หลักการด้านข้อมูลและการจัดระบบข้อมูล

ข้อมูล คือ ข้อเท็จจริงต่างๆ ที่ได้มีการรวบรวมไว้ แต่ยังไม่ได้มีการจัดหรือเรียบเรียงให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมต่อการนำเสนอ

ข้อมูลที่ผ่านการเรียบเรียงให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมต่อการนำเสนอต่อองค์กร จะถูกเรียกว่า สารสนเทศ (Information)

องค์ประกอบของการเรียบเรียงข้อมูล

ขบวนการหรือขั้นตอนในการเรียบเรียงข้อมูล หรือ การประมวลผลข้อมูลให้เป็นสารสนเทศ จะมีองค์ประกอบที่สำคัญๆ ดังนี้

Hardware

Software

ข้อมูล (Stored Data)

บุคลากร (Personal)

ขั้นตอนดำเนินการ (Procedure)

Hardware

เป็นองค์ประกอบแรกในระบบสารสนเทศ หรือ ระบบการเรียบเรียงข้อมูล Hardware หมายถึง อุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์ที่ใช้รวบรวมข้อมูล หรือ ประมวลผลเพื่อให้เป็นสารสนเทศ (Information) ซึ่งได้แก่ เครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งหลาย ตั้งแต่เครื่องระดับไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer) เครื่องมินิคอมพิวเตอร์ (Minicomputer) เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ (Mainframe Computer) หรือ ซูปเปอร์คอมพิวเตอร์ (Super Computer) ซึ่งยังเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่สุด นอกจากนี้การประมวลผลข้อมูลยังจะกระทำได้ในระบบเครือข่าย network ซึ่งเป็นการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์หลาย ๆ เครื่องเข้าด้วยกัน ซึ่งในการใช้ระบบเครือข่ายเพื่อจัดการกับข้อมูล จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ทางการสื่อสารอื่นๆ ซึ่งจัดเป็น Hardware อีก เช่น โมเด็ม (Modem) เป็นต้น

ซอฟต์แวร์ (Software)

เป็นองค์ประกอบที่สำคัญอีกองค์ประกอบหนึ่งของขบวนการจัดการข้อมูล ซอฟต์แวร์ หมายถึง โปรแกรมหรือชุดคำสั่งที่เขียนขึ้นมา เพื่อสั่งงานให้คอมพิวเตอร์ทำงาน สามารถแบ่ง ซอฟต์แวร์ได้เป็น 2 ชนิด ใหญ่ ๆ คือ

1. ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software)

2. ซอฟต์แวร์ระบบ (System Software)

ซอฟต์แวร์ทั้ง 2 ชนิด มีความสำคัญต่อการจักการกับข้อมูลโดยซอฟต์แวร์ประยุกต์ โดยทั่วไปจะเป็นโปรแกรมที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อการทำงานในเรื่องใดเรื่องหนึ่งโดยเฉพาะ

ซอฟต์แวร์ระบบ เป็นโปรแกรมที่ทำหน้าที่ควบคุมให้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติงานได้ครบถ้วน เป็นไปตามความต้องการของผู้ใช้ รวมทั้งทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องอยู่กับระบบคอมพิวเตอร์ เช่น ระบบปฏิบัติการดอส (Dos), ระบบปฏิบัติการยูนิกซ์ (Unix)

ข้อมูล (Stored Data)

เป็นข้อมูลที่เก็บรวบรวมไว้ในระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อจะถูกนำมาเรียกใช้เพื่อการประมวลผล โดยโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ ข้อมูลที่เก็บรวบรวมไว้นี้ อาจแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบ คือ

1. แฟ้มข้อมูล (File)

2. ฐานข้อมูล (Database)

ข้อมูลที่เก็บอยู่อาจเป็น แฟ้มข้อมูลเดียว หรือ หลายแฟ้มข้อมูล ส่วนฐานข้อมูลจะเป็นการรวบรวมแฟ้มข้อมูลหลาย ๆ แฟ้มข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันเก็บไว้ในที่ที่เดียวกัน ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เช่น จานแม่เหล็ก หรือ ดิสด์ เพื่อให้บุคลากรจากหลาย ๆ หน่วยงานสามารถใช้ฐานข้อมูลที่ร่วมกันได้

ข้อมูลที่เก็บอยู่ในลักษณะแฟ้มข้อมูลจะประกอบไปด้วยข้อมูลหลาย ๆ รายการ ซึ่งแต่ละรายการเรียกว่า ระเบียน หรือ เรคอร์ด (Record) และในแต่ละ Record จะประกอบไปด้วย ส่วนย่อย ๆ เรียกว่า เขตข้อมูล หรือ ฟิลด์ (Field)

บุคลากร (Personal)

ในระบบสารสนเทศจะไม่สามารถปฏิบัติงานได้ ถ้าไม่มีคนเป็นผู้จัดการ คนในที่นี้หมายถึง บุคคลประเภทต่าง ๆ ดังต่อไปนี้

ผู้ใช้งาน (Users)

ผู้ปฏิบัติงาน (Operating Personal)

ผู้ควบคุมระบบและพัฒนาโปรแกรม (System and Application Programmer)

ผู้ใช้งาน (Users)

