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在大數據時代背景下，本書以培養數據管理應用型人纔為目標，繫統全面地講述了數據庫繫統的基礎理論知識、基本方法與應用技術。本書總共包含4篇17章，第1篇為基礎篇，包括緒論、關繫模型數據庫、關繫代數。第2篇為設計及應用篇，包括使用實體—聯繫模型進行數據建模、擴展的實體—聯繫模型、實體—聯繫模型到關繫模型的轉換、UML類圖建模、關繫數據理論、關繫數據庫標準語言SQL、數據庫編程、數據庫設計。第3篇為管理篇，包括並發控制、數據庫存儲技術、關繫查詢優化、數據庫安全、數據庫恢復。第4篇為新技術篇，包括數據庫的發展及新技術。

目錄


第1篇基礎篇
第1章緒論/3

1.1概述/3

1.1.1數據庫的基本概念/4

1.1.2數據庫管理繫統介紹/7

1.1.3示例/8

1.2邏輯數據模型/9

1.2.1層次模型/10

1.2.2網狀模型/11

1.2.3關繫模型/12

1.3數據庫繫統的結構/12

1.3.1模式及實例的概念/13

1.3.2數據庫繫統的三級模式結構/13

1.3.3數據庫繫統的體繫結構/16

1.4數據管理技術的發展歷史/17

1.4.1人工管理階段/18

1.4.2文件繫統管理階段/18

1.4.3數據庫管理繫統階段/20

1.5DBMS組成/22

1.6小結/22

1.7習題/23
第2章關繫模型數據庫/24

2.1關繫模型數據庫的數據結構/24

2.1.1關繫模型的基本概念/24

2.1.2關繫的性質/27

2.1.3關繫模型的形式化定義/29

2.2關繫模型的完整性/35

2.2.1實體完整性/35

2.2.2參照完整性/35

2.2.3用戶自定義完整性/37

2.3本書示例數據庫/38

2.4小結/39

2.5習題/39
第3章關繫代數/40

3.1關繫操作/40

3.2關繫操作的語言/40

3.3關繫代數運算/41

3.3.1傳統的集合運算/41

3.3.2專門的關繫運算/45

3.3.3關繫代數表達式應用舉例/52

3.4小結/53

3.5習題/53




















第2篇設計及應用篇
第4章使用實體—聯繫模型進行數據建模/57

4.1數據模型/57

4.2概念模型/57

4.3實體—聯繫模型/58

4.3.1基本概念/58

4.3.2一個完整的示例/62

4.3.3ER圖表示法小結/64

4.3.4聯繫的不同表示法/64

4.4ER圖應用舉例/66

4.5小結/67

4.6習題/67
第5章擴展的實體—聯繫模型/68

5.1擴展的實體—聯繫模型介紹/68

5.1.1擴展的ER模型的基本概念/68

5.1.2一個完整的示例/72

5.2ER及EER模型的設計步驟/74

5.3ER及EER模型的設計原則/74

5.4EER圖應用舉例/77

5.5小結/77

5.6習題/77
第6章實體—聯繫模型到關繫模型的轉換/78

6.1ER模型到關繫模型的轉換/78

6.1.1實體的映射/78

6.1.2二元聯繫的映射/79

6.1.3其他元素的映射/82

6.2一個完整的ER模型轉換示例/83

6.3EER模型到關繫模型的轉換/85

6.3.1父類與子類的轉換/85

6.3.2聚集的轉換/87

6.4一個完整的EER模型轉換示例/88

6.5小結/90

6.6習題/90
第7章UML類圖建模/91

7.1概述/91

7.2UML類圖表示法/91

7.3示例/95

7.4UML類圖到關繫模型的轉換/96

7.5數據庫設計工具/97

7.6小結/99

7.7習題/99
第8章關繫數據理論/100

8.1規範化理論概述/100

8.2基本概念/104

8.3範式/106

8.3.1**範式/106

8.3.2第二範式/107

8.3.3第三範式/109

8.3.4BCNF/110

8.3.5多值依賴與第四範式/112

8.3.6連接依賴與5NF/113

8.3.7規範化小結/114

8.4Armstrong公理繫統/114

8.5關繫模式分解/118

8.6模式分解算法/121

8.7規範化應用/122

8.8小結/124

8.9習題/124
第9章關繫數據庫標準語言SQL/126

9.1SQL概述/126

9.2SQL定義/128

9.2.1數據定義和數據類型/128

9.2.2定義約束/131

9.2.3模式修改語句/135

9.2.4應用舉例/136

9.3查詢/137

9.3.1單表查詢/138

9.3.2多表查詢/143

9.3.3嵌套查詢/149

9.3.4集合查詢/153

9.3.5基於派生表的查詢/155

9.3.6應用舉例/155

9.4數據*新/160

9.4.1插入數據/160

