陳以德 助理教授: 濟世CS912 07-3121101 轉 2782 itchen@kmu.edu.tw 資料庫系統 database 陳以德 助理教授: 濟世CS912 07-3121101 轉 2782 itchen@kmu.edu.tw

學習目標 資料庫系統簡介 資料庫系統的分類 關聯式資料庫的結構 共用資料庫修改同步問題 關聯式資料庫的分類 資料庫系統未來的發展

資料庫系統簡介（一） 資料庫 Database 資料庫管理系統DBMS(Data Base Management System) 龐大且有關聯資料組成, 具有某種特殊結構以供多個系統讀取 資料庫管理系統DBMS(Data Base Management System) 資料庫與使用者間之介面, 可建立, 整理, 輸入, 讀取所須之資料 電腦資料庫使用實例： 圖書館之藏書及借還之紀錄 警察局之犯罪紀錄 顧客名單 比賽結果及統計成績 醫院病例系統

資料庫系統 DBMS 客戶 資料庫 產品 資料庫 進銷存 資料庫 User Manager

資料庫系統簡介（二） 資料庫管理系統之功能 建立資料庫 交談式資料的輸入、更新及其保持資料一致性 交談式查詢 報告或報表的產生 資料保護與共享 資料資料備份與復原

資料庫系統簡介（四） 資料庫的優點： 資料庫的缺點：昂貴、存取控制複雜、Excess 減少資料重複（Reduced redundancy）：減少姓名、學 號、住址一類資料重複輸入與存放的狀況。 整合資料（Integrated data）：資料的完整性與相關性可 以獲得確保，以滿足「調查學生借書多寡與成績之間的關 係」這類的需求。 完整性（Integrity）：某個學生退學或者住址改變，是不 是全校關於這個學生的資料都改變？ 資料庫的缺點：昂貴、存取控制複雜、Excess

資料庫系統的分類 依資料模型來區分 階層式資料庫(Hierarchical data model)：將資料組 成類似樹狀階層模式，就是把資料看成是一組樹狀結 構的型態 網狀資料庫(Network data model)：一個資料庫,其子 元素可至一個或多個母元素，就是把資料看成一組網 狀結構的型態（最早研發出來） 關聯式資料庫(Relational data model)：把資料看成 一些彼此有相關的表格，目前以此類的資料庫最為成 功（大概是因為觀念簡單好實作） Relational Database Management System

關聯式資料庫的結構（一） 資料庫：內含許多「表格」（table） 表格：內含許多「記錄」（record） 紀錄：內含許多「欄位」（field），儲存在 欄位中的資料型態是固定的。 許多表格之間，依賴特定的欄位（稱之為key） 建立起彼此的關係，將之「關聯」起來。 以某醫學院圖書館的資料庫為例： 該資料庫共有三個Table：圖書基本資料、讀者 基本資料、借閱資料

關聯式資料庫的結構（二） 圖書基本資料(Table) 欄位(Field) 記錄 Record Key，也是欄位

關聯式資料庫的結構（三） 讀者基本資料： 借閱資料： key

共用資料庫修改同步問題 兩個使用者同時修改一筆資料時就會發生資 料錯亂的問題，必須依賴特定的「鎖定機制」 來解決這種資料錯亂問題。 這問題處理不好會造成「死結」問題，造成 系統當機。

資料檔與索引檔 排序可以加速搜尋，不過資料檔本身只可能 按照一種方式排序，無法滿足所有的快速查 詢要求。 索引檔取某些排序後之欄位，配合指標之使 用以解決此問題。 一個表格可以有多個索引檔

關聯式資料庫的分類（一） 關聯式資料庫依照功能與實作的完整度，大概可分 為： 單機資料庫、File Server資料庫、Client Server資 料庫 單機資料庫：無法與人共享資料庫資料。架構簡單， 速度相當快，應用在個人的通訊錄、錄影帶管理系 統、漫畫出租系統

關聯式資料庫的分類（二） File Server資料庫：透過分享資料庫檔案的 方式共用資料庫資料，必須由資料庫應用程 式負責資料修改的同步動作 查詢資料庫時，必須將整個資料庫的資料透 過網路傳送，形成速度瓶頸 架構簡單，速度、容量與安全程度較差。 DbaseIII、Clipper、Access屬於這類型的資 料庫。通常應用在數十部電腦以下的環境中。

關聯式資料庫的分類（三） File Server型態的資料庫

關聯式資料庫的分類（四） Client Server資料庫：透過資料庫管理系統處 理所有工作站對資料庫的查詢、修改、新增 要求，並自動做到資料同步的功能。網路上 只傳遞要求與結果，大量降低網路頻寬需求。 並且可以利用cache等方式來提升工作效率， 在速度、安全、容量上都較為優越。 資料庫管理系統一般都相當複雜昂貴，目前 以DB2、Oracle、Informix、Sybase、SQL Server等較為常用。另外也有強大而免費的 系統：PostgreSQL、MySQL、SQLite 。

關聯式資料庫的分類（五） Client Server資料庫：

資料庫正規化 正規化的目的: 避免資料重複或相互矛盾的情形 使資料庫在使用時能更有效率、更容易維護 1NF (Normal Form)、2NF、3NF、 BCNF(Boyce-Codd Normal Form)、4NF、 5NF

1NF (Normal Form) 刪除各個資料表中的重複群組 為每一組關聯的資料建立不同的資料表 使用主索引鍵識別每一組關聯的資料

2NF 符合1NF 各欄位與主鍵間沒有部分相依的關係

3NF 符合2NF 各欄位與主鍵間沒有間接相依的關係

BCNF (Boyce-Codd Normal Form)

4NF 多值從屬性的決定項都為Prime Key

5NF 影射-結合從屬性的決定項都為Prime Key 正規化只是建立資料表的原則。過度正規化， 反而影響資料存取的效率。在考量執行效率 的前提下，有時還必須做適當的反正規化 （Denormalize）

資料庫未來的發展 在關聯資料庫系統中，加入「物件導向」特質。 分散式資料庫：資料庫存放在不同的電腦中。 更好的同步機制：Table lock、Page lock、Record lock 更好的錯誤回復能力（提款機突然停電）。 Open office 提供BASE軟體，Office有Access，支援基 本資料庫功能 資料探勘

資料庫管理系統 Oracle MySQL、SQLite、PostgreSQL Base Sybase、Informix、FoxPro IBM DB2 MS SQL、Access

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