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數據庫原理及其應用教程(第四版) 版權信息
- ISBN:9787030551795
- 條形碼:9787030551795 ; 978-7-03-055179-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
數據庫原理及其應用教程(第四版) 內容簡介
《數據庫原理及其應用教程(第四版)》詳細介紹數據庫原理、方法及其應用開發技術。《數據庫原理及其應用教程(第四版)》章,分別介紹關系數據庫標準語言—SQL,數據模型,數據庫系統的模式結構,關系模型與關系代數運算,關系模式的規范化設計理論,數據庫的安全與保護,RAID技術,數據庫設計的步驟和數據庫實施,數據庫應用系統的體系結構,Microsoft SQL Server 2014的安全管理、完整性策略、恢復技術、并發控制方法、觸發器和存儲過程,以及在.NET4.0平臺上用C#語言開發的數據庫應用系統實例等內容。《數據庫原理及其應用教程(第四版)》還介紹了數據庫技術的新發展,如面向對象數據庫技術、分布式數據庫、XML數據庫、大數據管理與NoSQL、數據倉庫與數據挖掘技術等。
數據庫原理及其應用教程(第四版) 目錄
第1章 關系數據庫標準語言SQL 1
1.1 SQL概述 1
1.1.1 SQL的發展 1
1.1.2 SQI 的特點 2
1.1.3 基本概念 3
1.2 SQL的數據定義 4
1.2.1 數據庫的建立與刪除 5
1.2.2 基本表的定義、刪除與修改 7
1.2.3 建立與刪除索引 14
1.3 SQL的數據查詢 15
1.3.1 簡單的選擇與投影查詢 16
1.3.2 連接查詢 22
1.3.3 嵌套查詢 25
1.3.4 集合查詢 30
1.4 SQL的數據更新 3l
1.4.1 插人數據 31
1.4.2 修改數據 31
1.4.3 刪除數據 32
1.5 SQL的視圖 33
1.5.1 定義視圖 33
1.5.2 查詢視圖 35
1.5.3 更新視圖 35
1.6 SQL的數據控制 36
1.6.1 創建用戶 37
1.6.2 授權 40
1.6.3 收回權限 42
1.7 嵌入式SQL 43
1.7.1 嵌入式SQL的標志 44
1.7.2 嵌入式SQL語句與主語言之間的通信 45
1.7.3 PowerBuilder中的嵌入式sQL語句 46
1.7.4 在C#中使用SQL語句 50
習題 52
第2章 數據管理與數據庫 53
2.1 數據庫的常用術語 53
2.1.1 數據與信息 53
2.1.2 數據獨立性 55
2.1.3 數據庫系統 55
2.2 計算機數據管理技術的產生和發展 56
2.2.1 人工管理階段 56
2.2.2 文件系統階段 57
2.2.3 數據庫系統階段 58
2.2.4 數據庫技術的發展 6l
2.2.5 數據庫技術的主要研究領域 62
2.3 數據模型 63
2.3.1 數據模型的構成 63
2.3.2 數據模型的分類 64
2.3.3 實體-聯系(E-R)模型 66
2.3.4 常用的結構數據模型 7l
2.4 數據庫系統的模式結構 77
2.4.1 數據庫系統模式的概念 77
2.4.2 數據庫的三級模式 78
2.4.3 數據庫的二級映象功能與數據獨立性 79
2.5 DBMS的功能 81
2.6 數據庫系統的組成 82
習題 84
第3章 關系數據庫模型 86
3.1 關系模型的基本概念 86
3.1.1 關系模型概述 86
3.1.2 關系數據結構 87
3.1.3 完整性規則 90
3.2 關系代數 91
3.2.1 傳統的集合運算 92
3.2.2 專門的關系運算 93
3.2.3 關系運算舉例 96
3.3 關系演算 97
3.3.1 元組關系演算 98
3.3.2 域關系演算 99
3.3.3 關系運算的安全限制 100
3.4 查詢優化 101
3.4.1 查詢實例分析 101
3.4.2 查詢處理與優化技術 103
3.4.3 關系代數等價公式 105
3.4.4 查詢優化策略 107
3.4.5 查詢優化計算步驟 107
習題 109
第4章 關系模式的規范化設計理論 111
4.1 問題的提出 111
