Create a database structure

🎉 歡迎來到資料庫：建立架構！

你好！在本章中，我們將學習如何為任何優質的資料庫奠定基礎。這就像擔任建築師一樣：在建造摩天大樓之前，你需要一份紮實的藍圖！
從一開始就正確設計資料庫結構，對於整齊且高效地儲存資訊至關重要。別擔心，如果這看起來有點技術性——我們會運用簡單的步驟和實際案例來拆解每個部分。讓我們開始動工吧！

1. 理解資料庫類型：平面檔案（Flat File）與關聯式資料庫（Relational Database）

在開始設計之前，你需要了解資料庫組織的兩種主要方式：

平面檔案資料庫 (Flat File Databases)

平面檔案資料庫是最簡單的類型。它將所有資料儲存在單一表格中。

比喻：想像一個簡單的試算表，包含了你所有朋友的詳細資料（姓名、電話、地址、最喜歡的顏色）。所有資訊都在同一個地方。

平面檔案的優點與缺點

優點：

• 設定和使用簡單。
• 適合少量資料。

缺點：

• 出現大量資料冗餘 (data redundancy)（相同的資料重複出現多次）。例如，如果有兩個學生住在同一個地址，你必須輸入該地址兩次。
• 資料不一致：如果你不小心打錯了重複的地址，你的資料現在就不準確了。
• 難以更新（你必須在該資料出現的所有地方進行修改）。

關聯式資料庫 (Relational Databases)

關聯式資料庫將資料儲存在多個獨立的表格中，這些表格透過共同的欄位（鍵值，keys）連結在一起。這正是你接下來要學習建立的重點。

比喻：與其使用一個巨大的朋友清單，不如建立一個「朋友」表格（姓名、ID）和一個獨立的「地址」表格（ID、街道、城市）。你可以使用 ID 編號將它們連結起來。

重點總結（資料庫類型）

關聯式資料庫的設定較複雜，但對於大型資料集來說更好，因為它們能減少資料重複（冗餘），並使資料保持一致且易於管理。

2. 建立表格結構：欄位與資料類型

建立資料庫結構（表格）的第一步是定義你需要儲存哪些資訊。這些資訊項目稱為欄位 (fields)。

2.1 匯入資料 (當無法從頭開始時)

有時，你需要的資料已經以其他格式存在，例如純文字檔 (.txt) 或逗號分隔值檔 (.csv)。

你必須能夠使用指定的欄位名稱從現有檔案匯入資料（包括 .csv、.txt）來建立你的表格。匯入時，資料庫軟體通常會嘗試猜測資料類型，但你必須手動檢查並進行調整！

2.2 設定欄位名稱

欄位名稱應該具備描述性且清晰，例如 FirstName（名字）、DateOfBirth（出生日期）或 IsActiveMember（是否為活躍會員）。

2.3 選擇合適的資料類型

資料類型 (data type) 告訴資料庫該欄位將儲存哪種類型的資訊（例如：文字、數字或日期）。選擇錯誤的類型可能會導致錯誤並阻礙計算。

你必須掌握的四種主要資料類型：

1. 文字/字串 (Text/String)：

• 用於文字、姓名、地址或不需要進行計算的數字（如電話號碼、郵遞區號或學生證號碼）。
• 在課程大綱中稱為文字 (Text)。

2. 數值 (Numeric)：

• 用於你可能需要進行計算的數字（例如：數量、價格、年齡）。
• 你需要設定的數值資料子類型包括：
    • 整數 (Integer)：僅限整數（例如：購買的物品數量：5）。
    • 十進位 (Decimal)：包含小數部分的數字。
    • 貨幣 (Currency)：需要貨幣符號（$）的數字。
    • 百分比 (Percentage)：格式化為顯示百分比的數字（例如：25%）。
    • 你還必須能夠設定所需的特定小數位數。

