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1、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10-2計算機概論全華科技圖書全華科技圖書10-1 資料庫管理系統簡介n資料庫系統n將資料數位化並輔以電腦處理n資料庫系統應用n銀行記錄客戶存款與提款金額n航空公司管理班機航次和訂位資料n學校記錄學籍和選課成績n等等n建立資料庫系統的方法n利用程式語言（缺點請見下頁）n利用專門的資料庫軟體10-3計算機概論全華科技圖書全華科技圖書利用程式語言的缺失n造成資料的重複與不一致性n資料難以存取n資料的限制難以修改n資料庫軟體提供資料分析和限定的工具來改善以上缺失n難以達到資
2、料異動的一致性n資料庫軟體利用復原的機制n併行存取資料的錯誤n資料庫軟體利用鎖定的機制n安全控管的困難n資料庫軟體設定使用者的權限10-4計算機概論全華科技圖書全華科技圖書資料庫系統架構10-5計算機概論全華科技圖書全華科技圖書資料庫系統架構（續）n查詢處理模組n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。n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。n儲存處理模組n檔案處理模組：管理資料存放的檔案n安全控管模組：檢查使用者的權限n異動處理模組：確定資料庫內容的一致性10-6計算機概論全華科技圖書全華科技圖書資料庫管理
3、者n簡稱DBAn具有專門技術且瞭解整個系統的人 n職責包含下列幾項：n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n設計資料存放在硬碟裡面的架構n建立使用者帳號n執行安全的控管n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n等等10-7計算機概論全華科技圖書全華科技圖書10-2 關聯式資料模式和查詢語言n資料模式n資料表示工具 n早期有網路模式和階層模式n關聯式模式 n1970年由Codd提出 n大多數商用的資料庫軟體都是建構於此模式之上 n資料表示成一個個關聯10-8計算機概論全華科技圖書全華科技圖書關聯n如同一個表格，由列和欄所構成 n欄n
4、每一欄各自對應到一個要表示的資料特性，稱作屬性（attribute）。n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 。n列n代表了這個關聯集合裡的某一筆資料，稱作資料列（tuple）。n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B9901、姓名為王雅蕙、地址為台北市、監護人為王爸爸、排名為1。10-9計算機概論全華科技圖書全華科技圖書學生（student）關聯10-10計算機概論全華科技圖書全華科技圖書SQLn標準的關聯式查詢語言 n由三個部分所構成nSELECT：列舉欲顯示給使用者的屬性 nFROM：所參考到的關聯 n
5、WHERE：資料列的選擇條件 n查詢句1：輸出學號B9901同學的地址與監護人n輸出結果 10-11計算機概論全華科技圖書全華科技圖書條件限制n利用算數運算子：如、等n查詢句2：選出所有在系上排名前10名的同學學號和姓名 n查詢句2的輸出結果10-12計算機概論全華科技圖書全華科技圖書條件限制（續）n使用邏輯運算子：如and、or、notn查詢句3：針對資工系的學生查出排名前10名的同學 10-13計算機概論全華科技圖書全華科技圖書成績（enroll）關聯10-14計算機概論全華科技圖書全華科技圖書參考多個關聯n當所需要的資料表示在不同關聯裡n常見的錯誤：直接把所要的關聯寫在FROM子句裡，而
6、不加以限制n錯誤範例：n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）10-15計算機概論全華科技圖書全華科技圖書錯誤結果10-16計算機概論全華科技圖書全華科技圖書連結多個關聯n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） n範例：n正確結果10-17計算機概論全華科技圖書全華科技圖書連結多個關聯（續）n範例：取出王雅蕙同學所修習的課程 n範例：取出王雅蕙同學修習資料庫這門課的成績：n在學號欄位之前，利用符號.加註來源表格，以避免產生混淆 10-18計算機概論全華科技
7、圖書全華科技圖書資料定義語言n簡稱DDL，提供建立資料表綱要（schema）的功能。n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。n範例：學生表格定義 10-19計算機概論全華科技圖書全華科技圖書欄位資料型態n字串nchar：使用所有宣告的空間nvarchar：使用輸入資料大小的空間 n數字 ninteger：整數nreal：實數n等等10-20計算機概論全華科技圖書全華科技圖書主鍵限制n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n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 n當有很多種可以成為主鍵的屬性
8、，選擇一個合理且比較通用n範例：選擇學號為學生表格的主鍵。 10-21計算機概論全華科技圖書全華科技圖書外來鍵限制n定義在某一個表格上，表示和另一個表格之間的從屬關係n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 n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 10-22計算機概論全華科技圖書全華科技圖書定義範例10-23計算機概論全華科技圖書全華科技圖書10-3 Access簡介n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n啟動Access的方法，就如同啟動Word一樣，透過【開始】功能表，
9、進入到【程式集】選項，即可點選【Microsoft Office】中的【Microsoft Office Access 2010】將Access啟動。 10-24計算機概論全華科技圖書全華科技圖書啟動AccessnAccess啟動之後的畫面如下：10-25計算機概論全華科技圖書全華科技圖書建立資料庫n在上頁畫面的右側窗格會出現建立資料庫的相關資訊，在此直接點選【建立】，則會在預設的目錄中，利用預設的檔名，建立一個新的資料庫。n若要改變儲存資料庫的目錄，按一下目錄圖式，會出現【開新資料庫】對話方塊，如下圖。n在該圖選取目錄 並輸入所要的資 料庫檔案名稱。10-26計算機概論全華科技圖書全華科技圖
