บทที่1. ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับระบบฐานข้อมูล

บทที่1

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับระบบฐานข้อมูล 

ความหมายของระบบฐานข้อมูล 

  ฐานข้อมูล (Database) หมายถึง กลุ่มของข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันนำมาเก็บรวบรวมเข้าไว้ด้วยกันอย่างมีระบบและข้อมูลที่ประกอบกันเป็นฐานข้อมูลนั้น ต้องตรงตามวัตถุประสงค์การใช้งานขององค์กรด้วยเช่นกัน เช่น ในสำนักงานก็รวบรวมข้อมูล ตั้งแต่หมายเลขโทรศัพท์ของผู้ที่มาติดต่อจนถึงการเก็บเอกสารทุกอย่างของสำนักงานซึ่งข้อมูลส่วนนี้จะมีส่วนที่สัมพันธ์กันและเป็นที่ต้องการนำออกมาใช้ประโยชน์ต่อไปภายหลังข้อมูลนั้นอาจจะเกี่ยวกับบุคคล สิ่งของสถานที่ หรือเหตุการณ์ใดๆก็ได้ที่เราสนใจศึกษาหรืออาจได้มาจากการสังเกตการนับหรือการวัดก็เป็นได้รวมทั้งข้อมูลที่เป็นตัวเลข  ข้อความ  และรูปภาพต่าง ๆ ก็สามารถนำมาจัดเก็บเป็นฐานข้อมูลได้ และที่สำคัญข้อมูลทุกอย่างต้องมีความสัมพันธ์กันเพราะเราต้องการนำมาใช้ประโยชน์ต่อไปในอนาคต 


1.ข้อมูลที่สามารถนำไปคำนวณได้
   ข้อมูลที่สามารถนำไปคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้เรียกว่า ข้อมูลตัวเลข (Numeric) หมายถึง ข้อมูลที่เป็นตัวเลขล้วนๆ สามารถใช้ในการคำนวณได้ ซึ่งได้แก่ การบวก การลบ การคูณ การหาร การยกกำลัง ตัวอย่างเช่น ราคาสินค้า ราคาต้นทุน ภาษี อายุ น้ำหนัก เงินเดือนแสดงผลอยู่ในตัวเลข 10, 10.5, 11, 60 เป็นต้น

2.ข้อมูลที่ไม่สามารถนำไปคำนวณได้
 2.1 ข้อมูลตัวอักษรข้อมูลตัวอักษรหมายถึง ข้อมูลที่เป็นตัวอักษรล้วนๆ มักเป็นข้อมูลเพื่อการอ้างอิงไม่สามารถนำไปคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้ เช่น ชื่อ-สกุล อาชีพ อำเภอ จังหวัด 

 2.2 ข้อมูลอักษรเลขข้อมูลที่ประกอบด้วยตัวเลขและอักษรปนกันใช้เพื่ออ้างอิงเช่นเดียวกับข้อมูลตัวอักษรไม่สามารถคำนวณทางคณิตศาสตร์ได้

 2.3 ข้อมูลประเภทรูปแบบข้อมูลที่รวมเอาอักขระต่างๆ ซึ่งเป็นูปแบบที่แน่นอนที่ได้กำหนดไว้ในแฟ้มข้อมูล ซึ่งปกติจะถูกกำหนดไว้ในรูปของรหัส ทำให้ไม่สิ้นเปลืองเนื้อที่ในการจัดเก็บ

 2.4 ข้อมูลประเภทภาพลักษณ์ข้อมูลที่เป็นภาพคอมพิวเตอร์สามารถเก็บภาพและส่งภาพเหล่าน้้นไปคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นได้ เหมือนกับการส่งข้อความด้วยคอมพิวเตอร์

 2.5 ข้อมูลประเภทเสียงข้อมูลเสียงที่ถูกบันทึกเสียงไว้ในรูปของแฟ้มข้อมูลโดยการบันทึกเสียง ลักษณะของการเก็บจะเหมือนกับการจัดเก็บข้อมูลแบบภาพ

