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第一篇 基础篇3

第1章 绪论3

1.1 数据库系统概述3

1.1.1 数据库的4个基本概念3

1.1.2 数据管理技术的产生和发展6

1.1.3 数据库系统的特点9

1.2 数据模型14

1.2.1 两类数据模型15

1.2.2 概念模型16

1.2.3 数据模型的组成要素17

1.2.4 常用的数据模型18

1.2.5 层次模型19

1.2.6 网状模型22

1.2.7 关系模型25

1.3 数据库系统的结构27

1.3.1 数据库系统模式的概念27

1.3.2 数据库系统的三级模式结构28

1.3.3 数据库的二级映像功能与数据独立性29

1.4 数据库系统的组成30

1.5 小结33

习题33

本章参考文献34

第2章 关系数据库36

2.1 关系数据结构及形式化定义37

2.1.1 关系37

2.1.2 关系模式41

2.1.3 关系数据库42

2.1.4 关系模型的存储结构42

2.2 关系操作42

2.2.1 基本的关系操作42

2.2.2 关系数据语言的分类43

2.3 关系的完整性44

2.3.1 实体完整性44

2.3.2 参照完整性44

2.3.3 用户定义的完整性47

2.4 关系代数47

2.4.1 传统的集合运算48

2.4.2 专门的关系运算49

2.5 关系演算56

2.5.1 元组关系演算语言ALPHA56

2.5.2 元组关系演算61

2.5.3 域关系演算语言QBE63

2.6 小结69

习题69

实验71

本章参考文献71

第3章 关系数据库标准语言SQL73

3.1 SQL概述73

3.1.1 SQL的产生与发展73

3.1.2 SQL的特点74

3.1.3 SQL的基本概念76

3.2 学生-课程数据库77

3.3 数据定义78

3.3.1 模式的定义与删除79

3.3.2 基本表的定义、删除与修改80

3.3.3 索引的建立与删除85

3.3.4 数据字典87

3.4 数据查询87

3.4.1 单表查询88

3.4.2 连接查询97

3.4.3 嵌套查询101

3.4.4 集合查询109

3.4.5 基于派生表的查询111

3.4.6 SELECT语句的一般格式112

3.5 数据更新113

3.5.1 插入数据113

3.5.2 修改数据115

3.5.3 删除数据116

3.6 空值的处理117

3.7 视图119

3.7.1 定义视图119

3.7.2 查询视图122

3.7.3 更新视图124

3.7.4 视图的作用126

3.8 小结127

习题128

实验129

本章参考文献129

第4章 数据库安全性131

4.1 数据库安全性概述131

4.1.1 数据库的不安全因素131

4.1.2 安全标准简介132

4.2 数据库安全性控制135

4.2.1 用户身份鉴别136

4.2.2 存取控制138

4.2.3 自主存取控制方法138

4.2.4 授权：授予与收回139

4.2.5 数据库角色143

4.2.6 强制存取控制方法145

4.3 视图机制147

4.4 审计147

4.5 数据加密149

4.6 其他安全性保护151

4.7 小结152

习题153

实验154

本章参考文献154

第5章 数据库完整性156

5.1 实体完整性157

5.1.1 定义实体完整性157

5.1.2 实体完整性检查和违约处理158

5.2 参照完整性159

5.2.1 定义参照完整性159

5.2.2 参照完整性检查和违约处理159

5.3 用户定义的完整性162

5.3.1 属性上的约束条件162

5.3.2 元组上的约束条件163

5.4 完整性约束命名子句164

5.5 域中的完整性限制165

5.6 断言166

5.7 触发器167

5.7.1 定义触发器168

5.7.2 激活触发器170

5.7.3 删除触发器171

5.8 小结171

习题172

实验172

本章参考文献172

第二篇 设计与应用开发篇177

第6章 关系数据理论177

6.1 问题的提出177

6.2 规范化180

6.2.1 函数依赖180

6.2.2 码181

6.2.3 范式182

6.2.4 2NF182

6.2.5 3NF184

6.2.6 BCNF184

6.2.7 多值依赖185

6.2.8 4NF188

6.2.9 规范化小结189

6.3 数据依赖的公理系统190

6.4 模式的分解194

6.4.1 模式分解的三个定义194

6.4.2 分解的无损连接性和保持函数依赖性196

6.4.3 模式分解的算法198

6.5 小结201

习题202

本章参考文献204

第7章 数据库设计205

7.1 数据库设计概述205

7.1.1 数据库设计的特点206

7.1.2 数据库设计方法207

7.1.3 数据库设计的基本步骤207

7.1.4 数据库设计过程中的各级模式210

7.2 需求分析211

7.2.1 需求分析的任务211

7.2.2 需求分析的方法212

7.2.3 数据字典213

7.3 概念结构设计215

7.3.1 概念模型215

7.3.2 E-R模型215

7.3.3 扩展的E-R模型218

7.3.4 UML223

7.3.5 概念结构设计224

7.4 逻辑结构设计231

7.4.1 E-R图向关系模型的转换231

7.4.2 数据模型的优化233

7.4.3 设计用户子模式234

7.5 物理结构设计234

7.5.1 数据库物理设计的内容和方法235

7.5.2 关系模式存取方法选择235

7.5.3 确定数据库的存储结构237

7.5.4 评价物理结构238

7.6 数据库的实施和维护238

7.6.1 数据的载入和应用程序的调试238

