軟體開發概論
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軟體開發概論 第六章、資料庫 PowerPoint PPT Presentation


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軟體開發概論 第六章、資料庫. Understanding Databases. Objective Domain Matrix. 資料 VS. 資訊. 資料可以合成為資訊 資料: 80 , 20 資訊的呈現要經過適當的詮釋 80% 的營收來自 20% 產品 的銷售. 資料層級. 位元( Bit ) 位元組( Byte ) 字元( Character ) 字串( String ) 資料 欄位( Field ) 資料記錄( Record ) 檔案( File ) 資料庫( Database ). 資料超 市( Data Mart )

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軟體開發概論 第六章、資料庫

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Presentation Transcript


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軟體開發概論第六章、資料庫

Understanding Databases


Objective domain matrix

Objective Domain Matrix


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資料 VS. 資訊

  • 資料可以合成為資訊

    • 資料:80,20

  • 資訊的呈現要經過適當的詮釋

    • 80% 的營收來自 20% 產品的銷售


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資料層級

  • 位元(Bit)

  • 位元組(Byte)

  • 字元(Character)

  • 字串(String)

  • 資料欄位(Field)

  • 資料記錄(Record)

  • 檔案(File)

  • 資料庫(Database)

  • 資料超市(Data Mart)

  • 資料倉儲(Data Warehouse)


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資料庫

  • 資料庫是資料的集中儲存位置,藉由關聯的定義,將多筆、多樣的不同資料,成為一個緊密結合的處理單元

  • 高效率的資料存取

  • 多人同時共用

  • 容量

  • 資料型別

  • 使用者介面

  • 應用程式介面


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展現層

邏輯層

資料層


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資料庫

  • 資料庫系統(Database Systems)的組成

    • 資料庫(Database)

    • 資料庫管理系統(Database Management System,DBMS)

    • 應用系統(Application System)

  • 關聯式資料庫

    • Relational Database

    • 關聯式資料庫管理系統(Relational DBMS,RDBMS)

  • 物件導向式資料庫

    • Object-Oriented Database(OODB)

    • 物件導向式資料庫管理系統(Object DBMS, ODBMS)


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常見的資料庫系統

  • 單機:

    • Microsoft Access (JET)

  • 嵌入式

    • SQLite

    • MySQL Embedded

    • Microsoft SQL Server Compact

  • 伺服器:

    • Microsoft SQL Server

    • Oracle Database

    • IBM DB2

    • Sybase Advantage Database Server (ADS)

    • MySQL

    • PostgreSQL


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關聯式資料庫

  • 常見的 SQL Server、Access、Oracle、MySQL 等都是 RDBMS

  • 資料儲存在資料表(Table)之中

  • 一個資料庫系統之中可以有很多個資料庫

  • 一個資料庫之中可以有很多個資料表

    • 資料表之間存在著某些關係(Relationship)


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資料表的結構

  • 橫向:資料列(Row)

    • 又稱為資料紀錄(Record)

  • 縱向:資料行(Column)

    • 又稱為資料欄位(Field)


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資料表之間的關係


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資料表之間的關係

Note the Price column, which has been added.


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資料表之間的關係


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索引鍵(Key)

  • 識別的依據(Identifier)

    • 唯一性(Uniqueness)

  • 例如:

    • 身份證字號

    • 學號

  • 可供識別的依據不只一個

    • 候選鍵(Candidate Keys)

  • 主鍵(Primary Key)

    • 主索引

  • 資料排序的依據


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索引鍵(Key)

家庭成員的主鍵是什麼?

社團會員的主鍵是什麼?

學生基本資料的主鍵是什麼?

客戶基本資料的主鍵是什麼?

產品基本資料的主鍵是什麼?


Entity relationship diagrams

實體關係圖(Entity Relationship Diagrams)

  • 以圖形的方式,呈現關聯式設計的結果

    • 實體(Entity):系統運作所需的個體

    • 屬性(Attribute):對實體的描述,形容實體如何存在於資料庫內

    • 關係(Relationship):實體之間的關係


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實體關係圖的常見符號

  • 矩形代表實體

    • Entity

  • 橢圓代表屬性

    • Attribute

  • 菱形代表關係

    • Relationship


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數量關係:

1 對 1

1 對 多

多 對 多


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關聯式資料庫的設計

  • 列出或寫下資料庫的任務

  • 那些資料需要儲存?那些不需要儲存?需要儲存的資料中,又應使用什麼資料型態?

