數據庫技術與應用

本書全面系統地介紹了數據庫系統的基本理論和最新技術。全書共分為15 章，第1 章介紹了數據管理技術的發展， ^[1]  闡述了數據、數據庫、數據庫管理系統和數據庫系統的概念，最後介紹了數據庫系統結構；第2章介紹了數據模型；第3章和第4章詳細介紹了關係數據庫和關係數據庫標準語言；第5章至第7章分別介紹了數據庫完整性與安全性、關係數據理論和實體-聯繫(E-R)模型；第8章至第10章分別介紹了數據庫恢復技術、併發控制、查詢處理和優化；第11章至第13章分別介紹了數據庫管理系統、數據庫技術的發展、數據倉庫與數據挖掘；第14章和第15章分別介紹了數據庫設計和數據庫設計工具PowerDesigner。 ^[2]  本書可作為高等院校計算機科學與技術、軟件工程、信息管理等專業本、專科生教材和考研、考證參考書，亦可供從事計算機科學、工程和應用等方面工作的科技人員參考。 ^[2] 

第1章 數據庫系統概述 1

1.1 數據管理技術的發展 1

1.1.1 人工管理階段 1

1.1.2 文件系統階段 2

1.1.3 數據庫系統階段 4

1.2 數據和數據庫 8

1.3 數據庫管理系統 9

1.4 數據庫系統 9

1.5 數據庫系統結構 12

1.5.1 數據庫系統的三級模式結構 12

1.5.2 數據庫的二級映像與數據獨立性 14

1.5.3 數據庫系統的外部體系結構 15

1.6 小結 18

1.7 思考練習 18

第2章 數據模型 20

2.1 模型與數據模型 20

2.2 概念數據模型 21

2.3 邏輯數據模型 24

2.3.1 邏輯數據模型概述 24

2.3.2 層次模型 25

2.3.3 網狀模型 27

2.3.4 關係模型 29

2.3.5 面向對象數據模型 31

2.4 半結構化數據模型 33

2.5 小結 34

2.6 思考練習 34

第3章關係數據庫 36

3.1關係模型的基本概念 36

3.1.1關係數據結構 36

3.1.2關係模式 39

3.2關係的完整性 40

3.3關係操作 42

3.3.1基本的關係操作 42

3.3.2關係操作語言的種類 42

3.4關係代數 43

3.4.1傳統的集合運算 44

3.4.2專門的關係運算 45

3.5關係演算 50

3.5.1元組關係演算 51

3.5.2域關係演算 52

3.6小結 54

3.7思考練習 55

第4章關係數據庫標準語言SQL 57

4.1SQL概述 57

4.1.1SQL的產生和發展 57

4.1.2SQL的功能 58

4.1.3SQL的特點 59

4.2數據定義 60

4.2.1SQL的數據類型 61

4.2.2模式的定義和刪除 62

4.2.3基本表的定義、修改

和刪除 63

4.2.4索引的建立和刪除 66

4.3數據查詢 68

4.3.1單表查詢 69

4.3.2連接查詢 75

4.3.3嵌套查詢 76

4.3.4集合查詢 80

4.4數據更新 81

4.4.1插入數據 81

4.4.2修改數據 82

4.4.3刪除數據 83

4.5視圖 84

4.5.1視圖的定義和刪除 84

4.5.2基於視圖的查詢 86

4.5.3更新視圖 87

4.5.4視圖的作用 88

4.6嵌入式SQL 89

4.6.1嵌入式SQL概述 89

4.6.2嵌入式SQL的一般形式 90

4.6.3嵌入式SQL語句與

主語言之間的通信 90

4.6.4不使用遊標的SQL語句 93

4.6.5使用遊標的SQL語句95

4.6.6動態SQL 97

4.7小結 99

4.8思考練習 100

第5章數據庫完整性與安全性 102

5.1完整性概述 102

5.1.1完整性概念 102

5.1.2完整性約束條件 103

5.1.3完整性控制機制 104

5.2實體完整性 104

5.2.1實體完整性定義 105

5.2.2實體完整性檢查和違約處理 105

5.3參照完整性 106

5.3.1參照完整性定義 107

5.3.2參照完整性檢查和違約處理 107

5.4用户自定義完整性 108

5.4.1屬性上的約束條件 108

5.4.2元組上的約束條件 109

5.4.3域約束 110

