1. บทที่ 2 เรื่อง
สถาปัตยกรรมฐานข้อมูล
และการออกแบบฐานข้อมูล

2. สถาปัตยกรรมระบบฐานข้อมูล (Database System Architecture)
เป็นกรอบสาหรับใช้อธิบายแนวคิดเกี่ยวกับฐานข้อมูลทั่วไปและสาหรับอธิบายโครงสร้าง
ของระบบฐานข้อมูลแต่ไม่ได้หมายความว่าระบบฐานข้อมูลทุกระบบจะต้องเป็นไปตามกรอบเพราะ
บางระบบที่เป็นระบบขนาดเล็กอาจไม่จาเป็นต้องทุกลักษณะตามสถาปัตยกรรมนี้อย่างไรก็ตามเรา
ถือว่าสถาปัตยกรรมนี้เหมาะสมกับระบบฐานข้อมูลส่วนใหญ่เป็นอย่างดีและเป็นไปตามมาตรฐานที่
หน่วยงาน ANSI/SPARC ได้กาหนดไว้ ANSI/SPARC Study Group on Data Base
Management System เป็นหน่วยงานที่ทาหน้าที่กาหนดมาตรฐานทั่วไปของระบบฐานข้อมูลใน
สหรัฐฯ

3. ระดับของสถาปัตยกรรม แบ่งได้ 3 ระดับ ได้แก่
1. ระดับภายใน (The Internal Level) บางทีเรียกว่า the physical level ซึ่งเป็นระดับที่ใกล้เคียง
กับการจัดเก็บทางกายภาพมากที่สุดThe
2. ระดับภายนอก (External Level) ซึ่งเป็นระดับที่ใกล้เคียงกับผู้ใช้มากที่สุด
3. ระดับแนวคิด (The Conceptual Level) ซึ่งเป็นระดับที่อยู่กลางทางระหว่างของระดับที่กล่าวมา
ความสาคัญของระบบฐานข้อมูล
1. ความกะทัดรัด การบันทึกข้อมูลลงในระบบคอมพิวเตอร์จะเก็บข้อมูลไว้ได้เป็นจานวนมากในที่เดียวกัน อยู่ในสื่อ
อิเล็กทรอนิกส์
ซึ่งประหยัดพื้นที่ไม่เกะกะอย่างในเอกสารที่เป็นกระดาษ
2. ความรวดเร็ว เครื่องคอมพิวเตอร์ในระบบฐานข้อมูลสามารถค้นคืนและปรับปรุงข้อมูลให้เป็นปัจจุบัน ได้เร็วกว่ามือ
มนุษย์มาก
3. ความเบื่อหน่ายน้อยกว่า
ในการดูแลรักษาแฟ้มข้อมูลที่เป็นกระดาษเป็นงานที่หนักกว่ามากหากเปรียบเทียบกับแฟ้มข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในระบบ
ฐานข้อมูลคอมพิวเตอร์
4. ความถูกต้องเป็นปัจจุบัน

4. ประโยชน์ของระบบฐานข้อมูล
1. ข้อมูลในระบบฐานข้อมูลสามารถใช้ร่วมกันได้ (The data can be shared) ตัวอย่างเช่น
- โปรแกรมระบบเงินเดือนสามารถเรียกใช้ข้อมูลรหัสพนักงานจากฐานข้อมูลเดียวกับโปรแกรมระบบการ
ขายตามภาพในตอนท้าย ที่ผ่านมา เป็นต้น
2. ระบบฐานข้อมูลสามารถช่วยให้มีความซ้าซ้อนน้อยลง (Redundancy can be reduced) ที่ลดความ
ซ้าซ้อนได้ เพราะเก็บแบบรวม
3. ระบบฐานข้อมูลช่วยหลีกเลี่ยงหรือลดความไม่คงที่
4. ระบบฐานข้อมูลสนับสนุนการทาธุรกรรม (Transaction support can de provided) ธุรกรรม คือ
ขั้นตอนการทางานหลายกิจกรรมย่อยมารวมกัน
5. ระบบฐานข้อมูลสามารถช่วยรักษาความคงสภาพหรือความถูกต้องของข้อมูลได้ (Integrity can
be maintained) โดยผู้บริหารฐานข้อมูลเป็นผู้กาหนดข้อบังคับความคงสภาพ
ตามที่ผู้บริหารข้อมูล (DA) มอบหมาย เพื่อป้องกันไม่ให้ผู้ใช้เปลี่ยนแปลงข้อมูลในฐานข้อมูลทีโดยไม่
ถูกต้อง
6. สามารถบังคับใช้มาตรการรักษาความปลอดภัย (Security can be enforced) กล่าวคือ ผู้บริหารฐานข้อมูล
สามารถกาหนดข้อบังคับเรื่องปลอดภัย
7. ความต้องการที่เกิดข้อโต้แย้งระหว่างฝ่าย สามารถประนีประนอมได้
8. สามารถบังคับให้เกิดมาตรฐานได้ (Standards can be enforced)