จะเป็นบุคคลที่เข้าถึงสารสนเทศที่ได้จากระบบคอมพิวเตอร์ ไปใช้ เช่น รายงานลูกค้าค้างชำระ จะเป็นสารสนเทศที่ส่งให้พนักงานฝ่ายสินเชื่อเพื่อนำไปใช้ติดตามเก็บเงินจากลูกค้า หรือ รายงานสรุปผลยอดการขายจะถูกส่งให้ผู้บริหารระดับสูง เพื่อ ใช้ในการตัดสินใจในการลงทุนผลผลิตภัณฑ์ ดังนั้น พนักงานฝ่ายสินเชื่อ หรือ ผู้บริหารระดับสูงต่างก็เป็นผู้ใช้งานสารสนเทศทั้งสิ้น ซึ่งอาจเป็นผู้ที่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์มากนัก แต่จะรู้ขั้นตอนในการเรียกใช้สารสนเทศจากระบบคอมพิวเตอร์

ผู้ปฏิบัติงาน (Operating Personal)

เป็นผู้ที่ทำหน้าที่นำข้อมูลเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ และมีหน้าที่เรียกใช้งานโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ ที่ถูกเรียกไว้แล้ว เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลและสร้างสารสนเทศออกมา และคอยรับผลลัพธ์จากระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อนำส่งให้แก่ผู้ใช้งานต่อไป

ผู้ควบคุมระบบและพัฒนาโปรแกรม (System and Application Programmer)

เป็นผู้นำหน้าที่ ควบคุมระบบทางด้าน Hardware เช่น ควบคุมเครื่องคอมพิวเตอร์ให้ปฏิบัติงานได้อย่างราบรื่น คอยแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระบบ ขณะปฏิบัติงานของเครื่องคอมพิวเตอร์

สำหรับผู้พัฒนาโปรแกรม จะเป็นบุคคลที่ทำหน้าที่พัฒนาโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์พัฒนาประมวลผล และสร้างสารสนเทศในระบบงานใด ๆ

ขั้นตอนการดำเนินงาน (Procedure)

เป็นองค์ประกอบสุดท้ายในการดำเนินงาน หรือ ปฏิบัติงาน ถ้าเปรียบเทียบว่า Hardware จะทำงานไม่ได้ถ้าหากปราศจาก Software คนก็จะไม่รู้ว่าต้องทำอย่างไร ถ้าปราศจากขั้นตอนการดำเนินการ

ขั้นตอนการดำเนินงานจะเป็นที่บอกผู้ใช้ว่า จะใช้งานสารสนเทศจากระบบคอมพิวเตอร์ได้อย่างไร และจะหาผู้ปฏิบัติงานที่จะสั่งให้ระบบคอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างไร ซึ่งผู้ใช้และผู้ปฏิบัติงานจะต้องได้รับการอบรมดังขั้นตอนการทำงานของระบบ จึงจะสามารถใช้คอมพิวเตอร์ได้

การจัดการข้อมูล

การประมวลผลข้อมูลในระบบสารสนเทศ

จากที่กล่าวแล้วว่า ข้อมูลที่เก็บในระบบคอมพิวเตอร์ ที่จะถูกนำมาตั้งเป็นสารสนเทศ อาจถูกเก็บอยู่ใน 2 รูปแบบ คือ ไฟล์ข้อมูล หรือ ฐานข้อมูล การประมวลผลของข้อมูลที่ถูกเก็บในทั้ง 2 รูปแบบ จะมีข้อดีและข้อเสีย แตกต่างกันไป

ระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูล

เมื่อมีการเริ่มใช้ระบบคอมพิวเตอร์เพื่อการประมวลผลข้อมูลทางธุรกิจ เพื่อสร้างสารสนเทศนั้น จะมีการเก็บกลุ่มของระเบียบต่าง ๆ ไว้ในแฟ้มข้อมูลที่แยกจากกัน เรียกว่า เป็นระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูล ถึงแม้ว่าระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูลนี้จะเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพดีกว่าระบบที่ทำด้วยมือ เช่น เก็บข้อมูลในกระดาษ แต่ระบบแฟ้มข้อมูลยังมีข้อจำกัดหลายอย่าง

ข้อดีของการประมวลผลข้อมูลในระบบแฟ้มข้อมูล

1. การประมวลผลข้อมูลทำได้รวดเร็ว

2. ค่าลงทุนเบื้องต้นต่ำ อาจไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถมากก็สามารถทำการประมวลผลข้อมูลได้

3. โปรแกรมประยุกต์แต่ละโปรแกรมสามารถควบคุมการใช้ข้อมูลในแฟ้มข้อมูลของตนเองได้

ข้อเสียของการประมวลแฟ้มข้อมูลในระบบแฟ้มข้อมูล

1. มีความซ้ำซ้อนของข้อมูล (Redundancy) ยกตัวอย่างเช่น ในมหาวิทยาลัย จะมีแฟ้มนักศึกษา, แฟ้มรายวิชา, แฟ้มการลงทะเบียน , แฟ้มผลการเรียนประจำเทอม จะเห็นว่าในเกือบทุกแฟ้มจะมีรายชื่อนักศึกษาอยู่เกือบทุกแฟ้ม การใช้แฟ้มข้อมูลที่มีข้อมูลซ้ำซ้อนกัน จะส่งให้เกิดผลเสีย คือ

   ทำให้เสียเนื้อที่ในการเก็บข้อมูลในหน่วยความจำสำรอง

   กรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูล เช่น นักศึกษาเปลี่ยนชื่อ จะต้องมีการตามแก้ไขในทุกแฟ้ม ยิ่งหากลืมแก้แฟ้มใดแฟ้มหนึ่งจะทำให้เกิดความขัดแย้งของข้อมูลขึ้น (Data Inconsistency) ปัญหาเรื่องความขัดแย้งของข้อมูลเป็นเรื่องสำคัญมาก การดึงรายงาน เช่น รายงานของนักศึกษา จาก 2 แฟ้ม อาจพบว่านักศึกษารหัสเดียวกันมีชื่อ หรือ นามสกุล แตกต่างกันได้ ทว่าข้อมูลมีการขัดแย้งกัน