9.4.2修改數據/161

9.4.3刪除數據/162

9.4.4應用舉例/163

9.5視圖/164

9.5.1定義視圖/164

9.5.2查詢視圖/166

9.5.3*新視圖/167

9.5.4視圖的優點/168

9.5.5應用舉例/169

9.6索引/170

9.7其他的相關理論/171

9.8小結/172

9.9習題/172
**0章數據庫編程/173

10.1編程介紹/173

10.2嵌入式SQL/173

10.3數據庫編程語言/175

10.3.1基本語法/175

10.3.2存儲過程與函數/179

10.3.3觸發器/183

10.3.4遊標/185

10.4數據庫接口及訪問技術/186

10.4.1ADO.NET編程/187

10.4.2JDBC編程/189

10.5小結/191

10.6習題/191
**1章數據庫設計/192

11.1數據庫設計概述/192

11.1.1數據庫設計方法/192

11.1.2數據庫設計步驟/193

11.2需求分析/195

11.2.1需求分析的方法/196

11.2.2數據流圖/197

11.2.3數據字典/200

11.3概念結構設計/201

11.3.1概念模型的特點/201

11.3.2概念結構設計方法/202

11.3.3局部概念模型設計/203

11.3.4全局概念模型設計/205

11.4邏輯結構設計/209

11.4.1ER模型到關繫模型的轉換/209

11.4.2關繫模型的優化/209

11.4.3設計用戶子模式/210

11.5物理結構設計/210

11.5.1存取方法/211

11.5.2存儲結構/212

11.5.3評價物理結構/213

11.6數據庫的實施/213

11.7數據庫的運行和維護/215

11.8數據庫設計案例——學生成績管理繫統/216

11.8.1需求分析/216

11.8.2概念結構設計/217

11.8.3邏輯結構設計/217

11.8.4物理結構設計/221

11.8.5相關數據庫代碼/221

11.8.6部分模塊界面圖/228

11.9小結/242

11.10習題/242

第3篇管理篇
**2章並發控制/245

12.1事務/245

12.1.1事務的概念/245

12.1.2事務的ACID性質/245

12.2並發控制/246

12.2.1事務並發執行的必要性/246

12.2.2並發操作帶來的問題/247

12.2.3並發事務調度可串行化/248

12.3封鎖技術/249

12.3.1封鎖類型/249

12.3.2封鎖協議/250

12.3.3兩段鎖協議/251

12.4封鎖帶來的問題/252

12.4.1活鎖/252

12.4.2死鎖/252

12.5多粒度封鎖/254

12.5.1多粒度樹/254

12.5.2意向鎖/255

12.6小結/256

12.7習題/257
**3章數據庫存儲技術/258

13.1數據庫繫統存儲結構/258

13.1.1數據庫磁盤存儲器中的數據結構/258

13.1.2數據庫繫統存儲介質/259

13.2數據文件的記錄格式/260

13.2.1定長記錄/260

13.2.2變長記錄/260

13.3數據文件格式/262

13.3.1文件格式/262

13.3.2順序文件/262

13.3.3聚集文件/263

13.4索引技術/263

13.4.1索引的概念/263

13.4.2主索引/263

13.4.3輔助索引/265

13.4.4索引的*新/265

13.5B+樹索引文件/266

13.5.1B+樹的結構/266

13.5.2B+樹的查詢/267

13.5.3B+樹的*新/268

13.6散列索引文件/269

13.6.1散列技術/269

13.6.2靜態散列索引/270

13.6.3可擴充散列結構/271

13.7小結/273

13.8習題/274
**4章關繫查詢優化/275

14.1查詢處理/275

14.1.1概述/275

14.1.2查詢代價度量/276

14.2查詢優化/276

14.2.1查詢優化概述/277

14.2.2代數優化/277

14.2.3物理優化/281

14.3小結/284

14.4習題/284
**5章數據庫安全/285

15.1數據庫安全概述/285

15.1.1TCSEC標準/285

15.1.2CC標準/286

15.2數據庫繫統安全控制/287

15.2.1數據庫繫統安全模型/287

15.2.2用戶身份標識與鋻別/288

15.2.3存取控制概述/289

15.3自主存取控制/290

15.3.1授權/291

15.3.2角色/293

15.3.3視圖機制/294

15.4審計/295

15.4.1審計事件/295

