Data and databases

歡迎來到第 5 單元：數據與資料庫！

在本章中，我們將探索數位世界如何處理其最寶貴的資產：數據 (Data)。你可以把數據想像成 21 世紀的「黃金」。無論是你在 Instagram 上的讚好、你的學校成績，還是銀行的交易清單，這一切都需要被儲存、整理並能迅速檢索。在閱讀完這些筆記後，你將會理解資料庫是如何運作的，以及我們如何運用一種稱為 SQL 的特殊語言來與它們「溝通」。如果一開始覺得某些術語很生硬，別擔心，我們將會一起拆解這些概念！

5.1 數據與資訊

人們經常把「數據 (Data)」和「資訊 (Information)」當作同義詞使用，但在資訊科技中，它們可是大不相同！

5.1.1 數據與資訊的區別

數據 (Data) 是指未經處理的事實和數字，它們本身沒有意義。
例子：19052006 (這只是一串數字)。

資訊 (Information) 是經過處理、組織或結構化後的數據，讓人們能夠理解其含義。
例子：19/05/2006 (現在我們知道這是一個出生日期)。

「烹飪」比喻：
把 數據 想像成原材料（麵粉、雞蛋、糖）。單獨來看，它們沒有什麼實質用途。而 資訊 就是你將這些原材料處理並「烹飪」後得到的蛋糕！

5.1.2 結構化與非結構化數據

並非所有數據看起來都一樣。我們通常將其分為兩大類：

1. 結構化數據 (Structured Data)： 這類數據組織嚴密，整齊地存放在固定的欄位或表格中。電腦非常容易對其進行搜尋。
例子：Excel 電子試算表或圖書館目錄。

2. 非結構化數據 (Unstructured Data)： 這是一些「雜亂」的數據，沒有預定義的格式。對於電腦而言，整理和搜尋這類數據要困難得多。
例子：社交媒體貼文、電子郵件、影片或錄音檔案。

5.1.3 提取意義的價值

為什麼機構要花大筆錢在數據上？因為 提取有意義的資訊 能讓他們做出更明智的決策。
例子：超級市場透過查看「數據」（售出的商品）來獲取「資訊」（哪些零食在六月份最受歡迎），這樣他們就能增加庫存並賺取更多利潤。

快速回顧：
- 數據： 原始事實（原材料）。
- 資訊： 處理過的事實（成品蛋糕）。
- 結構化： 組織嚴密（表格）。
- 非結構化： 雜亂無章（郵件/影片）。

5.2 結構化數據（關聯式資料庫）

為了讓結構化數據井井有條，我們使用 資料庫 (Databases)。更準確地說，我們使用的是 關聯式資料庫 (Relational Databases)，它們將數據儲存在相互關聯的表格中。

5.2.1 為什麼要使用資料庫？

試想一下，如果你要在 5,000 張雜亂無章的紙張中尋找一位學生的電話號碼，那簡直是一場惡夢！資料庫讓我們能夠儲存海量數據，在幾毫秒內找到特定的項目，並確保數據不會意外重複或丟失。

5.2.2 資料庫的結構

若要理解資料庫，可以將其視為一組 表格 (Tables)（就像活頁簿中的工作表）。每個表格由以下要素組成：

1. 欄位 (Fields)： 這是垂直的直欄。每個欄位包含一類特定的資訊（例如：「名字」）。
2. 記錄 (Records)： 這是水平的橫列。一項記錄是關於某個人或事物的完整數據集（例如：學生 #101 的所有資訊）。
3. 主鍵 (Primary Key)： 用於識別每項記錄的唯一欄位。沒有兩項記錄可以擁有相同的主鍵。
例子：你的學生編號。
4. 外鍵 (Foreign Key)： 這是一個出現在 另一個 表格中的主鍵，用於將兩個表格連結起來。
5. 複合鍵 (Composite Key)： 有時單一欄位不足以作為唯一識別碼。複合鍵會使用 兩個或多個 欄位組合起來，以建立一個唯一的識別碼。