2. ความยากในการประมวลผลข้อมูลในแฟ้มข้อมูลหลายข้อมูล เช่น การทำรายงานผลการเรียนของนักศึกษา จะต้องเข้าค้นหาข้อมูลจากแฟ้มการลงทะเบียนของนักศึกษา แล้วนำรหัสนักศึกษา จากแฟ้มการลงทะเบียนไปค้นชื่อ และทำหน่วยกิต จากแฟ้มรายวิชา ซึ่งเป็นการประมวลผลแฟ้มข้อมูลมากกว่า1 แฟ้ม ในการทำรายงาน เป็นรายงานซึ่งมีความยุ่งยาก

3. ไม่มีผู้ควบคุมและรับผิดชอบระบบทั้งหมด ในระบบนี้ผู้เขียนโปรแกรม หรือ ผู้ใช้จะดูแลเฉพาะข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตนเท่านั้น ไม่ได้ดูแลไปทั้งหมด

ระบบการประมวลผลฐานข้อมูล

จากการจำกัดของระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูล จึงได้มีการพยายามคิดหาเทคโนโลยีใหม่ เพื่อมาทำการประมวลผล ให้ชนะข้อจำกัดดังกล่าว เทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นมาแทนระบบเก่า คือ ระบบการประมวลผลฐานข้อมูล

ฐานข้อมูล หมายถึง การเก็บระบบข้อมูลที่มีความสัมพันธ์กันได้ในที่เดียวกัน

ในระบบการประมวลผลฐานข้อมูล จะมีรูปแบบและวิธีการจัดการข้อมูลที่แตกต่างจากระบบแฟ้มข้อมูล คือ มีองค์ประกอบหนึ่งเพิ่มขึ้นมา จากระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูล ได้แก่องค์ประกอบที่เรียกว่า ระบบจัดการฐานข้อมูล หรือ DBMS (Database Management System) เป็นโปรแกรมที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูล

ในระบบการประมวลผลฐานข้อมูล แฟ้มข้อมูลต่าง ๆ จะความเกี่ยวข้องของข้อมูล และทำให้ข้อมูลถูกต้องทันสมัยอยู่ตลอดเวลา นอกจากนี้ โปรแกรมประยุกต์ที่เกี่ยวข้องยังไม่ขึ้นกับโครงสร้างข้อมูลอีกด้วย

DBMS จะทำหน้าที่เหมือนตัวกลางระหว่างผู้ใช้กับฐานข้อมูล ทำหน้าที่ในการสร้าง,เรียกใช้ข้อมูล หรือ ปรับปรุงฐานข้อมูล ในการทำงานกับฐานข้อมูลจะต้องผ่าน DBMS ทุกครั้งไป ผู้ใช้จะออกคำสั่งผ่านDBMS แล้ว DBMS ก็จะทำหน้าที่ไปจัดการตามคำสั่งกับฐานข้อมูลเอง ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องแทนว่า ข้อมูลเก็บอยู่ที่ใด หรือเก็บในลักษณะใด

ข้อดีของการประมวลผลในระบบฐานข้อมูล

ข้อมูลมีการเก็บอยู่ร่วมกัน และสามารถใช้ข้อมูลร่วมกันได้ ในระบบฐานข้อมูล ข้อมูลทั้งหมดจะถูกเก็บรวมในที่เดียวกัน เรียกว่า ฐานข้อมูล สามารถออกคำสั่งผ่าน DBMS ให้ทำการอ่านข้อมูลจากหลาย ๆ ที่ได้ เพื่อใช้นำมาสรุป DBMS จะทำหน้าที่เชื่อมข้อมูลจากที่ต่าง ๆ ในฐานข้อมูลให้

ลดความซ้ำซ้อนของข้อมูล เนื่องจากในระบบฐานข้อมูลมีการเก็บข้อมูลได้ในที่เดียวกัน เป็นการประหยัดเนื้อที่ของหน่วยความจำสำรอง หากมีการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลจะทำที่ฐานข้อมูลเพียงที่เดียว ทำให้ลดความซับซ้อนของข้อมูลได้ และข้อมูลจะมีความถูกต้อง ไม่มีความขัดแย้งในข้อมูล

สามารถหลีกเลี่ยงความขัดแย้งของข้อมูลได้ เนื่องจากข้อมูลถูกเก็บที่เดียวในฐานข้อมูล หากมีการเปลี่ยนแปลงของข้อมูล จะมีการแก้ไขเพียงที่เดียว ทำให้ไม่เกิดความขัดแย้งของข้อมูล

การควบคุมความคงสภาพของข้อมูล ความคงสภาพ (Integrity) หมายถึง ความถูกต้อง ความคล้องจองความสมเหตุสมผล หรือ ความน่าเชื่อถือของข้อมูล ซึ่งเป็นลักษณะที่สำคัญของข้อมูลเช่นกัน เช่น ข้อมูลของเกรดนักศึกษาควรจะเกิน 4.0, ข้อมูลจำนวนชั่วโมงไม่ควรเกิน 24 ชั่วโมง เป็นต้น ในระบบฐานข้อมูลสามารถควบคุมความคงสภาพนี้ได้อย่างไม่ยากนัก

การจัดการเก็บข้อมูลในฐานข้อมูลสามารถทำได้ง่าย ๆ การจัดการกับข้อมูล เช่น การเพิ่ม การลบ การแก้ไข การเรียกใช้ข้อมูล ในระบบฐานข้อมูลสามารถกระทำได้ง่าย โดยผ่าน DBMS จะเป็นตัวจัดการเก็บข้อมูลในฐานข้อมูลให้เอง

