资料库概论与管理技术篇.ppt

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1、資料庫概論與管理資料庫概論與管理1.1 資料的層級資料的層級1.2 資料庫系統資料庫系統1.3 資料庫管理系統資料庫管理系統1.4 關聯式資料庫關聯式資料庫1.5 其他常見資料庫之類型其他常見資料庫之類型問題討論問題討論範例個案範例個案本本 章章 綱綱 要要21.1 資料庫基本介紹資料庫基本介紹 資料層級示意圖資料層級示意圖傳統檔案管理概念傳統檔案管理概念資料庫管理概念資料庫管理概念31.1.1 資料的層級資料的層級圖圖 1.1 資料層級示意圖資料層級示意圖41.1.2 傳統檔案管理概念傳統檔案管理概念1/3資料重複性資料重複性(data redundancy)圖圖 1.2 資料重複性與資料不

2、一致資料重複性與資料不一致 品名：菁菁奶茶品名：菁菁奶茶 供應商：大宗食品供應商：大宗食品 進貨價進貨價：20 元元 銷售價銷售價：25 元元 商品管理主檔商品管理主檔 銷售日期：銷售日期：94/1/1 品名：菁菁奶茶品名：菁菁奶茶 銷售價銷售價：20 元元 銷售量：銷售量：73 銷售主檔銷售主檔 資料重複資料重複 資料不一致資料不一致 51.1.2 傳統檔案管理概念傳統檔案管理概念2/3缺乏資料整合性缺乏資料整合性(lack of data integrity)圖圖 1.3 缺乏資料整合性缺乏資料整合性 商品商品主檔主檔 銷售銷售主檔主檔 採購採購主檔主檔 庫存主檔庫存主檔 61.1.2 傳

3、統檔案管理概念傳統檔案管理概念3/3資料資料/程式相依性程式相依性(data/program dependence)缺乏資料安全性缺乏資料安全性(lack of data security)71.1.3 資料庫管理概念資料庫管理概念1/2減少資料重複性減少資料重複性(redundancy)避免資料不一致性避免資料不一致性(inconsistence)資料共用性資料共用性(share)可實施標準化可實施標準化(standard)資料安全控制資料安全控制(security control)維持資料正確性維持資料正確性(correct)資料獨立性資料獨立性(data independence)調和衝

4、突之資料需求調和衝突之資料需求 8圖圖 1.5 資料庫系統示意圖資料庫系統示意圖1.1.3 資料庫管理概念資料庫管理概念2/2 硬硬 體體 資料庫資料庫 應用程式應用程式 終終端端使使用用者者 資料庫資料庫管理師管理師 資資料料庫庫系系統統 設設計計師師 91.2 資料庫系統資料庫系統 資料庫系統三層次架構資料庫系統三層次架構階層式資料模式階層式資料模式網狀資料模式網狀資料模式關聯式資料模式關聯式資料模式物件導向資料模式物件導向資料模式資料模式比較資料模式比較101.2.1 資料庫系統三層次架構資料庫系統三層次架構1/2圖圖 1.6 資料庫三層次綱要架構資料庫三層次綱要架構11圖圖 1.7 資

5、料庫三層次細部架構資料庫三層次細部架構1.2.1 資料庫系統三層次架構資料庫系統三層次架構2/212ANSI/SPARC三層資料庫系統架構三層資料庫系統架構-外部層外部層外部層（外部層（External Level）外外部部層層看看到到的的是是使使用用者者觀觀點點的的資資料料，代代表表不不同同使使用用者者在在資資料料庫庫系系統統所所看看見見的的資資料料，通通常常只只有有部部分分資料庫的資料。資料庫的資料。包包含含多多種種不不同同觀觀點點的的資資料料，例例如如：一一所所大大學學，可可以提供多種不同使用者觀點，如下所示：以提供多種不同使用者觀點，如下所示：使用者觀點：學生註冊資料使用者觀點：學生註

6、冊資料使用者觀點：學生選課資料使用者觀點：學生選課資料使用者觀點：學生成績單資料使用者觀點：學生成績單資料13ANSI/SPARC三層資料庫系統架構三層資料庫系統架構-概念層概念層概念層（概念層（Conceptual Level）整整個個資資料料庫庫儲儲存存的的資資料料，是是資資料料庫庫管管理理師師觀觀點點所所看看到到的的完完整整資資料料庫庫。不不用用考考量量資資料料實實際際的的儲儲存存結結構，因為這部分屬於構，因為這部分屬於內部層內部層的問題。的問題。以以Access資資料料庫庫來來說說，在在概概念念層層看看見見的的是是【資資料料表表】物物件件的的清清單單和和【資資料料工工作作表表】以以二二

