資料庫基礎
基礎檔案處理容易造成數據重複和不一致，數據庫管理系統能集中管理和控制數據。關聯數據庫以數據表組織記錄和欄，主關鍵碼唯一識別記錄，外鍵碼聯繫不同數據表；規範化減少冗餘，結構化查詢語言的 SELECT 與 WHERE 負責選取和篩選記錄。
- 檔案處理易造成數據冗餘與不一致；數據庫配合數據庫管理系統集中管理、控制權限
- 關聯數據庫以數據表組織數據：欄是屬性，記錄是一條完整資料
- 主關鍵碼唯一且不留空，識別每條記錄；外鍵碼聯繫數據表，受參照完整性約束
文體小知識：科技知識說明文——講解數據庫的結構、關聯數據庫的設計概念與基本查詢方法，是選修單元「數據庫」的入門知識。
§課文原文 Passage
1處理大量數據時，許多機構早期以檔案處理方式，把數據分門別類儲存在不同檔案，由各個程式自行讀寫。這種方式容易產生問題：同一份學生資料可能同時存於訓導處和學務處的檔案，資料重複之餘，一旦其中一份更新而另一份漏改，便會出現不一致；程式與檔案結構互相依賴，改動格式時牽一髮而動全身。
2數據庫的出現正是為了解決上述問題。數據庫把機構的數據集中儲存、統一管理，並由數據庫管理系統負責處理新增、查詢、修改和刪除，同時控制存取權限，確保只有獲授權的使用者才能讀寫相關數據。數據庫管理員則負責設定權限、備份與日常維護，令數據安全而一致。
3最常用的關聯數據庫以數據表組織數據：每張數據表對應一類事物，縱行稱為欄，橫列稱為記錄。每張數據表應有主關鍵碼，例如學生表的學生編號，確保每條記錄都能被唯一識別；不同數據表之間則透過外鍵碼聯繫，例如借閱記錄表存有學生編號，指向學生表，形成表與表之間的關聯。
4設計數據庫時要避免數據冗餘，即同一數據在多處重複儲存。規範化就是把數據妥善分配到不同數據表的過程：每張表只描述一類事物，非關鍵資料只儲存一次，需要時以鍵碼聯繫查取。這樣不但節省空間，更新時亦只需改動一處；配合參照完整性，更可防止記錄指向不存在的數據。
5使用者透過數據庫查詢語言與數據庫溝通，最常用的是結構化查詢語言。以查詢圖書為例：先指明要選取哪些欄、來自哪張數據表，再以條件篩選，例如只要分類屬於科學的圖書。掌握這種「選取欄、指定表、按條件篩選」的基本概念，就能理解大至圖書館系統、小至手機通訊錄的數據查詢原理。
1重點摘要 Summary
檔案處理容易造成數據重複和不一致，數據庫管理系統能集中管理和控制數據。關聯數據庫以數據表組織記錄和欄，主關鍵碼唯一識別記錄，外鍵碼聯繫不同數據表；規範化減少冗餘，結構化查詢語言的 SELECT 與 WHERE 負責選取和篩選記錄。
2生字卡 Vocabulary
把機構數據集中儲存、統一管理的電子化數據集合，部分教科書亦稱作資料庫。
管理數據庫的軟件，負責新增、查詢、修改、刪除數據，並控制存取權限。
以多張互相聯繫的數據表組織數據的數據庫。
數據表中縱向的一欄，描述記錄的某一屬性，例如書名。
數據表中橫向的一列，集合一條數據的各項欄值，例如一本書的完整資料。
唯一識別數據表中每條記錄的欄，不得重複或留空，俗稱主鍵。
數據表中指向另一張數據表主關鍵碼的欄，用來建立表與表之間的聯繫，俗稱外鍵。
同一數據在檔案或數據表中重複儲存的現象（又稱數據冗餘度），容易造成不一致。
把數據妥善分配到各張數據表、減少冗餘的設計過程，又稱規格化。
與關聯數據庫溝通的標準語言，以 SELECT、FROM、WHERE 等敘述進行查詢。
3逐步講解 Steps
- 第一步：檔案處理的局限早期機構以檔案處理方式管理數據，各部門自建檔案、各自的程式自行讀寫。舉個例子：同一批學生資料，訓導處與學務處各存一份，學生轉校時只更新其中一份，兩邊資料便不一致；這種數據冗餘不但浪費儲存空間，更會損害數據的可靠性。此外，程式與檔案結構互相依賴，加一個欄位便要改動所有相關程式，維護成本高昂，這些局限最終促成數據庫的出現。
- 第二步：數據庫與數據庫管理系統數據庫把整個機構的數據集中儲存，由數據庫管理系統統一管理，程式透過它存取數據，毋須理會底層檔案格式。舉個例子：學校資料庫同時支援點名系統和圖書館系統，兩個系統讀取同一份學生資料，資料只需維護一份。數據庫管理系統還負責控制存取權限，例如教師可查成績但不可讀薪酬表，並提供備份與還原功能，保障數據安全與一致。
