资料库概论与管理 技术篇.ppt

1、2,資料庫概論與管理,1.1 資料的層級 1.2 資料庫系統 1.3 資料庫管理系統 1.4 關聯式資料庫 1.5 其他常見資料庫之類型 問題討論 範例個案,本 章 綱 要,1-3,1.1 資料庫基本介紹,資料層級示意圖 傳統檔案管理概念 資料庫管理概念,1-4,1.1.1 資料的層級,圖 1.1 資料層級示意圖,1-5,1.1.2 傳統檔案管理概念1/3,資料重複性 (data redundancy),圖 1.2 資料重複性與資料不一致,1-6,1.1.2 傳統檔案管理概念2/3,缺乏資料整合性 (lack of data integrity),圖 1.3 缺乏資料整合性,1-7,1.1.2

2、 傳統檔案管理概念3/3,資料/程式相依性 (data/program dependence) 缺乏資料安全性 (lack of data security),1-8,1.1.3 資料庫管理概念1/2,減少資料重複性(redundancy) 避免資料不一致性(inconsistence) 資料共用性 (share) 可實施標準化(standard) 資料安全控制 (security control) 維持資料正確性 (correct) 資料獨立性(data independence) 調和衝突之資料需求,1-9,圖 1.5 資料庫系統示意圖,1.1.3 資料庫管理概念2/2,1-10,1.2

3、資料庫系統,資料庫系統三層次架構 階層式資料模式 網狀資料模式 關聯式資料模式 物件導向資料模式 資料模式比較,1-11,1.2.1 資料庫系統三層次架構1/2,圖 1.6 資料庫三層次綱要架構,1-12,圖 1.7 資料庫三層次細部架構,1.2.1 資料庫系統三層次架構2/2,1-13,ANSI/SPARC三層資料庫系統架構-外部層,外部層（External Level） 外部層看到的是使用者觀點的資料，代表不同使用者在資料庫系統所看見的資料，通常只有部分資料庫的資料。 包含多種不同觀點的資料，例如：一所大學，可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

4、選課資料 使用者觀點：學生成績單資料,1-14,ANSI/SPARC三層資料庫系統架構-概念層,概念層（Conceptual Level） 整個資料庫儲存的資料，是資料庫管理師觀點所看到的完整資料庫。不用考量資料實際的儲存結構，因為這部分屬於內部層的問題。 以Access資料庫來說，在概念層看見的是【資料表】物件的清單和【資料工作表】以二維表格方式顯示的記錄資料。,1-15,2-1 ANSI/SPARC三層資料庫系統架構-內部層,內部層（Internal Level） 內部層是以實際儲存觀點所呈現的資料，這是實際儲存在磁碟等儲存裝置的資料 內部層在三層架構中扮演資料庫管理系統與作業系統的介面。

5、,1-16,資料庫綱要,ANSI/SPARC三層資料系統架構針對不同使用觀點來說明其管理的資料。 在資料庫管理系統看到的資料是儲存在資料庫的資料，除了資料本身外，還包含描述資料的定義，稱為綱要（Schema）。,1-17,資料庫綱要的基礎-說明,資料庫綱要（Database Schema）是指整個資料庫的描述，即描述整個資料庫儲存資料的定義資料，如下所示： 綱要（Schema）：資料描述的定義資料，相當於程式語言變數中的資料型態（Data Type）。例如：VB語言宣告成整數的age年齡變數，如圖所示： Dim age As Integer 資料（Data）：資料本身，也就是程式語言的變數值。

6、例如：年齡為25，如下所示： age = 25,1-18,2-2-1 資料庫綱要的基礎-圖例,1-19,三層資料庫綱要-圖例,1-20,三層資料庫綱要-外部綱要,外部綱要（External Schema） 外部綱要源於概念綱要，主要是描述外部層顯示的資料，每一個外部層綱要只描述資料庫的部分資料，隱藏其它部分的資料。換句話說，每一個外部層使用者觀點的資料都需要一個外部綱要，在一個資料庫允許擁有多個外部綱要。 例如：查詢時所定義的欄位、準則、來源資料表等,1-21,三層資料庫綱要-概念綱要,概念綱要（Conceptual Schema） 概念綱要是描述概念層的完整資料庫，所以資料庫只擁有一個概念綱