7、維維表表格格方方式顯示的記錄資料式顯示的記錄資料。142-1 ANSI/SPARC三層資料庫系統架三層資料庫系統架構構-內內部層部層內部層（內部層（Internal Level）內內部部層層是是以以實實際際儲儲存存觀觀點點所所呈呈現現的的資資料料，這這是是實實際儲存在際儲存在磁碟磁碟等儲存裝置的資料等儲存裝置的資料內內部部層層在在三三層層架架構構中中扮扮演演資資料料庫庫管管理理系系統統與與作作業業系統的介面系統的介面。15資料庫綱要資料庫綱要ANSI/SPARC三三層層資資料料系系統統架架構構針針對對不不同同使使用用觀觀點來說明其管理的資料。點來說明其管理的資料。在在資資料料庫庫管管理理系系統

8、統看看到到的的資資料料是是儲儲存存在在資資料料庫庫的的資資料料，除除了了資資料料本本身身外外，還還包包含含描描述述資資料料的的定定義義，稱為稱為綱要綱要（Schema）。）。16資料庫綱要的基礎資料庫綱要的基礎-說明說明資資料料庫庫綱綱要要（Database Schema）是是指指整整個個資資料料庫庫的的描描述述，即即描描述述整整個個資資料料庫庫儲儲存存資資料料的的定定義義資料，如下所示：資料，如下所示：綱要（Schema）：資資料料描描述述的的定定義義資資料料，相相當當於於程程式式語語言言變變數數中中的的資資料料型型態態（Data Type）。例例如如：VB語語言言宣宣 告告 成成 整整 數

9、數 的的 age年年 齡齡 變變 數數，如如 圖圖 所所 示示：Dim age As Integer資料（Data）：資資料料本本身身，也也就就是是程程式式語語言言的的變變數數值值。例如：年齡為例如：年齡為25，如下所示：，如下所示：age=25172-2-1 資料庫綱要的基礎資料庫綱要的基礎-圖例圖例18三層資料庫綱要三層資料庫綱要-圖例圖例19三層資料庫綱要三層資料庫綱要-外部綱要外部綱要外部綱要（外部綱要（External Schema）外外部部綱綱要要源源於於概概念念綱綱要要，主主要要是是描描述述外外部部層層顯顯示示的的資資料料，每每一一個個外外部部層層綱綱要要只只描描述述資資料料庫庫

10、的的部部分分資資料料，隱隱藏藏其其它它部部分分的的資資料料。換換句句話話說說，每每一一個個外外部部層層使使用用者者觀觀點點的的資資料料都都需需要要一一個個外外部部綱綱要要，在一個資料庫允許擁有多個外部綱要。在一個資料庫允許擁有多個外部綱要。例例如如：查查詢詢時時所所定定義義的的欄欄位位、準準則則、來來源源資資料料表表等等20三層資料庫綱要三層資料庫綱要-概念綱要概念綱要概念綱要（概念綱要（Conceptual Schema）概概念念綱綱要要是是描描述述概概念念層層的的完完整整資資料料庫庫，所所以以資資料料庫庫只只擁擁有有一一個個概概念念綱綱要要來來定定義義資資料料表表的的欄欄位位和和資資料料類

11、類型型。以以Access來來說說，這這就就是是【資資料料表表】物物件件設設計計檢檢視視的的欄欄位位定定義義，如下圖所示：如下圖所示：21三層資料庫綱要三層資料庫綱要-內內部綱要部綱要內部綱要（內部綱要（Internal Schema）內內部部綱綱要要是是描描述述內內部部層層實實際際儲儲存存觀觀點點的的資資料料，定定義義資資料料的的儲儲存存結結構構和和哪哪些些資資料料需需要要建建立立索索引引，如如同同概概念念綱綱要要，資料庫只擁有資料庫只擁有一個內部綱要一個內部綱要。例如：使用例如：使用C語言宣告學生語言宣告學生Student的結構，如下所示：的結構，如下所示：struct Student ch

12、ar no5;char name15;struct Date birthday;struct Student*next;/*利用鏈結串列方式儲存學生資料利用鏈結串列方式儲存學生資料*/221.2.2 階層式資料模式階層式資料模式圖圖 1.8 階層式資料模式階層式資料模式231.2.3 網狀資料模式網狀資料模式圖圖 1.9 網狀資料模式網狀資料模式241.2.4 關聯式資料模式關聯式資料模式圖圖 1.10 關聯式資料模式關聯式資料模式251.2.5 物件導向資料模式物件導向資料模式261.2.6 資料模式比較資料模式比較 271.3 資料庫管理系統資料庫管理系統 資料庫管理系統之功能與工具資料庫

13、管理系統之功能與工具資料庫管理師資料庫管理師結構化查詢語言結構化查詢語言(SQL)281.3.1 資料庫管理系統之功能與資料庫管理系統之功能與工具工具1/4功能：功能：定義資料庫的邏輯結構與實體結構定義資料庫的邏輯結構與實體結構提供資料儲存、更新、查詢及維護等功能提供資料儲存、更新、查詢及維護等功能提供資料字典與目錄提供資料字典與目錄提供資料異動之整合提供資料異動之整合提供資料回復的功能提供資料回復的功能29功能：功能：提供資料同步的控制提供資料同步的控制提供資料通訊介面提供資料通訊介面支援資料安全性與完整性支援資料安全性與完整性提供資料整合性管理服務提供資料整合性管理服務提供應用程式開發功能