4.1.1 關系模式可能存在的異常 111
4.1.2 異常原因的分析 112
4.1.3 異常問題的解決 113
4.2 關系模式的函數依賴 114
4.2.1 再論關系與關系模式 114
4.2.2 函數依賴的一般概念 114
4.2.3 候選鍵與主鍵 116
4.2.4 函數依賴的推理規則 117
4.3 關系模式的規范化 125
4.3.1 范式及其類型 126
4.3.2 **范式(1NF) 126
4.3.3 第二范式(2NF) 127
4.3.4 第三范式(3NF) 128
4.3.5 BC范式(BCNF)) 129
4.3.6 多值依賴 131
4.3.7 第四范式(4NF) 134
4.3.8 關系模式規范化步驟 135
4.4 關系模式的分解特性 136
4.4.1 模式分解中存在的問題 136
4.4.2 無損連接 138
4.4.3 無損連接的測試 138
4.4.4 保持函數依賴的分解 142
4.4.5 分解成3NF的模式集 143
4.4.6 關系模式設計原則 144
習題 144
第5章 數據庫的安全與保護 147
5.1 安全與保護概述 147
5.2 數據庫的安全性保護 148
5.2.1 用戶鑒別 148
5.2.2 存取權限控制 149
5.2.3 視圖機制 150
5.2.4 跟蹤審查 150
5.2.5 數據加密存儲 151
5.3 數據庫的完整性保護 151
5.3.1 完整性約束的分類 151
5.3.2 完整性控制 153
5.3.3 觸發器 156
5.4 數據庫的并發控制技術 157
5.4.1 事務及特性 157
5.4.2 數據庫的并發控制 158
5.4.3 并發的目的 159
5.4.4 并發所引起的問題 159
5.4.5 并發控制方法 161
5.4.6 并發調度的可串行性 164
5.4.7 時標技術 166
5.5 數據庫的恢復技術 168
5.5.1 故障的種類 168
5.5.2 恢復技術 169
5.5.3 檢查點機制 173
5.6 數據庫的復制與相關技術 174
5.6.1 數據庫的復制 174
5.6.2 數據庫的鏡像 175
5.6.3 RAID技術簡介 175
習題 177
第6章 數據庫設計與實施 178
6.1 數據庫設計概述 178
6.1.1 數據庫設計的概念 178
6.1.2 數據庫設計的步驟 179
6.1.3 數據庫設計的特點 180
6.2 數據庫規劃 181
6.3 需求分析 181
6.3.1 需求分析的任務 182
6.3.2 需求分析的步驟 182
6.3.3 數據字典 185
6.4 概念結構設計 187
6.4.1 基本方法 187
6.4.2 主要設計步驟 188
6.5 邏輯結構設計 192
6.5.1 E-R模式到關系模式的轉換 192
6.5.2 關系模式的優化 194
6.6 物理結構設計 196
6.6.1 聚簇設計 196
6.6.2 索引設計 197
6.6.3 分區設計 197
6.7 數據庫的實施和維護 197
6.7.1 數據庫的建立與調整 198
6.7.2 數據庫系統的試運行 198
6.7.3 數據庫系統的運行和維護 199
習題 200
第7章 數據庫應用系統開發 201
7.1 數據庫應用系統的結構 201
7.1.1 單用戶結構 201
7.1.2 集中式結構 202
7.1.3 二層客戶機/服務器結構 202
7.1.4 三層客戶機/服務器結構 204
7.1.5 多層結構 205
7.2 Microsoft SQL Server 2014 207
7.2.1 SQL Server 2014簡介 207
7.2.2 SQI Server的基本操作 208
7.2.3 SQL Server的安全性管理 212
7.2.4 SQI Server的完整性策略 214
7.2.5 SQL Server的恢復技術 216
7.2.6 SQL Server數據庫的備份和恢復 218
7.2.7 SQL Server的并發控制 218
7.2.8 數據庫編程 221
7.3 數據庫應用系統實例 223
7.3.1 常見的數據庫訪問技術 224
7.3.2 Microsoft Visual Studi0 2010 226
7.3.3 一個數據庫應用系統實例 229
習題 257