7、要來定義資料表的欄位和資料類型。以Access來說，這就是【資料表】物件設計檢視的欄位定義，如下圖所示：,1-22,三層資料庫綱要-內部綱要,內部綱要（Internal Schema） 內部綱要是描述內部層實際儲存觀點的資料，定義資料的儲存結構和哪些資料需要建立索引，如同概念綱要，資料庫只擁有一個內部綱要。 例如：使用C語言宣告學生Student的結構，如下所示： struct Student char no5; char name15; struct Date birthday; struct Student *next; ; /*利用鏈結串列方式儲存學生資料*/,1-23,1.2.2 階層

8、式資料模式,圖 1.8 階層式資料模式,1-24,1.2.3 網狀資料模式,圖 1.9 網狀資料模式,1-25,1.2.4 關聯式資料模式,圖 1.10 關聯式資料模式,1-26,1.2.5 物件導向資料模式,1-27,1.2.6 資料模式比較,1-28,1.3 資料庫管理系統,資料庫管理系統之功能與工具 資料庫管理師 結構化查詢語言(SQL),1-29,1.3.1 資料庫管理系統之功能與工具1/4,功能： 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 提供資料字典與目錄 提供資料異動之整合 提供資料回復的功能,1-30,功能： 提供資料同步的控制 提供資料通訊介面 支

9、援資料安全性與完整性 提供資料整合性管理服務 提供應用程式開發功能,1.3.1 資料庫管理系統之功能與工具2/4,1-31,工具： 資料字典(data dictionary) 共用程式命令 (utility commands) 資料定義語言(Data Definition Language, DDL):資料表建立、新增索引和定義欄位 資料操作語言(Data Manipulation Language, DML):資料表記錄插入、刪除、更新和查詢 資料控制語言 (Data Control Language, DCL):資料庫安全設定和權限管理,1.3.1 資料庫管理系統之功能與工具3/4,1-3

10、2,1-33,1-34,1.3.1 資料庫管理系統之功能與工具4/4,1-35,1.3.2 資料庫管理師,主要工作： 定義資料庫的內容、架構及存取方法，亦即定義各層次之綱要(schema) 協助使用者使用資料庫，並授權不同使用者身份存取資料 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 監督資料庫系統執行效率並應付使用者需求之改變,1-36,1.3.3 結構化查詢語言 (SQL),對關聯式資料庫語言標準 採用表格(table)、資料列(row)、資料欄(column)作為資料儲存之主要結構 提供資料格式定義、資料新增、資料刪除、資料修改 具有資料查詢功能,1-3

11、7,1.4 關聯式資料庫,關聯式資料庫資料結構 函數相依 正規化,1-38,1.4.1 關聯式資料庫資料結構,圖 1.13 關聯式資料結構圖,1-39,1.4.2 函數相依,1-40,1.4.3 正規化1/5,將關聯式資料結構進行最佳化的方式 會分析各資料屬性間之相依性，將關係表中所含資料進行縮減 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,1-41,圖 1.15 未經正規化之資料表,1.4.3 正規化 2/5,1-42,1.4.3 正規化3/5,第一正規化 (One Normal Form, 1NF),1-43,1.4.3 正規化4/5,第二正規化 (Second Norma

12、l Form, 2NF),1-44,1.4.3 正規化5/5,第三正規化 (Third Normal Form, 3NF),圖 1.18 第三正規化資料表函數關聯式,1-45,1.5 其他常見資料庫之類型,物件導向資料庫 (object-oriented database) 傳統資料庫系統分析著重在問題的解決；物件導向系統以實體分類解決。用電腦中的抽象物件模擬真實世界的物件。 優點： 1.降低軟體維護成本 2.增加軟體再利用性(軟體IC)及擴充性,1-46,多媒體資料庫 (multimedia database) 必須是一個資料庫管理系統，具有傳統資料庫管理系統的管理功能 具備儲存大型媒體資料的能力，而且必須滿足一定程度資料存取速度之需求。