14、提供應用程式開發功能1.3.1 資料庫管理系統之功能與資料庫管理系統之功能與工具工具2/430工具：工具：資料字典資料字典(data dictionary)共用程式命令共用程式命令(utility commands)資資料料定定義義語語言言(Data Definition Language,DDL):資資料料表表建立、新增索引和定義欄位建立、新增索引和定義欄位資資料料操操作作語語言言(Data Manipulation Language,DML):資資料表記錄插入、刪除、更新和查詢料表記錄插入、刪除、更新和查詢資資料料控控制制語語言言(Data Control Language,DCL):資資

15、料料庫庫安安全設定和權限管理全設定和權限管理1.3.1 資料庫管理系統之功能與資料庫管理系統之功能與工具工具3/43132331.3.1 資料庫管理系統之功能與資料庫管理系統之功能與工具工具4/4341.3.2 資料庫管理師資料庫管理師主要工作：主要工作：定定義義資資料料庫庫的的內內容容、架架構構及及存存取取方方法法，亦亦即即定定義各層次之綱要義各層次之綱要(schema)協協助助使使用用者者使使用用資資料料庫庫，並並授授權權不不同同使使用用者者身身份存取資料份存取資料定義資料庫資料安全性及完整性之規則；定義資料庫資料安全性及完整性之規則；進行資料備份、回復及並行控制之作業處理進行資料備份、回

16、復及並行控制之作業處理監監督督資資料料庫庫系系統統執執行行效效率率並並應應付付使使用用者者需需求求之之改變改變351.3.3 結構化查詢語言結構化查詢語言(SQL)對關聯式資料庫語言標準對關聯式資料庫語言標準採採用用表表格格(table)、資資料料列列(row)、資資料料欄欄(column)作作為資料儲存之主要結構為資料儲存之主要結構提提供供資資料料格格式式定定義義、資資料料新新增增、資資料料刪刪除除、資資料料修改修改具有資料查詢功能具有資料查詢功能 361.4 關聯式資料庫關聯式資料庫 關聯式資料庫資料結構關聯式資料庫資料結構函數相依函數相依正規化正規化371.4.1 關聯式資料庫資料結構關

17、聯式資料庫資料結構圖圖 1.13 關聯式資料結構圖關聯式資料結構圖381.4.2 函數相依函數相依391.4.3 正規化正規化1/5將關聯式資料結構進行最佳化的方式將關聯式資料結構進行最佳化的方式會會分分析析各各資資料料屬屬性性間間之之相相依依性性，將將關關係係表表中中所所含含資料進行縮減資料進行縮減可能產生出數個具關聯性的資料表可能產生出數個具關聯性的資料表透過鍵值進行資料表間之串聯透過鍵值進行資料表間之串聯 40圖圖 1.15 未經正規化之資料表未經正規化之資料表1.4.3 正規化正規化 2/5411.4.3 正規化正規化3/5第一正規化第一正規化(One Normal Form,1NF)

18、421.4.3 正規化正規化4/5第二正規化第二正規化(Second Normal Form,2NF)431.4.3 正規化正規化5/5第三正規化第三正規化(Third Normal Form,3NF)圖圖 1.18 第三正規化資料表函數關聯式第三正規化資料表函數關聯式441.5 其他常見資料庫之類型其他常見資料庫之類型 物件導向資料庫物件導向資料庫(object-oriented database)傳傳統統資資料料庫庫系系統統分分析析著著重重在在問問題題的的解解決決；物物件件導導向向系系統統以以實實體體分分類類解解決決。用用電電腦腦中中的的抽抽象象物物件件模模擬擬真真實實世世界的物件界的物件

19、。優點：優點：1.降低軟體維護成本降低軟體維護成本2.增加軟體再利用性增加軟體再利用性(軟體軟體IC)及擴充性及擴充性 45多媒體資料庫多媒體資料庫(multimedia database)必必須須是是一一個個資資料料庫庫管管理理系系統統，具具有有傳傳統統資資料料庫庫管管理理系系統統的的管理功能管理功能 具具備備儲儲存存大大型型媒媒體體資資料料的的能能力力，而而且且必必須須滿滿足足一一定定程程度度資料資料存取速度存取速度之需求。之需求。提提供供一一定定程程度度的的資資料料搜搜尋尋功功能能，傳傳統統結結構構性性資資料料以以資資料料內內容容直直接接比比對對的的方方式式尋尋找找，多多媒媒體體資資料料的的搜搜尋尋方方向向應應從從資資料料特特徵徵著著手手，例例如如，大大型型文文字字物物件件，可可從從關關鍵鍵字字（key Word）或或文文字字樣樣本本（text pattern），來來做做物物件件之搜尋之搜尋 與與現現有有之之多多媒媒體體編編輯輯（製製）系系統統整整合合在在一一起起，以以達達到到多多媒體資料應用及管理之目的媒體資料應用及管理之目的 超媒體資料庫超媒體資料庫(hypermedia database)1.5 其他常見資料庫之類型其他常見資料庫之類型 46