10-1 資料庫管理系統簡介 10-2 關聯式資料模式和查詢語言 10-3 Access 簡介 10-4 XML 簡介

Presentation on theme: "10-1 資料庫管理系統簡介 10-2 關聯式資料模式和查詢語言 10-3 Access 簡介 10-4 XML 簡介"— Presentation transcript:

1 10-1 資料庫管理系統簡介 10-2 關聯式資料模式和查詢語言 10-3 Access 簡介 10-4 XML 簡介
第10章 資料庫 10-1 資料庫管理系統簡介 10-2 關聯式資料模式和查詢語言 10-3 Access 簡介 10-4 XML 簡介

2 10-1 資料庫管理系統簡介 資料庫系統 資料庫系統應用 建立資料庫系統的方法 將資料數位化並輔以電腦處理 銀行記錄客戶存款與提款金額
航空公司管理班機航次和定位資料 學校記錄學籍和選課成績 等等 建立資料庫系統的方法 利用程式語言（缺點請見下頁） 利用專門的資料庫軟體

3 利用程式語言的缺失 造成資料的重複與不一致性 資料難以存取 資料的限制難以修改 難以達到資料異動的一致性 併行存取資料的錯誤 安全控管的困難
資料庫軟體提供資料分析和限定的工具來改善以上缺失 難以達到資料異動的一致性 資料庫軟體利用復原的機制 併行存取資料的錯誤 資料庫軟體利用鎖定的機制 安全控管的困難 資料庫軟體設定使用者的權限

4 資料庫系統架構

5 資料庫系統架構（續） 查詢處理模組 儲存處理模組 接收資料庫管理者下達的DDL（資料定義語言），將定義放在資料字典。
接收使用者下達的DML（資料處理語言）查詢句，利用編譯器解析後，透過執行引擎選擇最有效的執行方式。 儲存處理模組 檔案處理模組：管理資料存放的檔案 安全控管模組：檢查使用者的權限 異動處理模組：確定資料庫內容的一致性

6 資料庫管理者 簡稱DBA 具有專門技術且瞭解整個系統的人 職責包含下列幾項： 決定哪些資料包含在資料庫內，且設定資料彼此之間的關聯
設計資料存放在硬碟裡面的架構 建立使用者帳號 執行安全的控管 週期性的資料維護，譬如：將資料備份、確定硬碟空間是否足夠、監控系統的效能並作適當的調整 等等

7 10-2 關聯式資料模式和查詢語言 資料模式 關聯式模式 資料表示工具 早期有網路模式和階層模式 1970年由Codd提出
大多數商用的資料庫軟體都是建構於此模式之上 資料表示成一個個關聯

8 關聯 如同一個表格，由「列」和「欄」所構成 欄 列 每一欄各自對應到一個要表示的資料特性，稱作屬性（attribute）。
在學生關聯中（見下頁），定義了系別、年級、學號、姓名、地址、監護人、成績排名等屬性 。 列 代表了這個關聯集合裡的某一筆資料，稱作資料列（tuple）。 學生關聯（見下頁）的第一列，表示了一個學生，其系別為「資工系」、年級為「4」、學號為「B9201」、姓名為「王雅蕙」、地址為「台北市」、監護人為「王爸爸」、排名為「1」。

9 學生（student）關聯

10 SQL 標準的關聯式查詢語言 由三個部分所構成 查詢句1：輸出學號「B9201」同學的地址與監護人 輸出結果
SELECT：列舉欲顯示給使用者的屬性 FROM：所參考到的關聯 WHERE：資料列的選擇條件 查詢句1：輸出學號「B9201」同學的地址與監護人 輸出結果

11 條件限制 利用算數運算子：如「>」、「<」等 使用邏輯運算子：如「and」、「or」、「not」
查詢句2：選出所有在系上排名前10名的同學學號和姓名 使用邏輯運算子：如「and」、「or」、「not」 查詢句3：針對「資工系」的學生查出排名前10名的同學

12 條件限制（續） 查詢句2的輸出結果 成績關聯

13 參考多個關聯 當所需要的資料表示在不同關聯裡 常見的錯誤：直接把所要的關聯寫在FROM子句裡，而不加以限制 錯誤範例：
錯誤結果：產生學生關聯的10筆資料列，和成績關聯裡的6筆資料列，所有可能的組合，包含許多不合理或無意義的資料列 （見下頁第3到6筆資料列）

