數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理

前言

　　數(shù)據(jù)庫技術是計算機科學領域中發(fā)展最快、應用最廣泛的技術之一。自20世紀60年代末以來，在40年的發(fā)展歷程中，數(shù)據(jù)庫技術的研究和應用取得了巨大的成就。數(shù)據(jù)庫技術被廣泛應用于管理各種信息，已成為當今計算機信息系統(tǒng)的基礎和核心，成為管理和利用信息資源不可缺少的工具?！　?shù)據(jù)庫技術的廣泛應用受到了人們的極大關注，學習和了解數(shù)據(jù)庫技術成了廣大科技工作者、管理人員和數(shù)據(jù)庫使用者的共同需要。數(shù)據(jù)庫是計算機專業(yè)大學生的必修課之一，非計算機專業(yè)的學生也需要學習和應用數(shù)據(jù)庫技術來解決本專業(yè)的問題。從這些需求出發(fā)，作者編寫了這本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教材。　　本書是作者在多年從事教學和科研的基礎上編寫成的。在編寫和組織內(nèi)容時，注重了內(nèi)容的全面性和實用性。本書內(nèi)容包括數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫語言、數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)技術、數(shù)據(jù)庫的設計理論和技術、數(shù)據(jù)庫的存儲結構等。除了介紹數(shù)據(jù)庫的基礎知識和技術外，還介紹了數(shù)據(jù)庫的新技術，力求使讀者能夠全面了解數(shù)據(jù)庫涉及的概念、原理、方法和技術，了解數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展和研究成果。書中的大部分示例結合了商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server數(shù)據(jù)庫。從實用性出發(fā)，在介紹基本SQL語句功能的基礎上，進一步介紹了這些命令語句的實際應用，以幫助讀者加深對SQL語句的理解和應用。在數(shù)據(jù)庫設計部分，介紹了實用的IDEF1X數(shù)據(jù)建模方法，這在同類教材中很少見。書中結合實際示例介紹了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模過程?！　∪珪卜?7章，第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論，介紹數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等涉及的基本概念；第2章數(shù)據(jù)模型，介紹E-R模型、層次模型和網(wǎng)狀模型、關系模型和面向對象模型中的基本概念；第3章關系數(shù)據(jù)庫，介紹關系數(shù)據(jù)庫涉及的基本概念及對關系的各種運算；第4章關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL，介紹SQL語言涉及的基本概念和SQL語言的主要功能；第5章查詢處理和優(yōu)化，介紹關系數(shù)據(jù)庫的查詢處理和查詢優(yōu)化技術；第6章至第9章，介紹數(shù)據(jù)庫保護技術，分別介紹了數(shù)據(jù)庫安全性概念和數(shù)據(jù)庫采用的各種安全性措施、數(shù)據(jù)庫完整性概念和完整性約束機制、數(shù)據(jù)庫恢復技術和數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制技術，并介紹了實際數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中所采用的各種數(shù)據(jù)保護技術；第10章至第12章介紹數(shù)據(jù)庫設計理論和設計方法，結合SQL Server數(shù)據(jù)庫介紹了數(shù)據(jù)庫編程中的基本概念和方法；第13章數(shù)據(jù)庫的存儲結構，介紹數(shù)據(jù)庫存儲技術，包括記錄的存儲結構和數(shù)據(jù)庫中使用的各種文件的存儲結構；第14章至第17章介紹數(shù)據(jù)庫的新技術，重點介紹了分布式數(shù)據(jù)庫、對象和對象關系數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫等，并簡要介紹了其他數(shù)據(jù)庫的新技術和新應用?！　”緯诰帉戇^程中注意取材合理，盡量反映國內(nèi)外最新研究成果，力求做到理論聯(lián)系實際，概念清晰，通俗易懂，以便于自學?！　”緯勺鳛榇髮Ｔ盒?shù)據(jù)庫課程的使用教材，1～13章為本科生教學的基本內(nèi)容，建議學時48～64，其中帶*的部分為非主講內(nèi)容，其他章節(jié)可供本科生、研究生作為參考。本書也可作為從事數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究、開發(fā)和應用的研究人員和工程技術人員的參考書?！　⒓颖緯帉懙娜藛T和章節(jié)： 第1章～第4章和第10章由周志逵編寫，第5章～第7章由孫新編寫，第8章和第9章由陸耀編寫，第11章、第12章、第16章和第17章由郭貴鎖編寫，第13章～第15章由張文耀編寫。周志逵對全書內(nèi)容進行了統(tǒng)稿和審定?！　≡诒緯木帉戇^程中，2006級研究生陳銀美等參與了書稿的部分編輯工作，在此表示衷心的感謝?！　∮捎谧髡咚接邢?，書中難免存在許多不足之處，懇請讀者批評指正?！　∽?者

