数据库原理及应用

? 本书简单易懂、实用性强、内容全面，可作为高等院校的数据库教材使用，亦可作为相关开发人员参考性书籍。
? 编者有针对性地按照数据库设计开发过程编写本教材，进一步切合了学习者的思维方式，具有创新性，打破了传统数据库教材编排顺序不合理的局面，弥补了数据库教材理论深奥的缺陷。
? 案例丰富，帮助读者理解相关知识点，提高实际应用能力，突出应用型人才培养要求。

 

在大数据时代背景下，本书以培养数据管理应用型人才为目标，系统全面地讲述了数据库系统的基础理论知识、基本方法与应用技术。本书总共包含4篇17章，第1篇为基础篇，包括绪论、关系模型数据库、关系代数。第2篇为设计及应用篇，包括使用实体—联系模型进行数据建模、扩展的实体—联系模型、实体—联系模型到关系模型的转换、UML类图建模、关系数据理论、关系数据库标准语言SQL、数据库编程、数据库设计。第3篇为管理篇，包括并发控制、数据库存储技术、关系查询优化、数据库安全、数据库恢复。第4篇为新技术篇，包括数据库的发展及新技术。

目录

第1篇基础篇
第1章绪论/3

1.1概述/3

1.1.1数据库的基本概念/4

1.1.2数据库管理系统介绍/7

1.1.3示例/8

1.2逻辑数据模型/9

1.2.1层次模型/10

1.2.2网状模型/11

1.2.3关系模型/12

1.3数据库系统的结构/12

1.3.1模式及实例的概念/13

1.3.2数据库系统的三级模式结构/13

1.3.3数据库系统的体系结构/16

1.4数据管理技术的发展历史/17

1.4.1人工管理阶段/18

1.4.2文件系统管理阶段/18

1.4.3数据库管理系统阶段/20

1.5DBMS组成/22

1.6小结/22

1.7习题/23
第2章关系模型数据库/24

2.1关系模型数据库的数据结构/24

2.1.1关系模型的基本概念/24

2.1.2关系的性质/27

2.1.3关系模型的形式化定义/29

2.2关系模型的完整性/35

2.2.1实体完整性/35

2.2.2参照完整性/35

2.2.3用户自定义完整性/37

2.3本书示例数据库/38

2.4小结/39

2.5习题/39
第3章关系代数/40

3.1关系操作/40

3.2关系操作的语言/40

3.3关系代数运算/41

3.3.1传统的集合运算/41

3.3.2专门的关系运算/45

3.3.3关系代数表达式应用举例/52

3.4小结/53

3.5习题/53

第2篇设计及应用篇
第4章使用实体—联系模型进行数据建模/57

4.1数据模型/57

4.2概念模型/57

4.3实体—联系模型/58

4.3.1基本概念/58

4.3.2一个完整的示例/62

4.3.3ER图表示法小结/64

4.3.4联系的不同表示法/64

4.4ER图应用举例/66

4.5小结/67

4.6习题/67
第5章扩展的实体—联系模型/68

5.1扩展的实体—联系模型介绍/68

5.1.1扩展的ER模型的基本概念/68

5.1.2一个完整的示例/72

5.2ER及EER模型的设计步骤/74

5.3ER及EER模型的设计原则/74

5.4EER图应用举例/77

5.5小结/77

5.6习题/77
第6章实体—联系模型到关系模型的转换/78

6.1ER模型到关系模型的转换/78

6.1.1实体的映射/78

6.1.2二元联系的映射/79

6.1.3其他元素的映射/82

6.2一个完整的ER模型转换示例/83

6.3EER模型到关系模型的转换/85

6.3.1父类与子类的转换/85

6.3.2聚集的转换/87

6.4一个完整的EER模型转换示例/88

6.5小结/90

6.6习题/90
第7章UML类图建模/91

7.1概述/91

7.2UML类图表示法/91

7.3示例/95

7.4UML类图到关系模型的转换/96

7.5数据库设计工具/97

7.6小结/99

7.7习题/99
第8章关系数据理论/100

8.1规范化理论概述/100

8.2基本概念/104

8.3范式/106

8.3.1第一范式/106

8.3.2第二范式/107

8.3.3第三范式/109

8.3.4BCNF/110

8.3.5多值依赖与第四范式/112

8.3.6连接依赖与5NF/113

8.3.7规范化小结/114

8.4Armstrong公理系统/114