14 錯誤結果

15 連結多個關聯 正確寫法：將參考到的表格，以適當的屬性串連起來，我們稱作表格的連結（join） 範例： 正確結果

16 連結多個關聯（續） 範例：取出「王雅蕙」同學所修習的課程 範例：取出「王雅蕙」同學修習「資料庫」這門課的成績：
在學號欄位之前，利用符號「.」加註來源表格，以避免產生混淆

17 資料定義語言 簡稱DDL，提供建立資料表綱要（schema）的功能。
在定義一個關聯的綱要時，我們除了提供此關聯和所有屬性的名稱，每個屬性的資料型態及資料大小，都必須加以指定。 範例：學生表格定義

18 欄位資料型態 字串 char：使用所有宣告的空間 varchar：使用輸入資料大小的空間 數字 integer：整數 real：實數 等等

19 主鍵限制 定義在某一個表格上，它可以由一個屬性或多個屬性所構成 條件：是在任何情況下，這些屬性的屬性值在整個表格裡都不會重複
當有很多種可以成為主鍵的屬性，選擇一個合理且比較通用 範例：選擇「學號」為學生表格的主鍵。

20 外來鍵限制 定義在某一個表格上，表示和另一個表格之間的「從屬」關係
所定義的外來鍵屬性，對應到另一個表格的主鍵；且所有的外來鍵屬性，都曾經在另一個表格的主鍵欄位出現過 範例：將成績表格內的「學號」屬性定義為外來鍵，對應到為學生表格的「學號」

21 定義範例

22 10-3 Access簡介 為美國微軟公司所發展的資料庫軟體，是廣受歡迎的Office系列中之一員
啟動Access的方法，就如同啟動Word一樣，透過【開始】功能表，進入到【程式集】選項，即可點選【Microsoft Access】將Access啟動。 啟動之後的畫面類似Office其他軟體，Access的功能表如下圖：

23 建立資料庫 進入Access之後，在出現的視窗中按一下【Access空白資料庫】指令 再按【確定】，出現【開新資料庫】對話方塊
選取目錄以指定【儲存位置】 輸入資料庫檔案名稱（副檔名為mdb） 建立一個「學校」資料庫，檔名是「School.mdb」，檔案存放在「C」槽的「database」目錄 ，畫面如右：

24 資料庫視窗 左邊的窗格：為物件按鈕，如【資料表】【查詢】等 右邊的窗格，對應於此物件的命令或資訊

25 資料表功能表 開啟：將一個已經建立好的資料表打開，會顯示這個資料表內的所有資料列 設計：修改一個既有資料表的欄位格式及限制
新增：新增一個資料表 刪除：刪除一個既有的資料表 大圖示、小圖示、清單、詳細資料：指定資料表在資料庫視窗右邊窗格的顯示方式，如同檔案管理員所提供的功能

26 建立資料表的不同方法 資料工作表檢視：等同於選取資料庫視窗中的【藉由輸入資料建立資料表】，詳見下面的討論
設計檢視：等同於選取資料庫視窗中的【使用設計檢視建立資料表】，詳見下面的討論 資料表精靈：等同於選取資料庫視窗中的【使用精靈建立資料表】，也就是利用Access提供的內建範例資料再加以修改 匯入資料表：將外部資料轉入 連結資料表：連結外部資料

27 資料工作表檢視 會出現一個包含10欄位和21列記錄的空白資料表，其內建的欄位名稱依序為【欄位1】、【欄位2】等
可選取某一個欄位（該欄位會反白），然後按滑鼠右鍵，選擇【更改欄名】，再輸入有意義的欄位名稱

28 資料工作表檢視（續） 確定完欄位個數與名稱後，可直接輸入資料列 完成後，按一下視窗右上角的【x】，並鍵入表格的名稱「Student」

29 設計檢視步驟 設計個別欄位 欄位名稱、資料類型、一般限制 設計主鍵限制（設計檢視畫面如下：）

30 資料型態 文字：資料為字串，最長可包含255個字元
數字：資料為可計算之數值，可根據資料值的範圍或是否允許小數點，選擇「整數」、「長整數」、「單精準度」或「雙精準度」等 日期/時間：其中包含年、月、日、時、分、秒 自動編號：自動插入的唯一順序值，有時具有主鍵的功能 備忘：可輸入一長段文章，最長為65535個字元 OLE物件：其他程式建立的OLE物件，如圖形或Word文件，可連結或內嵌在 Microsoft Access 資料表之中 是/否：只能在二種值中選一，譬如「是/否 」、「真/假」 或「開/關」