 2.6 ข้อมูลประเภทภาพและเสียงข้อมูลที่เป็นภาพและเสียงถูกจัดเก็บไว้ด้วยกัน เป็นการผสมระหว่างภาพและเสียง โดยคอมพิวเตอร์จะทำการแปลงเสียงและภาพนี้เก็บไเป็นแฟ้มข้อมูล

ระบบฐานข้อมูล (Database System) หมายถึง การรวมตัวกันของฐานข้อมูลตั้งแต่ 2 ฐานข้อมูลเป็นต้นไปที่มีความสัมพันธ์กันโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นการลดความซ้ำซ้อนของข้อมูลและทำให้การบำรุงรักษาตัวโปรแกรมง่ายมากขึ้นโดยผ่านระบบการจัดการฐานข้อมูล หรือ  เรียกย่อๆว่า DBMS องค์ประกอบของระบบฐานข้อมูล 

ระบบแฟ้มประกอบด้วย 3 ส่วน คือ 
1)รวมรวมแฟ้ม (Collection of Files) เก็บข้อมูลที่สัมพันธ์ให้ถูกอ้างอิงได้ในรูปแฟ้มข้อมูล 

2)โครงสร้างแฟ้ม (Directory Structure) จัดการอำนวยการเข้าถึงแฟ้มและจัดกลุ่มอย่างเป็นระบบ

3)พาทิชัน (Partitions) ซึ่งแยกเป็นทางกายภาพ (Physically) หรือทางตรรก (Logically) ของ

ระบบไดเรกทรอรี่ (Directory) โดยเนื้อหาในบทนี้จะกล่าวถึงแฟ้ม และโครงสร้างไดเรกทรอรี่ รวมถึงการป้องกันแฟ้ม จากการเข้าถึงในระบบ Multiple users และระบบ File sharing วิธีการจัดเก็บข้อมูลที่ใช้กันใน OS ทุกตัวคือ จัดเก็บข้อมูลเป็นแฟ้มข้อมูลหรือไฟล์ (file) ไฟล์คือสิ่งที่บรรจุข้อมูล,โปรแกรมหรืออะไรก็ได้ที่ผู้ใช้ต้องการรวบรวมไว้เป็นชุดเดียวกัน การอ้างถึงไฟล์หรือข้อมูลต่าง ๆ ภายในไฟล์ของโปรแกรม จะไม่มีความเกี่ยวข้องกับแอดเดรสของโปรแกรมใด ๆ ทั้งสิ้น OS มีโอเปอร์เรชั่นพิเศษที่เรียกว่า system call ไว้ให้โปรแกรมเรียกใช้ เพื่อให้สามารถจัดการงานที่เกี่ยวกับไฟล์ได้

ข้อมูลถูกเก็บและเก็บแยกจากกัน

  เมื่อข้อมูลต่าง ๆ ถูกเก็บกันไว้คนละไฟล์หากต้องการนำข้อมูลต่าง ๆ มาสร้างเป็นรายงานโปรแกรมเมอร์ต้องสร้างไฟล์ชั่วคราว (Temporary file) ขึ้นมาเพื่อดึงข้อมูลต่าง ๆ จากไฟล์ต่าง ๆ มารวมกันก่อนแล้วค่อยสร้างเป็นรายงาน

ข้อมูลมีความซ้ำซ้อน

   สืบเนื่องจากข้อมูลถูกเก็บแยกจากกันทำให้ไม่สามารถควบคุมความซ้ำซ้อนข้อมูลได้ทำให้สูญเสียพื้นที่ในการจัดเก็บข้อมูลมากขึ้นและก่อให้เกิดความผิดพลาดในการดำเนินการกับข้อมูล3 ลักษณะได้แก่

• ความผิดพลาดจากการเพิ่มข้อมูล (Insertion anomalies)
• ความผิดพลาดจากการปรับปรุงข้อมูล (Modification anomalies)
• ความผิดพลาดจากการลบข้อมูล (Deletion anomalies)