5. 9. ระบบฐานข้อมูลให้เกิดความเป็นอิสระของข้อมูล (Data Independence)
เป็นประโยชน์ข้อสาคัญที่สุดเพราะทาให้ข้อมูลไม่ขึ้นอยู่กับการแทนค่าข้อมูลเชิงกายภาพ
ความเป็นอิสระของข้อมูลมี 2 ชนิด คือ
9.1 ความเป็นอิสระทางกายภาพ
9.2 ความเป็นอิสระทางตรรกะ
ในระบบฐานข้อมูลเราไม่ควรให้ปล่อยโปรแกรมประยุกต์ขาดความเป็นอิสระของเป็นอย่างยิ่งข้อมูลเพราะ
1. โปรแกรมประยุกต์คนละตัวกันจะต้องมีมุมมองขอข้อมูลเดียวกันในรูปแบบที่แตกต่างกัน
2. ผู้บริหารฐานข้อมูล ต้องมีอิสระที่จะเปลี่ยนแปลงวิธีการแทนค่าทางกายภาพ
หรือเปลี่ยนเทคนิคในการเข้าถึงเพื่อสนองตอบความจาเป็นที่เปลี่ยนแปลงไป
โดยไม่จาเป็นต้องเปลี่ยนแปลงโปรแกรมประยุกต์ต่างๆ ที่มีใช้กันอยู่
ความเป็นอิสระของข้อมูล(Dataindependence)

6. จุดประสงค์หลักของสถาปัตยกรรม3 ระดับคือ ความเป็นอิสระของข้อมูลซึ่งหมายถึงระดับที่อยู่ข้างบนจะไม่กระทบ
จากการเปลี่ยนแปลงในระดับล่าง แบ่งความเป็นอิสระของข้อมูลออกเป็น 2 ประเภท คือ
ความเป็นอิสระของข้อมูลทางตรรกะ(Logical dataindependence) หมายถึงการเปลี่ยนแปลงในระดับแนวคิดจะ
ไม่ส่งผลกระทบต่อระดับภายนอก เช่นการเพิ่มเอนติตี้ , แอททริบิวท์ และความสัมพันธ์ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงในระดับ
แนวคิด จะไม่กระทบกับมุมมองภายนอกหรือไม่ต้องเขียนโปรแกรมใหม่
ความเป็นอิสระของข้อมูลในระดับกายภาพ(Physical datindependence) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงในระดับ
ภายในไม่ส่งผลกระทบต่อระดับแนวคิด การเปลี่ยนแปลงในระดับภายในได้แก่ การใช้โครงสร้างแฟ้มข้อมูลใหม่ หรือ
โครงสร้างการจัดเก็บใหม่ , ใช้หน่วยเก็บข้อมูลแบบอื่น, การแก้ไขดัชนีหรืออัลกอริธึมแบบแฮช ซึ่งการเปลี่ยนแปลง
เหล่านี้จะไม่กระทบต่อระดับแนวคิดและระดับภายนอก
รูปที่ 2.3 แสดงให้เห็นถึงความเป็นอิสระของข้อมูลแต่ละประเภทที่เกิดขึ้นในสถาปัตยกรรม
ทั้ง3 ระดับ
แบบจาลองข้อมูล(Data Models)
แบบจาลองข้อมูล(Data Models) หมายถึง แบบจาลองที่ใช้อธิบายและจัดการข้อมูล ,
ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลและข้อบังคับของข้อมูลในระบบแบบจาลองจะแสดงวัตถุและ
เหตุการณ์

7. และความสัมพันธ์ระหว่างกัน แบบจาลองข้อมูลจะแสดงโครงสร้างของตัวเอง โดยมีหลักการพื้นฐานและสัญลักษณ์ที่
ให้ผู้ออกแบบฐานข้อมูลและผู้ใช้สามารถสื่อสารแนวคิดในการออกแบบได้ตรงกันในบทนี้จะแบ่งแบบจาลองข้อมูลออเป็น 3
ประเภทหลักๆ ได้แก่ แบบจาลองเชิงวัตถุ(object-based) , แบบจาลองเชิงรายการ(record-based) และแบบจาลองทาง
กายภาพ(Physical) โดย 2ประเภทแรกใช้อธิบายข้อมูลในระดับแนวคิดและระดับภายนอก ส่วนประเภทที่ 3ใช้อธิบาย
ข้อมูลในระดับภายใน
แบบจาลองข้อมูลเชิงวัตถุ(Object-BasedData Models)
แบบจาลองข้อมูลเชิงวัตถุใช้หลักการเกี่ยวกับเอนติตี้ , แอททริบิวท์ และความสัมพันธ์ โดย เอนติตี้(Entity) หมายถึง
สิ่งต่างๆ ที่แตกต่างกัน(เช่น คน , สถานที่ , สิ่งของ , เหตุการณ์ เป็นต้น)ที่ปรากฏขึ้นในฐานข้อมูล แอททริบิวท์
(Attribute) เป็นคุณสมบัติที่อธิบายลักษณะของเอนติตี้ และความสัมพันธ์(Relationship) เป็นความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้น
ระหว่างเอนติตี้ แบบจาลองฐานข้อมูลเชิงวัตถุประกอบด้วยแบบจาลองต่างๆ ดังนี้Entity-Relationship
Semantic
Functional
Object-Oriented