31 一般欄位限制 格式： 資料顯示在螢幕上與列印出來的方式，若設定格式為「百分比」，則欄位值「0.6」會顯示為「60%」。 輸入遮罩：
遮罩是用來提醒或控制資料輸入的樣子，設定輸入遮罩時是以分號隔出以下三個區段： 第一區段：遮罩本身 第二區段：「0」表示顯示在螢幕上（非使用者輸入）的符號也會被儲存在資料庫中；否則使用「1」。 第三區段：提醒使用者輸入的定位字元。 譬如，「電話號碼」欄位的輸入遮罩可設定為 「\(999\) 0000\-0000;0;#」

32 一般欄位限制（續） 預設值： 使用者若未輸入任何值，則系統會為該欄位自動補上此值。譬如，將「性別」欄位預設值設定為「F」 驗證規則：
利用函數或算數運算子來寫出限制輸入值的式子。譬如，我們可利用「like」函數，設定「電子郵件」欄位的驗證規則為「like 驗證文字： 這裡是設定違反驗證規則時的提醒文字 必須有資料： 若填「是」的話，則使用者一定要在第一次輸入某筆資料列時，就提供該欄位的資料

33 一般欄位限制（續） 允許零長度字串： 針對資料型態為「文字」或「備忘錄」的欄位，如果允許空字串，才可設定為「是」 索引：
索引是一種可加快搜尋資料的結構，指定「是」則Access會幫此欄位建立索引，不過根據欄位值在表格中的特性，還必須再指定為「可重複」或「不可重複」。

34 設定主鍵 進入設計檢視的畫面，選取（反白）主鍵屬性 按滑鼠右鍵，選取「主索引」（如下圖），設定之後屬性的前面會出現鑰匙般的小符號

35 設定外來鍵 開啟「資料庫關聯圖」 在【顯示資料表】視窗內選取欲處理的表格 下圖圈選取了學生表格和成績表格

36 設定表格欄位間的關聯 利用滑鼠指標，從學生表格的學號欄位拖曳到成績表格的學號欄位，此時出現編輯關聯的視窗，如下圖：

37 設定表格欄位間的關聯（續） 設定強迫參考完整性：設定之後就代表定義了外來鍵，在這裡我們將它選取。此項設定，會強制要求建立成績表格的學號時，該值必須已經存在於學生表格裡。 串接更新相關欄位：若是選取此項，則當更改學生表格的學號欄位時，會連帶更新成績表格的對應學號值，在這裡我們不選取。 串接刪除相關記錄：若是選取此項，則刪除學生表格的某筆紀錄時，會把成績表格中，所有學號相同的資料列連帶刪除，在這裡我們不選取。

38 設定表格欄位間的關聯（續） 透過之前已經設定好的主索引定義，Access會自動偵測到這兩個表格學號屬性值的【關聯類型】是【1對多】
按下【建立】，這時兩個表格間會出現一條線，把互相關聯的屬性連結起來，同時利用「1」和「」這兩個符號來表示「1對多」的關係，結果如下圖：

39 建立SQL設計查詢 於【資料庫視窗】中，選取【查詢】之後，再選取【新增】，會出現【新增查詢】視窗
選取【設計檢視】，則會出現【顯示資料表】視窗 在該視窗中選取查詢句需要參考到的一個或數個資料表後，就會出現【選取查詢】視窗 【選取查詢】視窗 上半部：顯示已經選取好的資料表 下半部：或稱為【設計格線區】，提供指定輸出的欄位及限制資料選取的準則。

40 查詢1的Access設計

41 查詢句3的Access設計

42 查詢句5的Access設計

43 10-4 XML簡介 全球資訊網（World-Wide-Web；簡稱WWW或Web）已經可以說是全世界資訊分享的主要方式
HTML主要被設計為顯示資料之用，以便將文件內容呈現在使用者面前，所以內含許多控制輸出的標籤，而不是表示資訊的內容及它的結構，所以不利於自動化的資訊傳遞與交流。 可延伸式標註語言（Extensible Markup Language；簡稱 XML）是由W3C制定的一個有關於描述資訊的Mata Language（設計語言的語言），其1.0版於1998年2月正式推出。

