數據庫系統原理

《數據庫系統原理》是一本全面介紹數據庫系統理論、技術和方法的大學教科書，全書分為基礎篇、設計篇、實現篇、專題篇和新技術篇。基礎篇介紹數據庫的基本概念和體系結構、關係數據庫系統和數據庫的安全性與完整性。設計篇討論數據庫設計的基本步驟和設計方法，並介紹實體-聯繫模型、擴展的實體-聯繫模型和關係數據庫的函數依賴理論。實現篇介紹數據庫的物理存儲結構、數據字典、關係代數操作算法、查詢優化技術和事務處理技術。專題篇介紹新一代數據庫技術及應用、擴展的關係數據庫系統、面向對象與對象關係數據庫系統、分佈式數據庫系統和並行數據庫技術。新技術篇介紹數據庫領域的新進展，包括數據倉庫與聯機分析、數據挖掘、Web信息檢索與Web數據管理技術等。 ^[1] 

《數據庫系統原理》內容豐富，系統性強，知識體系新穎，理論與實踐結合，具有先進性和實用性，是高校計算機、信息與科學計算及信息管理與信息系統等專業本科生和研究生數據庫課程教材，也可作為數據庫領域從業人員的參考書。《數據庫系統原理》還將提供電子課件和實驗指導等教輔材料。

本套教材在原部級“九五”規劃教材的基礎上，按照“計算機學科教學計劃2001”進行全面更新，以適應高校計算機專業課程與教學改革的需要，並特別注意教材的可讀性和可用性，為任課教師提供各種教學服務(包括教學電子課件、教學指導材料、習題解答和實驗指導等)。

