第一章 资料库概论

 

1-1 档案系统

[档案处理系统] 2 | 92,106

92地三、106调三(国三)

 

一、档案系统的定义

(一)由使用者定义与实作

1.是由使用者自己来定义与实作应用程式所需的档案，这些档案是属于应用程式的程式设计工作的一部分。

2.通常使用硬碟和光碟这样的储存装置，并维护档案在装置中的实体位置。

※参考资料：陈玄玲-资料库系统原理第六版 1~18

(二)举例

1.例如注册组需要维护记录学生成绩的档案，同时撰写一些程式来列印学生成绩单或是输入成绩到档案中，这些档案是应用程式的一部分。而出纳组则需要记录学生的学费与缴款资料。

2.虽然这两个使用者群组都会用到学生资料，但是却各自维护不同的档案与处理这些档案的程式。像这样重复定义与储存资料的现象，不但导致储存空间的浪费，而且要花双倍的时间让两边的资料都保持最新。

※参考资料：陈玄玲-资料库系统原理第六版 1~18

 

二、档案系统的优点

(一)资料容易存取

可以提供有效而且方便地存取磁碟方法，那就是允许资料能容易地储存、找到，以及重新取出。

(二)程式的设计方式相当单纯：不须要考虑各部门整合上的问题。

(三)较容易满足各部门或应用系统的要求：只须要考虑单一部门需求。

※参考资料：李春雄-动画图解资料库系统理论-第一章资料库导论.ppt

 

三、档案系统的缺点

(一)资料重复存放(Data Redundancy)：不同程式或部门皆拥有及维护自己的资料。

(二)资料不一致(inconsistency)

当某一位学生的姓名更改时，必须要同时到「教务处」与「学务处」更改资料。因此，资料内容无法同步更新、栏位或名称的不一致等。

(三)资料间无法分享共用：只有此档案相对的应用程式可以使用。

(四)资料保密性和安全性非常低

在档案系统中没有安全机制，而资料库系统则有，因为可以设定资料库的帐号与密码。

(五)资料与程式间高度相依：应用程式是针对特定档案组成而撰写的。

(六)漫长的开发时间：程式设计师必须设计他们自己的档案格式。

(七)系统维护成本高：档案结构改变，应用程式必须重写。

(八)不易建立资料标准：各部门、各应用程式可能自行建立自己的档案标准。

(九)程式撰写无效率：针对不同的档案结构，撰写不同的应用程式。

※参考资料：李春雄-动画图解资料库系统理论-第一章资料库导论.ppt

 

89年关务人员特考资料处理

传统档案处理方法与资料库管理档案方法各有哪些优点及缺点？（20分）

答：

(一)资料库管理档案方法

1.需要大量分散各地单位的远端资料分享共用。

2.属于高度机密性资料、个人隐私范围需要安全控管。

3.需要建立资料存放的共同标准，因为存取使用者多，重视资料品质。

4.资料重要性高，需要规划备份回复机制。

注：可以套用「1-2 资料库系统的五、资料库的优点」来写。

 

1-2 资料库系统

[资料库系统] 15 | 87,89,90,93,94,96,97,101(3),102,105,106(2),107

87高三、89地三、90地三、93电员晋高、94-2地三、96技高、97高三、101关三、101国三(2)、102调四、105警三、106调三(国三)、106关荐、107调三(国三)

 

一、资料库(Database)

(一)定义

1.资料库是资料表 (table) 的集合体，一个资料库可能有一个或多个资料表；资料表是由许多相同格式的资料记录 (record) 所组成；在资料记录中的每一个属性称为栏位 (field)。换言之，横向的资料记录和纵向的属性栏位组织成一个资料表，储存到电脑储存设备后，就成了资料库档案。

2.将相关资料以系统化且有效率地储存在一起，减少资料的重复性。

3.可以被特定组织的应用程式系统所使用，透过资料库管理系统来管理。常见的资料库有通讯资料库、学籍资料库、成绩资料库等，在资料库中可以只有一个资料表，也可以把数十甚至数百个资料表集合起来。