內(nèi)容概要

　　《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念、原理、技術和方法進行了系統(tǒng)和全面的闡述。全書共分17章，其中，第1～3章介紹了數(shù)據(jù)庫的基本概念，包括數(shù)據(jù)庫的發(fā)展過程、數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結構、數(shù)據(jù)模型和關系代數(shù)等；第5～9章對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的查詢優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫安全性和完整性、數(shù)據(jù)庫的恢復技術、并發(fā)控制等內(nèi)容進行了闡述；第10章和第11章分別是數(shù)據(jù)庫設計理論和數(shù)據(jù)庫設計方法；第4章和第12章分別介紹了標準的SQL語言和SQL Server的Transact-SQL語言編程；第13章介紹了數(shù)據(jù)庫的存儲技術；第14～17章是數(shù)據(jù)庫新技術的內(nèi)容，分別介紹了分布式數(shù)據(jù)庫、面向對象數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫等?！　　稊?shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》在介紹理論的同時對SQL Server數(shù)據(jù)庫中的具體實現(xiàn)進行了簡要的描述，以達到理論與實際相結合的目的?！　　稊?shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》可以作為高等學校計算機專業(yè)、信息管理與信息系統(tǒng)等相關專業(yè)數(shù)據(jù)庫原理課程的教材，也可作為從事數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究、開發(fā)和應用的研究人員和工程技術人員的參考書。

書籍目錄

第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論11.1 數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展11.1.1 人工管理階段11.1.2 文件系統(tǒng)階段21.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段31.2 什么是數(shù)據(jù)庫51.3 數(shù)據(jù)模型61.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構71.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構81.4.2 三級模式結構的二級映像91.5 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)91.5.1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能91.5.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成121.5.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的工作過程121.6 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的不同視圖131.7 數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展151.8 小結16習題16第2章 數(shù)據(jù)模型182.1 E-R概念模型182.1.1 E-R數(shù)據(jù)模型中的基本概念182.1.2 E-R數(shù)據(jù)模型212.2 層次數(shù)據(jù)模型252.3 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型262.4 關系數(shù)據(jù)模型282.4.1 關系模型的基本概念和結構282.4.2 關系模型的數(shù)據(jù)完整性約束302.4.3 關系模型的數(shù)據(jù)操縱302.4.4 關系模型與網(wǎng)狀和層次模型的比較312.5 面向對象數(shù)據(jù)模型322.6 小結33目錄數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理　習題34第3章 