8. แบบจาลอง Entity-Relationship
เป็นแบบจาลองที่รวมเอาเทคนิคในการออกแบบฐานข้อมูลที่นิยมใช้(จะกล่าวอย่างละเอียดในบทต่อไป) ส่วน
แบบจาลอง Object-Oriented นั้นนอกจากจะนิยามเอนติตี้และแอททริบิวท์แล้วยังมีการนิยามสถานะ(state)และ
พฤติกรรม(Behavior)ของวัตถุซึ่งวัตถุจะมีการซ่อนสถานะและพฤติกรรมไว้
แบบจาลองเชิงรายการ(Record-BasedData Models)
ในแบบจาลองเชิงเรคคอร์ดนั้นฐานข้อมูลจะประกอบด้วย รายการข้อมูลที่กาหนดรูปแบบคงที่ไว้ที่แตกต่างกันแต่ละ
แบบ โดยแต่ละแบบของรายการข้อมูลจะกาหนดจานวนฟิลด์ไว้คงที่และกาหนดขนาดข้อมูลของฟิลด์ไว้ด้วย แบบจาลอง
เชิงรายการประกอบด้วย แบบจาลองข้อมูลเชิงสัพันธ์(Relational DataModel) , แบบจาลองข้อมูลแบบเครือข่าย(Network
Data Model)
แบบจาลองแบบลาดับชั้น (HierarchicalData Model)คิดค้นโดยบริษัท North AmericaRockwell ซึ่งเป็นบริษัท
ที่มีส่วนร่วมในโครงการสารวจดวงจันทร์ด้วยยานอวกาศApollo ซึ่งมีข้อมูลที่เกี่ยวข้องเป็นจานวนมหาศาล โดยข้อมูล
ที่เก็บในคอมพิวเตอร์มีการจัดการข้อมูลแบบแฟ้มข้อมูล ซึ่งทาให้เกิดความซ้าซ้อนของข้อมูลเป็นจานวนมากเมื่อบริษัท
North America Rockwell เริ่มต้นพัฒนาระบบฐานข้อมูลของตัวเองขึ้นมาก็พบว่าข้อมูลในเทปแม่เหล็กที่ได้เคยเก็บ
บันทึกมา ประมาณร้อยละ60 ของข้อมูลมีความซ้าซ้อนกัน จากปัญหาดังกล่าวบริษัท North America Rockwell จึงได้
พัฒนาวิธีอื่นๆ เพื่อจัดการให้การจัดเก็บข้อมูลมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยอาศัยหลักการของฐานข้อมูล ที่มีชื่อว่า
GUAM(Generalized Update Access Method) ซึ่งมีหลักการที่ว่านาข้อมูลส่วนเล็กในแต่ละส่วนมากจัดรวมกันเป็น
componentจนเป็น component ขนาดใหญ่

