国立空中大学 - National Open University

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摘要
	第一篇　数据库的基本概念第1章　数据库系统简介　　数据库系统是目前大多数信息系统的基础。数据库系统与一般的档案系统不同，在数据库系统中，数据量大，而且有经过适当的组织，使数据的使用及管理能符合大部份应用系统的需求。近20年来，关联式数据库管理系统在严密的理论基础及软件业者的支持下，成为市场的主流。但是随著相关科技的演进以及新的应用系统的诞生，各种新的数据库管理系统也逐渐产生。本章由数据库的基本观念谈起。在学习的过程中可以试著思考一下到底数据库系统与一般的软件系统有什么差别？为什么或在什么情况下数据库系统可以帮得上忙？第2章　数据库的储存空间管理　　数据库系统要依赖储存设备来保存数据库里头的数据，需要用到数据的时候则要能很快速地找到并且将数据移到数据库应用系统可以使用的地方。其实操作系统也有管理储存空间的功能，但是并没有像DBMS要求地那么细腻，因此很多DBMS本身就能处理一些储存空间的配置问题，而且这种处理的效率常成为一个DBMS效能差异的主要指标。为了加速数据的存取，数据库系统运用了索引（index）的技巧，到底索引能帮多大的忙呢？这些都是本章所要探讨的主题。第3章　数据库的原理　　数据库管理系统有3种关系密切的功能：交易管理（transaction management）、同时性控制（concurrency control）与复原（recovery）。这3种功能的目的是要确保数据库的可靠性（reliability）与一致性（consistency）。不管是否有软硬件的毁坏或是多用户同时存取的情况，数据库都要在上面这些功能的帮助下维持正常的作业。由于数据库里头有数量庞大的数据，必须要有完善的方法来稳定地保存这些数据，而且要确定任何对于数据库的操作都不会使数据库里的数据不一致（inconsistent），在这样的要求下，就产生了所谓的复原（recovery）的技术，由于数据库交易的执行有一些复杂的处理方式，使得复原的处理也变得复杂了。第4章　数据库技术的主要应用　　数据库应用系统的功能与需求有复杂化的趋势，企业运作所用的信息，除了要用数据库来组织之外，还要有适当的集成，经年累月的历史数据也有了新的用途，即时蒐集的信息，在有效的分析工具的处理后，让经营者能更快地回应各种状况。这些改变代表了数据使用层次与品质的提升，最主要的原因在于数据库的技术已经发展多年，可以成熟地应用在各种领域中，并集成导入相关的科技。从本章介绍的企业资源规划（Enterprise Resources Planning, ERP）可以观察数据库对于企业计算机化有什么重大的影响。　　从数据库技术发展的历史来看，DBMS是在1970与1980年代的时候持续发展与普及的。这段时间累积了很多数据，随著数据库技术的进步，后来有所谓的一些非传统式的数据库系统。而网路的普及则促成了Web平台上的数据库应用，从1980年代末期开始，出现了数据仓储、数据采撷与所谓的线上分析处理（OLAP）的技术，让我们从数据富有（data rich）的时代进入数据丰富（information rich）的时代。从知识管理（knowledge management）的观点来看，这是一项很大的进步，当然数据库技术在这里头扮演十分重要的角色。第5章　传统的数据模型　　概念建模（conceptual modeling）是开发数据库应用系统时很重要的阶段，这个名词听起来有点生涩，比较平易近人的说法是用比较正式的表示方法来描述这个世界上的事物。概念（concept）的意思是从比较接近一般用户的观点来探讨，建模（modeling）就是用所选定的表示法来建立模型（model），而所谓的模型则是指正规的表示法，举例来说，一个员工相关的基本数据有姓名、出生日期与联络地址，在模型里头会详细地定义出这些数据要如何表示。数据模型（data model）难免牵涉到一些比较理论性的观念，需要一点时间来适应，不过一旦熟悉以后，就可以很清楚地描绘出一个数据库的应用系统来。第6章　认识数据模型：关联式数据模型　　　本章介绍关联式数据模型，这是学习关联式数据库的一个重要理论基础。关联式数据模型利用栏位间的关联性达到链接数据关系的目的。　　首先要熟悉的是关联式数据模型以「关联数据表」为基本的数据结构，并了解它的几项重要的特徵。构成数据库全貌的结构称之为「关联数据表纲要」。在纲要中可以看出每一个关联数据表具有哪些栏位以及关联数据表之间以什么栏位关联在一起。　　另一项需要深入了解的事关联数据表中主键与外键的概念，在此基础下所发展出的两大集成限制条件对于促进数据库的正确性、完整性有极大的帮助。第7章　其它种类的数据模型　　物件导向技术（Object-oriented techniques）是近年来在数据模型、系统分析与设计以及软件工程等领域应用广泛的新技术；对于数据库而言，物件导向技术有两个主要的影响：应用系统的数据模型化与应用系统的开发。第一个影响来自于新兴起的数据库应用，像计算机辅助设计与制作（CAD/CAM），由于数据的结构复杂，不适合用关联式的数据模型来表示，物件导向数据模型（Object-oriented data model）可以提供较佳的数据描述的环境与方法。