15.4.2審計的作用/296

15.5強制存取控制/296

15.6數據加密/297

15.6.1加密技術/297

15.6.2數據庫中的加密支持/297

15.7*高安全性保護/298

15.8小結/298

15.9習題/298
**6章數據庫恢復/299

16.1故障類型/299

16.1.1事務故障/299

16.1.2繫統故障/299

16.1.3介質故障/299

16.2恢復的基本原理與實現方法/300

16.3恢復技術/300

16.3.1數據轉儲/300

16.3.2日志文件格式/301

16.3.3日志登記原則/302

16.3.4使用日志重做和撤銷事務/303

16.3.5檢查點/305

16.4恢復算法/306

16.4.1事務回滾/306

16.4.2繫統崩潰後的恢復/306

16.4.3介質故障後的恢復/307

16.5小結/308

16.6習題/308

第4篇新 技 術 篇
**7章數據庫的發展及新技術/311

17.1數據庫繫統發展的特點/311

17.2數據管理技術發展的趨勢/313

17.3面向對像數據庫管理繫統/314

17.3.1面向對像數據庫管理繫統介紹/314

17.3.2對像關繫數據庫管理繫統介紹/316

17.4分布式數據庫/316

17.5並行數據庫/319

17.6空間數據庫/320

17.7數據倉庫與數據挖掘/322

17.8大數據/326

17.9小結/329

17.10習題/329
參考文獻/330

第3章關 繫 代 數 從數據結構、數據操作、完整性約束3個方面描述數據模型。第2章講述了關繫數據模型的數據結構及完整性約束，本章主要講述關繫數據模型的動態行為(即數據操作)。關繫數據庫操作涉及操作內容、使用語言及實現方法。
3.1關繫操作 關繫的操作采用集合操作方式，操作的對像和結果都是集合，操作方式是一次一集合(setatatime)，而非關繫數據庫的操作是一次一記錄(recordatatime)。
關繫模型常用的操作分為兩類: 一類為非查詢操作，包括插入(insert)、刪除(delete)、修改(update)；一類為查詢操作。
關繫的查詢表達能力很強，是關繫操作的主要部分。查詢操作包括選擇(select)、投影(project)、連接(join)、除(divide)、並(union)、交(intersection)、差(except)、笛卡兒積(Cartesian Product)等。其中，選擇、投影、並、差、笛卡兒積是5種基本操作，其他操作可以由基本操作定義和導出。
3.2關繫操作的語言 關繫操作集合的能力通常用關繫代數或關繫演算表示。關繫代數是用關繫的運算來表達查詢要求。關繫演算則是用謂詞來表達查詢要求。關繫演算又可按謂詞變元的基本對像是元組變量，還是域變量分為元組關繫演算和域關繫演算。關繫代數、關繫演算、域演算這3種語言在表達能力上是**等價的。
關繫代數、關繫演算、域演算這3種語言都是抽像的查詢語言，它們與具體的DBMS中實現的實際語言並不一樣，但它們能作為評估實際繫統中查詢語言的標準或基礎。DBMS中實際的查詢除了提供關繫代數和關繫演算中定義的功能外，還提供許多附加功能，如聚集函數、關繫賦值、算術運算等。
另外，還有一種介於關繫代數和關繫演算之間的語言SQL(Structured Query Language)。SQL不僅具有豐富的查詢功能，而且具有數據定義、數據控制功能，是集數據查詢、數據定義、數據控制、數據操縱於一體的關繫數據語言。它充分體現了關繫數據語言的特點和優點，是關繫數據庫的標準語言。
因此，關繫數據語言分為3類，如圖3.1所示。圖3.1關繫數據語言的分類 3.3關繫代數運算 關繫代數是一種抽像的查詢語言，它用關繫的運算來表達查詢。
關繫運算體繫: 所有以關繫為運算對像的一組運算符及其對應運算規則的合稱。
關繫代數就是用關繫運算符連接操作對像的表達式，而操作對像是關繫，其操作結果仍然是關繫，關繫運算符有傳統的集合運算符、專門的關繫運算符、比較運算符以及邏輯運算符，如圖3.2所示。
圖3.2關繫代數運算符 關繫代數的運算按運算符的不同分為傳統的集合運算、專門的關繫運算。比較運算符和邏輯運算符用來輔助專門的關繫運算符進行查詢操作。關繫是行的集合，每行可以看成一個元素，因此，關繫的查詢請求可以采用傳統的集合運算來表達。
3.3.1傳統的集合運算 傳統關繫運算包括並、交、差、廣義笛卡兒積。其中，並、交、差運算要求操作對像具有相同的模式，即操作對像具有相同的目且相應屬性的取值來自同一個域。
1. 並運算(通過兩個例子) 設關繫R和關繫S具有相同的目n(即兩個關繫都有n個屬性)，且相應的屬性值取自同一個域，則關繫R與關繫S的並由屬於R或屬於S的元組組成，其結果仍為n目關繫，記為: R∪S={t |t∈R∨t∈S}【例3.1】關繫R與關繫S的並運算如圖3.3所示。
圖3.3並運算舉例一