3. 日期/時間 (Date/Time)：

• 用於日期和時間（例如：出生日期、交易時間）。
• 你必須設定顯示格式（例如：DD/MM/YYYY 或 YYYY-MM-DD）。

4. 布林值/邏輯值 (Boolean/Logical)：

• 用於只能有兩種值之一的欄位：True（真）或 False（假）。
• 在課程大綱中稱為布林值/邏輯值 (Boolean/Logical)。
• 範例：訂單是否已出貨？（是/否）。該學生是否為男性？（True/False）。
• 你必須設定顯示格式（例如：yes/no、true/false 或勾選框）。

3. 定義關係：主鍵 (Primary Key) 與外鍵 (Foreign Key)

這是建立關聯式資料庫最重要的一部分。鍵值（Keys）是我們連結表格的方式。

3.1 主鍵 (Primary Key, PK)

主鍵是一個欄位（或欄位組合），用於唯一識別表格中的每一筆記錄。它是每一筆資料的專屬 ID 識別證。

主鍵的特徵：

• 唯一性：沒有兩筆記錄可以擁有相同的主鍵值。
• 必要性：它不能為空（null）。
• 範例：學生證號碼、客戶 ID 或產品代碼。

你知道嗎？有時你可以使用兩個欄位組合來形成唯一鍵，這被稱為複合鍵 (composite key)。

3.2 外鍵 (Foreign Key, FK)

外鍵是一個位於某個表格中，且指向另一個表格主鍵的欄位。它是連結兩者的「橋樑」。

外鍵的特徵：

• 它連結兩個表格。
• 它在自己的表格中不一定要具備唯一性（例如：許多學生可以共用同一個 TeacherID）。
• 它建立了必要的關係 (relationship)。

範例：在「學生」表格中，TeacherID 欄位是一個外鍵。它連結回「教師」表格中的 TeacherID（主鍵）。

3.3 在表格之間建立關係

在你的資料庫軟體中，你將使用這些鍵值來建立關係。IGCSE 資料庫中大多數的關係都是一對多 (One-to-Many)。

範例：一位老師（主鍵）教導許多學生（引用教師的外鍵）。

設定這些關係可以確保參照完整性 (referential integrity)——這意味著你不會不小心將學生指派給一位不存在的老師！

重點總結（鍵值與關係）

主鍵確保每筆記錄都是唯一的。外鍵將表格連結在一起，形成關聯式資料庫並防止資料冗餘。

4. 設計資料輸入表單

一旦設定好表格和關係，你需要一種讓使用者能夠輕鬆且準確地輸入資料的方法。這可以透過資料輸入表單 (data entry form) 來完成。

4.1 良好表單設計的特徵

良好表單的目標是讓資料輸入對使用者而言快速、準確且容易。

良好的表單設計包括：

• 清晰的佈局：邏輯順序，將相關欄位分組。
• 適當的間距：足夠的留白，讓表單看起來不會雜亂無章。
• 適當的字體與大小：易於閱讀的文字。
• 標題與標籤：每個輸入欄位都有清晰的標籤。
• 使用適當的控制項：針對資料類型選擇正確的視覺元素。（見 4.2 節）

4.2 選擇正確的表單控制項

與其對每個欄位都使用標準文字方塊，你應該使用特殊的控制項來加速輸入並減少錯誤：

• 選項按鈕 (Radio Buttons / Option Buttons)：用於使用者必須從一個小清單中僅選擇一個選項時。
    範例：選擇性別（男或女）。

• 勾選框 (Check Boxes)：用於布林值/邏輯資料類型，使用者在是或否，或者 True 或 False 之間進行選擇。它們可以被勾選（True）或不勾選（False）。
    範例：該物品是否有庫存？（如果是，則勾選該方塊）。

• 下拉式選單 (Drop-down Menus / Combo/List Boxes)：當欄位有大量可接受的輸入項，或者為了確保使用者透過從清單中選擇來一致地輸入資料時使用。
    範例：選擇國家或預先定義的部門名稱。

重點總結（表單設計）

設計良好的表單會利用留白和適當的控制項（如選項按鈕或下拉式選單）來引導使用者，使資料輸入既高效又準確。

你現在已經掌握了建立穩固資料庫結構的藝術！你知道如何定義欄位、分配類型、使用鍵值連結表格，並建立使用者友善的輸入表單。做得好！