الدرس 3 · الوحدة 2: أنواع نماذج قواعد البيانات

النماذج الهرمية والشبكية والعلائقية

ثلاث طرق لترتيب البيانات، ولماذا انتصرت الجداول. ⏱ نحو 20 دقيقة.

بعد هذا الدرس ستستطيع أن:

تعرّف نموذج البيانات.
تشرح النموذج الهرمي والشبكي بمزاياهما وعيوبهما.
تبيّن كيف يربط النموذج العلائقي الجداول بقيم مشتركة.
تقارن بين النماذج الثلاثة.

١ما نموذج البيانات؟

نموذج البيانات Data Model: الطريقة التي نرتّب بها البيانات ونربط بعضها ببعض داخل قاعدة البيانات. وقد مرّت قواعد البيانات بثلاثة نماذج رئيسة قبل ظهور NoSQL:

النموذج	الشكل	ظهر في
الهرمي Hierarchical	شجرة: أب وأبناء	الستينيات (نظام IMS من IBM)
الشبكي Network	شبكة: الابن له أكثر من أب	أواخر الستينيات (معيار CODASYL)
العلائقي Relational	جداول مترابطة بالقيم	1970 (اقترحه إدجار كود Edgar Codd)، وما زال الأشهر

٢النموذج الهرمي: شجرة

تُرتَّب البيانات مثل شجرة العائلة أو مجلدات الحاسب: لكل عنصر أب واحد فقط، وقد يكون له أبناء كثيرون. وللوصول إلى عنصر تنزل من الجذر خطوة خطوة.

في الشجرة لكل ابن أب واحد، فيتكرر أحمد. وفي الشبكة يرتبط أحمد بالمقررين معًا.

المزايا	العيوب
سريع جدًّا حين تسأل من الأعلى إلى الأسفل: «طلاب مقرر 111».	الابن له أب واحد: أحمد المسجّل في مقررين يُخزَّن مرتين (تكرار).
بسيط ومناسب للبيانات الشجرية بطبيعتها، مثل الهيكل الإداري.	السؤال المعاكس صعب: «ما مقررات أحمد؟» يتطلب المرور على الشجرة كلها.

٣النموذج الشبكي: شبكة

جاء لحل مشكلة التكرار: يسمح بأن يكون للعنصر أكثر من أب. فأحمد يُخزَّن مرة واحدة، ويرتبط بالمقررين بمؤشرات (روابط) كما في الرسم الأيسر بالأعلى.

المزايا	العيوب
يمثّل علاقة «متعدد لمتعدد»: طالب في مقررات كثيرة، ومقرر فيه طلاب كثيرون.	معقد: المبرمج يكتب مسار التنقل بين المؤشرات بنفسه.
لا تكرار للبيانات.	تغيير البنية (إضافة رابط جديد) يتطلب تعديل البرامج التي تستخدمها.

٤النموذج العلائقي: جداول مترابطة بالقيم

فكرة إدجار كود البسيطة: لا مؤشرات ولا أشجار. كل شيء جداول، والجداول ترتبط ببعضها بقيم مشتركة. فالطالب في جدول الطلاب يحمل رقم قسمه dept_id، والرقم نفسه موجود في جدول الأقسام:

الجدول departments · 4 صفوف

id	name	building
1	البرمجيات	مبنى أ
2	الشبكات	مبنى ب
3	الدعم الفني	مبنى ب
4	الأمن السيبراني	NULL

الجدول students · 5 صفوف

id	name	dept_id
1001	أحمد السلمي	1
1002	محمد الجهني	1
1003	عمر الحربي	2
1004	يوسف المالكي	1
1005	فيصل العمري	3

من الرقم dept_id = 1 نعرف أن أحمد ومحمد ويوسف في قسم البرمجيات. ويمكن أن نسأل القاعدة من أي اتجاه نريد:

query.sql

-- ما رقم قسم الشبكات؟SELECT id FROM departments WHERE name = 'الشبكات'; -- من الطلاب الذين يحملون هذا الرقم؟SELECT name FROM students WHERE dept_id = 2;

النتيجة · صف واحد

id
2

النتيجة · 3 صفوف

name
عمر الحربي
تركي الرشيدي
نايف الشمري

لاحظ: المحرر عرض نتيجتين لأننا كتبنا استعلامين. وفي الدرس 18 ستتعلم كيف تدمجهما في استعلام واحد بـ JOIN.

