《资料库系统》PPT课件.ppt

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1、資料庫系統資料庫系統2003/5/11Hue-Ling Chen資料庫系統資料庫：一群相關資料的集合。資料庫管理系統：用來建立和維護資料庫的套裝軟體。資料庫系統：資料庫管理系統資料庫。一個電腦化的資料保存系統。2003/5/12Hue-Ling Chen製造業存放原料、產品、人事、會計與行銷（進、出貨）資料。銀行(帳目資料)。航空公司(乘客資料與機位)。醫院(病患資料)。學校中(學生、老師、職員的資料)。圖書館（藏書資料）。誰使用資料庫系統？2003/5/13Hue-Ling Chen資料庫系統上的運算(operation)新增或刪除一個資料庫加入新檔和除去舊檔。插入、刪除、更新現有檔案裡的資

2、料。從現有檔案中擷取資料。2003/5/14Hue-Ling Chen簡單的資料庫系統與運算的例子欄位(資料型態,資料的大小範圍)記錄(由彼此相關的欄位組成)檔案(許多的資料實體)2003/5/15Hue-Ling Chen(一)一個【學生成績】的資料庫 姓名國文數學張三7790李四8284王五7872趙六77632003/5/16Hue-Ling Chen(二)一些基本的運算橫列的子集(擷取)SELECT 姓名,國文,數學FROM 學生成績WHERE 國文=77;姓名國文數學張三7790李四8284王五7872趙六7763姓名國文數學張三7790趙六77632003/5/17Hue-Ling

3、 Chen(二)一些基本的運算(cont.)縱列的子集(擷取)SELECT 姓名,數學FROM 學生成績;姓名國文數學張三7790李四8284王五7872趙六7763姓名數學張三90李四84王五72趙六632003/5/18Hue-Ling Chen(二)一些基本的運算(cont.)插入INSERT INTO 學生成績VALUES(孫七,85,92);姓名國文數學張三7790李四8284王五7872趙六7763孫七85922003/5/19Hue-Ling Chen(二)一些基本的運算(cont.)更新UPDATE 學生成績SET 數學=87WHERE 姓名=孫七;姓名國文數學張三7790李四

4、8284王五7872趙六7763孫七8592872003/5/110Hue-Ling Chen(二)一些基本的運算(cont.)刪除DELETE FROM 學生成績WHERE 國文=77;姓名國文數學張三7790李四8284王五7872趙六7763孫七8587姓名國文數學李四8284王五7872孫七85872003/5/111Hue-Ling Chen為何使用資料庫系統 1.迅速(特別的資料組成方式與存取技術)2.資料集中控制(整合性與共用性)2003/5/112Hue-Ling Chen使用者程式資料檔案使用者程式資料檔案沒有聯繫重複的程式碼重複的資料圖例.傳統的方法2003/5/113Hu

5、e-Ling Chen使用者使用者資料庫管理系統資料檔案資料庫管理員共享計算能力、工具與程序等等。共享資料圖例.資料庫管理系統方法2003/5/114Hue-Ling Chen資料庫資料庫管理系統(DBMS)應用程式終端使用者圖例.資料庫系統簡圖2003/5/115Hue-Ling Chen資料庫系統的組成使用者資料硬體軟體2003/5/116Hue-Ling Chen直接使用者：3這些人的工作是為了查詢、更新與產生報表而需要去存取資料庫。應用程式設計師 3資料庫設計師：負責設計資料庫，也稱為資料管理員。依照企業的資料作政策決定的人。決定哪些資料先被置入資料庫中，並訂定策略來維護及處理這些資料

6、。資料庫管理師：負責管理資料庫系統。3負責執行資料管理員的資料管理決策的技術人員。使用者2003/5/117Hue-Ling Chen資料、硬體、軟體資料3運算資料：使用者產生系統產生3異動記錄硬體軟體3資料庫管理系統3應用程式2003/5/118Hue-Ling Chen1.簡潔性節省空間，簡化對資料的管理。2.增快擷取資料的速度3.最新的資料使用資料庫系統的優點2003/5/119Hue-Ling Chen使用資料庫系統的優點(cont.)4.可以減少資料的重複性 因為每個包含有相同資料的檔案浪費空間5.可以避免資料的不一致 因為當允許資料重複存在時，更新時就有可能造成資料的不一致2003

