Veriyi ve Bilgiyi Organize Etmek. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

Transkript

1 Veriyi ve Bilgiyi Organize Etmek Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 1

2 Veri ve Dosya Yapıları Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 2

3 Veri ve Dosya Yapıları Bilgi, içerisinde bulunduğumuz çağda hızlı ve sürekli bir biçimde artmaktadır. Her iki kavram da verinin gösterimi, veriye erişim işlemlerini içerir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 3

4 Bir yazılım sisteminden beklenenler: Hızlı cevap süresi (Fast Response) Gerçek zamanlı uygulamalarda performans (Performance of real time applications) Geliştirilme için gereken toplam süre (Limited amount of time) Etkin hafıza kullanımı (Efficient Memory Usage) Kullanılabilirlik (Usability) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 4

5 Dosya organizasyonundan bütün bu kısıtlamalar altında en iyi performans beklenmektedir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 5

6 Veri yapıları ana bellekteki verilerle ilgilenir. Dosya yapıları ise ikinci (depolama) bellekle ilgilenir. Uygulama (Application) VTYS (DBMS) Dosya sistemi İşletim Sistemi Donanım Dosya Yapılarının Bilgisayar Sistemlerindeki Yeri Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 6

7 Bilgisayar Sistemi Veriler bu kısımda işlenir Hızlı, pahalı,geçici ve küçük kapasitelerdedir. Veriler bu kısımda saklanırlar Yavaş, ucuz,kararlı ve büyüktürler kapasitelerdedir. Ör: Diskler, teypler, optik sürücüler Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 7

8 Bilgisayar Sistemi İkinci bellek büyük hacimli veriler için uzun vadeli depolama sağlar Herhangi bir aşamada küçük bir miktar veri ile işlem yapılır. Veriler geçici olarak ana belleğe yüklenir, burda hızlı bir şekilde işlenir. Veriler ana bellek ile ikinci bellek arasında otomatik olarak transfer edilir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 8

9 Avantajlar Dezavantajlar Ana bellek hızlıdır. İkinci bellekler: Büyük Ucuz Kararlıdırlar Ana bellek küçüktür Ana bellekteki veriler güç kayıplarından etkilenirler. İkincil bellekler yavaştırlar. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 9

10 İkincil Depolama Üniteleri Ne Kadar Yavaş? Bir bilginin transfer edilme süresi Ana bellek için: 120 ns = 120 * 10-9 sn. Manyetik Disk için 30 msn = 3 * 10-6 sn. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 10

11 Kütük (Dosya) Yapısı ve Amacı Dosya,fiziksel depolama ortamlarında verilerin saklandığı mantıksal yapılardır. Amacı: İstenilen bilgiyi getirmek için disk üzerindeki hareket sayısını minimuma indirmek İlişkili bilgileri gruplayarak, istenen verilere tek hamlede ulaşmayı sağlamaktır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 11

12 Dosya Yapısını Değerlendirme Ölçütleri Basitlik (Simplicity) Güvenirlik (Reliability) Programlanabilirlik (Programmability) Yönetilebilirlik (Maintainability) Yer Karmaşıklığı (Space Complexity) Hesaplama / Zaman Karmaşıklığı (Computational and Time Complexity) Güvenlik (Security) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 12

13 Dosya Yapılarının Tarihsel Gelişimi İlk başlarda veriler teyplerde sıralı bir biçimde saklanmaktaydı. Bu sistemlerde dosyalara erişimin maliyeti kayıt uzunluğu ile doğru orantılıdır. Manyetik disklerin gelişimi ile birlikte doğrudan erişimli dosya türleri ve indeksli sıralı dosya türleri geliştirildi (direct acessed ve indexed sequential) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 13

14 Veritabanı Yönetim Sistemleri (VTYS) VTYS, bilginin saklanması ve işlem yapılması amacıyla hazırlanmış özel amaçlı yazılım sistemidir. Dosya organizasyonu, bilgiyi fiziksel seviyede, VTYS ise mantıksal seviyede yönetmek için kullanılır. VTYS genellikle uygulama yazılımı geliştirmek için kullanılırken, dosya yapıları daha çok sistem yazılımı geliştirmek için kullanılır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 14

15 Fiziksel ve Mantıksal Dosyalar Fiziksel dosyalar bir teyp veya disk üzerinde depolanmış byte lar topluluğudur. Mantıksal (Logical) dosyalar, bir aracı kanal (örn: tel. hattı) ile programla fiziksel dosyaya bağlanılır. Program bu dosya hakkında bir şey bilmesi gerekmez. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 15

16 İyi Bir Dosya Organizasyonu Hızlı erişim sağlamalı Tamponlardaki (buffers) veya bloklardaki bilgiye ulaşarak diske olan erişimlerin sayısını azaltabilmelidir. Kayıtları kolay bir şekilde yönetebilmelidir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 16

