลอะไรบ้าง ข้อมูลมีความสัมพันธ์กันอย่างไร โครงสร้างข้อมูลเป็นอย่างไร และ มีกฎควบคุมความถูกต้องบนโครงสร้างข้อมูลอย่างไร (สมลักษณ์ ละอองศรี, 2549 : 95) แบบจำลองฐานข้อมูล เป็นแหล่งรวมของแนวความคิดที่พรรณนาถึงความเป็นจริงของวัตถุ ข้อมูล และเหตุการณ์ รวมทั้งความสัมพันธ์ให้มีความถูกต้องตรงกันในกฎเกณฑ์ที่กำหนด (โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์, 2549 : 58)
แบบจำลองฐานข้อมูล เป็นแบบจำลองที่ใช้สำหรับอธิบายถึงโครงสร้างและความความสัมพันธ์ ระหว่างข้อมูลภายในฐานข้อมูลจากแนวความคิดที่เข้าใจยาก ให้สามารถเข้าใจ และจับต้องได้ง่ายขึ้น ดังนั้น แบบจำลองของฐานข้อมูลจึงถูกนำไปใช้อธิบายถึงโครงสร้างของฐานข้อมูลประเภทต่าง ๆ ที่อยู่ในรูปของทฤษฏีที่เข้าใจยาก รวมทั้งนำไปใช้ในการอธิบายถึงโครงสร้างของฐานข้อมูลที่นักออกแบบฐานข้อมูลออกแบบไว้ซึ่งอยู่ในรูปแบบของแนวความคิด และจับต้องได้ยากเช่นเดียวกัน (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล และจำลอง ครูอุตสาหะ, 2550 : 30)
จากความหมายดังกล่าวสรุปได้ว่าแบบจำลองฐานข้อมูล หมายถึง การจัดรูปแบบของแนวความคิดที่อธิบายถึงโครงสร้างข้อมูล และความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลภายในฐานข้อมูล ให้อยู่ในรูปแบบที่ง่ายให้ผู้ใช้เห็นและเข้าใจได้ง่ายว่าภายในฐานข้อมูลประกอบด้วยข้อมูลอะไรบ้าง ข้อมูลมีความสัมพันธ์ มีโครงสร้าง และมีกฎควบคุมความถูกต้องบนโครงสร้างข้อมูลเป็นอย่างไร
6.2 ส่วนประกอบของแบบจำลองฐานข้อมูล
แบ่งเป็น 3 ส่วน คือ
6.2.1 ส่วนโครงสร้าง เป็นส่วนที่ประกอบด้วยกลุ่มสัญลักษณ์รวมทั้งกฎระเบียบที่เห็นพ้องต้องกันเพื่อใช้ในการสร้างฐานข้อมูล เช่น การจัดเก็บข้อมูลในรูปของตาราง ซึ่งประกอบด้วยแถว และคอลัมน์ ดังภาพที่ 1.11
6.2.2 ส่วนปรับปรุง เป็นส่วนที่กำหนดชนิดของการปฏิบัติการต่าง ๆ กับข้อมูล คือ การอัปเดท การเรียกดูข้อมูลจากฐานข้อมูล รวมทั้งการเปลี่ยนโครงสร้างฐานข้อมูล
6.2.3 ส่วนกฎความคงสภาพ เป็นกฎเกณฑ์ที่ใช้ในการควบคุมความถูกต้องของข้อมูลเพื่อให้เกิดความมั่นใจในความถูกต้อง และความแน่นอนของข้อมูลที่บันทึกในฐานข้อมูล (โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์, 2549 : 20)
6.3 คุณสมบัติของแบบจำลองฐานข้อมูล
6.3.1 ง่ายต่อความเข้าใจ คือแบบจำลองฐานข้อมูลต้องใช้กฎเกณฑ์ทั่ว ๆ ไปโดยมีข้อมูลแอททริบิวต์อธิบายในรายละเอียดของแต่ละเอนทิตี
6.3.2 มีสาระสำคัญไม่ซับซ้อนคือ แอททริบิวต์ในแต่ละเอนทิตี ไม่ควรมีข้อมูลซ้ำซ้อน บางแอททริบิวต์อาจเป็นคีย์นอกเพื่อใช้ในการอ้างอิงข้อมูลในอีกเอนทิตีหนึ่ง
6.3.3 มีความยืดหยุ่น และง่ายต่อการปรับปรุงในอนาคต แบบจำลองฐานข้อมูลที่ดี
ควรสนับสนุนการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้าง และไม่ส่งผลกระทบต่อโปรแกรมที่ใช้อยู่ นั่นหมายถึงความเป็นอิสระในข้อมูล (โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์, 2549 : 59)
