Relational databases

歡迎來到資料庫的世界！

你有沒有想過 Spotify 是如何記住你最愛的歌曲，又或者你的學校是如何在不搞混成績的情況下追蹤數千名學生？答案就是資料庫（Databases）！在本章中，我們將探討如何利用關聯式資料庫（Relational Databases）來組織、儲存及連結資料。如果一開始看到很多專有名詞感到困惑，別擔心，我們會把它拆解成簡單易懂的部分！

你知道嗎？你手機裡的幾乎每個應用程式都會使用資料庫來儲存你的設定、訊息以及最高分數。

1. 什麼是資料庫？

簡單來說，資料庫是一個持久（長期）儲存組織化資料的地方。與其將資訊堆成一團亂，資料庫將其整齊地排列，以便你輕鬆查找和更新。

什麼是「關聯式」資料庫？

關聯式資料庫是一種將資料儲存在多個資料表（Table）中的資料庫類型。這些資料表接著會透過特殊的「鍵（Key）」相互「關聯」（連結）起來。

類比：想像一下學校的紙本檔案系統。如果他們把所有東西都塞進同一個巨大的資料夾裡，那將永遠找不到東西！相反地，他們會使用不同的抽屜：一個放學生資料，一個放老師資料，另一個放課程資料。這些抽屜就如同關聯式資料庫裡的資料表。

重點總結：關聯式資料庫透過多個連結的資料表來保持組織化與高效率。

2. 建構要素：資料表、記錄與欄位

要理解資料庫如何運作，我們需要先看看單一資料表的結構。它與試算表（如 Excel 或 Google Sheets）非常相似。

• 資料表（Table）：關於某個特定事物的完整資料集合（例如「學生」資料表）。
• 記錄（Record）：資料表中的單一「列」。它包含了關於某一個特定項目或人物的所有資訊。例如：名為 Sarah 的某位學生的所有詳細資料。
• 欄位（Field）：資料表中的單一「欄」。它存放特定類型的資訊。例如：用於存放「出生日期」的欄位。
• 資料型態（Data Type）：每個欄位都必須有特定的資料型態（如年齡的整數 Integer，或名稱的字串 String）。這能確保資料輸入正確！

記憶小撇步：
Field（欄位） = Form（表單裡的小格子）。
Record（記錄） = Row（橫向的資料列）。

快速複習：哪一個是橫列？是記錄（Record）！哪一個是直欄？是欄位（Field）！

3. 連結資料表：主鍵與外來鍵

在關聯式資料庫中，我們需要一種方法來告訴電腦：資料表 A 中的某筆記錄屬於資料表 B 中的某筆記錄。我們透過鍵（Keys）來做到這一點。

主鍵（Primary Key）

每個資料表都必須有一個主鍵。它是資料表中每筆記錄的唯一識別碼。沒有兩筆記錄可以擁有相同的主鍵。

例子：你可能會有一個學生編號（Student ID）。即使學校裡有兩個人都叫「John Smith」，但你們的編號會不同。那個編號就是你的主鍵。

外來鍵（Foreign Key）

外來鍵是資料表中的一個欄位，該欄位在另一個資料表中是主鍵。它扮演了兩個資料表之間的連結或「橋樑」角色。

運作方式：
1. 在學生資料表中，學生編號 (StudentID) 是主鍵。
2. 在圖書館書籍資料表中，我們加入一個 學生編號 (StudentID) 欄位，這樣我們就知道是誰借了哪本書。
3. 在圖書館書籍資料表中，學生編號 (StudentID) 就是外來鍵，因為它連結回主要的學生資料表。

重點總結：主鍵用來識別；外來鍵用來連結。

4. 為什麼要用關聯式資料庫？

你可能會想：「為什麼不乾脆把所有東西都放進同一個大表格裡？」使用多個資料表可以幫助我們解決兩個大問題：資料冗餘（Redundancy）和資料不一致（Inconsistency）。

消除資料冗餘

資料冗餘是指將相同的資料儲存多次，這會浪費儲存空間！
例子：如果我們只有一個大表格記錄「圖書館借閱」，我們每次有人借書，就必須重新輸入學生的姓名、地址和電話號碼。在關聯式資料庫中，我們只需在「學生」資料表儲存一次這些資訊，然後用他們的編號進行連結即可。

消除資料不一致

資料不一致發生在相同資料儲存在兩個地方，而其中一處更新了但另一處卻沒有。
例子：如果 Sarah 搬家了，我們只需要在一個地方（學生資料表）更新她的地址。如果我們在許多表格裡都放了她的地址，我們可能會忘記更新其中一個，這會導致電腦無法判斷哪個地址才是正確的「不一致」問題。

避開常見錯誤：學生常誤以為「冗餘」和「不一致」是一樣的意思。
- 冗餘（Redundancy） = 資料重複（浪費空間）。
- 不一致（Inconsistency） = 資料衝突（導致錯誤）。

重點總結：關聯式資料庫透過減少重複來提高資料準確性並節省空間。

快速複習箱

資料庫：持久、組織化的資料儲存處。
資料表：由橫向的記錄（Row/Record）和縱向的欄位（Column/Field）組成。
主鍵：記錄的唯一識別碼。
外來鍵：連結至另一個資料表的主鍵。
關聯式優點：杜絕資料冗餘與不一致。

如果覺得要記的東西很多，別擔心。只要記住「學校抽屜」的類比！一旦你理解了資料表如何透過 ID 互相連結，其餘的資料庫理論就會變得簡單多了。