7、/5/120Hue-Ling Chen使用資料庫系統的優點(cont.)6.資料可以共用共用：資料庫中個別的資料中可以讓許多不同的使用者共用，也就是每一個使用者都可以存取同一份資料(並且可用在不同的用途上)。7.可以強迫遵循標準(資料的表示法)標準化的資料格式對系統間的資料交換有特殊的幫助。2003/5/121Hue-Ling Chen使用資料庫系統的優點(cont.)8.安全性的限制可以實行9.完整性可以維持(檢查資料型態、範圍大小或不存在的資料)整合：將重複的資料完全或部分刪除，以達到不同檔案之間的完整性。姓名住址部門薪水姓名住址課程姓名課程員工資料員工進修課程員工進修課程2003/5/1

8、22Hue-Ling Chen使用資料庫系統的優點(cont.)10.互相抵觸的需求可以平衡 提供最佳化的服務11.資料獨立應用程式對儲存結構和存取技術改變的免疫力。例如：資料的邏輯結構沒有改變，然而相對應的儲存結構卻可以任意改變 2003/5/123Hue-Ling Chen使用資料庫系統的優點(cont.)12.提供決策支援(Decision Support)13.透過適當的資料模式(Data Models)將資料之間的複雜關係表現出來14.快速備份(Backup)與回復(Recovery)資料庫15.提供不同的視界(View)2003/5/124Hue-Ling Chen架構分成三層：內

9、層、概念層、外層。3內層：處理資料的實際儲存方式。3外層：處理個別使用者觀看資料的方式(個別使用者景觀)。3概念層：介於兩者之間的間接層(群體使用者景觀)。3概念景觀是指資料庫整體資訊的表現方式。3每一層由相對的綱要所訂定。資料庫系統架構2003/5/125Hue-Ling Chen外層(個別使用者景觀)概念層(群體使用者景觀)內層(儲存景觀)圖例.架構三個層次2003/5/126Hue-Ling Chen資料庫綱要：資料庫的描述；那些在資料庫中應該有的資料庫結構與某些限制型態的描述。資料庫案例：資料庫在某個特定時刻的資料，也稱為資料庫狀態或資料庫出現。資料庫綱要不會經常的變動，然而資料庫狀態

10、在每一次資料庫被更新後就會改變。綱要有時也稱為內涵，資料庫狀態有時也稱為綱要的外在。資料庫系統綱要2003/5/127Hue-Ling Chen外層綱要概念層綱要內層綱要SSNNameTELSexIDNameMaleEMPSELECT NameFROM MaleSELECT NameFrom EMPWHERE Sex=MaleLow Level Program資料庫1.相同的物件在不同的綱要可以有不一樣的名字。2.物件出現在較低的綱要可以不出現在較高的綱要。3.詳細的實作方式只發生在內層綱要。圖例.資料庫結構的範例2003/5/128Hue-Ling Chen內部綱要：位於內層，描述有關資料庫

11、的資料儲存與存取路徑的完整細節。3哪些索引存在、儲存欄如何表示、儲存記錄的實際順序概念綱要：位於概念層，描述整個資料庫的結構與限制。3安全性檢驗與整合性檢驗外部綱要：位於外層，描述各種使用者景觀。3由該外部景觀中各種不同外部記錄型態的定義所構成)資料庫管理系統中的三層綱要2003/5/129Hue-Ling Chen邏輯資料獨立：不必改變外部綱要或應用程式，即可改變概念綱要的能力。實體資料獨立：不必改變概念綱要即可改變內部綱要的能力。映射：在各層間轉換需求與結果的過程。2003/5/130Hue-Ling Chen外部綱要應用程式使用者應用程式使用者應用程式使用者外部綱要概念綱要內部綱要儲存結