لماذا انتصر النموذج العلائقي؟
البساطة	الجدول مفهوم لكل الناس، حتى غير المبرمجين.
المرونة	تسأل أي سؤال بلغة SQL، دون أن تكتب طريقة الوصول بنفسك.
الاستقلالية	تضيف عمودًا أو جدولًا دون أن تتعطل البرامج القديمة.
الصحة	قيود ومفاتيح تمنع البيانات المتناقضة.

٥مقارنة النماذج الثلاثة

	الهرمي	الشبكي	العلائقي
البنية	شجرة	شبكة مؤشرات	جداول
الربط	أب ← أبناء	مؤشرات بين السجلات	قيم مشتركة (مفاتيح)
متعدد لمتعدد	لا يدعمها (تكرار)	يدعمها	يدعمها (بجدول وسيط)
سهولة الاستعلام	سهل في اتجاه واحد	صعب	سهل بلغة SQL
مثال اليوم	سجل نظام Windows، ملفات XML	قواعد بيانات الرسوم `(Graph)` الحديثة تشبهه	MySQL و PostgreSQL و Oracle

توقّع وتحقّق

في النموذج الهرمي، كم أبًا للعنصر؟

شجرة.

النموذج الذي يربط البيانات بقيم مشتركة بين الجداول:

مثل dept_id.

مشكلة الطالب المسجل في مقررين في النموذج الهرمي:

تكرار.

من اقترح النموذج العلائقي؟

عام 1970.

الخلاصة

الهرمي: شجرة، لكل عنصر أب واحد، فيتكرر ما له أكثر من أب.
الشبكي: مؤشرات تسمح بأكثر من أب، لكنه معقد.
العلائقي: جداول ترتبط بقيم مشتركة مثل dept_id، ويُسأل بلغة SQL من أي اتجاه.
العلائقي هو الأشهر اليوم لبساطته ومرونته واستقلاليته.

تحدٍّ برمجي: طلاب قسم الدعم الفني

سهل

في قاعدة «الكلية التقنية»، يريد رئيس قسم الدعم الفني أسماء طلاب قسمه. لا تعرف رقم القسم؛ ابحث عنه أولًا.

المطلوب:

استعلام أول: رقم القسم الذي اسمه «الدعم الفني» من جدول departments.
استعلام ثانٍ: أسماء الطلاب الذين يحملون هذا الرقم في students.

👀 اعرض النتيجة المطلوبة

النتيجة المطلوبة

name
فيصل العمري
سلمان البلوي

✓ التحقق الآلي من حلّك:

الكود يعمل بلا أخطاء
الاستعلام الأخير يعرض أسماء طلاب قسم الدعم الفني
تبحث عن رقم القسم في جدول departments

💡 تلميح 1

انسخ المثال في القسم 4 وغيّر اسم القسم.

💡 تلميح 2

الاستعلام الأول يعطيك 3. استخدمه في الثاني: WHERE dept_id = 3

حاول بنفسك أولًا؛ للمسألة أكثر من حلّ صحيح.

solution.sql

SELECT id FROM departments WHERE name = 'الدعم الفني'; SELECT name FROM students WHERE dept_id = 3;

انتقل إلى تقييم الدرساختيار من متعدد، وصح وخطأ، وأكمل الفراغ، وتتبّع الناتج.ابدأ التقييم ←

📝 معلم؟ أرسل ملاحظة للمؤلف عن هذا الدرس