關系數(shù)據(jù)庫353.1 關系模型的基本概念353.1.1 關系的定義353.1.2 關系模式和關系數(shù)據(jù)庫373.1.3 鍵373.1.4 完整性約束383.2 關系代數(shù)393.2.1 傳統(tǒng)的集合運算403.2.2 專門的關系運算413.2.3 擴充的關系運算443.2.4 舉例463.2.5 ISBL語言473.3 元組關系演算483.3.1 元組關系演算簡介483.3.2 元組關系演算語言ALPHA503.4 域關系演算523.4.1 域關系演算簡介523.4.2 域關系演算語言QBE533.4.3 關系運算的安全限制和三種關系運算的等價性563.5 小結58習題58第4章 關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL604.1 SQL簡介604.2 SQL的系統(tǒng)結構614.3 SQL的數(shù)據(jù)定義614.3.1 SQL模式的定義和刪除624.3.2 基本表的定義、修改和刪除624.3.3 索引的建立和刪除654.4 SQL的數(shù)據(jù)操縱664.4.1 數(shù)據(jù)查詢664.4.2 數(shù)據(jù)更新744.5 SQL中的視圖764.5.1 視圖的定義774.5.2 視圖上的操作784.5.3 視圖的優(yōu)點804.6 SQL的數(shù)據(jù)控制814.6.1 授權824.6.2 權限回收834.7 嵌入式SQL834.7.1 嵌入式SQL與主語言的接口844.7.2 不用游標的嵌入式SQL854.7.3 用游標的嵌入式SQL874.7.4 嵌入式SQL 應用實例894.7.5 動態(tài)SQL914.8 小結92習題92第5章 查詢處理和查詢優(yōu)化945.1 關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢處理945.1.1 查詢處理過程945.1.2 執(zhí)行查詢操作的基本算法955.2 關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢優(yōu)化995.2.1 查詢優(yōu)化技術995.2.2 查詢優(yōu)化實例1005.3 代數(shù)優(yōu)化1025.3.1 關系代數(shù)表達式的等價變換規(guī)則1035.3.2 代數(shù)優(yōu)化策略1055.3.3 代數(shù)優(yōu)化算法1055.4 基于存取路徑的優(yōu)化1085.5 基于代價估算的優(yōu)化1095.5.1 選擇操作的代價估算1105.5.2 連接操作的代價估算1115.6 小結112習題112第6章 數(shù)據(jù)庫的安全性1146.1 計算機安全性概述1146.2 數(shù)據(jù)庫安全性概述1166.3 用戶標識與鑒別1176.4 存取控制1186.4.1 自主存取控制1186.4.2 強制存取控制1236.5 視圖機制1246.6 數(shù)據(jù)加密1266.7 數(shù)據(jù)庫審計1276.8 統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫的安全性1276.9 SQL Server的安全控制1286.9.1 SQL Server的安全體系結構1286.9.2 登錄管理1296.9.3 數(shù)據(jù)庫用戶管理1316.9.4 權限管理1326.9.5 角色管理1346.9.6 審計1366.10 小結137習題138第7章 數(shù)據(jù)庫的完整性1397.1 數(shù)據(jù)庫的完整性概述1397.1.1 完整性約束條件1397.1.2 實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性的方法1417.2 實體完整性1417.2.1 實體完整性的定義1427.2.2 實體完整性檢查和違約處理1437.3 參照完整性1437.4 用戶定義的完整性1467.5 觸發(fā)器1487.6 SQL Server中數(shù)據(jù)庫完整性的實現(xiàn)1527.7 小結157習題158第8章 數(shù)據(jù)庫恢復技術1608.1 事務的基本概念和特征1608.1.1 事務的基本概念1608.1.2 事務特征1608.1.3 事務狀態(tài)1628.1.4 事務原子性和持久性的實現(xiàn)1638.1.5 事務的并發(fā)運行1638.2 數(shù)據(jù)庫恢復的必要性1648.3 數(shù)據(jù)庫恢復策略1648.4 數(shù)據(jù)轉儲與恢復1668.5 基于日志的數(shù)據(jù)庫恢復1688.5.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)日志文件1688.5.2 使用日志恢復數(shù)據(jù)庫1688.6 檢查點恢復技術1718.7 數(shù)據(jù)庫鏡像恢復技術1728.8 SQL Server的數(shù)據(jù)恢復機制1738.8.1 SQL Server 中的事務1738.8.2 備份和恢復1748.9 小結179習題180第9章 并發(fā)控制1819.1 并發(fā)事務運行存在的異常問題1819.2 并發(fā)調(diào)度的可串行性1839.2.1 可串行化調(diào)度1839.2.2 調(diào)度的沖突等價性1849.2.3 調(diào)度的狀態(tài)等價性1859.2.4 調(diào)度的可串行性測試1869.3 基于封鎖的并發(fā)控制技術1879.3.1 鎖1879.3.2 封鎖協(xié)議1889.3.3 活鎖1899.3.4 死鎖1909.3.5 兩階段封鎖協(xié)議1929.3.6 鎖表1929.4 多粒度封鎖194?