มีความขึ้นต่อกันของข้อมูล

   เนื่องจากโครงสร้างทางกายภาพและการจัดเก็บข้อมูลถูกสร้างโดยการเขียนโปรแกรมประยุกต์ (Application program) ดังนั้นหากต้องการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างข้อมูล เช่น ชื่อของพนักงาน จากเดิม 20 ตัวอักษร เป็น 30 ตัวอักษร มีขั้นตอนการทำงานดังนี้

1. เปิดไฟล์หลักพนักงานเพื่ออ่านข้อมูล

2. เปิดไฟล์ชั่วคราวที่มีโครงสร้างคล้ายไฟล์หลัก แต่ปรับโครงสร้างของชื่อพนักงาน จาก 20 ตัวอักษรเป็น 30 ตัวอักษร

3. อ่านข้อมูลจากไฟล์หลัก และย้ายไปเก็บไว้ในไฟล์ชั่วคราว จนกระทั่งครบทุกรายการ

4. ลบไฟล์หลักทิ้ง

5. เปลี่ยนชื่อไฟล์ชั่วครามให้ชื่อเดียวกับไฟล์หลัก

รูปแบบข้อมูลไม่ตรงกัน

  โครงสร้างข้อมูลจะขึ้นอยู่กับภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมประยุกต์ถ้าแต่ละฝ่ายใช้ภาษาในการเขียนต่าง ๆ กันก็อาจทำให้โครงสร้างข้อมูลของแฟ้มไม่ตรงกันทำให้ไม่สามารถนำไฟล์ข้อมูลมาใช้ร่วมกันได้

ประโยชน์และความสำคัญของฐานข้อมูล

1.ลดการเก็บข้อมูลที่ซ้ำซ้อน ข้อมูลบางชุดที่อยู่ในรูปของแฟ้มข้อมูลอาจมีปรากฏอยู่หลาย ๆ แห่งเพราะมีผู้ใช้ข้อมูลชุดนี้หลายคนเมื่อใช้ระบบฐานข้อมูลแล้วจะช่วยให้ความซ้ำซ้อนของข้อมูลลดน้อยลง 

2.รักษาความถูกต้องของข้อมูลเนื่องจากฐานข้อมูลมีเพียงฐานข้อมูลเดียวในกรณีที่มีข้อมูลชุดเดียวกันปรากฏอยู่หลายแห่งในฐานข้อมูลข้อมูลเหล่านี้จะต้องตรงกันถ้ามีการแก้ไขข้อมูลนี้ทุก ๆ แห่งที่ข้อมูลปรากฏอยู่จะแก้ไขให้ถูกต้องตามกันหมดโดยอัตโนมัติด้วยระบบจัดการฐานข้อมูล 

3.การป้องกันและรักษาความปลอดภัยให้กับข้อมูลทำได้อย่างสะดวกการป้องกันและรักษาความปลอดภัยกับข้อมูลระบบฐานข้อมูลจะให้เฉพาะผู้ที่เกี่ยวข้องเท่านั้นซึ่งก่อให้เกิดความปลอดภัย

ระบบฐานข้อมูล (Database System)

  คือศูนย์รมข้อมูลต่างๆ ที่มีความสัมพันธ์กันโดยจะมีกระบวนการจัดหมวดหมู่ของข้อมูลอย่างมีระเบียบแบบแผนก่อให้เกิดฐานข้อมูลที่เป็นแหล่งรวมซึ่งถูกจัดเก็บไว้อย่างเป็นระเบียบภายในฐานข้อมูลชุดเดียวกันโดยผู้ใช้สามารถเข้าถึงข้อมูลส่วนกลางนี้ได้

1. การใช้ฐานข้อมูล ระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ตแน้มโน้มการพัฒนาระบบฐานข้อมูลเป็นไปในทางใช้งานร่มกันบนเครือข่ายอินเทอร์เน็ตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. การใช้ฐานข้อมูลกับการจัดระบบงานสำนักงานในปุจจุบันหน่วยงานองค์กรได้นำระบบจัดการฐานข้อมูลมาประยุกต์ใช้ในสำนักงานอย่างชัดเจน

