数据库系统概论第八章数据库编程
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第一篇基础篇第一章绪论1.1数据库系统概述1.1.1 四个基本概念1.1.2 数据管理技术的产生和发展1.1.3 数据库系统的特点1.2数据模型1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型1.3数据库系统结构1.3.1 数据库系统模式的概念1.3.2 数据库系统的三级模式结构1.3.3 数据库的二级映像功能与数据独立性1.4数据库系统的组成1.5小结第二章关系数据库2.1关系数据结构及形式化定义2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库2.2关系操作2.2.1基本关系操作2.2.2 关系数据库语言的分类2.3关系的完整性2.3.1 关系的三类完整性约束2.3.2 实体完整性2.3.3 参照完整性2.3.4 用户定义的完整性2.4关系代数2.4.1传统的集合运算2.4.2专门的关系运算2.5关系演算2.6小结第三章关系数据库标准语言SQL3.1SQL概述3.1.1 SQL 的产生与发展3.1.2 SQL的特点3.1.3 SQL的基本概念3.2学生-课程数据库3.3数据定义3.3.1 模式的定义与删除3.3.2 基本表的定义、删除与修改3.3.3 索引的建立与删除3.4数据查询3.4.1 单表查询3.4.2 连接查询3.4.3 嵌套查询3.4.4 集合查询3.4.5 Select语句的一般形式3.5数据更新3.5.1 插入数据3.5.2 修改数据3.5.3 删除数据3.6视图3.6.1 定义视图3.6.2 查询视图3.6.3 更新视图3.6.4 视图的作用3.7小结第四章数据库安全性4.1计算机安全性概述4.1.1 计算机系统的三类安全性问题4.1.2 安全标准简介4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法4.3视图机制4.4审计(Audit)4.5数据加密4.6统计数据库安全性4.7小结第五章数据库完整性5.1实体完整性5.1.1 实体完整性定义5.1.2 实体完整性检查和违约处理5.2参照完整性5.2.1 参照完整性定义5.2.2 参照完整性检查和违约处理5.3用户定义的完整性5.3.1 属性上的约束条件的定义5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理5.3.3 元组上的约束条件的定义5.3.4元组上的约束条件检查和违约处理5.4完整性约束命名子句*5.5域中的完整性限制5.6触发器5.6.1 定义触发器5.6.2 激活触发器5.6.3 删除触发器5.7小结第二篇设计与应用开发篇第六章关系数据理论6.1问题的提出6.2规范化6.2.1 函数依赖6.2.2 码6.2.3 范式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多值依赖6.2.8 4NF6.2.9 规范化小结6.3数据依赖的公理系统*6.4模式的分解6.5小结第七章数据库设计7.1数据库设计概述7.1.1 数据库设计的特点7.1.2 数据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式7.2需求分析7.2.1 需求分析的任务7.2.2 需求分析的方法7.2.3 数据字典7.3概念结构设计7.3.1 概念结构7.3.2 概念结构设计的方法与步骤7.3.3 数据抽象与局部视图设计7.3.4 视图的集成7.4逻辑结构设计7.4.1 E-R图向关系模型的转换7.4.2 数据模型的优化7.4.3 设计用户子模式7.5数据库的物理设计7.5.1 数据库物理设计的内容和方法7.5.2 关系模式存取方法选择7.5.3 确定数据库的存储结构7.5.4 