第8章 數據庫技術新發展 258
8.1 數據庫家族概述 258
8.2 面向對象數據庫 259
8.2.1 面向對象方法學簡介 259
8.2.2 面向對象數據模型 261
8.2.3 基于對象的數據庫管理系統 264
8.3 分布式數據庫 266
8.3.1 分布式數據庫系統的產牛 267
8.3.2 分布式數據庫系統的定義 268
8.3.3 分布式數據庫系統的主要特點 269
8.3.4 分布式數據庫系統的模式結構 271
8.3.5 分布式數據庫管理系統及其分類 273
8.3.6 分布式數據庫系統的優缺點 274
8.4 XML數據庫 276
8.4.1 XML概述 276
8.4.2 XMI基礎知識 281
8.4.3 XML數據庫 287
8.5 NoSQL與NewSQL數據庫 289
8.5.1 大數據的概念 289
8.5.2 NoSQTJ的原理 294
8.5.3 NoSQL的分類 296
8.5.4 NoSQL的優缺點 300
8.5.5 NewSQL的發展 301
8.6 數據倉庫與數據挖掘 304
8.6.1 數據的事務處理與分析處理 304
8.6.2 數據倉庫的概念 306
8.6.3 數據倉庫數據的基本特征 306
8.6.4 數據倉庫系統的組成 307
8.6.5 數據倉庫數據的組織 308
8.6.6 數據倉庫工具 310
8.6.7 數據挖掘工具 315
習題 324
參考文獻 326
數據庫原理及其應用教程(第四版) 節選
第1章 關系數據庫標準語言-SQL 數據庫技術是計算機數據管理的*新技術,是計算機科學的重要分支。當計算機的主要應用領域從科學計算轉變到數據及事務處理時,數據庫技術應運而生并成為計算機科學的重要領域。今天,數據庫技術不僅在企業管理信息系統(MIS)、計算機集成制造系統(CIMS)、辦公信息系統(OIS)、地理信息系統(GIS)、Internet技術等許多方面得到廣泛應用,而且越來越多的新應用領域都采用數據庫來存儲和處理它們的信息資源。對于一個國家來說,數據庫的建設規模、數據庫信息量的大小和使用頻度、數據庫的安全性和可靠性已成為衡量一個國家信息化程度的重要標志。岡此,“數據庫原理及其應用”課程成為計算機科學與技術、軟件工程、信息管理等專業的重要專業課程之一。 SQL是Structured Query Language的縮寫,其讀音為[1si:kwal]或直接讀字母“S-Q-L”,巾文翻譯為“結構化查詢語言”。它是關系數據庫巾使用的標準數據查詢語言,被IBM公司*早使用在其開發的數據庫系統中,并于1987年得到國際標準化組織的支持成為國際標準。目前,SQL已被廣泛地應用在各種商品化關系數據庫管理系纜(RDBMS)之中,且是在相當一段時間內無法被取代的重要數據查詢語言。可以毫不夸張地說,如果不能掌握和熟練使用SQL,就很難成為數據庫方面的頂級高手。 1.1 SQL概述 1.1.1 SQL的發展 SQL南Boyce和Chamberlin于1974年提出。在1975~1979年,IBM公司San JoseResearch Laboratory研制了著名的關系數據庫管理實驗系統System R并實現了這種語言。SQL功能豐富,語言簡潔,所以備受用戶及計算機工業界歡迎,被眾多計算機公司和軟件公司所采用。經各公司的不斷修改、擴充和完善,SQL*終發展成為關系數據庫的標準語言。 1986年10月美國國家標準局(American National Standard Institute,ANSI)的數據庫委員會X3H2批準了SQL作為關系數據庫語言的美國標準,同年公布了SQL標準文本(簡稱SQL-86)。國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)1987年也通過了ANSI的SQL-86標準,使其成為國際標準。 自SQL成為國際標準語言以后,各個數據庫廠冢紛紛推出支持標準SQL的數據庫管理系統或接口軟件,使不同數據庫系統之間的相互操作有了共同的基礎,使數據庫技術得到革命性的發展。此外,SQL的影響力已遠遠超出了數據庫領域本身,對數據庫以外的領域也產生了很大影響,有不少軟件產品將SQL的數據查詢功能與圖形功能、軟件工程工具、軟件開發工具和人工智能程序結合起來。因此,SQL已成為數據庫領域巾使用*為廣泛的主流語言之一。 