資料庫系統概論：第 二章 資料庫系統簡介      下一頁

第二章 資料庫系統簡介

2-1 資訊庫與資訊系統

內容：

在真實環境理，『資料』（Data）可說是最困難處理的東西，譬如醫院裡的病歷表、書局的圖書目錄、材料店的零件目錄、甚至個人的電話簿、、等等。如果僅有數百筆資料，我們要從中搜尋、更新、增加或刪除其中一筆資料可能不會很困難，但當它成長至數千、數萬、甚至數百萬筆資料之後，我們要管理這些資料可不是那麼容易了。 另外，資料如果僅做搜尋、更新、增加等等管理工作，可能辛苦一點慢慢用人工去達成還可以，但要做一些統計分析的工作就有困難了。譬如我們要找出每個月到某家醫院看診 3 次以上的病人的資料，或這個月哪幾本書的最暢銷，或想找出姓張的、又住在鳥松鄉朋友的電話，…，等等諸如此類的查詢動作，如果要用人工來達成可能需耗費許多精神，也不容易達成。

隨著人民生活越來越複雜，所產生或需要的資料越來越多，我們希望由資料中萃取資訊越來越精細且準確，因此需要一套電子化系統來歸納與管理資料，這就是『資料庫』（Database）。

乍看起來，資料庫好像一套電子化檔案櫃，它有系統的收集資料，並起歸納成各個檔案的功能，讓使用者能容易的管理龐大複雜的資料，資料庫好像是真實環境的輔助設備而已。沒錯，30 年前的資料庫設計是想盡辦法讓所有人工操作轉換成資訊化環境，如圖 2-1 所示。但目前世界裡幾乎都是資訊化的環境，大多先規劃出資訊化處理模式，再依照此模式實現在真實環境裡，如圖 2-2。如何設計資訊化處理模型，則必須由基礎的資料庫模型設計開始，這也是我們學習資料庫的最主要動機。

既然這樣，資料庫的設計不再是被動滿足真實環境所需，而是建構新的操作模型來帶動真實環境的運作，如此看來，資料庫模型的設計就顯得非常重要。但入門者，還是先從模擬真實環境的設計開始，才能完全了解資料庫模型。

圖2-1 真實環境轉換成資訊化處理

圖 2-2 真實環境實現資訊化處理模型

2-2 資料庫系統簡介

2-2-1 資料庫系統架構

簡單的說，『資料庫』就是一個電子化的檔案櫃，但它需要管理工具來處理它，這就是『資料庫管理系統』，整個資料庫系統如圖 2-3 所示，它可區分為關個單元，分別介紹其功能：

圖 2-3 資料庫系統架構

2-2-2 資料庫

表示真正儲存資料的地方，但資料可能有上萬或上千萬筆資料。如需要由大量資料中查詢、更新、或插入某一筆資料，是很困難的工作。為了能在千萬筆資料中快速搜尋到某一筆資料，對資料儲存方式就非重要。如果儲存時排列得恰當，搜尋時也許會比較快。譬如，一大堆學生資料(如 n 筆)，如果沒有排列整齊的話，我們可能要一個接一個比對才可以找到，運氣好第一筆就找到，運氣不好可能找到最後(第 n 個)才找到。簡單的方法，我們依照學號順序排列，找某一筆資料的速度就會快很多。排列儲存方法就是所謂的『資料結構』。

什麼方法排列可以最快速找到資料，這是很高的學問，也牽涉到資料庫系統的優劣。當然啦! 越昂貴的資料庫系統排列方法越複雜，速度越快，但也相對應需浪費許多儲存空間，較常看見的方法是陣列式順序排列、樹狀(Tree)、B Tree 或 B+ Tree 等等資料結構方法。本書限於課程進度，並無法一一介紹這些資料儲存方式，請有興趣讀者參考其他書籍。

2-2-3 資料庫綱目

決定好資料儲存方式（資料結構）之後，雖然可依照此模式來儲放資料，但還是須限制資料的型態如何。譬如某一筆資料 age，他表示年齡，因此僅能夠用整數或浮點數表示，絕不可以字串。或者 addree 表示地址，則一定要用字串表示。不僅這樣，有些資料還要限制它的範圍，譬如 tall 代表身高，雖然可用浮點數表示，但還要限制它在 30 ~ 250 公分以內，如果該筆資料有 400 公分就成為笑話。

所以我們需要一套方法來規定資料格式，這就稱為『資料庫綱目』(Database Schema)，我們定義好資料綱目之後，儲存資料庫的東西就不可以違背此規定，這就能保持資料的正確性(或稱完整性)。一般資料庫管理系統(DBMS)會自動檢查資料是否違背限制原則，當輸入不符合格是資料時，他會拒絕。

2-2-4 資料存取軟體

定義好資料庫儲存（資料結構）方式與資料綱目之後，就必須研議一套存取方法，並將它做成一個套件，透過這套軟體就可容易的存取資料庫的資料。各種資料結構模式，它們的搜尋、插入、更新方法都不一樣，更何況還加入資料綱目的限制，就顯得非常複雜。不僅這樣，資料庫大多有上千萬筆資料，要從中尋找一筆資料的話，大多需將整個資料庫倒入記憶體內搜尋，很不幸記憶體可能儲放不了(資料太大)，這時候要如何切斷搜尋，又是一件困難的工作，這都與資料庫設計有關。

由此可見，資料庫、資料綱目與存取軟體這三樣東西都與硬體架構有關，甚至與資料庫原始設計方法息息相關。各家廠商所設計方法都不一樣，價格也不一樣。簡單的說，越複雜的架構可以儲存越多資料，越簡單便宜的架構只可以儲存較少的資料。譬如，Access 個人資料庫套件，操作起來與大系統的資料庫(如 SQL Server)差不多，如果儲存資料不多話，兩者幾乎沒有甚麼差別，但如果存放上萬筆之後，兩者的查詢速度就會差很多。

2-2-5  SQL資料查詢工具

各家資料庫廠商都會提供資料的存取工具，來操作資料庫系統。但為了方便使用者，OSI 協會制定一套標準介面，透過此介面就可以查詢與管理不同廠家的資料庫，這就是 SQL（Standard Query Language）。當然，如何將資料庫存取軟體轉換連結到 SQL 語言操作，這是各家廠商必須提供者。對於一般使用者而言，只要認識 SQL 語言的操作方法，而可以不用理會資料庫儲存方式（即是資料結構），如何限定資料格式（資料綱目），甚至它的硬體與軟體架構如何，就可以隨意操作資料庫。

在圖 2-3 中，我們將系統的存取軟體與 SQL 查詢工具整合稱之為『資料庫管理系統』(DBMS)，透過它，我們可以操作任何資料庫，而不論資料庫的大小(譬如 MySQL、SQL Server、、)，第 2-5 節再詳細介紹它有哪些管理功能。

2-2-6 SQL 嵌入應用程式

僅利用 SQL 語言工具來查詢或管理資料庫系統，會感覺到非常不方便，如果我們將這些 SQL 命令植程式語言當中，或是編寫應用程式時，將 SQL 命令植入其中，如此來管理或應用資料庫就可以方便許多，這就是『資料庫程式設計』。植入 Visual Basic 或 C就是 VB.Net，或 PHP + MySQL 等等。

當然啦 ! 『資料庫系統』就是上述這些功能套件的整合體。

翻轉工作室：粘添壽

 

資料庫系統概論(含邏輯設計)

 

 

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