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tags: 大三筆記
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# 資料庫系統
## 簡介DBMS (DataBase Management System)
### 資料庫管理系統 (動態資料 + 程式)
* 功能：新增、刪除、修改、查詢
* 目的：效率、便利
### 跟傳統程式語言的差別：
* 傳統程式語言 → 強調指令、運算
* 資料庫語言 → 強調資料、資料抽象化(讓資料跟系統間互動)
### 一般程式處理檔案的問題：
1. Redundancy：不同格式間有重複的資料。
2. Inconvenience(重複資料的移動、變動造成不一致)：透過傳播更新 (propagating update)，讓重複的資料一同更新。
3. 孤立性：Multiple file and formats
4. ★Integrity constraints ：整體資料的限制，能夠配合現實(帳目不可為負數等狀況)，讓資料更加精準。
> 傳統程式語言可以做，
> 但是會有處理上的困難。
* Atomicity of update 不可分割性
→ inconsistent 一致性(配對)
## [Data models](https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10240143)
### Relational model：Ted Codd
與之相對的還有Document Model
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### 分層簡化與抽象化：使維護更容易
* Physical level：資料如何被儲存在實體中。
* Logical level：定義資料的儲存形式與關聯性。
* View level：展示給不同用戶特定的內容，隱藏其他數據。
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### Schemas(綱要或是結構的設計)
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* Logical schemas：資料儲存的設計結構(title)
* Physical schemas：底層的物理實現
* Instances(實例)：資料儲存的變數(各用戶資料)
### Data definition language(DDL)
把定義記在data dictionary(資料字典)中
* 統稱 **==Meta data(中繼資料)==** ：用以描述資料的**型態**、**結構**、**關係**、**限制**等(如循序、索引檔)
* 索引 → **提升效率**(針對某個欄位的查詢)
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### Data manipulation language(DML)
Pure 學術理論，以提升資料庫的功能
* Commercial ,SQL
* Procedural DML
* Declarative DML
* SQL select → from → where
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### 讓 SQL 去Embedded(嵌入) 其他高階語言
* DDL：存入dictionary
* DML：evaluation plan(執行計畫)
* DBA：管理**軟體、系統、監控、備份、效率、底層、空間、定義schemas**
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### 各種運算操作
#### Attribute（屬性）
屬於 **Atomic**（不可分割） 的單純文數字資料
##### 分類
1. **Multivalued Attribute**
- 每個 value 是一個集合，元素為同類型資料
- 範例：`{ {09XX-XX, 04-XXXX} }`
2. **Composite Attribute**
- 每個 value 是不同類型資料的組合
- 範例：`{ (04, XXXXXX) }`
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#### Relation Schema and Instance
- 一個 Relation Schema：
$R = (A_1, A_2, \dots, A_n)$
例如：
`Instructor = (id, name, phone)`
- **Schema**：結構定義（如表格標題或第一列）
##### Key（鍵）
- **Superkey**：能唯一識別資料列的屬性組合
- **Candidate Key**：Superkey 中的極小集合（不可再刪減）
- **Primary Key**：從 Candidate Key 中選定一個作為主鍵
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#### Foreign Key（外部鍵）
- **Referencing relation**：例如 `Instructor`
- **Referenced relation**：例如 `Department`
- 用於建立跨表格的關聯
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#### Advisor 關聯範例
- 一位老師 → 可以指導多位學生
- 一位學生 → 只能對應一位老師
- 利用 Primary key 與 Foreign key 建立限制關係
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#### Relational Query Language
##### 類型
- **Pure language**：如 Relational Algebra
- **Relational Algebra**：屬於 **Procedural** 語言
##### 基本要素
1. Operators（運算子）
2. 優先度
##### 運算子
- **六大基本運算子**
- **兩個額外運算子**
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#### 基本運算
##### Select Operation（選擇）
- 表示法：
$\sigma_{p}(r)$
- `p`: selection predicate（限制條件）
- 可用邏輯運算：`∧`、`∨`、`﹁`
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##### Project Operation（投影）
- 表示法：
$\Pi_{A_1, A_2, \dots, A_n}(r)$
- 用來選取指定欄位
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##### Cartesian Product（笛卡兒積）
- 表示法：
$r \times s$
- 功能：合併表格，可能產生重複資料 → 行數增加
- 常與 **Select** 搭配，形成 **Join Operation**
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##### Join Operation（連接）
- 表示法：
$r \Join_{\Theta} s$
- 實作方式：
- `Cartesian Product ×`
- 再結合 `Select σ`
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* intersect
* union
* except
```SQL
(selectcourse_id from section where semester = 'Fall' and year = 2017)
union
(selectcourse_id from section where semester = 'Spring' and year = 2018)
```
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### Null operator
IS NOT NULL
```SQL
SELECT *
FROM listofitem
WHERE coname IS NOT NULL;
```
IS NULL
```SQL
SELECT *
FROM listofitem
WHERE coname IS NULL;
```
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要加==distinct==才能抓到唯一的老師
```SQL
number of instructors
select count (distinct ID)
```
抓全部
```SQL
select count (*)
form course;
```
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依xx分群
輸出每群的資料
in each department
```SQL
select dept_name,avg(salary) as avg_salary
from instructor
group by dept_name
```
挑群
```SQL
select dept_name, avg (salary) asavg_salary
from instructor
group by dept_name
having avg (salary) > 42000;
```
* where -> 挑列
* group by -> 生成群
* having -> 挑群
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### Practice
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```SQL
select ... , ...
avg(xxx),count(xxx) as 幫前面運算的結果取名
from ... , ... 從哪個地方來的
group by 依據什麼分群
having ... 用條件式挑群
```
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### SET與in
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### some, all
### 排序
SELECT *
FROM student
ORDER BY 'score' DESC
### 限制
SELECT *
FROM student
WHERE score > 90 and major = 'english'
## JDBC：Connecting to the DB with JAVA API
建立connect物件 -> 建立stmt物件(配置空間) -> 透過stmt的方法操作資料
### Update
```=java
try{
stmt.executeUpdate{
"insert into ..."
}catch(SQLException sqle){
...
}
// 每一次操作就新增一次
```
### Prepared Statement
先經過預處理分配空間，提升效率(SQL Injection)與安全性。
```=java
preparedStatement pStmt = conn.preparedStatement("insert...values(?,?,?,?)");
// 預先給四個欄位的空間
```
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