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第1篇基礎篇

第1章數據庫系統概述

1.1數據庫、數據庫管理系統和數據庫系統

1.2數據庫系統的特點與功能

1.2.1信息完整、功能通用

1.2.2程序與數據獨立

1.2.3數據抽象

1.2.4支持數據的不同視圖

1.2.5控制數據冗餘

1.2.6支持數據共享

1.2.7限制非授權的存取

1.2.8提供多種用户界面

1.2.9表示數據之間的複雜聯繫

1.2.10完整性約束

1.2.11數據恢復

1.3數據庫系統的用户

1.3.1數據庫管理員

1.3.2數據庫設計者

1.3.3最終用户

1.3.4系統分析員和應用程序員

1.3.5與數據庫系統有關的其他人員

1.4數據抽象

1.4.1數據抽象與數據庫的三種模式

1.4.2數據獨立性

1.5數據模型

1.5.1基於對象的數據模型

1.5.2基於記錄的數據模型

1.5.3物理數據模型

1.5.4數據庫模式和數據庫實例

1.6數據庫語言

1.7數據庫管理系統的結構

1.8數據庫技術的發展

1.8.1第一代數據庫系統

1.8.2第二代數據庫系統

1.8.3第三代數據庫系統

1.8.4Internet時代的數據庫技術

習題1

本章參考文獻

第2章關係數據庫系統

2.1關係數據模型

2.1.1數據結構

2.1.2完整性約束規則

2.2關係運算

2.2.1關係代數

2.2.2元組關係演算

2.2.3域關係演算

2.3關係運算的安全性

2.4關係代數、元組關係演算、域關係演算的等價性

2.5關係數據庫查詢語言

2.5.1ISBL語言

2.5.2QUEL語言

2.5.3QBE語言

2.6標準關係數據庫查詢語言SQL

2.6.1數據定義

2.6.2數據查詢

2.6.3數據更新

2.6.4視圖定義

2.6.5安全性機制

2.6.6嵌入式SQL語言

習題2

本章參考文獻

第3章數據庫的安全性與完整性

3.1安全性

3.1.1數據庫安全性與數據庫管理員

3.1.2系統保護機制

3.1.3授權機制

3.1.4統計數據庫的安全性

3.1.5數據庫加密技術

3.1.6數據庫操作跟蹤審計

3.2完整性

3.2.1完整性約束的類型

3.2.2顯式約束的定義

3.2.3完整性約束的驗證

習題3

本章參考文獻

第2篇設計篇

第4章數據庫設計概述與需求分析

4.1數據庫的設計概述

4.1.1數據庫的設計問題

4.1.2數據庫的生命週期

4.1.3數據庫的設計過程

4.2需求分析

4.2.1應用領域的調查分析

4.2.2定義數據庫系統支持的信息與應用

4.2.3定義數據庫操作任務

4.2.4定義數據項

4.2.5預測現行系統的未來改變

習題4

本章參考文獻

第5章概念數據庫設計

5.1概述

5.2實體聯繫模型

5.2.1實體和屬性

5.2.2實體型、鍵屬性和屬性的值域

5.2.3數據庫實例

5.2.4實體間的聯繫

5.2.5弱實體

5.2.6實體聯繫圖

5.3擴展的實體聯繫模型

5.3.1子類、超類、演繹和歸納

5.3.2演繹和歸納的性質

5.3.3範疇與範疇化

5.3.4EER圖

5.4概念設計的方法與策略

5.4.1概念設計的方法

5.4.2概念設計的策略

5.5視圖綜合設計方法

5.5.1局部概念模式設計

5.5.2全局概念模式合成

5.6事務的設計

習題5

本章參考文獻

第6章邏輯數據庫設計

6.1形成初始關係數據庫模式

6.2關係數據庫設計理論

6.2.1問題的提出

6.2.2函數依賴

6.2.3數據依賴的公理系統

6.2.4關係模式的規範形式

6.2.5多值依賴與第四範式

6.2.6連接依賴與第五範式

6.3關係模式規範化方法

6.3.1無損連接性和函數依賴保持性

6.3.2關係模式分解算法

6.4關係模式的優化

6.5完整性和安全性約束的定義

6.6邏輯數據庫的性能估計

習題6

本章參考文獻

第7章物理數據庫設計

7.1影響物理數據庫設計的因素分析

7.2為關係模式選擇存取方法

7.2.1索引存取方法的選擇

7.2.2Hash存取方法的選擇

7.2.3聚集存取方法的選擇

7.3物理存儲結構的設計

習題7

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第3篇實現篇

第8章物理存儲結構

8.1數據庫存儲設備

8.1.1磁盤存儲器

8.1.2磁盤緩衝處理技術

8.1.3磁盤的調度策略

8.1.4磁盤容錯技術

8.1.5第三級存儲器

8.2文件和文件記錄

8.3無序文件

8.4有序文件

8.5Hash文件

8.5.1簡單Hash方法

8.5.2動態Hash方法

8.5.3可擴展的Hash方法

8.6索引文件

8.6.1主索引

8.6.2聚集索引

8.6.3輔助索引

8.6.4多級索引

8.7B樹與B+樹索引結構

8.7.1索引樹結構

8.7.2B樹索引結構

8.7.3B+樹索引結構

8.8多維索引

8.8.1柵格文件

8.8.2KD樹

8.8.3R樹

8.8.4位圖索引

習題8

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第9章數據庫管理系統的數據字典

9.1關係數據庫管理系統的數據字典

9.2數據庫管理系統軟件模塊對數據字典的存取

習題9

第10章關係代數操作的實現算法

10.1查詢處理的過程

10.2選擇操作的實現算法

10.3笛卡兒積的實現算法

10.4連接操作的實現算法

10.5投影操作的實現算法

10.6集合的並、交、差的實現算法

習題10

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第11章查詢優化技術

11.1問題的提出

11.2啓發式關係代數優化方法

11.2.1關係代數等價變換規律

11.2.2啓發式代數優化規則

11.2.3啓發式代數優化算法

11.3啓發式關係演算優化方法

11.3.1多重自然連接的優化處理

11.3.2查詢的超圖表示

11.3.3超圖消解算法

11.4基於複雜性估計的查詢優化方法

11.5語義查詢優化方法

11.6查詢優化的遺傳算法

習題11

本章參考文獻

第12章事務處理技術之一：併發控制技術

12.1併發控制概述