องค์ประกอบของระบบฐานข้อมูล
  ระบบฐานข้อมูลที่มีประสิทธิภาพควรมีฮาร์ดแวร์ต่างๆที่พร้อมจะอำนวยความสะดวกในการบริหารระบบงานฐานข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพไม่ว่าจะเป็นขนาดของหน่วยความจำความเร็วของหน่วยประมวลผลกลางอุปกรณ์นำเข้าและออกรายงานรวมถึงหน่วยความจำสำรองที่รองรับการประมวลผลข้อมูลในระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
1.ฮาร์ดแวร์ (Hardware) เป็นอุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับฐานข้อมูล
2.ซอฟท์แวร์ (Software)ในการติดต่อกับข้อมูลภายในฐานข้อมูลของผู้ใช้จะต้องกระทำผ่านโปรแกรมที่มีชื่อว่าโปรแกรม Database Management System (DBMS)
3.บุคลากร (Peopleware)ผู้ใช้งาน (User) พนักงานปฏิบัติการ (Operator) นักวิเคราะห์และออกแบบระบบ (System Analyst) ผู้เขียนโปรแรมประยุกต์ใช้งาน (Programmer) และผู้บริหารฐานข้อมูล (Database Administrator : DBA)
4.ข้อมูล (Data) ฐานข้อมูลเป็นการจัดเก็บรวบรวมข้อมูลให้เป็นศูนย์กลางข้อมูลอย่างเป็นระบบ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถใช้ร่วมกันได้ ผู้ใช้ข้อมูลในระบบฐานข้อมูล จะมองภาพข้อมูลในลักษณะที่แตกต่างกันเช่น ผู้ใช้บางคนมองภาพของข้อมูลที่ถูกจัดเก็บไว้ในสื่อเก็บข้อมูลจริง (Physical Level) ในขณะที่ผู้ใช้บางคนมองภาพข้อมูลจากการใช้งานของผู้ใช้ (External Level)

คำศัพท์พื้นฐานเกี่ยวกับระบบฐานข้อมูล
  เพื่อให้รู้จักคำศัพท์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับระบบฐานข้อมูลโดยเฉพาะเรื่องของการประมวลผลในระบบแฟ้มข้อมูล ซึ่งมีการแบ่งระดับของข้อมูลในฐานข้อมูลไว้ดังต่อไปนี้
1.บิต (Bit) หมายถึง หน่วยของข้อมูลที่มีขนาดเล็กที่สุด เป็นข้อมูลที่มีการจัดเก็บในลักษณ์ของเลขฐานสองคือ 0 กับ
2,ไบต์ (Byte) หมายถึง หน่วยของข้อมูลที่เกิดจากการนำบิตมารวมกันเป็นตัวอักขระหรือตัวอักษร (Character)
3.เขตข้อมูล (Field) คือการนำอักขระมารมกันเพื่อให้เกิดความหมาย
4.ระเบียน (Record) กลุ่มของเขตข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กัน ระเบียนจะประกอบด้วยเขตข้อมูลต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกันเป็นชุด
5.แเฟ้มข้อมูล (File) กลุ่มของระเบียนที่สัมพันธ์กัน ที่มีโครงสร้างระเบียนเหมือนกันนำมาเก็บรวมในแฟ้มข้อมูลเดียวกัน

6. เอนทิตี (Entity) สิ่งต่างๆในฐานข้อมูลที่อ้างอิงถึงสิ่งหล่านี้อาจเป็นรูปธรรม
7.แอททริบิวต์ (Attribute) สิ่งที่ใช้อธิายคุณลักษณะของข้อมูลในเอนทิตีหนึ่งๆ 