4.用来建立资料库系统的软体种类很多，例如 Access、FoxPro、Informix、Oracle、Sybase、DB2 等。

※参考资料：http://epaper.gotop.com.tw/pdf/ACI009700.pdf

(二)资料库技术主要特性

1.资料库系统具有自我描述 (self-describing) 的本质。

2.隔离程式与资料与资料抽象化 (data abstraction)。

3.支援资料的多重景观 (multiple views)。

4.资料共享 (sharing) 与多使用者的异动处理 (transaction procesing)。

※参考资料：陈玄玲-资料库系统原理第六版 1-8

 

二、资料库管理系统(DataBase Management System, DBMS)

(一)起缘

1.资料库是储存资料的地方，但是如果资料只是储存到电脑的档案中，其效用并不大。因此，还需要有一套能够让我们很方便地管理这些资料库档案的软体，这软体就是所谓的「资料库管理系统」。

2.就是一套管理「资料库」的软体，并且它可以同时管理数个资料库。因此，资料库加上资料库管理系统，就是一个完整的「资料库系统」了。所以，一个资料库系统 (Database System) 可以分为资料库 (Database) 与资料库管理系统(Database Management System, DBMS) 两个部份。

※参考资料：李春雄-动画图解资料库系统理论-第一章资料库导论.ppt

(二)定义

1.是一种操纵和管理资料库的大型软体，用于建立、使用和维护资料库。

2.对资料库进行统一的管理和控制，以保证资料库的安全性和完整性。

3.使用者通过 DBMS 访问资料库中的资料，而资料库管理员透过 DBMS 进行资料库的维护工作。

4.提供多种功能，可以使多个应用程式和用户用不同的方法在同时或不同时间去建立、修改和查询资料库。

(三)主要组成：资料 (data)、硬体、软体、使用者。

1.说明：

DBMS 的组成元件有「给使用者、资料库管理师、相关系统的介面」，「资料操作语言」，「纲目」，及「实体资料储存处」。

2.元件：

(1)给使用者、资料库管理师、相关系统的介面：

a.使用者：

(a)查询语言 (query language)。

(b)实例查询 (query by example, QBE)。

(c)结构化查询语言(Structured Query Language, SQL)。

b.资料库管理师：DBA 负责 DBMS 的管理与支援。

c.相关资讯系统：

(a)DBMS 可支援许多提供输入给 DBMS 或是从 DBMS 取得特定资料的相关资讯系统。

(b)在 DBMS 与相关系统之间的双向沟通中，并不需要使用者的介入。

(2)资料操作语言(data manipulation language, DML)：

控制资料库的操作，包括储存、检索、更新、或删除资料。

(3)纲目(schema)：

a.资料库的完整定义，包含所有栏位、资料表及关联性的描述。

b.可以定义一个或多个子纲目 (subschema)。

(4)实体资料储存处：

a.资料字典会被转换成实体资料储存处，它也包含了纲目及子纲目。

b.实体储存处可以采集中式，也可以分散到数个地点。

c.ODBC：开放式资料库连结 (Open Database Connectivity)。

c.JDBC：JAVA 资料库连结 (JAVA Database Connectivity)。

※参考资料：资讯系统与分析资料/邱赐福-系统分析与设计-第4章需求塑模.ppt

(四)基本功能：资料库的定义、建构、处理。

※参考资料：

http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%B3%BB%E7%BB%9F

 

三、一个良好的DBMS所应具备的功能：主要议题

(一)重复性(redundancy)的控制

1.达成「资料的一致性」及「节省储存空间」。

2.设定「主键」来控制 (资料表的主键不可重复)。

3.把相同资料储存多次的重复性现象会导致以下几个问题：

(1)同样更新动作重复执行：

同样的更新动作需要执行很多次。例如假设要输入一个新学生的资料，就必须修改每个记录学生资料的档案， 导致事倍功半。

(2)浪费储存空间：

重复储存相同的资料，对储存空间而言是一种浪费。如果是大型资料库，这种问题的后果可能会很严重。

(3)不一致(inconsistent)：

a.不同档案里的相同资料，可能变得不一致。

b.原因可能是因为修改动作执行的不完全，没有同时修改所有的档案；或是因为不同的使用者群组在修改档案，而使得档案的内容产生不一致。

c.例如某个使用者输入的学生生日资料「JAN-19-1988」是错误的，而另一个使用者输入的资料「JAN-29-1988」是正确的，结果同一个学生有两个生日日期资料。