*9.5 基于時間戳協(xié)議的并發(fā)控制1969.5.1 時間戳1969.5.2 時間戳協(xié)議196?*9.6 基于有效性確認的并發(fā)控制1989.7 插入與刪除操作對并發(fā)控制的影響2009.8 SQL Server中的并發(fā)控制2029.8.1 事務的隔離級別2029.8.2 專用鎖2039.8.3 鎖的使用與管理2049.9 小結205習題206第10章 關系數(shù)據(jù)庫設計理論20810.1 關系模型的存儲異常20810.2 函數(shù)依賴21010.2.1 函數(shù)依賴的定義21010.2.2 函數(shù)依賴的蘊涵性21210.3 函數(shù)依賴公理21210.3.1 Armstrong公理21210.3.2 函數(shù)依賴集的等價和覆蓋21610.4 模式分解21810.4.1 無損連接分解21910.4.2 分解的保持依賴性22210.5 關系模式的規(guī)范化22310.5.1 第一范式22410.5.2 第二范式（2NF）22510.5.3 第三范式22610.5.4 Boyce-Codd范式（BCNF）22710.5.5 模式分解算法22810.6 多值依賴和4NF23010.6.1 多值依賴23010.6.2 4NF233?*10.7 連接依賴和投影-連接范式（Project-Join NF）23410.7.1 連接依賴23410.7.2 投影-連接范式（Project-Join NF）23510.8 小結236習題236第11章 數(shù)據(jù)庫設計23811.1 數(shù)據(jù)庫設計方法23811.2 數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)建模24011.3 IDEF1X數(shù)據(jù)建模方法24211.3.1 數(shù)據(jù)模型的結構24311.3.2 邏輯模型24311.3.3 物理模型24411.4 IDEF1X的語法和語義24411.5 IDEF1X建模過程25011.5.1 階段0--設計的開始25011.5.2 階段1--定義實體25111.5.3 階段2--定義聯(lián)系25211.5.4 階段3--定義鍵25311.5.5 階段4--定義屬性25411.6 ERwin數(shù)據(jù)建模25411.6.1 ERwin的工作空間25411.6.2 建立實體聯(lián)系25511.6.3 兩個實體的多個聯(lián)系的處理25611.6.4 遞歸聯(lián)系25811.6.5 分類聯(lián)系25811.6.6 使用域簡化數(shù)據(jù)類型的設置26011.6.7 將數(shù)據(jù)模型導入到數(shù)據(jù)庫26111.7 合同管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模26311.7.1 合同管理應用需求26311.7.2 合同管理應用系統(tǒng)功能需求26511.7.3 實體的確定26711.7.4 聯(lián)系的確定26711.7.5 確定屬性26811.8 小結269習題269第12章 數(shù)據(jù)庫編程27112.1 Transact-SQL27112.1.1 Transact-SQL元素27212.1.2 過程的類型27512.1.3 變量和參數(shù)27712.1.4 控制流程27712.1.5 錯誤處理27812.2 Transact-SQL游標28012.2.1 游標的基本概念與操作28112.2.2 處理游標中的行28312.3 Transact-SQL存儲過程28512.3.1 什么是存儲過程28512.3.2 存儲過程的類型28612.3.3 設計與實現(xiàn)存儲過程28712.4 Transact-SQL用戶定義函數(shù)29012.4.1 多語句表值函數(shù)29212.4.2 標量函數(shù)29312.4.3 內(nèi)聯(lián)表值函數(shù)29412.5 Transact-SQL觸發(fā)器29512.5.1 Transact-SQL觸發(fā)器基本概念29512.5.2 DML觸發(fā)器29612.5.3 deleted表和inserted表29712.5.4 AFTER觸發(fā)器29712.5.5 INSTEAD OF觸發(fā)器30012.6 ADO.NET30312.6.1 數(shù)據(jù)提供程序30612.6.2 數(shù)據(jù)集30812.7 小結309習題310第13章 數(shù)據(jù)庫的存儲結構31113.1 數(shù)據(jù)庫存儲設備31113.1.1 物理存儲設備概述31113.1.2 存儲器的層次結構31213.1.3 數(shù)據(jù)庫的存儲體系31313.1.4 磁盤容錯技術31413.2 記錄的存儲結構31513.3 文件的存儲結構31713.3.1 無序文件31813.3.2 順序文件31913.3.3 散列文件32013.3.4 多表聚集文件32213.4 索引文件32313.4.1 索引概述32313.4.2 稀疏索引和稠密索引32513.4.3 聚集索引和輔助索引32513.4.4 ?B?