ความเป็นอิสระระหว่าง โปรแกรมประยุกต์และข้อมูล โปรแกรมประยุกต์ที่เรียกอ่านกับระบบฐานข้อมูล จะไม่ขึ้นกับโครงสร้างของฐานข้อมูล หรือไม่ขึ้นกับตาราง การเปลี่ยนแปลงขนาดของฐานข้อมูล หรือขนาดของตารางจะไม่กระทบกระเทือนต่อโปรแกรมประยุกต์ที่ใช้งานอยู่

มีผู้ควบคุมระบบเพียงคนเดียว ผู้ควบคุมระบบฐานข้อมูล จะเรียกว่า DBA (Database Administrator) จะเป็นผู้ควบคุมและบริหารจัดการระบบฐานข้อมูลทั้งหมด สามารถจัดการกับโครงสร้างหรือฐานข้อมูลได้ รวมทั้งกำหนดสิทธิของผู้ใช้งานว่าให้ใช้งานได้ในระดับใด เช่น ให้ดูข้อมูลได้อย่างเดียว หรือ ให้แก้ไขข้อมูลได้เป็นการป้องกันความเสียหายกันแบบฐานข้อมูล

ข้อเสียของการประมวลผลในฐานข้อมูล

แม้แต่ในการประมวลผล ในระบบฐานข้อมูลจะมีข้อมูลอยู่มากมายหลายประการ แต่ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง ในเรื่องต่าง ๆ ดังนี้

มีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง ราคาของ DBMS มีราคาแพง นอกจากนี้ฐานข้อมูลจะต้องใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ประสิทธิภาพสูง เช่น มีความเร็วสูง มีหน่วยความจำมาก หน่วยเก็บข้อมูลความจำสูง เป็นต้น ทำให้ต้องใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีราคาแพงทำให้ทั้งระบบมีราคาสูง

การสูญเสียของข้อมูล โดยที่ข้อมูลในระบบฐานข้อมูลถูกเก็บอยู่ที่เดียวกับดิสก์ที่เก็บข้อมูล เกิดชำรุด อาจทำให้สูญเสียข้อมูลทั้งหมดในฐานข้อมูลแตกต่างจากระบบแฟ้มข้อมูล ซึ่งเก็บข้อมูลไว้หลาย ๆ ที่ถ้าดิสก์ตัวใดเสียดูข้อมูลได้จากดิสก์อื่น แต่ในปัจจุบันระบบฐานข้อมูลได้มีวิธีการแก้ไขปัญหา เช่น ทำการ Back up ข้อมูลไว้ในเทปแม่เหล็ก เป็นประเภท

ฐานข้อมูล

จากการที่ระบบการประมวลผลฐานข้อมูล เป็นระบบที่สามารถ แก้ไขข้อบกพร่องของระบบการประมวลผลแฟ้มข้อมูลได้ ในปัจจุบันจึงมีการนิยมใช้ระบบฐานข้อมูลมากขึ้น และมีการเปลี่ยนระบบการนำคนจากระบบเดิมมาเป็นระบบฐานข้อมูล

นิยามของชุดข้อมูล คือ ฐานข้อมูลหมายถึง การเก็บรวบรวมข้อมูลที่มีความสัมพันธ์ไว้ในที่ที่เดียวกัน ลำดับขั้นของข้อมูลในโครงสร้างแบบฐานข้อมูล มีดังนี้

บิต (Bit) เป็นข้อมูลพื้นฐานที่เล็กที่สุดภายในแฟ้มข้อมูลเป็นฐานข้อมูล bit จะแทนด้วย 1 หรือ 0 อย่างใดอย่างหนึ่งเพียงอย่างเดียว

ไบต์ (Byte) เป็นข้อมูลขนาด 1 ตัวอักขระ ซึ่งประกอบไปด้วยข้อมูลจำนวน 7 บิต หรือ 8 บิต

เขตข้อมูล (Field) เป็นข้อมูลที่เกิดจากตัวอักขระหลาย ๆ ตัวรวมกันเป็นคำที่มีความหมายในตัวเอง

ระเบียน (Record) เป็นข้อมูลที่เกิดจากการรวมกันของเขตข้อมูลหลาย ๆ เขตข้อมูล ที่มีความสัมพันธ์กัน

แฟ้มข้อมูล (File) เกิดจากการนำระเบียนข้อมูลประเภทเดียวกัน มารวมกัน

ฐานข้อมูล (Database) เกิดจากการนำแฟ้มข้อมูลหลาย ๆ แฟ้มมารวมกันไว้ที่เดียวกัน แต่ฐานข้อมูลจะมีการเก็บคำอธิบายเกี่ยวกับโครงสร้างฐานข้อมูล ที่เรียกว่า พจนานุกรมข้อมูล (Data Dictionary) หรือ เบต้าดาต้า ทำหน้าที่อธิบายลักษณะข้อมูลที่เก็บอยู่ในฐานข้อมูล รวมทั้งความสัมพันธ์ของข้อมูลที่เก็บอยู่ในฐานข้อมูล พจนานุกรมข้อมูลนี้ จึงถูกเรียกใช้งานในระหว่างที่มีการประมวลผลฐานข้อมูล

เอ็นติตี้ แอททริบิวตี้ และความสัมพันธ์

เอ็นติตี้ (Entity) หมายถึง สิ่งต่าง ๆ ที่ผู้ใช้งานจะต้องยุ่งเกี่ยวด้วยเมื่อมีการใช้งานกับฐานข้อมูล เช่น เอ็นติตี้การลงทะเบียน เอ็นติตี้การสั่งซื้อ เป็นต้น