แบบจำลองฐานข้อมูล เป็นการกำหนดโครงสร้างข้อมูลและความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลภายในฐานข้อมูล ให้ผู้ใช้มองเห็นและใช้ได้ตรงตามความต้องการ นั่นคือต้องเป็นแบบจำลองฐานข้อมูล ที่เข้าใจง่าย ไม่ซับซ้อน มีกฎควบคุมความถูกต้อง และมีความยืดหยุ่นรองรับการปรับปรุงในอนาคตได้
6.4 รูปแบบของแบบจำลองฐานข้อมูล
6.4.1 แบบจำลองฐานข้อมูลแบบลำดับชั้น (Hierarchical Data Model)
แบบจำลองฐานข้อมูลแบบลำดับชั้น หรือแบบไฮราคี คิดขึ้นโดยบริษัทไอบีเอ็ม เป็นฐานข้อมูลที่นำเสนอข้อมูล และความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลในรูปแบบของต้นไม้ (Tree structure) เป็นโครงสร้างลักษณะคล้ายต้นไม้ เป็นลำดับชั้น และแตกออกเป็นกิ่งก้านสาขา เป็นฐานข้อมูลที่คิดค้นเพื่อให้สามารถกำจัดความซ้ำซ้อน มีโครงสร้าง ลักษณะเด่น และข้อจำกัด ดังนี้
1) โครงสร้างของฐานข้อมูลแบบลำดับชั้น มีโครงสร้างของข้อมูลเป็นลักษณะความสัมพันธ์แบบพ่อลูก คือ พ่อ (Parent) 1 คนมีลูก (Child) ได้หลายคน แต่ลูกมีพ่อได้คนเดียว (นั่นคือเป็นความสัมพันธ์แบบ 1 ต่อ N) หรือแบบพ่อคนเดียวมีลูก 1 คน (นั่นคือเป็นความสัมพันธ์แบบ 1 ต่อ 1) ซึ่งจัดแยกออกเป็นลำดับชั้น โดยในระดับชั้นที่ 1 จะมีเพียงแฟ้มข้อมูลเดียวนั่นคือมีพ่อคนเดียว ในระดับที่ 2 จะมีกี่แฟ้มข้อมูลก็ได้ ในทำนองเดียวกันระดับ 2 ก็จะมีความสัมพันธ์กับระดับ 3 เหมือนกับ ระดับ 1 กับระดับ 2 แต่ละกรอบจะมีตัวชี้ (Pointers) หรือ หัวลูกศรวิ่งเข้าหาได้ไม่เกิน 1 หัว ดังภาพที่ 1.12
2) ลักษณะเด่นและข้อจำกัด
ลักษณะเด่น
-เป็นระบบฐานข้อมูลที่มีระบบโครงสร้างซับซ้อนน้อยที่สุด เหมาะกับข้อมูลที่มีความสัมพันธ์แบบ one-to-many
-มีค่าใช้จ่ายในการจัดสร้างฐานข้อมูลน้อย
-ลักษณะโครงสร้างเข้าใจง่าย
-เหมาะสำหรับงานที่ต้องการค้นหาข้อมูลแบบมีเงื่อนไขเป็นระดับ เรียงลำดับต่อเนื่อง
-ป้องกันระบบความลับของข้อมูลได้ดีเพราะต้องอ่านแฟ้มข้อมูลจากต้นกำเนิด (Root)
ข้อจำกัด
-มีโอกาสเกิดความซ้ำซ้อนมากที่สุดเมื่อเทียบกับโครงสร้างแบบอื่น
-ขาดความสัมพันธ์ระหว่างแฟ้มข้อมูลในรูปเครือข่าย
-มีความคล่องตัวน้อยกว่าโครงสร้างแบบอื่นๆ เพราะการเรียกใช้ข้อมูลต้องผ่านต้นกำเนิด (Root) เสมอ ถ้าต้องการค้นหาข้อมูลซึ่งปรากฏในระดับล่างๆ แล้วจะต้องค้นหาทั้งแฟ้ม
-ไม่สามารถรับรองข้อมูลที่มีความสัมพันธ์ในลักษณะของ many-to many ได้
-มีความยืดหยุ่นหรือมีความคล่องตัวน้อย การปรับเปลี่ยนโครงสร้างมีความยุ่งยาก
-การพัฒนาโปรแกรมค่อนข้างยาก ดังภาพที่ 1.13
6.4.2 แบบจำลองข้อมูลแบบเครือข่าย (Network Data Model)
1) โครงสร้างแบบจำลองฐานข้อมูลแบบเครือข่าย จะมีโครงสร้างของข้อมูลแต่ละแฟ้มข้อมูลมีความสัมพันธ์คล้ายร่างแห โดยมีลักษณะโครงสร้างคล้ายกับโครงสร้างแบบลำดับชั้น มีข้อแตกต่างที่ว่าโครงสร้างแบบเครือข่ายสามารถยินยอมให้ระดับชั้นที่อยู่เหนือกว่าจะมีได้หลายแฟ้มข้อมูล ถึงแม้ ว่าระดับชั้นถัดลงมาจะมีเพียงแฟ้มข้อมูลเดียว เปรียบเสมือนมีความสัมพันธ์แบบลูกจ้างกับงานที่ทำ โดยงานชิ้นหนึ่งอาจทำโดยลูกจ้างหลายคน (M ต่อ N) ดังภาพที่ 1.14
2) ลักษณะเด่นและข้อจำกัด
ลักษณะเด่น
-เหมาะสำหรับงานที่แฟ้มข้อมูลมีความสัมพันธ์แบบเครือข่าย
-มีโอกาสเกิดความซ้ำซ้อนของข้อมูลน้อยกว่าโครงสร้างแบบลำดับชั้น
