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第1章 数据库系统概述1

1.1 基本概念1

1.1.1 数据1

1.1.2 什么是数据库2

1.1.3 数据库管理系统4

1.1.4 数据库系统4

1.2 数据模型5

1.2.1 概念模型6

1.2.2 数据模型的三要素6

1.2.3 关系模型7

1.2.4 其他数据模型8

1.3 数据库系统的结构9

1.3.1 数据库系统的外部结构9

1.3.2 数据库系统的三级模式结构10

1.3.3 二级映像与数据独立性11

1.4 数据库语言12

1.4.1 数据定义语言12

1.4.2 数据操纵语言13

1.4.3 数据控制语言13

1.5 数据库管理员与数据库用户13

1.5.1 数据库管理员13

1.5.2 数据库用户14

1.6 数据库技术的发展15

1.7 小结15

习题16

第2章 实体-联系模型17

2.1 基本概念17

2.1.1 实体17

2.1.2 联系19

2.2 实体-联系图22

2.3 一个例子24

2.4 弱实体集25

2.5 扩展的E-R图28

2.5.1 特殊化和一般化28

2.5.2 属性继承29

2.5.3 一般化约束30

2.5.4 聚集31

2.6 小结32

习题33

第3章 关系数据模型35

3.1 关系数据库的结构35

3.1.1 关系的相关概念35

3.1.2 关系的码37

3.1.3 关系模式38

3.1.4 关系数据库38

3.2 从E-R模型到关系模型39

3.2.1 基本E-R图的转换39

3.2.2 扩展E-R图到关系模型的转换42

3.3 关系操作44

3.3.1 关系语言的分类44

3.3.2 关系操作的特点44

3.4 关系的完整性约束44

3.4.1 空值45

3.4.2 实体完整性45

3.4.3 参照完整性45

3.4.4 用户定义的完整性47

3.5 关系代数47

3.5.1 基本运算47

3.5.2 附加的关系运算49

3.5.3 用关系代数表达式表示查询51

3.5.4 扩展的关系运算56

3.6 关系演算58

3.6.1 元组关系演算59

3.6.2 域关系演算62

3.6.3 关系语言的表达能力63

3.7 关系数据库的更新63

3.7.1 插入63

3.7.2 删除64

3.7.3 修改64

3.8 小结65

习题65

实验一：认识数据库管理系统67

第4章 关系数据库标准语言SQL68

4.1 SQL概述68

4.1.1 发展历程68

4.1.2 SQL功能69

4.1.3 SQL的特点69

4.2 学生选课数据库70

4.3 数据定义72

4.3.1 SQL的数据类型72

4.3.2 模式的定义和删除73

4.3.3 定义、修改和删除基本表74

4.3.4 建立和删除索引78

4.4 数据查询79

4.4.1 SELECT语句的一般形式79

4.4.2 不带WHERE的简单查询80

4.4.3 带WHERE子句的查询81

4.4.4 排序和分组83

4.4.5 连接查询85

4.4.6 嵌套查询88

4.4.7 子查询导出的表92

4.4.8 集合运算92

4.5 数据更新94

4.5.1 插入94

4.5.2 删除95

4.5.3 修改96

4.6 视图96

4.6.1 定义视图和删除视图97

4.6.2 基于视图的查询99

4.6.3 基于视图的更新99

4.6.4 视图的作用100

4.7 嵌入式SQL101

4.7.1 概述101

4.7.2 不使用游标的SQL语句104

4.7.3 使用游标的SQL语句105

4.7.4 动态SQL110

4.8 小结111

习题112

实验二：交互式SQL语句113

实验三：嵌入式SQL语句113

第5章 数据库的完整性114

5.1 完整性概述114

5.2 实体完整性115

5.3 参照完整性115

5.3.1 参照完整性与E-R模型116

5.3.2 违反参照完整性的更新116

5.3.3 SQL中的参照完整性117

5.4 用户定义的完整性117

5.4.1 域约束117

5.4.2 属性约束120

5.4.3 关系约束120

5.4.4 断言与数据库约束121

5.5 触发器122

5.5.1 为什么需要触发器122

5.5.2 SQL中的触发器122

5.6 小结124

习题125

实验四：完整性控制125

第6章 数据库的安全性126

6.1 安全性概述126

6.2 用户标识与鉴别127

6.3 存取控制128

6.4 自主存取控制129

6.4.1 数据对象和存取权限129

6.4.2 存取控制的任务129

6.4.3 权限的授予和回收129

6.4.4 角色131

6.4.5 其他特性133

6.4.6 SQL授权的局限133

6.5 强制存取控制134

6.6 视图机制135

6.7 其他安全措施136

6.7.1 审计技术136

6.7.2 数据加密136

6.8 小结137

习题137

实验五：安全性控制138

第7章 关系数据库的设计理论139

7.1 问题提出139

7.1.1 不好的设计可能导致的问题139

7.1.2 数据依赖与冗余141

7.2 函数依赖141

7.2.1 函数依赖的定义141

7.2.2 函数依赖的意义142

7.2.3 逻辑蕴涵和依赖集的闭包143

7.3 函数依赖的推导144

7.3.1 Armstrong公理144

7.3.2 属性集的闭包145

7.3.3 函数依赖集的等价和极小覆盖147

7.4 关系模式的范式148

7.4.1 范式与规范化概述149

7.4.2 2NF、3NF和BCNF149

7.4.3 函数依赖与范式151