自1987年開始,ISO與ANSI積極合作并不斷地修改和完善SQL標準,于1989年公布了SQL-89標準,1992年公布了SQL-92標準,也稱SQL2;1999年公布了標準SQL-99,也稱SQL3,且各大數據庫廠商紛紛宣布在自己的新版本中支持這個標準;2003年ISO在以前所有標準的基礎上增加了一些新的功能,形成了標準SQL-2003。該版本對SQL3存在的一些問題進行了改進,還支持XML,支持Window函數和Merge語句等;2006年義發布了SQL-2006,繼續增強XML方面的特性;2008年又發布了SQL-2008,2008標準進一步制定了SQL與XML聯合使用的相關規范,包括XML數據在SQL數據庫中的導入和存儲,XML和傳統的SQL數據結合使用的方式等內容。2011年發布了SQL-2011,它的主要新特性是改進了對時態數據庫的支持,增強了時態數據的定義和操作功能。 因此,所有這些標準并不僅僅是對SQL本身的完善,而是隨著IT的發展和社會各個領域實際應用的需求,對基于SQL的整個數據庫管理系統應該支持的功能進行適時的補充和完善。例如,隨著面向對象技術發展和多媒體數據應用的需求,SQL標準增加了基本對象支持、增強對象支持和多媒體支持等功能:為了實現不同應月程序系統之間交換數據和應用程序跨平臺性,SQL標準增加了對XML和Java的支持;為了幫助企業高層分析決策,增加了數據倉庫和聯機分析處理(OLAP)的支持功能等。目前,世界上幾乎所有著名的數據庫管理系統,如SQL Server、Oracle、Sybase和DB2等,都支持并實現了SQL,而且還有自己獨特的改進和擴展。讀者若想了解更多SQL標準的相關知識,可閱讀本書后的參考文獻。 1.1.2 SQL的特點 SQL之所以能夠為用戶和業界所接受,并成為國際標準,是岡為它是一種綜合的、功能極強同時又簡便易學的語言。SQL集數據查詢(data query)、數據操縱(data manipula-tion)、數據定義(data definition)和數據控制(data control)功能于一體,主要特點包括: 1)綜合統一。數據庫系統的主要功能是通過數據庫支持的數據語言來實現的,SQL的綜合統一性體現在語言風格統一和操作過程統一兩方面。 ①語言風格統一。SQL將數據定義語言(DDL)、數據操縱語言(DML)、數據控制語言(DCL)的功能集于一體,語言風格統一,可以獨立完成數據庫生命周期中的全部活動,包括定義關系棋式、插人數據、建立數據庫、查詢、更新、維護、數據庫重構、數據庫安全性控制等一系列操作要求,這就為數據庫應用系統的開發提供了良好的環境。用戶在數據庫系統投入運行后,還可根據需要隨時地、逐步地修改模式,且并不影響數據庫的運行,從而使系統具有良好的可擴展性。 ②操作過程統一。在關系模型巾實體和實體間的聯系均用關系表示,這種單一的數據結構使數據的查找、插入、刪除、修改等每一種操作都只需一種操作符,從而克服了非關系系統由于信息表示方式的多樣性帶來的操作復雜性。例如,在DBTG巾,需要兩種插入操作符:STORE用來把記錄存人數據庫,CONNECT用來把記錄插入系值以建立數據之間的聯系。 而非關系模型(層次模型、網狀模型)的語言一般都分為模式數據定義語言(schemadata definition language,模式DDL)、外模式數據定義語言(subschema data definition lan-guage,外模式DDL)、與數據存儲有關的捕述語言(data storage description language,DSDL)及數據操縱語言(data manipulation language,DML),分別周于定義模式、外模式、內模式和進行數據的存取與處理。當用戶數據庫投入運行后,如果需要修改模式,必須停止現有數據庫的運行、轉儲數據、修改模式并編譯后再重裝數據庫,十分不便。 2)高度非過程化。SQL進行數據操作,只需提出“做什么”,而無須指明“怎么做”,因此無須了解具體的存取路徑,岡為存取路徑的選擇以及SQL語句的操作過程南系統自動完成。這不僅大大減輕了用戶負擔,而且有利于提高數據獨立性。非關系數據模型的數據操縱語言是面向過程的語言。用戶為完成某項請求,必須自行指定詳細的存取路徑。 3)面向集合的操作方式。