9. และเป็นcomponentที่ใหญ่ที่สุดในกลางยุค 60บริษัท IBM ได้ร่วมมือกับบริษัท North
AmericaRockwell ขยายความสามารถของ GUAMให้มาแทนที่การเก็บข้อมูลด้วยเทปด้วยสื่อที่จัดเก็บ
ข้อมูลที่ทันสมัยมากขึ้นจากผลการร่วมมือกันระหว่างRockwell-IBMเป็นผลให้กลายเป็นที่รู้จักในนาม
Informationmanagementsystem(IMS) ทาให้ IMS กลายเป็นผู้นาในระบบฐานข้อมูลแบบลาดับชั้น
ของโลกในปี 70 และ ต้นปี 80การออกแบบแฟ้มข้อมูลและฐานข้อมูล(Designing Databases)
3. การออกแบบฐานข้อมูล (database design)
เครื่องมือสาหรับออกแบบฐานข้อมูล คือ อีอาร์ดี (entity relationships diagram-ERD) เป็นแบบจาลองข้อมูล
(data model) ซึ่งเป็นแผนภาพแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเอนทิตี และแอททริบิวท์ และต้องนามาทานอร์มัลไลเซชัน
ปรับปรุงให้เป็นบรรทัดฐานเพื่อความถูกต้องของข้อมูล เมื่อมีการปรับข้อมูลให้เป็นปัจจุบัน
3.1 แบบจาลองข้อมูลอีอาร์ดี (Entity-Relationship Diagram -ERD)
ระบบฐานข้อมูลที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันคือ ฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (relational database) และฐานข้อมูลเชิงวัตถุ
(object- oriented database) และแบบผสมของฐานข้อมูลเชิงวัตถุสัมพันธ์(hybrid object-relational DBMS) การ
ออกแบบฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ จะเกี่ยวข้องกับเอนทิตี (entity) แอททริบิวท์ (attribute) และความสัมพันธ์ของ เอนทิ
ตี (entity relationships) ตัวแบบจาลองข้อมูล (data model) ที่ใช้ คือ อีอาร์ดี การออกแบบฐานข้อมูล โดยอี
อาร์ดีจะแสดงแบบจาลองข้อมูลซึ่งแสดงให้เห็นในระดับแนวคิด (conceptual design) คือเอนทิตีและแอททริบิวท์ และ
ข้อมูลเหล่านั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างไร โดยในขั้นวิเคราะห์ยังไม่ได้คานึงถึงความซ้าซ้อนของข้อมูล

10. 3.2 การทาข้อมูลให้เป็นบรรทัดฐาน (normalization)
ข้อมูลที่ได้จากตัวแบบจาลองข้อมูลอีอาร์ดี จะนามากาหนดเป็นตารางความสัมพันธ์ (relational table) หรือ
เรียกว่า รีเลชัน หลักการบรรทัดฐานหรือการนอร์มัลไลเซชัน คือขจัดความสัมพันธ์ซ้าซ้อนของข้อมูลจากแบบกลุ่ม
ให้อยู่ในแบบเดี่ยวให้มากที่สุดระบบโครงสร้างข้อมูลพิจารณาได้ ดังนี้ คือ ตารางหรือเอนทิตี เป็นหน่วยที่ใช้จัดเก็บ
ชุดข้อมูลในระบบ อาจมีได้หลายตารางหรือขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของรายการข้อมูลที่ประกอบขึ้นเป็น
ระเบียนข้อมูล (เร็คคอร์ด) และตารางความสัมพันธ์ระหว่างตารางซึ่งเรียกว่ารีเลชัน (relation)แอทริบิวท์หรือ
รายการข้อมูลที่อยู่ในรีเลชันอาจมีลักษณะเหมือนกันหรือซ้ากัน ซึ่งจะต้องแก้ไขโดยการสร้างรีเลชันใหม่ เช่น
นักศึกษา 1 คน สามารถเรียนได้หลายวิชาการสร้างคีย์ (key) เพื่อระบุความสัมพันธ์ของรีเลชัน มีหลักดังนี้
- คีย์หลัก (primary key / unique key) เป็นแอทริบิวท์ของระเบียนข้อมูลที่มีลักษณะข้อมูลที่มีลักษณะเด่น
เฉพาะตัวที่ใช้สาหรับอ้างอิง เช่น รหัสนักศึกษา จะมีค่าเฉพาะตัวค่าเดียวเพื่อใช้อ้างอิงว่าเป็นระบียนของนักศึกษา
คนไหน
- คีย์นอก (foreign key) เป็นแอทริบิวท์ที่กาหนดความสัมพันธ์กับรีเลชันอื่นและจะกลายเป็นคีย์หลักของรีเล
ชันนั้น เช่น รหัสวิชาเป็นคีย์นอกใช้ระบุความสัมพันธ์กับรีเลชันที่เก็บข้อมูลเกี่ยวกับวิชาที่เปิดสอนได้
- คีย์อื่น ๆ เช่น คีย์รอง (secondary key) เป็นแอทริบิวท์ที่ช่วยให้การเรียกใช้ข้อมูลเป็นไปได้สะดวก
รวดเร็วและชัดเจน เช่น กาหนดชื่อนักศึกษาเป็นคีย์รองในการเรียกใช้ข้อมูล

11. รายชื่อสมาชิก
นาย ชัชวาล ทองสวัสดิ์ เลขที่ 3
นาย ทยาวีร์ เจียจารูญ เลขที่ 5
นาย อาทิตย์ ประเสริฐโยธิน เลขที่ 9
น.ส. กาญจนา จั่นหยวก เลขที่ 13
น.ส. ดรุณี สังข์สนั่น เลขที่ 15
น.ส. สุพิชญา คุ้มครอง เลขที่ 22
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/4