12、構圖例.資料庫管理系統架構資料庫管理員映射 A映射 B映射 C邏輯資料獨立實體資料獨立裝置設備獨立2003/5/131Hue-Ling Chen程式資料語言存取方式實際儲存方式映射 A,B映射 C資料庫管理系統圖例.資料存取2003/5/132Hue-Ling Chen2003/5/133Hue-Ling Chen1.定義概念綱要。正確決定資料庫所該儲存的資訊2.定義內部綱要。決定資料如何表示於儲存資料庫中3.與使用者聯絡。4.定義安全性與完整性規則。5.定義備份和復原的程序。6.監督執行效率及應付需求的改變。資料庫管理員的工作2003/5/134Hue-Ling Chen資料定義語言(DDL

13、)：資料庫系統管理員與資料庫設計師用來定義概念與內部綱要。資料處理語言(DML)：處理包括資料的擷取、插入、刪除與修改。3資料處理語言的命令(又稱資料子語言)可以被嵌入在一個通用的程式語言(稱為主語言)裡，像是 COBOL、C、PASCAL。3使用於獨立交談式的高階資料處理語言稱為查詢語言。3資料子語言:主語言必須負責提供各種與資料庫無關的功能。(if then)資料管理系統語言2003/5/135Hue-Ling ChenGivens:string;Rank:string;City:string;Exec SQL Declare S Table(S#char(5)not null,Sname

14、 char(20),Status smalllist,City char(15);Exec SQL Include SQLCA;If A B thenbegin Readln(Givens);Exec SQL select Status,City into:Rank,:City from S where S#=:Givens;Writeln(Rank,City);end;範例.(Pascal+SQL)資料子語言主語言Pascal2003/5/136Hue-Ling Chen資料管理系統語言(cont.)資料控制語言(DCL)：用來控制資料的保密事宜與存取權限。2003/5/137Hue-Lin

15、g Chen處理所有對資料庫存取的軟體。整體功能是提供資料庫系統的使用者介面。1.使用者透過資料子語言發出存取要求。2.資料庫管理系統收到這個要求並加以分析。3.資料庫管理系統檢視該使用者的外部綱要、對應的外層/概念層映射、概念層綱要、概念層/內層映射及儲存結構定義。4.資料庫管理系統在儲存資料上執行必須的操作。資料庫管理系統2003/5/138Hue-Ling Chen1.資料定義：接受原始形式的資料定義，並將其轉變成適當的目的形式。對於各種資料定義語言都必須提供一個語言處理程式。2.資料處理：處理使用者的要求。資料庫管理系統必須提供資料處理語言的處理程式。3.資料安全性與完整性：資料庫管理

16、系統必須監督使用者的需求，並拒絕任何侵犯資料庫管理員所訂定之安全性及完整性規則的意圖。4.資料復原及並行性。(交易管理程式)5.資料字典：描述資料的資料。(交叉參考)6.效率 資料庫管理系統的功能2003/5/139Hue-Ling Chen1.使用方便2.維護方便3.成本效益好設計資料庫的目的2003/5/140Hue-Ling Chen知識的表達效率分析處理資料庫模型、資料結構、資料整體的維護查詢處理、簡單性、回應時間、空間需求查詢語言、使用方便性圖例.資料庫系統的研究領域2003/5/141Hue-Ling Chen資料處理模式的演進第一階段：人工檔案管理第二階段：以電腦化循序檔案系統為

17、核心第三階段：以電腦化直接存取檔案系統為核心第四階段：以記錄為處理單元的資料庫管理系統為核心。第五階段：以物件為處理單元的資料庫管理系統為核心。2003/5/142Hue-Ling Chen資料庫管理系統與檔案系統資料庫管理系統是架在檔案系統上的軟體有些資料庫為了效率上的考量，直接捨棄檔案系統不用，自行控制磁碟或磁帶機等周邊2003/5/143Hue-Ling Chen項目資料庫管理系統檔案系統定義及處理資料記錄與欄位的功能資料記錄與欄位的保密與整合的功能提供系統目錄管理功能提供異動管理與資料回復的功能結論提供優秀而快速的資料存取與管理的功能。難以達成資料獨立的目標。2003/5/144Hue-Ling Chen