แอททริบิวตี้ (Attribute) จะเป็นข้อมูลที่แสดงว่าคุณสมบัติของเอนติตี้นั้น ๆ มีความหมายคล้ายเขตข้อมูล เช่น เอนติตี้ รายวิชาจะประกอบด้วย แอททริบิวท์ รหัสวิชา ชื่อวิชา และจำนวนหน่วยกิต เป็นต้น

ความสัมพันธ์ (Relation) หมายถึง ความสัมพันธ์ระหว่างเอ็นติตี้ 2 เอ็นติตี้ เช่นความสัมพันธ์ระหว่างเอนดิตี้นักศึกษา และ เอนดิตี้สาขาวิชา

ความสัมพันธ์ระหว่างเอ็นติตี้

เอ็นติตี้ภายในฐานข้อมูลมีความสัมพันธ์กันได้ใน 3 แบบใหญ่ ๆ คือ

ความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่ง (One to One Relationship) เป็นลักษณะความสัมพันธ์ที่มีระเบียนเพียง 1 ระเบียนในเอ็นติตี้ A ไปมีความสัมพันธ์กับระเบียน 1 ระเบียนในเอ็นติตี้ B เช่น การขายรถยนต์ รถยนต์ 1 คัน จะถูกขายให้กับลูกค้าได้เพียง 1 คน ดังนั้น แอททริบิวตี้รหัสรถยนต์ จะไปมีความสัมพันธ์กับรหัสลูกค้าได้เพียงคนเดียวเท่านั้น

ความสัมพันธ์แบบ 1 ต่อ กลุ่ม (One to Many Relationship) หมายถึงความสัมพันธ์ที่ระเบียนหนึ่งระเบียนในเอ็นติตี้ A ไปมีความสัมพันธ์กับหลายระเบียนใน เอ็นติตี้ B แต่ระเบียน 1 ระเบียนในเอ็นติตี้ B จะมีความสัมพันธ์กับเอ็นติตี้ A ได้เพียง 1 ระเบียน เช่น นักศึกษา สามารถยืมหนังสือในห้องสมุดได้หลายเล่ม แต่หนังสือที่นักศึกษายืมจะถูกยืมโดยนักศึกษาเพียงคนเดียว อาจารย์แต่ละคนเป็นที่ปรึกษานักเรียนได้หลายคน แต่นักศึกษามีอาจารย์ที่ปรึกษาได้เพียงคนเดียว

ความสัมพันธ์แบบกลุ่มต่อกลุ่ม (Many to Many Relationship) เป็นความสัมพันธ์ที่แต่ละระเบียนในเอ็นติตี้ A จะมีความสัมพันธ์กับระเบียนหลายระเบียนในเอ็นติตี้ B และในทางกลับกันแต่ละเอ็นติตี้เป็นเอ็นติตี้ B จะมีความสัมพันธ์กับระเบียนหลาย ระเบียนในเอ็นดิตี้ A เช่นการลงทะเบียนนักศึกษา จะพบว่านักศึกษาแต่ละคนสามารถลงทะเบียนได้หลายวิชา และแต่ละวิชา ก็มีนักศึกษาลงทะเบียนได้หลายคน

ประเภทของฐานข้อมูล

ฐานข้อมูลที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน โครงสร้างอยู่ 3 แบบ คือ

ฐานข้อมูลแบบลำดับขั้น (Hierarchical Database)

ฐานข้อมูลแบบเครือข่าย (Network Database)

ฐานข้อมูลเร่งสัมพันธ์ (Relational Database)

ฐานข้อมูลแบบลำดับขั้น (Hierarchical Database)

เป็นลักษณะของฐานข้อมูลที่มีความสัมพันธ์ของข้อมูลเป็นแบบ หนึ่งต่อหนึ่ง หรือ หนึ่งต่อกลุ่ม แต่จะไม่มีความสัมพันธ์แบบกลุ่มต่อกลุ่ม

ลักษณะโครงสร้างของฐานข้อมูลแบบลำดับขั้นตอน จะมีลักษณะคล้ายต้นไม้ (Tree Structure) โดยจะมีระเบียนที่อยู่แถวบน เรียกว่า ระเบียนพ่อแม่ (Parent Record) ระเบียนในแถวถัดมาเรียกว่า ระเบียนลูก (child record) ซึ่งระเบียนพ่อแม่สามารถมีลูกได้มากกว่า 1 ระเบียน แต่ระเบียนลูกจะมีพ่อแม่ได้ 1 ระเบียนเท่านั้น ตัวอย่างของฐานข้อมูลแบบนี้ ได้แก่ การขายสิ้นค้าของพนักงานให้แก่ลูกค้าแต่ละคน จะเห็นว่าพนักงานขายแต่ละคนมีลูกค้าหลายคน และลูกค้าแต่ละคนสามารถซื้อสิ้นค้าได้หลายอย่าง

ฐานข้อมูลแบบเครือข่าย (Network Database)

ข้อมูลภายในฐานข้อมูลชนิดนี้จะมีความสัมพันธ์แบบใดก็ได้ เช่น หนึ่งต่อหนึ่ง หนึ่งต่อกลุ่ม หรือ กลุ่มต่อกลุ่ม ก็ได้

ฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (Relational Database)

ฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ เป็นฐานข้อมูลที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบันสามารถใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ทุกระบบ ตั้งแต่ไมโครคอมพิวเตอร์ จนถึงเครื่องเมนเฟรม ฐานข้อมูลชนิดนี้มีโครงสร้างแตกต่างจากฐานข้อมูล 2 แบบแรก คือ ข้อมูลจะเก็บอยู่ในรูปของตาราง (Table) ภายในตารางแบ่งเป็นแถว (row) และ คอลัมน์ (column) ในตารางมีจำนวนแถวได้หลายแถวและมีคอลัมน์ได้หลายคอลัมน์ ข้อมูลที่เก็บอยู่ในแต่ละแถว เรียกว่า ระเบียน หรือ เรคอร์ด (Record) และยังเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า ทับเพิล (Tuple)

ข้อมูลที่อยู่ในแต่ละคอลัมน์ เรียกว่า เขตข้อมูล หรือ ฟิลด์ (Field) และเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า แอททริบิวตี้ (attribute)

ความสัมพันธ์ระหว่างเอ็นติตี้

การสร้างความสัมพันธ์ในฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ จะมีความแตกต่างจากฐานข้อมูลแบบลำดับขั้น และแบบเครือข่าย ซึ่งฐานข้อมูลแบบลำดับขั้นและแบบเครือข่ายจะสร้าวความสัมพันธ์โดยใช้ลูกศร หรือ เส้นเชื่อมโยง ซึ่งถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของฐานข้อมูล แต่สำหรับฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ การสร้างความสัมพันธ์จะอาศัยเขตข้อมูลที่เหมือนกันของแต่ละตารางมาเป็นความสัมพันธ์ระหว่างเอ็นติตี้

ระบบฐานข้อมูล

ระบบฐานข้อมูลที่สมบูรณ์จะต้องประกอบด้วยองค์ประกอบ 4 องค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้ คือ

ฮาร์ดแวร์ (Hardware)

ซอฟต์แวร์ (Software)

ข้อมูล (Data)

บุคลากร (People)

องค์ประกอบทางด้านฮาร์ดแวร์

ได้แก่อุปกรณ์ต่าง ๆ ทางคอมพิวเตอร์ เป็นองค์ประกอบสำคัญ องค์ประกอบในระบบฐานข้อมูล เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์เพื่อเก็บข้อมูลและประมวลผล อุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์อาจประกอบด้วย เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 1 เครื่องขึ้นไป หน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เช่น จานแม่เหล็ก หรือ ดิสก์ เทปแม่เหล็ก อุปกรณ์ขับดิสก์ อุปกรณ์ขับเทปแม่เหล็ก หน่วยนำข้อมูลเข้า เช่น เทอร์มินัล ซึ่งประกอบด้วย แป้นพิมพ์ และ จอภาพ หน่วยนำข้อมูลออก เช่น เครื่องพิมพ์ และอุปกรณ์การสื่อสารเพื่อเชื่อมโยงอุปกรณ์ทางคอมพิวเตอร์หลาย ๆ เครื่องให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้

เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับประมวลผลข้อมูลในฐานข้อมูลนั้นสามารถเป็นได้ตั้งแต่เครื่องเมนเฟรม มินิคอมพิวเตอร์ และ ไมโครคอมพิวเตอร์ ยิ่งถ้าเป็นเครื่องเมนเฟรมหรือมินิคอมพิวเตอร์ จะสามารถติดต่อกับเทอร์มินัลได้หลาย เพื่อให้ผู้ใช้สามารถใช้งานพร้อมๆกันได้ในเวลาเดียวกันซึ่งเป็นลักษณะการทำงานแบบมัลติยูสเซอร์

สำหรับเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ สามารถทำการประมวลผลได้ 2 แบบ คือ แบบแรกเป็นการประมวลผลฐานข้อมูล ในเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียว โดยมีผู้ใช้งานเพียงคนเดียว (Single User) ซึ่งสามารถดึงข้อมูลหรือปรับปรุงฐานข้อมูลได้

สำหรับการประมวลผลแบบที่ 2 ในเครื่องระดับไมโครคอมพิวเตอร์จะเป็นการนำไมโครคอมพิวเตอร์หลายตัวมาเชื่อมกันในลักษณะของเครือข่ายแบบใกล้ (Local Area Network / LAN) ซึ่งเป็นรูปแบบของระบบเครือข่าย แบบลูกข่าย / แม่ข่าย (Client / Saver Network) โดยจะมีการเก็บข้อมูลอยู่ที่เครื่องแม่ข่าย (Server) สำหรับเครื่องลูกข่ายจะทำหน้าที่ดึงข้อมูลหรือส่งข้อมูลมาปรับปรุงในเครื่องแม่ข่ายหรือคอยรับผลลัพธ์จากการประมวลผลจากเครื่องแม่ข่าย การประมวลผลแบบนี้สามารถให้ผู้ใช้หลาย ๆ คนใช้งานพร้อมกันในลักษณะมัลติยูสเซอร์ (Multi Users)ได้

สำหรับเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ที่เป็นแม่ข่ายจะต้องใช้เครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถสูง หรือ เป็นเครื่องมินิคอมพิวเตอร์ หรือ เมนเฟรมคอมพิวเตอร์ การเก็บข้อมูลภายในฐานข้อมูลส่วนใหญ่จะเก็บอยู่ในดิสก์ เนื่องจากดิสก์มีคุณสมบัติในการเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่ม (Random Access)ได้ ซึ่งสามารถอ่าน – เขียน ได้อย่างรวดเร็ว สำหรับเทปแม่เหล็กมักใช้เป็นอุปกรณ์สำรอง (Backup) ข้อมูล จากดิสก์มาเก็บไว้ เพื่อป้องกันการสูญหายกรณีดิสก์มีปัญหา ซึ่งหากไม่มีการ สำรองอาจทำให้สูญเสียข้อมูลทั้งหมดได้