  • 將屬性類似的資料集中,成為一個資料表

  • 在多個欄位中,選擇一個主索引

    • 主鍵(Primary Key)

    • 組合鍵(Composite Key):由多個欄位組成

  • 在多個資料表之間,找出應該建立的關聯

  • 將前步驟的結果,根據正規化的要求,予以正規化


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將實體關係圖轉換至關聯式資料庫

  • 處理實體

    • 一個實體轉換成一個或多個資料表

  • 處理關係

    • 關係轉換成外來鍵(Foreign Key)

      • 外部索引鍵

      • 不是我的主鍵,是因為和別人建立關係才有的索引鍵

      • 用途:查表


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資料庫設計範例

  • 銷售系統需求描述

    • 本公司是腳踏車的中盤商,以批發為主,偶爾也賣給散客

    • 銷售系統的主要目的為提供每日銷售狀況,讓主管掌握營收金額、了解庫存現狀、知道貨賣到哪裡去了


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資料庫設計範例

  • 銷售系統需求描述

    • 客戶購買產品時會有訂單,訂單上註明客戶的名稱、聯絡電話、送貨地址、預定交貨日期以及總金額。

    • 一張訂單可以購買許多項產品,每一項產品註明其產品編號、產品名稱、單價、數量以及小計(小計=單價*數量)


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資料庫設計範例


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正規化處理

正規化是針對前一階段的分析結果,再進一步的處理

目的是檢視分析結果中有沒有可能導致資料不一致、違反完整性的情況,若有則予以更正

要點:消除重複的資訊

動作:分割資料表


Data anomalies

Data Anomalies資料異常

  • 新增異常(Insert Anomaly)

    • You cannot insert new data because of unrelated dependency

  • 刪除異常(Delete Anomaly)

    • Deleting one piece of data causes unintended loss of other data

  • 更新異常(Update Anomaly)

    • Updating a single data value requires multiple rows to be updated


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資料異常再一例

  • 處女座的設備管理員不接受不完整的紀錄

  • 新買一台: 400,車床,5000,沒有維修紀錄無法登錄?

  • 刪除銑床 2012/4/19 的維修紀錄,銑床的進貨價不見了!?

  • 更新鑽床的進貨價 3560,到底是要改那幾個地方?


Data normalization

Data Normalization資料正規化

  • 消除資料異常,確保資料完整性(Integrity)

  • 第一階正規化(First Normal Form)

    • 1NF

  • 第二階正規化(Second Normal Form)

    • 2NF

  • 第三階正規化(Third Normal Form)

    • 3NF


First normal form 1nf

First Normal Form (1NF)

單一值(Atomic)

一格只能存放一個值


Second normal form 2nf

Second Normal Form (2NF)

必先符合 1NF

2NF all non-key columns are functionally dependent on the entire primary key

非鍵欄位必須相依於『整個』主鍵


Third normal form 3nf

Third Normal Form (3NF)

不符合 3NF 因為 ReorderFax取決於 SupplierId而不是主鍵 ItemId

欲符合 3NF 必先符合 2NF

3NF 不是鍵值的欄位( non-key attributes )之間,不得存在功能相依性(Functional Dependency)


Functional dependency

功能相依性(Functional Dependency)

表格中有C→D的功能相依性,因為只要知道欄位C的值,就能決定欄位D的值。只要C是吐司,D必定是30,若C是牛奶,則D必是50;我們可以把D看成是物品C的價格。

欄位A與欄位B若有存在功能相依性,而此關係為A→B時,則任何記錄的欄位A的值將只有唯一的欄位B的值與其對應,此關係也可表示成「A determines B」。


Functional dependency1

功能相依性(Functional Dependency)

{A,B}  C?

{A,B}  C?