- 第三步：數據表、記錄與欄關聯數據庫以數據表為基本單位，每張數據表描述一類事物。以圖書表為例：縱向的欄描述屬性，如圖書編號、書名、分類；橫向的記錄代表一本書的完整資料。設計時應為每個欄選定合適的數據類型，例如編號用文字、借出日期用日期。表、記錄、欄三個層次，是理解數據庫結構的基礎，也是設計與查詢時最常用的術語，答題必須運用準確。
- 第四步：主關鍵碼與實體完整性每張數據表必須有主關鍵碼，用來唯一識別每條記錄。舉個例子：兩名學生可以同名同姓，但學生編號不會重複，因此學生編號適合作主關鍵碼，姓名則不可。主關鍵碼的值不得重複，亦不得留空，這項要求稱為實體完整性。有時一張表可有多個合適的候選鍵碼，設計時從中選定一個作主關鍵碼，其餘成為備用鍵碼；答題時寫出選定的主關鍵碼並說明唯一與不留空兩項要求即可。
- 第五步：外鍵碼與表間關聯關聯數據庫的「關聯」二字，正是指數據表之間透過外鍵碼聯繫。以圖書館為例：借閱記錄表儲存學生編號，指向學生表的主關鍵碼，便知道誰人借了書；同時儲存圖書編號指向圖書表，便知道借了哪本書。外鍵碼的值必須對應主表中真實存在的記錄，這項約束稱為參照完整性；若企圖記錄一個不存在的學生編號，數據庫管理系統應拒絕寫入，從而保障數據正確。
- 第六步：數據冗餘與規範化設計數據庫的核心目標之一，是把數據冗餘減至最低。舉個例子：若把書名、作者連同每次借閱都寫進借閱記錄，同一本書的資料便重複幾十次，修改書名時容易漏改。規範化把數據分配到不同數據表：書的資料放圖書表，人的資料放學生表，借閱行為放借閱記錄表，各表以鍵碼聯繫。這樣每項數據只儲存一次，更新一處即可，數據一致性自然提高，儲存空間亦更節省。
- 第七步：用 SELECT 與 WHERE 查詢結構化查詢語言是與關聯數據庫溝通的標準語言，DSE 只要求掌握基本概念。查詢的骨架是：SELECT 指明選取哪些欄，FROM 指明數據表，WHERE 按條件篩選記錄。舉個例子：SELECT 書名 FROM 圖書 WHERE 分類 = '科學'，意思是從圖書表中選出分類為科學的書名；若省去 WHERE，便會列出全部記錄。理解「選欄、定表、篩選」三個動作，足以讀懂簡單查詢並應付展示式題目。
5例題示範 Example
設計題：學校圖書館現以試算表記錄借書情況，經常出現重複和錯漏。館長決定改用關聯數據庫，設計三張數據表：圖書、學生、借閱記錄。請指出每張表的主關鍵碼，說明表與表之間如何聯繫，並以展示式概念寫出「列出所有逾期未還圖書編號」的查詢。
- 先分清三類事物：圖書、學生、借閱行為各是一類，各自成為一張數據表，避免把所有資料塞進同一張表造成冗餘
- 為每張表定主關鍵碼：圖書表用圖書編號，學生表用學生編號，借閱記錄表可用借閱編號，或以圖書編號加借出日期組合識別
- 用外鍵碼聯繫：借閱記錄表存圖書編號與學生編號，分別指向圖書表與學生表的主關鍵碼，形成一對多關聯
- 查詢概念：從借閱記錄表選取圖書編號，條件是歸還日期一欄為空，即 SELECT BookID FROM Loan WHERE ReturnDate IS NULL 的展示式理解
- 答案：三張數據表分別為圖書表（主關鍵碼：圖書編號）、學生表（主關鍵碼：學生編號）與借閱記錄表（主關鍵碼：借閱編號）。借閱記錄表內設圖書編號和學生編號兩個外鍵碼，分別指向圖書表和學生表，記錄「誰人借了哪本書」。借閱資料獨立成表後，書名和姓名只儲存一次，數據冗餘大減。要列出逾期未還的圖書，概念上是從借閱記錄表中選取圖書編號，並以 WHERE 篩選尚未歸還（歸還日期為空）的記錄，展示式寫法為 SELECT BookID FROM Loan WHERE ReturnDate IS NULL。評分位在於：三張表分工清晰、主關鍵碼正確、外鍵碼指向正確、查詢三要素齊備。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1相比檔案處理，數據庫最主要解決什麼問題？
Q2主關鍵碼須符合哪兩項要求？
Q3外鍵碼的作用是什麼？
Q4SELECT、FROM、WHERE 各負責什麼？
Q5為什麼要把借閱記錄獨立成表？
8重點回顧 Recap
- 檔案處理易造成數據冗餘與不一致；數據庫配合數據庫管理系統集中管理、控制權限
- 關聯數據庫以數據表組織數據：欄是屬性，記錄是一條完整資料
- 主關鍵碼唯一且不留空，識別每條記錄；外鍵碼聯繫數據表，受參照完整性約束
- 規範化按事物分表、數據只存一次，是減少冗餘的設計方法
- SQL 查詢三要素：SELECT 選欄、FROM 定表、WHERE 篩選記錄