7.5 关系模式的分解151

7.5.1 无损连接分解151

7.5.2 保持函数依赖的分解153

7.6 将关系模式分解成高级范式156

7.6.1 具有无损连接性的BCNF分解156

7.6.2 具有无损连接性和保持函数依赖3NF分解157

7.7 多值依赖与4NF158

7.7.1 多值依赖159

7.7.2 函数依赖和多值依赖的公理160

7.7.3 函数依赖和多值依赖的闭包161

7.7.4 4NF162

7.7.5 具有无损连接性的4NF分解162

7.7.6 嵌入型多值依赖163

7.8 在设计中使用规范化理论164

7.8.1 关于规范化的附注164

7.8.2 E-R模型与规范化165

7.8.3 泛关系设计方法166

7.8.4 逆规范化167

7.9 小结167

习题168

附录：本章引理和定理证明169

第8章 数据库设计175

8.1 数据库设计概述175

8.1.1 什么是数据库设计175

8.1.2 数据库设计的特点176

8.1.3 数据库设计的步骤177

8.2 需求分析178

8.2.1 需求分析的步骤178

8.2.2 数据字典180

8.3 数据库概念设计182

8.3.1 什么是概念结构设计182

8.3.2 概念结构设计的方法182

8.3.3 数据抽象183

8.3.4 分E-R图设计184

8.3.5 分E-R图集成185

8.4 逻辑结构设计187

8.4.1 关系模式的规范化和优化188

8.4.2 外模式的设计189

8.5 数据库物理设计189

8.5.1 概述189

8.5.2 存取方法的选择190

8.5.3 存储结构192

8.6 数据库的实施和维护192

8.6.1 数据库建立与试运行192

8.6.2 数据库的运行与维护193

8.7 小结194

习题195

实验六：数据库设计196

第9章 查询处理与优化197

9.1 查询处理概述197

9.2 选择运算的实现199

9.2.1 基本算法199

9.2.2 使用索引的选择200

9.2.3 复杂选择的实现201

9.3 连接运算的实现202

9.3.1 基本算法202

9.3.2 索引嵌套循环连接203

9.3.3 排序-归并连接203

9.3.4 散列连接204

9.3.5 复杂的连接205

9.4 查询优化概述205

9.5 代数优化207

9.5.1 关系代数表达式的等价变换规则207

9.5.2 代数优化的启发式方法210

9.6 物理优化214

9.6.1 基于代价的优化214

9.6.2 物理优化的启发式方法216

9.6.3 一个物理优化的例子217

9.7 小结219

习题219

实验七：查询优化220

第10章 事务与并发控制221

10.1 事务的概念221

10.1.1 事务的特性221

10.1.2 事务状态222

10.1.3 SQL对事务的支持223

10.2 并发控制概述224

10.2.1 事务的并发执行224

10.2.2 并发执行可能导致的问题225

10.3 封锁226

10.3.1 共享锁与排它锁227

10.3.2 封锁协议227

10.3.3 活锁与死锁228

10.3.4 死锁的预防229

10.3.5 死锁的检测与解除230

10.4 并发调度的可串行化231

10.4.1 串行调度与并发调度231

10.4.2 冲突可串行化233

10.4.3 视图可串行化234

10.5 两阶段锁协议235

10.6 多粒度封锁237

10.6.1 粒度的层次结构237

10.6.2 意向锁238

10.7 小结239

习题239

实验八：事务与并发控制240

第11章 数据库的恢复技术241

11.1 数据库恢复概述241

11.2 存储器结构242

11.2.1 存储器类型242

11.2.2 稳定存储器的实现243

11.2.3 数据访问243

11.3 基于日志的恢复技术244

11.3.1 日志245

11.3.2 延迟更新技术245

11.3.3 即时更新技术247

11.4 基于检查点的恢复技术248

11.5 缓冲技术250

11.5.1 日志缓冲250

11.5.2 数据库缓冲250

11.6 介质故障恢复技术251

11.6.1 转储251

11.6.2 介质故障恢复252

11.7 其他恢复技术252

11.7.1 影子分页技术252

11.7.2 数据库镜像253

11.8 小结254

习题254

实验九：数据库的备份与恢复255

第12章 数据仓库256

12.1 数据仓库概述256

12.1.1 什么是数据仓库256

12.1.2 数据仓库的构建257

12.1.3 数据仓库的多维数据模型257

12.1.4 联机分析处理技术259

12.2 数据挖掘260

12.2.1 什么是数据挖掘261

12.2.2 数据挖掘的主要任务262

12.3 大数据下的新型数据仓库264

12.3.1 大数据环境下企业面临的挑战264

12.3.2 大数据环境下的新型数据仓库265

12.4 小结266

习题266

第13章 大数据管理267

13.1 大数据概述267

13.1.1 什么是大数据267

13.1.2 大数据的特征267

13.2 大数据关键技术269

13.2.1 大数据采集269

13.2.2 大数据预处理269

13.2.3 大数据存储及管理269

13.2.4 大数据分析与处理270

13.2.5 大数据展现与应用271

13.3 大数据的典型应用273

13.4 大数据处理系统274

13.4.1 Hadoop274

13.4.2 NoSQL277

13.4.3 NewSQL278

13.5 小结278

习题279

参考文献280