+樹索引32713.4.5 散列索引33013.5 典型DBMS的存儲結構33113.5.1 SQL Server的存儲結構33113.5.2 Oracle的存儲結構33213.6 小結333習題334第14章 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)33514.1 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述33514.1.1 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義33514.1.2 分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)的基本特征33614.1.3 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成33714.1.4 分布式數(shù)據(jù)庫的模式結構33814.1.5 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分類33914.2 數(shù)據(jù)分布和分布透明性33914.2.1 數(shù)據(jù)分片33914.2.2 數(shù)據(jù)分布34014.2.3 分布透明性34114.3 分布式查詢處理和優(yōu)化34314.3.1 分布式查詢的分類34314.3.2 分布式查詢處理過程34414.3.3 分布式查詢優(yōu)化34514.4 分布式事務管理34714.4.1 分布式事務恢復34814.4.2 分布式并發(fā)控制35014.5 分布式目錄管理35214.6 小結352習題353第15章 對象和對象關系數(shù)據(jù)庫35415.1 概述35415.2 面向對象數(shù)據(jù)庫35615.2.1 面向對象數(shù)據(jù)模型35715.2.2 面向對象數(shù)據(jù)庫語言35915.2.3 面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)36215.3 對象關系數(shù)據(jù)庫36315.3.1 對象關系數(shù)據(jù)模型36315.3.2 對象關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)36815.4 小結368習題368第16章 多媒體數(shù)據(jù)庫36916.1 多媒體數(shù)據(jù)庫的特點36916.2 系統(tǒng)體系結構37016.2.1 多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的層次結構37016.2.2 多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組織結構37116.3 多媒體數(shù)據(jù)模型37316.3.1 數(shù)據(jù)模型的需求37316.3.2 通用數(shù)據(jù)模型37316.4 多媒體數(shù)據(jù)的查詢37416.5 特征提取、索引和相似性度量37616.6 QoS保證37716.7 多媒體數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)37816.8 其他問題38016.9 小結381習題382第17章 數(shù)據(jù)庫新技術與新應用38317.1 數(shù)據(jù)庫新技術38417.1.1 面向對象數(shù)據(jù)庫38417.1.2 實時數(shù)據(jù)庫38517.1.3 主動數(shù)據(jù)庫38617.1.4 分布式數(shù)據(jù)庫38617.1.5 數(shù)據(jù)挖掘38717.1.6 多媒體數(shù)據(jù)庫38717.2 并行數(shù)據(jù)庫38717.2.1 并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構38717.2.2 并行處理技術38917.2.3 商用并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并行策略39017.3 主動數(shù)據(jù)庫39117.4 空間數(shù)據(jù)庫39517.4.1 基本概念39517.4.2 空間數(shù)據(jù)操作39817.4.3 空間數(shù)據(jù)建模39817.4.4 空間數(shù)據(jù)索引40017.5 XML數(shù)據(jù)庫40117.5.1 原生XML數(shù)據(jù)庫40217.5.2 XML數(shù)據(jù)庫的研究問題40517.6 小結407習題407參考文獻408

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