-การค้นหาข้อมูลมีเงื่อนไขได้มาก และกว้างกว่าโครงสร้างแบบลำดับชั้น
ข้อจำกัด
-เป็นโครงสร้างที่ง่ายไม่ซับซ้อน จึงทำให้ป้องกันความลับของข้อมูลได้ยาก
-มีค่าใช้จ่าย และสิ้นเปลืองพื้นที่ในหน่วยความจำ เพราะจะเสียพื้นที่ในอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำหรับตัวชี้มาก
-ถ้าความสัมพันธ์ของเรคอร์ดประเภทต่าง ๆ เกิน 3 ประเภทจะทำให้การออกแบบ โครงสร้างแบบเครือข่ายยุ่งยากซับซ้อน ดังภาพที่ 1.15
6.4.3 แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (Relational data model)
แบบจำลองฐานข้อมูลที่มีความแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน คือแบบจำลองฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ เพราะนำเสนอข้อมูลในมุมมองของตาราง ที่สามารถสื่อสารข้อมูลให้เข้าใจได้ง่าย มีความสัมพันธ์กับตารางอื่นได้ในหลายรูปแบบ เป็นแบบจำลองฐานข้อมูลที่นำเสนอข้อมูลและความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลในรูป รีเลชัน (Relation) หรือนำเสนอในรูปของตาราง ดังภาพที่ 1.16
ฐานข้อมูลแบบสัมพันธ์ (Relational Model) มีโครงสร้าง ลักษณะเด่น และข้อจำกัด ดังนี้
1) โครงสร้างข้อมูล (Data Structure) โครงสร้างของฐานข้อมูลแบบสัมพันธ์เป็นการนำเสนอข้อมูล และความสัมพันธ์ ระหว่างข้อมูลในรูปรีเลชัน เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าตาราง (Table) รีเลชันมีส่วนประกอบของโครงสร้าง ดังภาพที่ 1.17
-แถว (Row) หรือ ทูเพิล (Tuple) คือ แถวข้อมูลในตาราง โดยแต่ละแถวของข้อมูลจะประกอบไปด้วยหลายแอททริบิวต์ (Attributes ) หรือคอลัมน์ของข้อมูล
-สดมภ์ (Column) ได้แก่ คุณลักษณะของข้อมูลในแต่ละแถวซึ่งเรียกว่า แอททริบิวต์ เช่น ตัวอย่างจากภาพที่ 1.17 รีเลชัน CUSTOMER สำหรับเก็บรายละเอียดของลูกค้า ประกอบด้วย CUS_ID, CUS_NAME, ADDRESS และ TELEPHONE
2) ลักษณะเด่นและข้อจำกัด
ลักษณะเด่น
-เหมาะกับงานที่เลือกดูข้อมูลแบบมีเงื่อนไขหลายคีย์ฟิลด์ข้อมูล
-ป้องกันข้อมูลถูกทำลายหรือแก้ไขได้ดี เนื่องจากโครงสร้างแบบสัมพันธ์นี้ผู้ใช้จะไม่ทราบว่าการเก็บข้อมูลในฐานข้อมูลอย่างแท้จริงเป็นอย่างไร
-การเลือกดูข้อมูลทำได้ง่าย มีความซับซ้อนของข้อมูลระหว่างแฟ้มต่าง ๆ น้อยมาก
ข้อจำกัด
-มีการแก้ไขปรับปรุงแฟ้มข้อมูลได้ยาก เพราะผู้ใช้จะไม่ทราบการเก็บข้อมูลในฐานข้อมูลอย่างแท้จริงเป็นอย่างไร
-ค่าใช้จ่ายของระบบสูงมาก เพราะเมื่อมีการประมวลผล คือ การอ่าน เพิ่มเติม ปรับปรุง หรือยกเลิกระบบจะต้องทำการสร้างตารางขึ้นมาใหม่
สรุปได้ว่าฐานข้อมูลอาจมีการใช้แบบจำลองข้อมูลต่างกัน แต่ในองค์กรส่วนใหญ่นิยมใช้แบบจำลองแบบสัมพันธ์มากที่สุด
แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุเป็นแบบจำลองที่มองทุกอย่างเป็นวัตถุ โดยแต่ละวัตถุจะเป็นแหล่งรวมของข้อมูลและการปฏิบัติงาน การจัดเก็บข้อมูลในแบบจำลองฐานข้อมูลทั้งแบบลำดับชั้น แบบเครือข่าย และเชิงสัมพันธ์ สามารถจัดการกับข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ และผู้ใช้สามารถใช้งานฐานข้อมูลเหล่านั้นได้สะดวก และเกิดประโยชน์ต่องานที่ทำได้เป็นอย่างดี แต่การพัฒนาข้อมูลเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว การใช้งานข้อมูลอาจจะมีความซับซ้อนมากขึ้น จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีฐานข้อมูลที่ทันสมัยมากขึ้น เพื่อจัดการกับความซับซ้อนของข้อมูลในยุคปัจจุบัน นั่นคือ แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ (Object-Oriented Database Model)
แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ (Object-Oriented Database Model) เป็นแบบจำลองฐานข้อมูลที่สามารถจัดเก็บข้อมูลและวิธีการเสมือนวัตถุที่สามารถจะดึงไปใช้งานร่วมกันได้โดยอัตโนมัติสามารถจัดการข้อมูลในลักษณะต่าง ๆ เช่น แบบเขียน รูปภาพ เสียง และภาพเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ (กิตติ ภักดีวัฒนะกุล, 2546 : 257)
แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ เป็นเทคโนโลยีใหม่ของการจัดการฐานข้อมูล เกิดจากแนวคิดการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ ให้ความสนใจด้วยการมองทุกสิ่งเป็นวัตถุ โดยแต่ละวัตถุจะเป็นแหล่งรวมของข้อมูลและการปฏิบัติงาน มักจะนำไปใช้กับหน่วยงานขนาดใหญ่ที่จำเป็นต้องใช้บุคลากรที่มีความรู้ความชำนาญ และประสบการณ์ในการจัดการกับข้อมูลที่มีความสลับซับซ้อน (โอภาส เอี่ยมสิริวงศ์, 2549 : 61-62)
แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ จึงหมายถึง แบบจำลองฐานข้อมูลที่มองทุกสิ่งเป็นวัตถุที่ทุกวัตถุจะสามารถจัดเก็บข้อมูลและการปฏิบัติงานที่สลับซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพใช้กับหน่วยงานขนาดใหญ่ที่บุคลากรมีความรู้ความชำนาญ และมีประสบการณ์ ดังภาพที่ 1.18
แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุมีโครงสร้าง ลักษณะเด่น และข้อจำกัด ดังนี้
1) โครงสร้างของแบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ เกี่ยวข้องกับสิ่งต่อไปนี้
-วัตถุหรือออบเจกต์
ตามแนวคิดของระบบฐานข้อมูล คือ เอนทิตี ประกอบด้วยโครงสร้างของข้อมูล ได้แก่ แอททริบิวต์กับชนิดข้อมูล และวิธีปฏิบัติการกับข้อมูลซึ่งเรียกว่าเมตธอด (Method)
-คลาส คือกลุ่มของวัตถุที่มีคุณสมบัติพื้นฐานเหมือนกัน
-ความสัมพันธ์ มี 2 ประเภทหลักๆ คือ ความสัมพันธ์คลาส–ซับคลาส และความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุ ซึ่งมี 3 แบบ คือ แบบหนึ่งต่อหนึ่ง หนึ่งต่อกลุ่ม และกลุ่มต่อกลุ่ม
2) ลักษณะเด่นและข้อจำกัดลักษณะเด่น
-แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ ได้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองต่อความต้องการใหม่ ๆ
ของโปรแกรมประยุกต์ในปัจจุบัน ซึ่งแบบจำลองฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ไม่สามารถตอบสนองต่อความต้องการเหล่านั้นได้ (http://sot.swu.ac.th/ : 2554)
ข้อจำกัด
-แบบจำลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุ ยังไม่มีทฤษฎีคณิตศาสตร์รองรับ ยังถือเป็นศิลป์ ไม่ใช่ศาสตร์ ยังต้องมีการพัฒนาต่อไป (สมลักษณ์ ละอองศรี, 2549 : 117)
บทสรุป