5.4.4斷言約束 111

5.5完整性約束的修改 112

5.5.1完整性約束命名 112

5.5.2修改完整性約束 113

5.6觸發器 113

5.6.1定義觸發器 114

5.6.2激活觸發器 116

5.6.3刪除觸發器 116

5.7安全性概述 117

5.7.1安全性概念 117

5.7.2數據庫安全性的保護範圍 117

5.7.3數據庫安全保護的任務和措施 119

5.8DBMS中的安全性保護 119

5.8.1用户標識和鑑別 120

5.8.2存取控制 121

5.8.3審計跟蹤 122

5.9SQL中的安全性機制 123

5.9.1授權機制 123

5.9.2視圖機制 126

5.9.3角色機制 126

5.10其他安全機制 128

5.10.1數據加密 128

5.10.2統計數據庫的安全性 129

5.11小結 130

5.12思考練習 130

第6章關係數據理論 132

6.1問題的提出 132

6.1.1數據冗餘導致的問題 132

6.1.2問題分析 133

6.2函數依賴 134

6.2.1函數依賴定義 134

6.2.2碼 136

6.2.3邏輯藴含 137

6.2.4閉包 138

6.2.5極小函數依賴集 140

6.3規範化 141

6.3.1第一範式(1NF) 141

6.3.2第二範式(2NF) 142

6.3.3第三範式(3NF) 144

6.3.4BCNF 145

6.3.5多值依賴與第四範式(4NF) 147

6.3.6連接依賴與第五範式(5NF) 150

6.3.7規範化小結 151

6.4模式分解 152

6.4.1模式分解的相關定義 152

6.4.2分解的無損連接性和保持函數依賴性 154

6.4.3模式分解算法 156

6.5小結 158

6.6思考練習 159

第7章實體-聯繫(E-R)模型 161

7.1E-R模型的基本概念 161

7.1.1實體 162

7.1.2聯繫 163

7.1.3屬性 165

7.1.4約束 168

7.2E-R模型存在的問題 169

7.2.1扇形陷阱 169

7.2.2深坑陷阱 170

7.3E-R圖符號 172

7.4E-R模型例子 172

7.5小結 174

7.6思考練習 175

第8章數據庫恢復技術 176

8.1事務的基本概念 176

8.2數據庫恢復概述 178

8.3故障的分類 178

8.4恢復的實現技術 180

8.4.1數據轉儲 180

8.4.2日誌文件(Logging) 181

8.5恢復策略 183

8.5.1事務故障的恢復 183

8.5.2系統故障的恢復 184

8.5.3介質故障的恢復 184

8.6具有檢查點的恢復技術 185

8.7數據庫鏡像 187

8.8小結 188

8.9思考練習 188

第9章併發控制 189

9.1併發控制概述 189

9.2封鎖 191

9.2.1鎖 192

9.2.2封鎖協議 192

9.3活鎖和死鎖 193

9.3.1活鎖 194

9.3.2死鎖 194

9.4併發調度的可串行化 196

9.4.1可串行化調度 196

9.4.2衝突可串行化調度 197

9.5兩段鎖協議 198

9.6封鎖的粒度 198

9.6.1鎖的粒度 198

9.6.2多粒度封鎖 199

9.6.3意向鎖 200

9.7小結 201

9.8思考練習 201

第10章查詢處理和優化 202

10.1查詢處理 202

10.1.1查詢處理步驟 202

10.1.2查詢執行代價度量 203

10.2查詢優化 204

10.2.1查詢優化的必要性 205

10.2.2查詢優化的可行性 206

10.3代數優化 207

10.3.1關係代數表達式等價變換規則 207

10.3.2語法樹 210

10.3.3關係代數表達式優化算法 210

10.4物理優化 214

10.4.1基於啓發式規則的存取路徑選擇優化 214

10.4.2基於代價估算的優化 218

10.5實際應用中的查詢優化 220

10.5.1基於索引的優化 220

10.5.2查詢語句的優化 221

10.6小結 224