การเลือกใช้โปรแกรมจัดการฐานข้อมูลที่เหมาะสมกับลักษณะงาน

1  งบประมาณขององค์กรและราคาของดีบีเอ็มเอสที่ต้องการ

2  ความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่

3  จำนวนผู้ใช้งานระบบคอมพิวเตอร์

4  รูปแบบฐานข้อมูลแบบดีบีเอ็มเอส

5  ความเหมาะสมของดีบีเอ็มเอส ต่อลักษณะงานที่ทำ

6  จำนวนแฟ้มข้อมูลและขนาดของระเบียบที่เปิดได้

    ระบบฐานข้อมูล (Database System) หมายถึงโครงสร้างสารสนเทศที่ประกอบด้วยรายละเอียดของข้อมูลที่มีความสัมพันธ์และเกี่ยวข้องกันที่จะนำมาใช้ในระบบงานต่างๆร่วมกันระบบฐานข้อมูลจึงนับเป็นการจัดเก็บข้อมูลอย่างเป็นระบบโดยผู้ใช้สามารถจัดการกับข้อมูลได้ในลักษณะต่างๆทั้งการเพิ่มข้อมูล การแก้ไข การลบ การค้นหา ตลอดจนการเรียกดูข้อมูลในรูปแบบต่างๆซึ่งส่วนจะเป็นการประยุกต์นำเอาระบบคอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการจัดการฐานข้อมูลและนำฐานข้อมูลผ่านกระบวนการประมวลผลและแสดงผลลัพธ์ในรูปแบบต่างๆ

1. เอนทิตี้ (Entity)   คือ สิ่งที่ผู้ใช้งานฐานข้อมูลต้องการจะจัดเก็บซึ่งอาจจะเป็นสิ่งที่เป็นรูปธรรมคือสามารถมองเห็นได้ด้วยตา
2. แอททริบิวต์ (Attribute) คือ รายละเอียดของข้อมูลใน Entity เช่น Entity นักศึกษา

3. ประกอบด้วย Attribute รหัสนักศึกษา ชื่อ-นามสกุล ที่อยู่ คณะ สาขาวิชา เป็นต้น หรือ Entity

4.พนักงานประกอบด้วย Attribute รหัสพนักงาน ชื่อ-นามสกุล แผนก เงินเดือน เป็นต้น ดังนั้น Attribute จึงมีความหมายเหมือนกับเขตข้อมูล (Field)ทูเพิล (Tuple) คือ ค่าของข้อมูลในแต่ละแถว (Row) หรือเรียกว่า ระเบียน (Record)ความสัมพันธ์ Relationship คือ ความสัมพันธ์ระหว่าง Entity ซึ่งจะมีอยู่ 3 ประเภทใหญ่ๆ ดังนี้  

              4.1 ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง (One-to-One Relationship)

                4.2ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อกลุ่ม (One-to-Many Relationship)

                4.3 ความสัมพันธ์แบบกลุ่มต่อกลุ่ม (Many-to-Many Relationship)

รูปแบบของระบบฐานข้อมูล มีอยู่ด้วยกัน 3 ประเภทคือ

1. ฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (RELATIONAL DATABASE) เป็นการเก็บข้อมูลในรูปแบบที่เป็นตาราง (Table) หรือเรียกว่า รีเลชั่น (RELATION) มีลักษณะเป็น 2 มิติ คือ เป็นแถวและเป็นคอลัมน์ การเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างตารางจะเชื่อมโยงโดยใช้แอททริบิวต์ (ATTRIBUTE) หรือคอลัมน์ที่เหมือนกันทั้งสองตารางเป็นตัวเชื่อมโยงข้อมูล เช่น

2. ฐานข้อมูลแบบเครือข่าย (NETWORK  DATABASE) ฐานข้อมูลแบบเครือข่ายจะเป็นการรวมระเบียนต่าง ๆ และความสัมพันธ์ระหว่างระเบียนแต่จะต่างกับฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ คือในฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์จะแฝงความสัมพันธ์เอาไว้โดยระเบียนที่มีความสัมพันธ์กันจะต้องมีค่าของข้อมูลในแอททริบิวต์ในแอททริบิวต์หนึ่งเหมือนกันแต่ฐานข้อมูลแบบเครือข่ายจะแสดงความสัมพันธ์อย่างชัดเจนโดยแสดงไว้ในโครงสร้าง เช่น  