7.6.2 数据库的试运行239

7.6.3 数据库的运行和维护240

7.7 小结241

习题241

实验242

本章参考文献242

第8章 数据库编程244

8.1 嵌入式SQL244

8.1.1 嵌入式SQL的处理过程244

8.1.2 嵌入式SQL语句与主语言之间的通信245

8.1.3 不用游标的SQL语句248

8.1.4 使用游标的SQL语句250

8.1.5 动态SQL251

8.2 过程化SQL252

8.2.1 过程化SQL的块结构252

8.2.2 变量和常量的定义252

8.2.3 流程控制253

8.3 存储过程和函数254

8.3.1 存储过程255

8.3.2 函数257

8.3.3 过程化SQL中的游标257

8.4 ODBC编程258

8.4.1 ODBC概述258

8.4.2 ODBC工作原理概述259

8.4.3 ODBC API基础260

8.4.4 ODBC的工作流程262

8.5 OLE DB266

8.6 JDBC编程268

8.7 小结269

习题269

实验270

本章参考文献270

第三篇 系统篇273

第9章 关系查询处理和查询优化273

9.1 关系数据库系统的查询处理273

9.1.1 查询处理步骤273

9.1.2 实现查询操作的算法示例275

9.2 关系数据库系统的查询优化277

9.2.1 查询优化概述278

9.2.2 一个实例278

9.3 代数优化280

9.3.1 关系代数表达式等价变换规则281

9.3.2 查询树的启发式优化282

9.4 物理优化284

9.4.1 基于启发式规则的存取路径选择优化284

9.4.2 基于代价估算的优化285

9.5 查询计划的执行287

9.6 小结287

习题288

实验289

本章参考文献289

第10章 数据库恢复技术291

10.1 事务的基本概念291

10.2 数据库恢复概述292

10.3 故障的种类293

10.4 恢复的实现技术295

10.4.1 数据转储295

10.4.2 登记日志文件296

10.5 恢复策略298

10.5.1 事务故障的恢复298

10.5.2 系统故障的恢复298

10.5.3 介质故障的恢复299

10.6 具有检查点的恢复技术299

10.7 数据库镜像301

10.8 小结302

习题303

实验304

本章参考文献304

第11章 并发控制306

11.1 并发控制概述307

11.2 封锁309

11.3 封锁协议309

11.4 活锁和死锁312

11.4.1 活锁312

11.4.2 死锁312

11.5 并发调度的可串行性314

11.5.1 可串行化调度314

11.5.2 冲突可串行化调度314

11.6 两段锁协议316

11.7 封锁的粒度317

11.7.1 多粒度封锁318

11.7.2 意向锁318

11.8 其他并发控制机制320

11.8.1 多版本并发控制320

11.8.2 改进的多版本并发控制321

11.9 小结322

习题323

实验324

本章参考文献324

第12章 数据库管理系统326

12.1 数据库管理系统的基本功能326

12.2 数据库管理系统的系统结构327

12.2.1 数据库管理系统的层次结构327

12.2.2 关系数据库管理系统的运行过程示例328

12.3 语言处理层330

12.3.1 语言处理层的任务和工作步骤330

12.3.2 解释方法332

12.3.3 预编译方法333

12.4 数据存取层334

12.4.1 数据存取层的系统结构335

12.4.2 数据存取层的功能子系统336

12.5 缓冲区管理338

12.6 数据库的物理组织340

12.7 小结341

习题342

本章参考文献343

第四篇 新技术篇347

第13章 数据库技术发展概述347

13.1 数据库技术发展历史回顾347

13.2 数据库发展的三个阶段348

13.2.1 第一代数据库系统348

13.2.2 第二代数据库系统349

13.2.3 新一代数据库系统349

13.3 数据库系统发展的特点350

13.3.1 数据模型的发展350

13.3.2 数据库技术与相关技术相结合353

13.3.3 面向应用领域的数据库新技术355

13.4 数据管理技术的发展趋势357

13.4.1 数据管理技术面临的挑战357

13.4.2 数据管理技术的发展与展望358

13.5 小结360

习题360

本章参考文献361

第14章 大数据管理363

14.1 大数据概述363

14.1.1 什么是大数据363

14.1.2 大数据的特征364

14.2 大数据的应用367

14.2.1 感知现在 预测未来——互联网文本大数据管理与挖掘367

14.2.2 数据服务 实时推荐——基于大数据分析的用户建模373

14.3 大数据管理系统375

14.3.1 NoSQL数据管理系统375

14.3.2 NewSQL数据库系统376

14.3.3 MapReduce技术377

14.3.4 大数据管理系统的新格局378

14.4 小结380

习题381

本章参考文献381

第15章 内存数据库系统383

15.1 概述383

15.2 内存数据库的发展历程384

15.3 内存数据库的特性387

15.4 内存数据库的关键技术387

15.4.1 数据存储388

15.4.2 查询处理及优化390

15.4.3 并发与恢复401

15.5 小结403

习题403

本章参考文献404

第16章 数据仓库与联机分析处理技术406

16.1 数据仓库技术406

16.2 联机分析处理技术410

16.3 数据挖掘技术411

16.4 大数据时代的新型数据仓库413

16.5 小结416

习题417

本章参考文献417