Structured query language sq l

結構化查詢語言Structured Query Language (SQL)

  • 用途:SQL 查詢關聯式資料庫

  • T-SQL: Transact SQL

    • 微軟的『交易式』SQL

  • 執行 T-SQL 的方式

    • 自訂的 SQL 查詢敘述

    • 預存程序(Stored Procedure)


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SQL 查詢

  • 增刪查改

    • INSERT、DELETE、SELECT、UPDATE

  • SELECT 撈(選取)資料

  • INSERT 新增(插入)資料

  • UPDATE 更新(改)資料

  • DELETE 刪除資料


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執行 SQL 查詢

  • 連接 SQL Server 執行 SQL:

    • 透過 Visual Studio IDE

    • 寫程式(C#/VBN.ET)

    • SQL Query Analyzer

    • osql命令列工具


Select

SELECT

SELECTlist_of_fields列出欄位,* 代表所有欄位

FROMlist_of_tables列出資料表

WHEREwhere_clause列出條件(過濾資料)

GROUP BY group_by_clause分組依據(欄位)

HAVINGhaving_clause分組後的條件(過濾資料)

ORDER BY order_by_clause排序方式


Select1

SELECT 範例

查詢訂單與客戶資料合併後的結果:

SELECTOrderID, Customers.CustomerId, ContactName

FROM Orders INNER JOIN Customers

ONOrders.CustomerId = Customers.CustomerId

列出交貨地點為加拿大的訂單:

SELECT *

FROM Orders

WHEREShipCountry = 'Canada'


Update

UPDATE

  • 更改舊資料

    • 何謂舊資料?

  • 更改客戶名稱:

    UPDATE Customers

    SETContactName = 'Maria Anderson'

    WHERECustomerId = 'ALFKI'


Insert

INSERT

  • 插入新資料

    • 何謂新資料?

  • 新增訂單明細:

    INSERT INTO [Order Details]

    (OrderId, ProductId, UnitPrice, Quantity, Discount)

    VALUES (10248, 2, 19.00, 2, 0)


Delete

DELETE

刪除舊資料

刪除指定的客戶資料:

DELETEFROM Customers

WHERECustomerId = 'ALFKI'


Stored procedures

預存程序Stored Procedures

  • 儲存在資料庫裡的副程式

  • 可以從外部呼叫

  • 優點

    • 儲存複雜的 SQL,可供重複使用

    • SQL Server 事先編譯預存程序,執行速度更快

    • 減少網路傳輸資料量


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建立預存程序

  • 指令:CREATE PROCEDURE

  • 列出法國客戶:

    CREATE PROCEDURE GetCustomersFromFrance

    AS

    SELECT * FROM Customers

    WHERE Country = 'France'

    RETURN


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預存程序帶參數

  • 變數與參數第一個字符必須為 @

    CREATE PROCEDURE dbo.GetCustomerSales

    (

    @CustomerId char(5),

    @TotalSales money OUTPUT

    )

    AS

    SELECT @TotalSales = SUM(Quantity * UnitPrice)

    FROM (Customers INNER JOIN Orders

    ONCustomers.CustomerId = Orders.CustomerId)

    INNER JOIN [Order Details]

    ONOrders.OrderId = [Order Details].OrderId

    WHERECustomers.CustomerId = @CustomerId

    RETURN


Flat file

使用平坦檔案(Flat File)

  • 平坦檔案:沒有階層結構的檔案

    • 文字檔案(Text File)

    • 二進位檔案(Binary File)

  • 使用 StreamReader、StreamWriter存取文字檔

  • 使用 BinaryReader、BinaryWriter存取二進位檔


Extensible markup language xml

Extensible Markup Language (XML)

具有階層式結構的文字檔


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使用 XML

  • 主要工具都在 System.Xml命名空間內

    • XmlReader、XmlWriter:

      • 快速

      • 無快取(non-cached)

      • 單向、向前(forward-only)

    • XmlDocument:

      • 檔案載入記憶體,建立樹狀結構

      • 可以來回查詢與編輯


Dataset

使用 DataSet

  • 資料集DataSet

    • 儲存在記憶體內的關聯式資料庫

  • 內含資料表(DataTable)、關聯、資料完整性約束條件(單一值索引、外來鍵)

  • DataAdapter為資料來源和DataSet之間的橋樑

  • DataAdapter儲存資料庫連線和 SQL 指令

    • 包括查詢用的 SQL

    • 使用CommandBuilder自動產生增刪改的 SQL


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總結

  • 關聯式資料庫設計

    • 個體關係圖 Entity Relationship Diagram

    • 資料正規化 (1NF, 2NF, 3NF)

  • 資料查詢

    • SQL

    • 預存程序

  • 資料庫連結方式

    • 平坦檔案(Flat File)、XML、DataSet


  • Login