อุปกรณ์ทางด้านซอฟต์แวร์

แบ่งซอฟต์แวร์ที่ใช้ในระบบฐานข้อมูล เป็น 2 ชนิด คือ

ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software)

ระบบจัดการฐานข้อมูล (Database Management System หรือ DBMS)

ซอฟต์แวร์ประยุกต์

เป็นซอฟต์แวร์หรือโปรแกรมที่ถูกเรียกด้วยภาษาระดับสูง เช่น โคบอล หรือ ภาษาอื่น ๆ ที่นักเขียนโปรแกรมเขียนขึ้นมาเพื่อใช้ทำงานเรื่องใดเรื่องหนึ่งโดยเฉพาะ เช่น โปรแกรมระบบสิ้นค้าส่งออก โปรแกรมการสั่งซื้อ เป็นต้น ซอฟต์แวร์ประยุกต์นี้ จะสามารถใช้สั่งที่มีอยู่ใน DBMS เพื่อดึงข้อมูลหรือจัดการกับข้อมูลภายในฐานข้อมูล เพื่อประมวลผล หรือ นำข้อมูลออกมารายงานได้

ระบบจัดการฐานข้อมูล

เรียกได้อีกอย่างว่า DBMS เป็นซอฟต์แวร์ชนิดหนึ่งคล้าย ระบบปฏิบัติการทั่วไป มีหน้าที่ให้บริการแก่ผู้ใช้งานฐานข้อมูล และผู้เขียนโปรแกรม ในการจัดการกับข้อมูลใด ๆ ภายในฐานข้อมูล

ในปัจจุบันได้มีการพัฒนา DBMS ออกมามากมาย เพื่อใช้งานกับเครื่องระดับตั้งแต่ไมโครคอมพิวเตอร์ จนถึงเครื่องระดับเมนเฟรม แต่ละตัวมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน และมีความสามารถที่แตกต่างกัน ตลอดจนราคาที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ในการใช้ DBMS จะต้องนึกถึงการเข้ากันได้ของระบบฮาร์ดแวร์ที่ใช้อยู่ รวมทั้งระบบปฏิบัติการที่ใช้อยู่ด้วย

ส่วนประกอบของ DBMS

ภาษา SQL (Structared Query Language) เป็นภาษาที่มีรูปแบบเป็นภาษาอังกฤษ ง่ายต่อการเรียนรู้และการเขียนโปรแกรม เป็นภาษาที่ใช้อยู่ใน DBMS หลายตัว มีความสามารถใช้ในการนิยามโครงสร้างตารางภายในฐานข้อมูล การจัดการข้อมูล รวมไปถึงการควบคุมสิทธิการใช้งานฐานข้อมูล SQL จะประกอบด้วยภาษา 3 รูปแบบ คือ

1. ภาษาสำหรับนิยามข้อมูล (Data Definition Language – DDL)

2. ภาษาสำหรับจัดการข้อมูล (Data Manipulation Language – DML)

3. ภาษาควบคุม (Control Language)

ภาษาสำหรับนิยามข้อมูล (Data Definition Language – DDL)

เป็นภาษาที่ใช้นิยามโครงสร้างฐานข้อมูล เพื่อทำการสร้าง เปลี่ยนแปลงหรือยกเลิกโครงสร้างของฐานข้อมูลตามที่ได้ออกแบบไว้ โครงสร้างของฐานข้อมูล เรียกว่า สดีมา (Schema) DDL เป็นภาษาที่ใช้ในการสร้างสดีมานั่นเอง

ตัวอย่างของภาษา DDL เช่น

คำสั่งการสร้าง (Create) ได้แก่ การสร้างตาราง และ การสร้างดัชนี

คำสั่งเปลี่ยนโครงสร้างตาราง (Alter)

คำสั่งยกเลิก (Drop)ได้แก่ การยกเลิกโครงสร้างตาราง , การยกเลิกโครงสร้างดัชนี

ภาษาสำหรับจัดการข้อมูล (DML)

เป็นภาษาที่ใช้จัดการข้มูลในตารางฐานข้อมูล ตัวอย่าง ภาษา DML เช่น

คำสั่งเรียกค้นข้อมูล (Select)

คำสั่งเพิ่มระเบียนข้อมูล (Insert)

คำสั่งปรับปรุงระเบียนข้อมูล (Update)

คำสั่งลบระเบียนข้อมูล (Delete)

รูปแบบของภาษาที่เป็น DML ถูกจัดอยู่ในภาษายุคที่ 4 (Fourth – Generation) ซึ่งง่ายต่อการเขียนและทำความเข้าใจ

ภาษาควบคุม (Control Language)

เป็นภาษาที่ใช้ควบคุมระบบรักษาความปลอดภัยของฐานข้อมูล ประกอบด้วยคำสั่ง 2 คำสั่ง ได้แก่

คำสั่ง Grant

คำสั่ง Revoke

คำสั่ง Grant เป็นคำสั่งที่ใช้ในการกำหนดสิทธ์ ให้กับผู้ใช้แต่ละคนว่ามีสิทธ์ในการดำเนินการกับฐานข้อมูลได้เพียงใด

คำสั่ง Revoke จะเป็นคำสั่งให้ยกเลิกสิทธ์ต่าง ๆ ของผู้ใช้

โปรแกรมอำนวยความสะดวก (General Utility)

เป็นโปรแกรมส่วนหนึ่งที่มีอยู่ใน DBMS ซึ่งจะช่วยดูแลจัดการฐานข้อมูล การสร้างฐานข้อมูลและตาราง การค้นหา การเพิ่ม การลบ หรือ ปรับปรุงข้อมูล การสร้างแบบฟอร์มการบันทึกข้อมูล การสร้างเมนู การสร้างรายงาน สามารถเรียกผ่าน จากเมนูของโปรแกรมอำนวยความสะดวก