8.5关系模式分解/118

8.6模式分解算法/121

8.7规范化应用/122

8.8小结/124

8.9习题/124
第9章关系数据库标准语言SQL/126

9.1SQL概述/126

9.2SQL定义/128

9.2.1数据定义和数据类型/128

9.2.2定义约束/131

9.2.3模式修改语句/135

9.2.4应用举例/136

9.3查询/137

9.3.1单表查询/138

9.3.2多表查询/143

9.3.3嵌套查询/149

9.3.4集合查询/153

9.3.5基于派生表的查询/155

9.3.6应用举例/155

9.4数据更新/160

9.4.1插入数据/160

9.4.2修改数据/161

9.4.3删除数据/162

9.4.4应用举例/163

9.5视图/164

9.5.1定义视图/164

9.5.2查询视图/166

9.5.3更新视图/167

9.5.4视图的优点/168

9.5.5应用举例/169

9.6索引/170

9.7其他的相关理论/171

9.8小结/172

9.9习题/172
第10章数据库编程/173

10.1编程介绍/173

10.2嵌入式SQL/173

10.3数据库编程语言/175

10.3.1基本语法/175

10.3.2存储过程与函数/179

10.3.3触发器/183

10.3.4游标/185

10.4数据库接口及访问技术/186

10.4.1ADO.NET编程/187

10.4.2JDBC编程/189

10.5小结/191

10.6习题/191
第11章数据库设计/192

11.1数据库设计概述/192

11.1.1数据库设计方法/192

11.1.2数据库设计步骤/193

11.2需求分析/195

11.2.1需求分析的方法/196

11.2.2数据流图/197

11.2.3数据字典/200

11.3概念结构设计/201

11.3.1概念模型的特点/201

11.3.2概念结构设计方法/202

11.3.3局部概念模型设计/203

11.3.4全局概念模型设计/205

11.4逻辑结构设计/209

11.4.1ER模型到关系模型的转换/209

11.4.2关系模型的优化/209

11.4.3设计用户子模式/210

11.5物理结构设计/210

11.5.1存取方法/211

11.5.2存储结构/212

11.5.3评价物理结构/213

11.6数据库的实施/213

11.7数据库的运行和维护/215

11.8数据库设计案例——学生成绩管理系统/216

11.8.1需求分析/216

11.8.2概念结构设计/217

11.8.3逻辑结构设计/217

11.8.4物理结构设计/221

11.8.5相关数据库代码/221

11.8.6部分模块界面图/228

11.9小结/242

11.10习题/242

第3篇管理篇
第12章并发控制/245

12.1事务/245

12.1.1事务的概念/245

12.1.2事务的ACID性质/245

12.2并发控制/246

12.2.1事务并发执行的必要性/246

12.2.2并发操作带来的问题/247

12.2.3并发事务调度可串行化/248

12.3封锁技术/249

12.3.1封锁类型/249

12.3.2封锁协议/250

12.3.3两段锁协议/251

12.4封锁带来的问题/252

12.4.1活锁/252

12.4.2死锁/252

12.5多粒度封锁/254

12.5.1多粒度树/254

12.5.2意向锁/255

12.6小结/256

12.7习题/257
第13章数据库存储技术/258

13.1数据库系统存储结构/258

13.1.1数据库磁盘存储器中的数据结构/258

13.1.2数据库系统存储介质/259

13.2数据文件的记录格式/260

13.2.1定长记录/260

13.2.2变长记录/260

13.3数据文件格式/262

13.3.1文件格式/262

13.3.2顺序文件/262

13.3.3聚集文件/263

13.4索引技术/263

13.4.1索引的概念/263

13.4.2主索引/263

13.4.3辅助索引/265

13.4.4索引的更新/265

13.5B 树索引文件/266