12.1.1單用户和多用户數據庫系統

12.1.2併發控制的必要性

12.2事務模型

12.2.1事務中的讀寫操作

12.2.2事務的原子性

12.2.3事務的狀態

12.2.4事務的性質

12.3事務調度與可串行性

12.3.1事務的調度

12.3.2調度的可串行性

12.3.3調度的可串行性測試

12.4基於鎖的併發控制協議

12.4.1鎖的概念

12.4.2兩段鎖協議

12.4.3數據庫圖協議

12.5時間印協議

12.6其他併發控制技術

12.6.1實現併發控制的驗證技術

12.6.2多版本併發控制技術

12.6.3多種併發控制的粒度

12.7插入和刪除操作

12.7.1刪除操作對併發控制的影響

12.7.2插入操作對併發控制的影響

12.7.3插入元組現象

習題12

本章參考文獻

第13章事務處理技術之二：數據庫恢復技術

13.1數據庫恢復的必要性

13.2使用日誌的數據庫恢復技術

13.2.1數據庫系統日誌

13.2.2推遲更新技術

13.2.3即時更新技術

13.3緩衝技術

13.3.1日誌緩衝技術

13.3.2數據庫緩衝技術

13.4檢測點

13.5影子頁面技術

13.6永久存儲器中信息丟失後的數據庫恢復

13.7數據庫恢復與併發控制技術的結合

13.7.1事務的嵌套撤銷

13.7.2調度的可恢復性

習題13

本章參考文獻

第14章其他事務處理技術

14.1死鎖處理

14.1.1預防死鎖協議

14.1.2死鎖的檢測和恢復技術

14.2高性能事務處理系統

14.2.1主存數據庫

14.2.2事務的成批提交技術

14.3長事務處理技術

14.3.1可串行性概念不適於長事務處理

14.3.2嵌套事務技術

14.3.3補救事務技術

14.3.4實時數據庫系統

習題14

本章參考文獻

第4篇專題篇

第15章新一代數據庫系統及應用

15.1新一代數據庫應用

15.1.1工程設計與製造

15.1.2辦公自動化系統

15.1.3決策支持系統

15.1.4科學與統計數據管理

15.1.5異構多數據庫應用

15.1.6人工智能應用

15.1.7其他的新一代數據庫應用

15.2新一代數據庫系統的特點和熱點問題

15.3新一代數據庫系統

習題15

本章參考文獻

第16章擴展的關係數據庫系統

16.1基於邏輯的關係數據庫系統

16.1.1邏輯數據模型

16.1.2查詢的計算策略

16.1.3查詢結構

16.1.4否定

16.1.5非遞歸查詢

16.1.6遞歸查詢

16.2基於嵌套關係模型的關係數據庫系統

16.2.1文檔檢索實例

16.2.2嵌套關係模式的定義

16，2.3嵌套關係查詢語言

16.3專家數據庫系統

習題16

本章參考文獻

第17章面向對象與對象關係數據庫系統

17.1面向對象程序設計方法

17.2面向對象數據模型

17.2.1對象的結構

17.2.2類和類層次

17.2.3多重繼承性

17.2.4對象的標識

17.2.5對象的嵌套

17.3面向對象數據庫的物理組織

17.4面向對象數據庫的查詢

17.5面向對象數據庫模式的修改

習題17

本章參考文獻

第18章分佈式數據庫系統

18.1概述

18.1.1計算機網絡

18.1.2分佈式數據庫和分佈式數據庫系統

18.1.3分佈式數據庫的結構

18.2分佈式數據庫設計

18.2.1數據的重複存儲

18.2.2數據的分片存儲

18.2.3數據的組合存儲

18.2.4命名和局部自治性

18.3分佈式數據庫查詢處理

18.3.1分佈式數據庫管理系統概述

18.3.2分佈式查詢處理

18.4分佈式數據庫系統中的事務處理

18.4.1分佈式事務處理器的結構

18.4.2分佈式系統恢復技術

18.4.3分佈式併發控制技術

18.4.4分佈式死鎖處理技術

習題18

本章參考文獻

第19章並行數據庫技術

19.1支持並行數據庫的並行結構

19.2關係數據庫系統的固有並行性

19.3實現關係查詢並行化的數據流圖方法

19.4並行數據庫的物理組織

19.4.1一維數據劃分方法

19.4.2多維數據劃分方法

19.4.3傳統物理存儲結構的並行化

19.5新的並行數據操作算法

19，5.1基於嵌套循環的並行連接算法

19.5.2基於Sort-Merge的並行連接算法

19.5.3基於Hash的並行連接算法

19.5.4數據分佈的均勻性與並行連接算法

19.5.5數據的初始劃分與並行連接算法

19.6查詢優化技術

19.6.1基於左線性樹的查詢優化算法

19.6.2基於右線性樹的查詢優化算法

19.6.3基於片段式右線性樹的查詢優化算法

19.6.4基於濃密樹的查詢優化算法

19.6.5基於操作森林的查詢優化算法

習題19

本章參考文獻

第5篇新技術篇

第20章數據庫技術的研究進展

20.1影響數據庫技術發展的因素

20.2近10年出現的數據庫新技術和新問題

本章參考文獻

第21章數據倉庫與聯機分析處理技術

21.1什麼是數據倉庫

21.2數據倉庫系統的結構

21.3數據倉庫的多維數據模型

21.3.1多維數據集合

21.3.2多維數據集合的關係表示方法

21.3.3多維數據集合上的操作

21.4數據倉庫系統的實現技術

2l，4.1數據倉庫的存儲方法

21.4.2數據倉庫的索引技術

21.4.3數據操作算法

21.4.4查詢處理技術

21.5數據倉庫工具

21.6數據倉庫設計

本章參考文獻

第22章數據挖掘技術

22.1數據挖掘的基本概念

22.2關聯規則挖掘方法

22.3分類方法

22.4聚類方法

22.5相似性搜索技術

22.6Web挖掘技術

本章參考文獻

第23章Web信息檢索與Web數據管理技術

23.1Web信息檢索技術

23.1.1搜索引擎技術

23.1.2分類技術

23.1.3元搜索

本節參考文獻

23.2Web數據集成技術

23.2.1數據集成的演變

23.2.2傳統的多數據庫系統技術

23.2.3Web數據集成方法

本節參考文獻

23.3XML數據庫技術

本節參考文獻

第24章其他數據庫新技術

24.1多媒體數據庫技術

本節參考文獻

24.2時態數據庫技術

本節參考文獻

24.3空間數據庫技術

本節參考文獻

24.4移動數據庫技術

本節參考文獻

24.5主動數據庫系統

本節參考文獻

24.6數據流技術

本節參考文獻

……