10、書資料庫視窗n若是開啟一個先前建立的資料庫，則會進入【資料庫視窗】。n在該視窗上方的標籤中，將功能表區分成【檔案】、【常用】、【建立】、【外部資料】、【資料庫工具】、【Acrobat】等數個頁面。如下圖所示，在【建立】頁面中，提供了建立【範本】、【資料表】、【查詢】、【表單】、【報表】、【巨集與程式碼】等相關功能n注意到，功能表會隨著你所執行的工作不同而隨之改變。10-27計算機概論全華科技圖書全華科技圖書建立資料表的不同方法n【資料表】選項：此功能位於【建立】頁面內的【資料表】類型中，提供藉由輸入資料以建立資料表的方式。n【資料表設計】選項：此功能位於【建立】頁面內的【資料表】類型中，提供使
11、用【設計檢視】視窗建立資料表。n【SharePoint清單】選項：此功能位於【建立】頁面內的【資料表】類型中，可連結至SharePoint Server上所建立的清單或將其匯入。n【應用程式組件】選項：此功能位於【建立】頁面內的【範本】類型中，可利用Access提供的內建範例資料表和表單等元件，將其修改成所要的資料表。n連結或匯入外部資料：此類功能位於【外部資料】的頁面中，可將外部的資料如Excel檔案等，連結或匯入Access中。以下說明前兩種建立方式。以下說明前兩種建立方式。10-28計算機概論全華科技圖書全華科技圖書建立資料表n選取【建立】頁面中的【資料表】之後，會出現一個空白資料表，同
12、時視窗上方的功能表會多出一個【資料表工具】，內含【欄位】和【表格】兩個頁面，如下圖所示。注意到，若是建立一個空白資料庫後，視窗也會立即跳到此畫面供使用者立即建立資料表。n空白資料表的第一個欄位名稱為【識別碼】，其作用為自動產生不會重複的數值，是Access替資料表預設的主索引鍵欄位。10-29計算機概論全華科技圖書全華科技圖書建立資料表（續）n若在第二欄輸入資料，則其欄位會改名為預設名稱【欄位】，依此類推。我們也可選取某一個欄位，然後按滑鼠右鍵，選擇【重新命名欄位】，再輸入有意義的欄位名稱。n完成後，按一下視窗右上角的【x】，並鍵入表格的名稱。10-30計算機概論全華科技圖書全華科技圖書建立資
13、料表（續）n資料庫視窗左邊的窗格中，會列出目前在此資料庫內已經建立的相關物件，如右圖所示。n我們可點選【Student】資料表之後按滑鼠右鍵，即可進行對該資料表的操作。n在此我們若點選【開啟】則可再度顯示此資料表的內容，並進行資料的輸入與維護。10-31計算機概論全華科技圖書全華科技圖書設計檢視n當我們在【建立】頁面中點選【資料表設計】，就會進入【設計檢視】視窗，如下頁所示。n設計表格的順序一般如下：n步驟1：設計個別欄位na. 輸入欄位名稱nb. 選取資料類型：如字串或數值nc. 設定欄位資料的一般限制n步驟2：設計整個表格內欄位間的限制，如主鍵(primary key)n步驟 3 ：設計表
14、格間的限制，如外來鍵(foreign key)10-32計算機概論全華科技圖書全華科技圖書設計檢視畫面10-33計算機概論全華科技圖書全華科技圖書資料型態n文字：資料為字串，最長可包含255個字元n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n日期/時間：其中包含年、月、日、時、分、秒n自動編號：自動插入的唯一順序值，有時具有主鍵的功能n備忘：可輸入一長段文章，最長為65535個字元nOLE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n是/否：只能在二種值中選一，譬如是
15、/否 、真/假 或開/關10-34計算機概論全華科技圖書全華科技圖書一般欄位限制n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%。n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：n第一區段：遮罩本身n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。n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;# 10-35計算機概論全華科技圖書全華科技圖書一般欄位限制（續）n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
16、值。譬如，將性別欄位預設值設定為Fn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 “*”n驗證文字：這裡是設定違反驗證規則時的提醒文字n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10-36計算機概論全華科技圖書全華科技圖書一般欄位限制（續）n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n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。10-37計算機概
17、論全華科技圖書全華科技圖書設定主鍵n在設計檢視的畫面中，按住CTRL鍵或Shift鍵，利用滑鼠左鍵同時選取屬於主鍵的屬性後，再按滑鼠右鍵。n在出現的清單中，我們選取【主索引鍵】，即完成設定，設定之後屬性的前面會出現如鑰匙般的小符號。n我們也可在選取完屬性後，點選功能表【資料表工具】中的【設計】頁面，然後在出現的功能表中點選【主索引鍵】選項，如下圖所示。10-38計算機概論全華科技圖書全華科技圖書設定外來鍵n首先開啟【資料庫關聯圖】：方法為進入【資料庫視窗】，點選【資料庫工具】頁面中的【資料庫關聯圖】，如下圖所示。n在跳出的【顯示資料表】視窗內選取欲處理的表格 n右圖顯示選取了學生表格和成績表格
18、10-39計算機概論全華科技圖書全華科技圖書設定表格欄位間的關聯n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，此時出現如下圖的【編輯關聯】視窗： 10-40計算機概論全華科技圖書全華科技圖書設定表格欄位間的關聯（續）n【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。n【串聯更新關聯欄位】：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。n【串聯刪除關聯記錄】：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
19、刪除，在這裡我們不選取。10-41計算機概論全華科技圖書全華科技圖書設定表格欄位間的關聯（續）n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】n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：10-42計算機概論全華科技圖書全華科技圖書建立SQL設計查詢n首先我們於【資料庫視窗】中的【建立】頁面中的【查詢】類別，選取【查詢設計】，則會出現【顯示資料表】視窗，其中顯示資料庫中所有的資料表。n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【查詢】視窗。n【