10.7思考練習 224

第11章數據庫管理系統 225

11.1DBMS的基本功能 225

11.2DBMS的系統結構 226

11.2.1DBMS的層次結構 226

11.2.2DBMS的運行過程 228

11.3主流商用DBMS介紹 229

11.3.1Oracle 229

11.3.2MicrosoftSQLServer 233

11.3.3DB2 236

11.3.4MySQL 238

11.3.5Sybase 241

11.3.6VisualFoxPro 244

11.3.7Access 245

11.4小結 245

11.5思考練習 246

第12章數據庫技術的發展 247

12.1數據庫技術的發展歷程 247

12.1.1第一代數據庫系統 247

12.1.2第二代數據庫系統 248

12.1.3第三代數據庫系統 249

12.2數據庫技術的發展趨勢 249

12.2.1數據庫發展特點 250

12.2.2數據庫技術發展趨勢 250

12.3新一代數據庫技術 252

12.3.1面向對象數據庫 252

12.3.2時態數據庫 253

12.3.3主動數據庫 255

12.3.4主存數據庫 256

12.3.5並行數據庫 258

12.3.6分佈式數據庫 259

12.3.7空間數據庫 261

12.3.8知識數據庫 261

12.3.9多媒體數據庫 262

12.3.10XML數據庫 262

12.4小結 263

12.5思考練習 263

第13章數據倉庫與數據挖掘 264

13.1數據倉庫概述 264

13.1.1數據倉庫的定義 264

13.1.2數據倉庫的基本結構 266

13.1.3數據倉庫的主要應用 267

13.2數據挖掘概述 268

13.2.1數據挖掘的定義 268

13.2.2數據挖掘技術及應用 268

13.2.3數據挖掘與數據倉庫的聯繫與區別 270

13.3常用的數據挖掘工具 271

13.3.1數據挖掘工具的種類 271

13.3.2常用數據挖掘工具 271

13.4小結 273

13.5思考練習 273

第14章數據庫設計 274

14.1數據庫設計概述 274

14.1.1數據庫設計的特點 275

14.1.2數據庫設計的方法 275

14.1.3數據庫設計的步驟 276

14.1.4數據庫設計過程中的各級模式 278

14.2需求分析 278

14.2.1需求分析的任務 278

14.2.2編寫需求分析説明書 280

14.2.3需求分析的方法 280

14.3概念結構設計 284

14.3.1概念結構設計概述 284

14.3.2概念結構設計的方法與步驟 285

14.3.3局部概念模型設計 286

14.3.4全局概念模型設計視圖的集成 287

14.4邏輯結構設計 288

14.4.1E-R圖向關係模型的轉換 288

14.4.2數據模型的優化 291

14.4.3外模式設計 291

14.5物理結構設計 292

14.5.1物理結構設計的目標和內容 292

14.5.2確定數據庫的存取方法 293

14.5.3確定數據庫的存儲結構 294

14.5.4物理結構評價 295

14.6數據庫的實施 295

14.6.1數據的載入 295

14.6.2數據庫應用程序的調試和試運行 296

14.7數據庫運行維護 297

14.8小結 298

14.9思考練習 298

第15章數據庫設計工具PowerDesigner 300

15.1PowerDesigner簡介 300

15.1.1PowerDesigner建模工具簡介 300

15.1.2PowerDesigner的主要功能和模型 301

15.2PowerDesigner安裝 303

15.3概念數據模型設計 306

15.4物理數據模型設計 310

15.4.1使用CDM生成PDM 310

15.4.2直接創建PDM 311

15.4.3使用物理數據模型創建數據庫腳本 313

15.5小結 316

15.6思考練習 316

參考文獻 317

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