17 Veritabanı Kavramları Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 17

18 Sistem Gelişimi Döngüsü Stratej ve Analizler Tasarım Yapım ve Dökümantasyon Geçişler Üretim Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 18

19 Verilerin Saklanması Elektronik döküman sistemi Arşivleme Sistemi Veritabanı Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 19

20 Veritabanı Modelleri Hiyerarşik Model Ağ Modeli İlişkisel Model Nesne-İlişkisel Model Verileri mantıksal düzeyde düzenlemek için kullanılan kavramlar, yapılar ve işlemler bütününe veri modeli denir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 20

21 Veri Modelleri Tasarımcının aklındaki sistem modeli Varlık Modeli İlişkisel Veri Modeli VT Bilgisayar Mühendisliğine Giriş Tabloların Disk Üzerindeki Yerleşimi 21

22 Varlık-Bağıntı Modeli (ER Modeling) Kurum ile ilgili özellikler veritabanında varlık-ilişki diyagramı şeklinde yaratılır. Bu sayede; Organizasyon için gerekli bilgiler doğru ve kesin bir yapıda sunulur. Bilgi gereksinimlerinin faaliyet alnının net bir şeklini temin edilir. Veritabanı tasarımı için grafiksel haritalar kolaylıkla anlaşılmış olur. Çoklu uygulamaların bütünleştirilmesi için etkili bir çatı sunulmuş olur. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 22

23 Varlık-Bağıntı Modeli (Devam) E-R modeli veri çözümlemede, semantik (anlamsal) veri modellemede sık olarak kullanılır. Bu model kullanılarak, önce VTYS den bağımsı olarak veriler çözümlenir, semantik veri modellemesi yapılır, veriler ve veriler arası bağıntıların anlamları ve özellikleri incelenerek E-R tasarımları oluşturulur. Kullanılacak VTYS belirlendikten sonra da E-R tasarımları bu sistemin veri modeline dönüştürülerek veri tabanı şemaları oluşturulur. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 23

24 Varolan ve benzerlerinden ayırt edilebilen her şeye, her nesneye varlık(entity) denir. Aynı türden benzer varlıkların oluşturduğu kümeye ise varlık kümesi (entity set) denir. Örn: Bilgisayar mühendisliği bölümü öğrencileri, renkler, yıllar, desenler, üniversiteler vb. Bir varlık kümesindeki varlıkları birbirinden ayırt etmek için nitelikler (attributes) kullanılır. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 24

25 Varlık-Bağıntı Modeli (ER Modeling) Örnek varlık-ilişki diyagramı EMPLOYEE #* number * name o job title DEPARTMENT #* number * name o location Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 25

26 Varlık-bağıntı Modelindeki Standartlar Varlık Tekil, eşsiz isim Büyük harf kullanımı Kutu şeklinde gösterim Eş anlamlıların parantez içinde gösterimi EMPLOYEE #* number * name o job title Özellik Tekil isim Küçük harf Zorunlu özelliklerin * ile gösterimi Seçimlik özelliklerin o ile gösterimi DEPARTMENT #* number * name o location Eşsiz Belirteci (UID-Unique Identifier Birincil özellikler ve İkincil özellikler (#) semboli ile belirtilir. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 26

27 İlişkisel Modelin Bileşenleri Veriyi barındıran nesne veya ilişkilerin kolleksiyonu İlişkiler üzerinde işlem yapan ve yeni ilişkiler oluşturan operatörler Doğruluk ve tutarlılık için veri bütünlüğü Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 27

28 İlişkisel Veritabanı İlişkisel bir veritabanı ilişkilerin veya iki boyutlu tabloların kolleksiyonudur. VT Table name: EMPLOYEES Table name: DEPARTMENTS Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 28

29 Çoklu Tabloların İlişkilendirilmesi Tablodaki herbir kayıt birincil anahtar yardımıyla birbirinden ayırt edilir. Çoklu tablolar harici anahtarlar yardımıyla birbirleriyle ilişkilendirilir. Table name: DEPARTMENTS Table name: EMPLOYEES Birincil Anahtar Harici Anahtar Birincil Anahtar Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 29

30 2 İlişkisel Veritabanı Yapıtaşları Tek bir satr (kayıt) 2- Birincil anahtar 3- Özellik 1 4- Harici anahtar 5- Herhangi bir satır ve sütunla kesişimi olan alan. 6- Null alan Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 30

31 İlişkisel Veritabanı Özellikleri Yapılsal sorgulama dili ile erişilip düzenlenebilir. Operatör setlerini kullanırlar. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 31