评价物理结构7.6数据库的实施和维护7.6.1 数据的载入和应用程序的调试7.6.2 数据库的试运行7.6.3 数据库的运行和维护7.7小结第八章数据库编程8.1 嵌入式SQL8.1.1 嵌入式SQL的处理过程8.1.2 嵌入式SQL语句与主语言之间的通信8.1.3 不使用游标的SQL语句8.1.4 使用游标的SQL语句8.1.5 动态SQL8.1.6 小结8.2 存储过程8.2.1 PL/SQL的块结构8.2.2 变量常量的定义8.2.3 控制结构8.2.4 存储过程8.2.5 小结8.3 ODBC编程8.3.1 数据库互连概述8.3.2 ODBC工作原理概述8.3.3 ODBC API 基础8.3.4 ODBC的工作流程8.3.5 小结第三篇系统篇第九章关系查询处理和查询优化9.1 关系数据库系统的查询处理9.1.1 查询处理步骤9.1.2 实现查询操作的算法示例9.2 关系数据库系统的查询优化9.2.1 查询优化概述9.2.2 一个实例9.3 代数优化9.3.1 关系代数表达式等价变换规则9.3.2 查询树的启发式优化9.4 物理优化9.4.1 基于启发式规则的存取路径选择优化9.4.2 基于代价的优化9.5 小结第十章数据库恢复技术10.1 事务的基本概念10.2 数据库恢复概述10.3 故障的种类10.4 恢复的实现技术10.4.1 数据转储10.4.2 登记日志文件10.5 恢复策略10.5.1 事务故障的恢复10.5.2 系统故障的恢复10.5.3 介质故障的恢复10.6 具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像10.8 小结第十一章并发控制11.1 并发控制概述11.2 封锁11.3 活锁和死锁11.3.1 活锁11.3.2 死锁11.4 并发调度的可串行性11.4.1 可串行化调度11.4.2 冲突可串行化调度11.5 两段锁协议11.6 封锁的粒度11.6.1 多粒度封锁11.6.2 意向锁11.7 小结*第十二章数据库管理系统第四篇新技术篇第十三章数据库技术新发展*第十四章分布式数据库系统第十五章对象关系数据库系统第十六章XML数据库第十七章数据仓库与联机分析处理技术。
数据库系统概论教案第一章:数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、发展历程和分类解释数据、信息、知识与数据之间的关系1.2 数据模型介绍实体-联系模型、关系模型、层次模型和网状模型等解释数据模型的概念和作用1.3 数据库系统的结构介绍数据库系统的三级模式结构:外模式、模式和内模式解释数据库管理系统(DBMS)的概念和功能第二章:关系数据库理论2.1 关系模型介绍关系模型的基本概念:关系、属性、元组和域解释关系代数和元组关系演算的概念2.2 关系的完整性约束介绍实体完整性、参照完整性和用户定义完整性解释完整性约束的作用和意义2.3 数据库设计介绍需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等阶段解释数据库设计的方法和步骤第三章:SQL语言3.1 SQL概述介绍SQL语言的概念、特点和应用范围解释SQL语言的基本语法和操作3.2 数据定义语言介绍创建表、修改表和删除表的SQL语句解释数据类型、主键、外键和索引的概念3.3 数据操纵语言介绍插入、删除、更新和查询数据的SQL语句解释聚合函数、分组和排序等概念第四章:数据库查询优化4.1 查询优化概述介绍查询优化的目的和重要性解释查询优化的方法和策略4.2 查询优化技术介绍基于规则的优化和基于成本的优化等方法解释查询优化中的代价估算和执行计划等概念4.3 索引和查询优化介绍索引的概念、分类和作用解释索引的创建、维护和优化策略第五章:事务管理5.1 事务概念介绍事务的定义、属性(ACID)和类型解释事务的作用和意义5.2 事务管理机制介绍并发控制和一致性维护的机制解释锁定、死锁和事务隔离级别等概念5.3 