資料庫初體驗(I)

圖文卅黃國倫

資料管理的好幫手：資料庫
什麼是資料庫？
什麼是關聯式資料庫？
關聯式資料庫可以幫我們解決什麼問題？

　　資料庫（Database）廣義來說，為一個具有相關隱含意義的資料集合，通常為了特殊目的而建置，因此會有預定的使用族群，而資料庫可大可小、可簡單亦可複雜。舉例來說，一個班級的通訊錄，可能僅僅只有數十筆紀錄，每筆只記錄簡單姓名、電話、住址等文字結構；而以數位典藏聯合目錄而言，則涵蓋了上百萬筆數位典藏資訊，數位格式包含文字、聲音與影像，資料關係更是錯綜複雜。無論資料量如何，皆可歸納為資料管理的一種，必須能針對資料進行組織、分類與儲存，並盡量滿足使用者檢索、統計分析、維護等等需求。

　　一般對於資料量需求不大、關係簡單之資料，是可以採用Word、Excel等文件格式記錄，這也算是廣義資料庫的一種；但若資料彼此間關係稍微複雜，就會有不少維護困難與著錄限制。以人名權威資料庫為例，若以Excel記錄姓名與參考書目關係可以簡單表示如下：

以此表格資料為例，可以整理出欄位彼此關係如下︰

　　其中『姓名』與『參考書目』為多對一關係，如『文徵明』與『王錫爵』同時參考自『明人傳記資料』；『參考書目』與『編著者』也為多對一關係，如『中國歷代人名大辭典』與『中國歷代一百名人傳』皆為『沈起煒』所撰寫。乍看之下很合理，但實際著錄時卻有可能會發生一些問題，如『姓名』與『參考書目』也有可能是一對多關係，如『文徵明』有可能同時參考自『明人傳記資料』與『中國歷代人名大辭典』，在關係圖中可以很簡單加入參考關係，而在表格之著錄也很直覺就會將『參考書目』改成如下，但問題來了，『編著者』要如何著錄，才能清楚區分此『編著者』屬於哪個『參考書目』呢？


　　在資料維護上，同樣也會有一些困難，如發現資料著錄錯誤，要將所有『明人傳記資料』改為『明人傳記資料索引』，將所有『中國歷代人名大辭典』的『編著者』由『沈起煒』改為『張撝之、沈起煒、劉德重』，若要修改筆數有成千甚至上萬筆時，那實在也只能說是一件苦差事了。



　　所以有發現真正問題所在嗎？其實癥結點就在於『姓名與書目彼此間關係可能會有一對一、一對多、多對一、多對多的關係存在，若單純使用Excel這類電子文件著錄，試圖只用一個表格去表達姓名與書目，在很多情況下是無法適當呈現出資料彼此間之關係的』。所以應該重新考慮表一，將其拆成如下之表四、表五兩個表格，再加上表六去記錄姓名與書目之間的關係。



表七 PEOPLE_BOOK 關係示意圖

　　如同之前需求，若『文徵明』同時參考自『明人傳記資料』與『中國歷代人名大辭典』時，該如何修改呢？沒錯，只要將表六新增一列關係即可。

　　同樣的，若要將所有『明人傳記資料』改為『明人傳記資料索引』，將所有『中國歷代人名大辭典』的『編著者』由『沈起煒』改為『張撝之、沈起煒、劉德重』，那又該如何修改呢？沒錯，此時不管人名有多少筆，那也只要修改表五即可。

　　至此，其實已說明了一些關聯式資料庫的概念。以上面範例來說，所有人名與書目資料均記錄於二維表格中，也記錄了人名與書目表格間的關聯性，而將表一拆成表四、表五、表六的過程，亦即所謂正規化（Normalization），而正規化可解決像用Word、Excel等單一表格著錄時常發生之困擾。

　　一般常見之關聯式資料庫尚包含資料庫管理系統（Database Management System，簡稱DBMS），用來管理資料庫，為使用者與資料庫間之軟體介面，可提供多人操控資料庫，也提供了一些功能以方便使用者管理資料庫，這也是Word、Excel所無法提供與差異所在，例如︰

資料查詢︰解析使用者輸入之查詢需求，處理並回傳結果。
資料管理︰管理資料庫中各式系統組態檔、表格、索引…等等各式資料。
資料檢查︰檢查資料被使用者異動時，資料一致性問題，如空值、資料重複、超出有效範圍…等等最初建立表格之預設限制。
權限控管︰控管使用者權限，維護資料安全。
併行控制︰在多人使用之資料庫中，有些交易（Transaction）過程是無法分割的，必須進行控制，如銀行轉帳之扣款與存款動作需一併完成。
回復控制︰資料庫發生無法預期之錯誤時，必須能回復上次交易狀態。

　　而下達給DBMS的語法，稱為結構化查詢語言（Structure Query Language，簡稱SQL），可藉由該語言描述使用者的查詢需求，進而透過DBMS從資料庫中取出滿足條件的資料。目前SQL結構化查詢語言已成為使用關聯式資料庫的標準語言，由美國國家標準學會（ANSI）與國際標準組織（ISO）採用為國際標準，美國國家標準學會於1992年推出的SQL92是目前資料庫廠商主要支援的標準。

　　在資料庫檢索方面，SQL利用『Select-From-Where』的方式查詢表格資料，此方式可描述使用者想要從哪些表格中(From)找尋符合特定條件的資料(Where)，並在結果表格中選出想要看的欄位(Select)。以表五 BOOK為例，若想查詢書名『明人傳記資料』（BOOK_NAME）的編著者（BOOK_AUTHOR），其SQL語法可表達為︰
Select BOOK_AUTHOR
From BOOK
Where BOOK.BOOK_NAME = `明人傳記資料`

　　此外，SQL依照用途可簡單區分為三大類：資料定義語言（Data Definition Language，簡稱DDL）、資料操作語言（Data Manipulation Language，簡稱DML）及資料控制語言（Data Control Language，簡稱DCL）。資料定義語言可以用來定義資料庫的資料結構，就像資料表名稱、欄位名稱，以及各欄位屬性等等；資料操作語言則是用來進行資料操作，例如：資料庫中新增、刪除、更新與查詢資料的操作功能；而資料控制語言可以針對資料庫內部進行交易處理及系統效能維護。因此只要學會這三大類的SQL語言，幾乎就可以應付各種資料庫管理工作。但礙於篇幅關係，本章節並不詳細介紹SQL用法，有興趣者可參考SQL相關書籍。

2008-03-06