至于系统开发方面的影响则来自于软件工程及图型化用户介面（Graphical User Interface,GUI）的进展，运用物件导向技术，能提升软件元件的再用率（Reuse ratio），设计图型化介面时，就可以建立在既有的物件基础之上，所谓的「快速应用系统开发（Rapid Applicatiion Development, RAD）」要靠现有软件元件的堆砌才能达成。第8章　关联式数据库设计的理论　　关联式数据库系统有相当优美的理论基础，这要从关联式表格（relational table）的观念谈起，跟其他的数据模型比较起来，以表格来描述数据应该是最单纯的。在表格的观念上，关联式数据库系统发展出关联式的理论（relational theory），可以很严谨地规范数据库的设计，同时定义出关联式数据库的查询。由于现有的DBMS有很多都是关联式的数据库系统，建立起关联式理论的背景将有助于我们运用关联式数据库系统。第9章　数据库设计的方法与实例　　数据库系统在企业与组织的信息系统中所扮演的地位与日俱增，1960年代主要的信息系统（information systems）还是档案系统，到了1970年代以后才逐渐地转移到数据库系统。由于数据库系统所支持的信息系统越来越庞大，在人力的投注上也就跟著增加，而且信息资源的管理（information resource management）开始成为一种大型组织必须进行的重要工作。既然信息资源很多也很重要，在运用上就要注意到品质与集成，让最适当的信息能即时地在必要的场合中发挥功用，为了要达成这样的目标，数据库的设计（database design）就很重要了，数据库的设计需要什么的方法与技术呢？是否有可以遵循的流程？这些都是以下所要探讨的主题。第四篇　数据库的查询第10章　SQL语言：基本的语法　　对于纯粹使用数据库应用的人来说，SQL语言可能有点神秘感，但是需要开发数据库应用系统的人大概对于SQL应该都不陌生。SQL主要使用于关联式数据库系统中，有一些其他种类的DBMS有扩展SQL的功能，例如物件导向的DBMS。其实SQL的学习蛮有趣的，即使只有使用SQL的环境，任何数据库的操作都可以透过SQL来进行，整个数据库都掌握在自己的手上，包括数据库的建立、表格的定义、数据的新增、数据的删除与数据的更改的操作，都能用SQL来表示。第11章　SQL语言：进阶的语法　　学习SQL语言的工具很多，只要是数据库管理系统方面的软件，几乎都有SQL的介面，或是让用户输入SQL语言的指令，严格说来，一般的数据库应用的用户是不需要会SQL语言的，即使是数据库应用的开发者，也未必一定要会SQL语法，但是在各种数据库系统中，SQL是通用的语言，在不熟悉软件环境的情形下，SQL还是可以使用，网际网路应用的数据库应用开发，也几乎以SQL为主要的介面，所以数据库领域的专业人员还是需要懂SQL。第五篇　分布式数据库与网站数据库第12章　数据库系统的多元面貌　　分布式数据库是通讯网路普及之后，数据库发展的必然趋势，同时也是各种应用系统不可或缺的需求。从早期大型主机为主的数据库系统，进化到目前多元化的主从架构，虽然商业化的分布式数据库系统还未完全普及，但是从成本、效能及未来应用系统的偏好而言，数据库的分布式必然的；分散之后的数据库，不但要保有原本的功能，更要结合通讯网路，提供更好的数据服务。在观念上要先厘清所谓的分布式的数据库（distributed databases）与分布式的数据库管理系统（distributed databases managrment system），前者指分散的数据，后者指所需要的软件，至于分布式的数据库应用系统则是建构在分布式的数据库的环境中的应用软件或信息系统。第13章　网站数据库：网站系统的数据库　　网际网路应用的流行，全球的网站五花八门数以千万计，每天在网站间浏览旅行、透过网路找寻数据、进行商业活动者不计其数。网站不只是一种具有高度商业价值的媒体，各种服务、交易甚至可以直接透过网站数据库来进行。　　数据库的应用可说是网站数据库中的一个核心，透过数据库的后勤支持，让网站的内容活化了起来，并且可以管理更多的数据。要了解网站数据库的用途可以从网站与数据库间如何进行合作，提供更好的信息著手。透过简单的原理了解再配合实际运作中的重要网站数据库的介绍，相信可以初步了解它的概念。　　在不同的应用需求与营运规模下，应采用的架构也会有所不同，此处我们介绍二重式、三重式以及多重式的应用架构与其应用时机，以期对于要架设网站数据库前能有评估应采用何种架构的能力。　　网站数据库的组成，主要包含网页服务器、数据库软件、CGI语言，对于初学者而言，应先了解它们之间的关系以及如何选择与搭配。最后我们也提到了近年来，广被应用于网站数据库开发的集成工具。第14章　网站数据库：网站数据库的实务与练习　　网站数据库的运作其实不是想像中的那么困难，在自由软件发展蓬勃的今日，我们更是可以很容易地利用功能强大、便利的自由软件建立网站数据库的应用系统。　　在本书中利用AppServ 安装了网站数据库所需的四项重要工具，从下载、安装到测试均提供了详细的解说与示范，其目的在于希望同学除了看书学习之外，更需要亲自动手作，体会实务练习的经验。　　最后进行的简易查询系统的实作，对于有良好的HTML网页制作、PHP程式撰写经验的人来说，可能十分地容易；而对于PHP程式设计不熟悉者而言，可能会有相当的难度。尽量理解程式中的四项任务，并能成功地让它在你所架设的系统内执行。如果仍有馀力，可对此范例进行修改使它的功能更为完整。相信透过这些实务的练习，将可对于网站数据库的应用实务得到很好的经验与学习效果。