32 Yapısal Sorgulama Dili Kullanarak Veritabanı ile İletişim SQL ifadesi girşi SELECT department_name FROM departments; İfade Veri Tabanına gönderilir. Veri Tabanı Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 32

33 Veritabanı Yönetim Sistemi VTYS Kullanıcı Tabloları Veri Sözlüğü Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 33

34 İnternet Ortamında VTYS İstemciler Herhangi bir Tarayıcı Herhangi bir istemci Herhangi bir FTP istemci Sistem Yönetimi Internet uygulamaları Veriler Veritabanları İstekler ve Sunumlar Uygulama Sunucuları Geliştirme Araçları SQL PL/SQL Java Ağ Servisleri Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 34

35 Yapısal Sorgulama Dili (Structured Query Language-SQL) Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 35

36 Kullanıcı Sorguları SQL ifadeleri VTYS Kullanıcı Sorgu Sonuçları İstemci Biçimlendirilmiş Raporlar Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 36

37 SQL İfadeleri SELECT INSERT UPDATE DELETE MERGE Veri işleme dili (DML) CREATE ALTER DROP RENAME TRUNCATE COMMENT GRANT REVOKE Veri tanımlama dili (DDL) Veri kontrol dili (DCL) COMMIT ROLLBACK SAVEPOINT Hareket Kontrolü Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 37

38 Kullanılan Tablolar EMPLOYEES DEPARTMENTS JOB_GRADES Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 38

39 SELECT department_id, location_id FROM departments; SELECT employee_id, last_name, job_id, department_id FROM employees WHERE department_id = 90 ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 39

40 Arithmetic İfadeler Operatör Görevi + Toplama - Çıkarma * Çarpma / Bölme Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 40

41 SELECT last_name, salary, salary FROM employees; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 41

42 Sütun Aliasları Tanımlama SELECT last_name AS name, commission_pct comm FROM employees; SELECT last_name "Name", salary*12 "Annual Salary" FROM employees; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 42

43 Tekrar Eden Kayıtlar SELECT department_id FROM employees; 1 SELECT DISTINCT department_id FROM employees; 2 Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 43

44 Karşılaştırma Koşulları Operatör BETWEEN...AND... = Eşittir > Büyüktür >= Büyük eşittir < Küçüktür <= Küçük eşittir <> Eşit değildir İki değerin arasında Anlamı IN(set) LIKE IS NULL Değişken listesindekilerden herhangi biri Karakter desenine uygun Null değer Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 44

45 SELECT last_name, salary FROM employees WHERE salary <= 3000 ; SELECT last_name, salary FROM employees WHERE salary BETWEEN 2500 AND 3500 ; Alt Limit Üst Limit Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 45

46 SELECT employee_id, last_name, salary, manager_id FROM employees WHERE manager_id IN (100, 101, 201) ; SELECT last_name FROM employees WHERE last_name LIKE '_o%' ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 46

47 SELECT last_name, manager_id FROM employees WHERE manager_id IS NULL ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 47

48 Mantıksal Operatörler Operatör AND OR NOT Anlamı Her iki durum doğru ise DOĞRU değerini döndürür. Durumlardan biri doğru ise DOĞRU değerini döndürür. Eğer durum yanlış ise DOĞRU değerini döndürür. Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 48

49 SELECT employee_id, last_name, job_id, salary FROM employees WHERE salary >=10000 AND job_id LIKE '%MAN%' ; SELECT employee_id, last_name, job_id, salary FROM employees WHERE salary >= OR job_id LIKE '%MAN%' ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 49

50 SELECT last_name, job_id FROM employees WHERE job_id NOT IN ('IT_PROG', 'ST_CLERK', 'SA_REP') ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 50

51 Sıralama İfadesi Sort ifadesi sorgu sonucu getirilen ifadeleri aşağıdaki şekilde sıralar; ASC: Artan biçimde. (Varsayılıdır) DESC: Azalan biçimde SELECT last_name, job_id, department_id, hire_date FROM employees ORDER BY hire_date ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 51

52 Group By İfadesi SELECT department_id, AVG(salary) FROM employees GROUP BY department_id ; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 52

53 Group by Fonksiyonları AVG COUNT MAX MIN STDDEV SUM VARIANCE Group functions Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 53

54 SELECT AVG(salary), MAX(salary), MIN(salary), SUM(salary) FROM employees WHERE job_id LIKE '%REP%'; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 54

55 Count(*) İfadesi SELECT COUNT(*) FROM employees WHERE department_id = 50; Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 55

56 Having İfadesi SELECT job_id, SUM(salary) PAYROLL FROM employees WHERE job_id NOT LIKE '%REP%' GROUP BY job_id HAVING SUM(salary) > ORDER BY SUM(salary); Bilgisayar Mühendisliğine Giriş 56