44 XML特性 XML提供一個描述資料之標準，允許使用者可以自由定義標籤來描述資料 將資料與使用者介面分離，而提高更大的使用彈性
以文字基礎的標籤語言，所以容易長久保存，不會因軟體過時而無法讀取；且能過穿過防火牆，便於在不同企業間進行資料交換。 以統一碼（unicode）為基礎建構，能支援中文的標籤，所以沒有國際化的問題 對於各類型資料（如物件、文章、圖形、文字檔、二元檔…）都能標註

45 XML文件範例 下圖表示了四本書籍的部分資料，每一本書分別描述了書名、作者、出版廠商、出版日期、關鍵字等訊息 ：

46 XML文件架構 XML是由一個個元素所組成的 每個XML文件中只有一個根元素
元素中可以包含其他元素（子元素），如Book元素有5個子元素：Title、Authors、Publisher、Date、Keyword。 XML要求文件必須格式正確 每一個元素均須包含開始標籤及結束標籤（End-Tag），如L2行的開始標籤 <Book> 對應到L12行的 </Book>。 每個元素的開始標籤與結束標籤須成對， 標籤之間不可交錯，即所有元素的排列必須為嚴謹的巢狀結構。 元素可包含屬性，屬性值加上單引號或雙引號，如L10行的Date元素包含一個屬性year，其值為2000。

47 XML文件型態定義 文件型態定義（Document Type Definition；簡稱DTD）是用來定義某份XML文件的格式，也就是將每一個元素包含哪些子元素或屬性、各元素出現的順序等，清楚地加以定義和規範。 ELEMENT標籤之後放的是元素名，接著用小括號括起來的，是它的「內容模型」，也就是在對應的XML文件中可以出現的內容。 星號（*）代表可包含多個元素 #PCDATA為預先定義的標記，代表可解析的文字資料。 ATTLIST標籤則是宣告元素的屬性，包含了屬性名、屬性類別及預設行為的描述， 屬性的類別為ID，表示該屬性值在同一個XML文件中不可重複；預設行為的描述為 #REQUIRED ，表示該屬性值必須存在

48 XML文件型態定義範例

49 節點位置語言 稱為Xpath ，為W3C定義來處理XML資料的輔助技術，用來描述XML元素的位置
如果我們要指定一個特定的元素，我們可以把它完整的路徑寫出來 譬如：“/Books/Book/Title” 可利用萬用字元，取出不限定名稱的所有元素 譬如：“/Books/Book/*” 可利用函數來做進一步地限制 譬如：“//*[count(Book)=3]”，是取出擁有三個「Book」 子元素的所有元素。

50 XML查詢語言 W3C在2001的2月首先提出了XML Query Requirements，討論對XML資料做查詢時的需求，隨後也在2001的6月提出了XQuery 1.0 Working Draft，以作為XML查詢語言的標準，預計正式版本將在2004年推出 視一個XML文件為一棵標記（label）樹，並考慮標記樹中每個節點及所有值之順序關係 利用基於Xpath語法的路徑表示法，以便在XML資料中尋找任意長度路徑的資料

51 XQuery敘述式 以表示式為基礎 常稱為FLWR（For-Let-Where-Return））表示式
包含常數、變數、各種運算子、函數呼叫、元素的建構子等 常稱為FLWR（For-Let-Where-Return））表示式 For子句：讓變數可以遞迴取得一個表示式的結果 Let子句：將變數直接與某一個的表示式結合 Where子句：允許對變數做條件的限制 Return子句：建構新的XML元素為查詢的輸出

52 XQuery範例（一） XML資料是存放在網址「 L3行指定「B0001.xml」檔案內的每一個「/Books/Book」元素給 $b這個變數， L4行的目的在限定 $b元素下的Keyword子元素必須包含「XML」這個字串

53 XQuery範例（二） 假設B0002.xml檔案的格式（亦即元素定義）與B0001.xml相同
L3行和L4行分別從B0001.xml和B0002.xml兩個檔案中選出是2001年出版的書籍資料 L5行則計算（$t/Title）和（$u/Title）的聯集後再拿出它們不同的值