13.5.1B 树的结构/266

13.5.2B 树的查询/267

13.5.3B 树的更新/268

13.6散列索引文件/269

13.6.1散列技术/269

13.6.2静态散列索引/270

13.6.3可扩充散列结构/271

13.7小结/273

13.8习题/274
第14章关系查询优化/275

14.1查询处理/275

14.1.1概述/275

14.1.2查询代价度量/276

14.2查询优化/276

14.2.1查询优化概述/277

14.2.2代数优化/277

14.2.3物理优化/281

14.3小结/284

14.4习题/284
第15章数据库安全/285

15.1数据库安全概述/285

15.1.1TCSEC标准/285

15.1.2CC标准/286

15.2数据库系统安全控制/287

15.2.1数据库系统安全模型/287

15.2.2用户身份标识与鉴别/288

15.2.3存取控制概述/289

15.3自主存取控制/290

15.3.1授权/291

15.3.2角色/293

15.3.3视图机制/294

15.4审计/295

15.4.1审计事件/295

15.4.2审计的作用/296

15.5强制存取控制/296

15.6数据加密/297

15.6.1加密技术/297

15.6.2数据库中的加密支持/297

15.7更高安全性保护/298

15.8小结/298

15.9习题/298
第16章数据库恢复/299

16.1故障类型/299

16.1.1事务故障/299

16.1.2系统故障/299

16.1.3介质故障/299

16.2恢复的基本原理与实现方法/300

16.3恢复技术/300

16.3.1数据转储/300

16.3.2日志文件格式/301

16.3.3日志登记原则/302

16.3.4使用日志重做和撤销事务/303

16.3.5检查点/305

16.4恢复算法/306

16.4.1事务回滚/306

16.4.2系统崩溃后的恢复/306

16.4.3介质故障后的恢复/307

16.5小结/308

16.6习题/308

第4篇新 技 术 篇
第17章数据库的发展及新技术/311

17.1数据库系统发展的特点/311

17.2数据管理技术发展的趋势/313

17.3面向对象数据库管理系统/314

17.3.1面向对象数据库管理系统介绍/314

17.3.2对象关系数据库管理系统介绍/316

17.4分布式数据库/316

17.5并行数据库/319

17.6空间数据库/320

17.7数据仓库与数据挖掘/322

17.8大数据/326

17.9小结/329

17.10习题/329
参考文献/330

前言

本书参考了很多优秀的国内外经典教材，如斯坦福大学的A First Course in Database、Fundamentals of Database Systems、Database System Concepts以及王珊主编的《数据库系统概论》等。本书根据数据库课程在大学中的教学大纲要求进行编写，以SQL Server中文版为实验环境，引入了大量的实例，偏重基础理论及应用实践，是作者多年从事数据库教学经验的总结。

本书分为4篇17章(书中有号的部分是可选的学习内容)，如下表所示。

第1篇基础篇
第1章绪论
第2章关系模型数据库
第3章关系代数
第2篇设计及应用篇
第4章使用实体—联系模型进行数据建模
第5章扩展的实体—联系模型
第6章实体—联系模型到关系模型的转换
第7章UML类图建模
第8章关系数据理论
第9章关系数据库标准语言SQL
第10章数据库编程
第11章数据库设计
第3篇管理篇
第12章并发控制
第13章数据库存储技术
第14章关系查询优化
第15章数据库安全
第16章数据库恢复
第4篇新技术篇第17章数据库的发展及新技术

本书第3篇(第12～16章)由徐述编写，其余篇章由黄雪华编写，其中部分插图由刘欢所画，同时，在曹步文、黄静老师的协助下，本书最终顺利完成。相关的配套资源可从清华大学出版社的网站上下载，也可向作者索取。

本书的出版得到清华大学出版社的大力支持和帮助，在此表示诚挚感谢。

由于时间比较紧张，作者水平有限，书中难免有不足之处，望广大读者给予批评指正。作者的电子邮箱为[email protected]。

编者

2018年5月