 3. ฐานข้อมูลแบบลำดับชั้น (HIERARCHICAL DATABASE) ฐานข้อมูลแบบลำดับชั้นเป็นโครงสร้างที่จัดเก็บข้อมูลในลักษณะความสัมพันธ์แบบ พ่อ – ลูก หรือเป็นโครงสร้างรูปแบบต้นไม้ TREEข้อมูลที่จัดเก็บในที่นี้ คือ ระเบียน Record ซึ่งประกอบด้วยค่าของเขตข้อมูล Field ของเอนทิตี้หนึ่ง ๆ นั่นเอง

โปรแกรมฐานข้อมูลที่นิยมใช้

 โปรแกรมจัดการฐานข้อมูล เป็นโปรแกรมหรือซอฟแวร์ที่ช่วยจัดการข้อมูลหรือรายการต่าง ๆ ที่อยู่ในฐานข้อมูไม่ว่าจะเป็นการจัดเก็บ การเรียกใช้ การปรับปรุงข้อมูล

  โปรแกรมจัดการฐานข้อมูล จะช่วยให้ผู้ใช้สามารถค้นหาข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งโปรแกรมจัดการฐานข้อมูลที่นิยมใช้มีอยู่ด้วยกันหลายตัว เช่น Microsoft Access, FoxPro, Clipper, dBase, FoxBASE, Oracle, Microsoft SQL Server, MySQL เป็นต้น โดยแต่ละโปรแกรมจะมีความสามารถต่างกัน บางโปรแกรมใช้ง่ายแต่จะจำกัดขอบเขตการใช้งาน บางโปรแกรมใช้งานยากกว่า แต่จะมีความสามารถในการทำงานมากกว่า

  โปรแกรม Access นับเป็นโปรแกรมที่นิยมใช้กันมากในขณะนี้ โดยเฉพาะในระบบฐานข้อมูลขนาดใหญ่ สามารถสร้างแบบฟอร์มที่ต้องการจะเรียกดูข้อมูลในฐานข้อมูล หลังจากบันทึกข้อมูลในฐานข้อมูลเรียบร้อยแล้ว จะสามารถค้นหาหรือเรียกดูข้อมูลจากเขตข้อมูลใดก็ได้ นอกจากนี้ Access ยังมีระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูล โดยการกำหนดรหัสผ่านเพื่อป้องกันความปลอดภัยของข้อมูลในระบบได้ด้วย

โปรแกรม FoxPro เป็นโปรแกรมฐานข้อมูลที่มีผู้ใช้งานมากที่สุด เนื่องจากใช้ง่ายทั้งวิธีการเรียกจากเมนูของ FoxPro และประยุกต์โปรแกรมขึ้นใช้งาน โปรแกรมที่เขียนด้วย FoxPro จะสามารถใช้กลับ dBase คำสั่งและฟังก์ชั่นต่าง ๆ ใน dBase จะสามารถใช้งานบน FoxPro ได้ นอกจากนี้ใน FoxPro ยังมีเครื่องมือช่วยในการเขียนโปรแกรม เช่น การสร้างรายงาน

โปรแกรม SQL เป็นโปรแกรมฐานข้อมูลที่มีโครงสร้างของภาษาที่เข้าใจง่าย ไม่ซับซ้อน มีประสิทธิภาพการทำงานสูง สามารถทำงานที่ซับซ้อนได้โดยใช้คำสั่งเพียงไม่กี่คำสั่ง โปรแกรม SQL จึงเหมาะที่จะใช้กับระบบฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ และเป็นภาษาหนึ่งที่มีผู้นิยมใช้กันมาก โดยทั่วไปโปรแกรมฐานข้อมูลของบริษัทต่าง ๆ ที่มีใช้อยู่ในปัจจุบัน เช่น Oracle, DB2 ก็มักจะมีคำสั่ง SQL ที่ต่างจากมาตรฐานไปบ้างเพื่อให้เป็นจุดเด่นของแต่ละโปรแกรมไป