記憶小撇步：
- Fields (欄位) = Fences (籬笆，垂直豎立的直欄)。
- Records (記錄) = Rows (橫列，水平的資料列)。

5.2.3 實體與關係

在資料庫中，實體 (Entity) 就是我們想要儲存數據的「物件」（例如：學生、書本或汽車）。這些實體之間存在 關係 (Relationships)：

- 一對一 (1:1)： 表格 A 中的每個項目僅對應表格 B 中的一個項目。
例子：一個人對應一本護照。
- 一對多 (1:M)： 表格 A 中的一個項目對應表格 B 中的多個項目。
例子：一位老師對應班上的多位學生。
- 多對多 (M:M)： 表格 A 中的多個項目對應表格 B 中的多個項目。
例子：多位學生修讀多門不同的科目。

5.2.4 實體關係圖 (ERD)

ERD 是一張地圖或圖表，展示了這些表格（實體）如何連接。它使用方框代表實體，並用連線顯示它們之間的關係。如果你在連線末端看到一個「烏鴉腳」符號（分叉成三條線），這代表「多」。

重點總結： 資料庫使用 主鍵 來保持組織性，並使用 外鍵 將不同的表格連結起來。

5.3 結構化查詢語言 (SQL)

SQL（通常讀作 "Sequel"）是用於與資料庫溝通的標準語言。如果資料庫是一座圖書館，那麼 SQL 就是你想要尋找、新增或修改書籍時與之交談的圖書館管理員。

5.3.1 為什麼要使用 SQL？

它讓我們能高效地處理海量數據。與其點擊瀏覽數千行數據，我們只需撰寫一段簡短的「指令」即可完成工作。

5.3.2 常見的 SQL 指令

1. 搜尋數據 (SELECT 陳述式)：
我們使用 SELECT 來選擇欄位，FROM 來指定表格，WHERE 來設定條件。
例子：SELECT StudentName FROM Students WHERE Grade = 'A';

2. 建立與填寫表格：
- CREATE TABLE： 建立新表格並定義 資料類型（例如：INT 代表整數，VARCHAR 代表文字）。
- INSERT： 新增一項記錄。
- UPDATE (修改)： 變更現有資訊。
- DELETE： 刪除記錄。

3. 連結表格：
- JOIN： 根據相關聯的欄位（通常是外鍵）合併兩個或多個表格中的列。
- UNION： 將兩個不同的 SELECT 查詢結果合併成一個列表。

4. 使用萬用字元：
萬用字元是在你不確定確切拼寫時使用的「捷徑」：
- % (百分比符號)： 代表 零個或多個 字元。
例子：WHERE Name LIKE 'J%' 可以找到 "Joe"、"James" 和 "Jessica"。
- _ (底線)： 代表 恰好一個 字元。
例子：WHERE Name LIKE 'H_t' 可以找到 "Hat" 或 "Hot"。

5. 整理結果：
- ORDER BY： 將列表排序（字母順序或數字順序）。
- GROUP BY： 將相同的數據歸類成組。
- COUNT： 回傳符合你搜尋條件的列數。

常見錯誤提醒：
別忘了在 SQL 指令結尾加上分號 (;)！這是在告訴電腦你的指令已經結束了。

你知道嗎？
SELECT 指令實際上並不會變更或刪除你的數據；它只是「檢視」數據。就像是透過窗戶觀察數據而不去觸碰它們一樣！

單元 1 總結：數據與資料庫

1. 數據 是原始的；資訊 是有意義的。
2. 結構化數據 被組織成 表格、欄位和記錄。
3. 主鍵 必須是唯一的；外鍵 用於連結表格。
4. 關係 (1:1, 1:M, M:M) 定義了實體如何連接。
5. SQL 是我們用來 SELECT (選取)、INSERT (新增)、UPDATE (更新) 和 JOIN (連結) 數據的語言。

持續練習那些 SQL 指令吧——起初它們看起來像程式碼，但很快你就會覺得像在寫句子一樣自然！你一定做得到！