20、查詢】視窗n上半部：顯示已經選取好的資料表n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。10-43計算機概論全華科技圖書全華科技圖書查詢1的Access設計10-44計算機概論全華科技圖書全華科技圖書執行查詢句n我們可以當還在設計查詢句時，點選功能表中【查詢工具】之【設計】頁面的【執行】選項，如下圖所示。n或是之後在【資料庫視窗】左側的窗格中，選取【查詢1】物件再按右鍵選取【開啟】。10-45計算機概論全華科技圖書全華科技圖書查詢句3的Access設計10-46計算機概論全華科技圖書全華科技圖書查詢句5的Access設計10-47計算機概論全華科技圖書全華科技圖書10
21、-4 XML簡介n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 nHTML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。n可延伸式標記語言（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。 10-48計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML特性nXML提供一個描述資料之標準，允許使用者可以自由定義標籤
22、來描述資料n將資料與使用者介面分離，而提高更大的使用彈性n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。 n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n對於各類型資料（如物件、文章、圖形、文字檔、二元檔）都能標註10-49計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML文件範例n右圖表示了三本書籍的資料，每一本書分別描述了書名、作者、出版廠商、出版日期等訊息 ：10-50計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML文件結構nXML是由一個個元素所組成的n每個XML文件中只有一個根元素n元素中可以包含其他元
23、素（子元素），如Book元素有4個子元素：Title、Authors、Publisher、Date。nXML要求文件必須格式正確n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 對應到L11行的 。n每個元素的開始標籤與結束標籤須成對，n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。n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。10-51計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML文件物件模型n文件物件模型（Document Object Model；DOM），是W3C定義來描述XML文件的架構，及規
24、範存取XML 資料的界面，如下圖：10-52計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML文件型態定義n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。 nELEMENT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。 n星號（*）代表可包含多個元素 n #PCDATA為預先定義的標記，代表可解析的文字資料。 nATTLIST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， n屬性的類別為I
25、D，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 10-53計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML文件型態定義範例10-54計算機概論全華科技圖書全華科技圖書節點位置語言n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n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n譬如：“/Books/Book/Title”n可利用萬用字元，取出不限定名稱的所有元素n譬如：“/Books/Book/*”n可利用函數來做進一步地限制n譬如：“/*count(Book)=3”，是取出擁有三個Book 子元
26、素的所有元素。10-55計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XML查詢語言nW3C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，XQuery 1.0的正式版本於2007年推出。 n概念為視一個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 n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 10-56計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XQuery敘述式n以表示式為基礎n包含常
27、數、變數、各種運算子、函數呼叫、元素的建構子等 n常稱為FLOWR（For-Let-Where-Order by-Return）表示式nFor子句：讓變數可以遞迴取得一個表示式的結果nLet子句：將變數直接與某一個的表示式結合nWhere子句：允許對變數做條件的限制nOrder by子句：對輸出的元素值指定排序的方法nReturn子句：建構新的XML元素為查詢的輸出10-57計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XQuery範例（一）n下列的XQuery查詢句是要找出書的標題內包含XML字串的書籍資料，假設XML資料是存放在網址http:/dblab.cs.ntou.edu.tw下檔名為B0001.xml的文件內。nL1行指定B0001.xml檔案內的每一個/Books/Book元素給 $b這個變數。nL2行的目的在限定 $b元素下的Title子元素必須包含XML這個字串。10-58計算機概論全華科技圖書全華科技圖書XQuery範例（二）n我們希望以作者趙坤茂為主，把他寫的書的所有資料都列出來，不過要以書名排序。n這裡的寫法和之前的查詢句有以下差異：n我們把輸出文件的根元素， 寫在整個查詢句的最外頭n內容值的限制可以直接用等式n“order by”子句是在“return”子句之前