SQL采用集合操作方式,用戶只需一條SELECT命令即可獲得所有滿足條件的元組集合。SQL不僅操作對象、查找結果可以是元組的集合,一次插入、刪除、更新操作的對象也可以是元組的集合。非關系數據模型采用的是面向記錄的操作方式,操作對象是一條記錄。例如,查詢所有平均成績在60分及以上的學生姓名,用戶必須編寫一大段處理程序,指明存取路徑和循環控制方法等,才能一條一條地把滿足條件的學生記錄查找出來。 4)一種語法,兩種使用方式。SQL既是白含式語言,又是嵌入式語言。作為白含式語言,它能夠獨立地用于聯機交互操作使用方式,用戶可以在絡端鍵盤上直接輸入SQL命令對數據庫進行操作;作為嵌入式語言,SQL語句能夠嵌入到高級語言(如C、C++、PowerBuilder、Visual Basic、Delphi、ASP)的程序中,供程序員設計程序時使用。而在兩種不同的使用方式下,SQL的語法結構基本上是一致的。這種以統一的語法結構提供兩種不同使用方式的做法,為應用程序的開發提供了極大的靈活性與方便性。 5)語言簡潔,易學易用。SQL功能極強,設計巧妙,語言十分簡潔,完成核心功能只用了9個動詞(表1-1)。SQL接近英語句子,因此容易學習和使用。 表1-1 SQL的動詞 6)支持三級模式結構。三級模式結構是一種使數據庫管理系統能對數據庫中數據進行有效組織和管理的技術,有關概念將在2.4節中詳細介紹。標準SQL自然也支持這種i級模式結構。 1.1.3 基本概念 1)基本表。基本表也稱為關系或表,是數據庫巾獨立存在的表。例如,當表1-2所示的Students表存放在數據庫中時就是一個基本表,它是由CREATE TABLE命令(1.2節介紹)創建的。為了提高對基本表的查詢速度,可以對一個基本表建立若干索引,這些索引都依附于該基本表且存放在數據庫文件中。 2)屆性和屬性名。基本表中的每一列稱為一個屬性,它規定每列數據的性質;每列**行的字符串,如Sno、Sname等稱為列名或屬性名,有時也簡稱屬性。 3)表結構和元組。基本表屬性名的集合稱為表結構。表1-2中的(Sno,Sname,Ssex,Birthday,Dno)就是基本表Students的表結構;基本表中除表結構以外的每一行稱為一個元組或數據行。例如,表1-2巾的(S04,李偉,男,1996-12-22,D03)就是基本表Students的一個元組。顯然,一個基本表南表結構和許多元組構成。 表1-2 基本表Students 4)屬性值。基本表中每個元組的一個數據稱為一個屬性值,如“S03”“范林軍”分別是屬性Sno、Sname對應的一個屬性值。顯然,一個屬性可以取很多個值。 5)視圖。視圖是從一個或幾個基本表導出的表,由CREATE VIEW命令(1.5節介紹)創建。視圖中只存放視圖的定義及其關聯的基本表名等信息而不存放視圖對應的數據行,這些數據仍然存放在導出視圖的基本表中,因此視圖又稱為虛擬表。但SQL在查詢視圖時與基本表完全相同,且用戶可以在視圖上再定義視圖。 6)存儲文件。存儲文件也稱數據庫文件,它由若干個基本表、視圖、相關索引和存儲過程等數據庫對象組成。存儲文件的物理結構是任意的,對用戶是透明的。 為了突出基本概念和基本功能,下面在介紹SQL的命令功能和格式時,略去了一些語法細節。由于各種DBMS產品在實現標準SQL時一般都進行了某種擴充,不同的DBMS產品會稍有差別。讀者在具體使用某個DBMS產品時,應當參閱銷售裔提供的有關手冊。本書的例子都是在Microsoft SQL Server 2014企業版上運行完成的。 1.2 SQL的數據定義 SQL的數據定義功能包括定義表、定義視圖和定義索引,如表1-3所示。由于視圖是虛擬表,索引依附于基本表,因此SQL一般不提供修改視圖定義和修改索引定義的操作。如果用戶想修改視圖定義或索引定義,只需先將其刪除然后重新定義即可。本節介紹基本表和索引的定義,視圖的定義將在1.5節專門討論。 表1-3 SQL的數據定義語句 1.2.1 數據庫的建立與刪除蕈鏨鬻 假設讀者已經在計算機上安裝好了Microsoft SQL Server 2014企業版,則可以利用SQL Server 2014的SQL Server Management Studio(SSMS)建立一個名為stud
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