※参考资料：陈玄玲-资料库系统原理第六版 1~16

(二)实施完整性限制(integrity constraints)

1.让关联表中的资料在经过新增、修改及删除之后，不会将错误或不合法的资料值存入「资料库」中。

2.完整性限制有个体整合性限制、参考整合性限制、特定资料整合性限制，例如身份证字号及员工代号不可为空、不可重复。

(三)提供备份(backup)与回复(recovery)

1.提供硬体或软体故障中回复的功能，回复子系统要确保资料库回复到程式开始执行前的状态，或确保程式能从之前中断处继续执行。

2.备份策略如每天只备份差异 (有异动) 部份、每周周末执行一次完整备份。

(四)限制未授权的存取：提供安全性与认证机制。

(五)表示资料间的复杂关系：利用资料库关联的外键 (foreign key)。

(六)提供多重使用者介面：针对不同程度的使用者，提供不同的使用者介面。

(七)使用演绎规则的资料库推论

从已储存的资料库中推论出新的资讯，例如从 Birthday 推算出 Age、资料库行销 (Database Marketing) 常透过统计及资料挖掘 (Data Mining) 技术。

(八)程式物件与资料结构的永久储存：复杂的程式物件或资料结构永久储存。

 

四、资料库系统的自我描述性

不仅仅包含资料库本身，同时包含了对于资料库的定义及描述，这些非资料内容本身的资讯储存于系统目录 (system catalog) 中，称为中继资料 (meta-data)。例如资料库的储存结构、资料项的储存格式、资料间的关系及限制。

 

五、资料库的优点

(一)避免资料重复存放(Data Redundancy)

整合重复的资料增加效率。资料重复原因是备份。

(二)避免资料不一致(inconsistency)：任何更新的动作会自动地更新。

(三)资料间的分享共用：不同应用程式共享资料库的同一份资料。

(四)实施完整性限制(integrity constraints)

1.让关联表中的资料在经过新增、修改及删除之后，不会将错误或不合法的资料值存入「资料库」中。

2.完整性限制有个体整合性限制、参考整合性限制、特定资料整合性限制。例如身份证字号及员工代号不可为空、不可重复。

(五)提供备份与回复功能：必须提供从硬体或软体故障中回复 (recover) 的能力。

(六)限制未授权的存取

大多数使用者不会被授权可存取资料库中的全部资讯，例如财务方面的资料通常只有经过授权的人员方可存取。

(七)表示资料之间的复杂关系

一个资料库可能包含许多种类的资料，彼此间以很多的方式相互关联。

(八)提供多种使用者介面

因为有很多类型的使用者使用资料库，他们的技术知识水准不一，所以应该提供多样化的使用者介面，包括给偶尔使用的使用者所用的查询语言、应用程式设计人员所用的程式语言介面、固定模式的使用者所用的表单和指令代码，以及单机使用者所用的功能表介面和自然语言介面等。

(九)使用演绎规则的资料库推论

从已储存的资料库中推论出新的资讯。例如从 Birthday 推算出 Age、资料库行销 (Database Marketing) 常透过统计及资料挖掘 (Data Mining) 技术。

(十)程式物件与资料结构的永久储存

提供复杂的程式物件或资料结构永久储存。这是物件导向资料库系统(object-oriented database system) 的主要优点之一。

(十一)提供有效处理查询的储存结构和搜寻技术：

资料库通常是储存在磁碟中，为了能找到想要的记录，DBMS 必须提供特定的资料结构以加速磁碟搜寻，而索引 (index) 的使用就是为了这个目的。

(十二)资料独立性(Data Independence)

逻辑资料独立 (Logical Data Independence) 与实体资料独立 (Physical Data Independence)。实体储存方式改变或资料库结构改变不需改变上层应用。

※参考资料：陈玄玲-资料库系统原理第六版 1-15~1-20