โปรแกรมช่วยสร้าง โปรแกรมประยุกต์และรายงาน (Application and Report Generators)

DBMS บางตัวจะมีภาษาโปรแกรมที่สร้างขึ้นมาสำหรับการทำงาน บางอย่างที่ซับซ้อน โปรแกรมช่วยสร้างโปรแกรมประยุกต์จะทำการสร้างโปรแกรมอื่นอีกที่อยู่ในรูปแบบของภาษาในยุคที่ 3 เช่นโคบอล ,ซี หรือปาสคาล เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำโปรแกรมดังกล่าวไปปรับปรุงเพิ่มเติม เพื่อการทำงานอย่างอื่นที่ซับซ้อน

สำหรับโปรแกรมช่วยสร้างรายงาน (Report Generators) จะเป็นโปรแกรมช่วยสร้างรายงาน โดยผู้ใช้ฐานข้อมูล ไม่จำเป็นต้องเขียนรายละเอียดของโปรแกรม สร้างรายงานมากมาย เพียงแต่บอกรูปแบบของรายงานที่ต้องการ เช่น ข้อความในหัวรายงาน ข้อมูลที่จะนำรายงานมาจากแฟ้มข้อมูลใด ต้องการแสดงข้อมูลใดออกมาในรายงาน โปรแกรมช่วยสร้างรายงานนี้จะทำการสร้างรายงานออกมาตามข้อกำหนด

พจนานุกรมข้อมูล (Data Dictionary)

พจนานุกรมข้อมูล จะทำหน้าที่เก็บรายละเอียดเกี่ยวกับข้อมูลภายในฐานข้อมูล เช่นโครงสร้างของแต่ละตาราง ใครเป็นผู้สร้าง สร้างเมื่อไร แต่ละตารางประกอบด้วย เขตข้อมูลใดบ้าง คุณลักษณะของแต่ละเขตข้อมูลเป็นอย่างไรและมีตารางใดมีความสัมพันธ์กันอย่างไรบ้าง มีเขตข้อมูลใดเป็นคีย์บ้าง

นอกจากนี้พจนานุกรมข้อมูลยังมีหน้าที่สำคัญต่อไปนี้

	ควบคุมระบบรักษาความปลอดภัยของข้อมูลและความคงสภาพข้อมูล (Data Security and Data Integrity)
	ควบคุมเกี่ยวกับการใช้งานพร้อมกันของฐานข้อมูล (Concurrency Control)

หลักเกณฑ์ในการเลือกใช้ DBMS

ในปัจจุบันมีการพัฒนา DBMS ออกมาเป็นจำนวนมาก ซึ่งมีคุณสมบัติและราคาที่แตกต่างกันออกไป บางตัวใช้กับฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ บางตัวใช้กับข้อมูลแบบลำดับขั้น บางตัวใช้แบบเครือข่าย นอกจากนี้ DBMS ในการเลือกใช้ DBMS มีดังนี้

1. พิจารณาความเข้ากันกับ ฮาร์ดแวร์ที่ใช้อยู่

2. ความเร็วในการประมวลผล

3. จำนวนผู้ใช้งานในระบบ

4. จำนวนแฟ้มข้อมูลและขนาดของระเบียน

5. ภาษาที่ใช้ในการจัดการข้อมูล

6. การใช้งานโปรแกรมช่วยสร้างโปรแกรมประยุกต์

7. การใช้งานโปรแกรมช่วยสร้างรายงาน

8. ระบบรักษาความปลอดภัย

9. โครงสร้างฐานข้อมูลและ DBMS

10. ความเหมาะสมของ DBMS กับลักษณะงานที่ต้องทำ

11. ราคาของ DBMS

องค์ประกอบทางด้านข้อมูล

เป็นองค์ประกอบหนึ่งของระบบฐานข้อมูล ข้อมูลที่เก็บในระบบฐานข้อมูลควรมีคุณสมบัติ ดังต่อไปนี้

1. มีความถูกต้องทันสมัย

2. มีความซ้ำซ้อนของข้อมูลน้อยที่สุด

3. มีการแบ่งกันใช้งานข้อมูลได้

องค์ประกอบทางด้านบุคลากร

บุคลาการที่เกี่ยวข้องกับฐานข้อมูล แบ่งเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้

1. ผู้ใช้งาน (User)

2. ผู้พัฒนาฐานข้อมูล (Developer)

3. ผู้ปฏิบัติการ (Operator)

ผู้ใช้งาน

เป็นบุคคลที่นำสารสนเทศ ที่ได้จากระบบฐานข้อมูลไปใช้ในการวางแผน หรือตัดสินใจในธุรกิจขององค์กร หรือเพื่อทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง ผู้ใช้งานอาจไม่เป็นผู้มีความรู้ ในระบบคอมพิวเตอร์มากนัก แต่ รู้จักการใช้งาน เช่น การค้นหาข้อมูลจากฐานข้อมูล การใช้งานโปรแกรมประยุกต์ ฯลฯ

ผู้พัฒนาฐานข้อมูล

เป็นผู้มีหน้าที่รับผิดชอบในการออกแบบและเขียนโปรแกรมจัดการฐานข้อมูล รวมไปถึงการบำรุงรักษาฐานข้อมูล ให้ใช้งานได้อย่างราบรื่น ไม่มีปัญหา ตัวอย่างของบุคลากรด้านนี้ ได้แก่

1. ผู้บริหารจัดการฐานข้อมูล (Database Administrator หรือ DBA)

2. นักเขียนโปรแกรม (Programmer)