事务编程介绍使用编程语言实现事务的方法解释事务的提交、回滚和恢复等操作第六章:数据库安全与保护6.1 数据库安全概述介绍数据库安全的重要性解释数据库安全策略和威胁类型6.2 访问控制介绍自主访问控制(DAC)和强制访问控制(MAC)解释角色Based 访问控制(RBAC)和属性基访问控制(ABAC)6.3 加密技术介绍对称加密和非对称加密的概念解释哈希函数和数字签名在数据库安全中的应用第七章:数据库备份与恢复7.1 备份策略介绍完全备份、差异备份和增量备份等备份策略解释备份的频率和时间点选择7.2 恢复机制介绍恢复基点和恢复策略解释使用备份文件进行数据恢复的步骤和注意事项7.3 灾难恢复介绍灾难恢复计划和数据中心的地理位置选择解释镜像站点和负载均衡在灾难恢复中的应用第八章:数据库性能调优8.1 性能调优概述介绍性能调优的目标和重要性解释性能调优的方法和策略8.2 查询优化介绍查询优化的方法和工具解释如何使用查询分析器分析查询执行计划8.3 系统参数调优介绍数据库系统参数的概念和作用解释如何调整系统参数以提高数据库性能第九章:分布式数据库系统9.1 分布式数据库概念介绍分布式数据库的定义和特点解释分布式数据库系统的架构和组件9.2 数据分布策略介绍垂直分区和水平分区的概念解释数据本地化和数据复制在分布式数据库中的应用9.3 分布式查询处理介绍分布式查询处理的挑战和解决方案解释分布式查询优化和数据一致性维护的策略第十章:数据库新技术与发展趋势10.1 云计算与数据库介绍云计算的概念和数据库在云计算中的应用解释云数据库服务的特点和优势10.2 大数据与数据库介绍大数据的概念和数据库在大数据处理中的应用解释NoSQL数据库和NewSQL数据库的特点和优势10.3 与数据库介绍的概念和数据库在中的应用解释数据库智能化和自动化查询推荐的概念重点和难点解析重点环节一:关系模型的基本概念和关系代数、元组关系演算补充和说明:关系模型是数据库理论的核心,掌握关系模型的基本概念是理解数据库操作的基础。
数据库系统概论第五版PDF简介《数据库系统概论第五版PDF》是一本介绍数据库系统的入门教材,旨在帮助读者理解数据库系统的基本概念、原理和应用。
本书由柯里斯·李(Morris R. Li)和布鲁斯·斯图尔特(Bruce G. Lindsay)合著,是数据库领域的经典教材之一。
内容概述本书共分为八个章节,每章介绍了数据库系统的不同方面。
下面是各章节的简要概述。
第一章:引论该章节介绍了数据库的基本概念和发展历程。
通过对数据库系统的定义和优势的解释,给读者提供了对数据库系统的初步了解。
第二章:关系数据模型该章节介绍了关系数据模型,包括关系模型的构成要素、关系数据库设计和关系代数。
通过对关系数据模型的详细介绍,读者可以理解关系数据库的基本原理和数据组织方式。
第三章:SQL语言该章节介绍了SQL语言,包括SQL的基本语法、数据的查询和修改操作。
通过对SQL语言的学习和实践,读者可以掌握数据库操作的基本技巧。
第四章:数据库设计该章节介绍了数据库设计的基本原理和方法。
包括数据模型的设计、关系模式的规范化和数据库的物理组织方式。
通过对数据库设计的学习,读者可以理解如何设计一个高效稳定的数据库系统。
第五章:数据库编程该章节介绍了数据库编程的基本概念和技术。
包括存储过程、触发器和函数的编写,以及数据库事务的管理。
通过对数据库编程的学习,读者可以掌握如何编写高效的数据库应用程序。
第六章:关系数据库标准化及数据完整性该章节介绍了关系数据库的标准化和数据完整性保证。
包括关系数据模式的规范化、实体完整性和参照完整性的实现。
通过对数据库标准化和数据完整性的学习,读者可以设计出符合标准和完整性要求的数据库系统。
第七章:物理数据库设计和调优该章节介绍了物理数据库设计和调优的基本原理和方法。
包括数据库索引的设计、查询优化和数据存储方式的选择。
通过对物理数据库设计和调优的学习,读者可以设计出高效的数据库系统和查询方案。
第8章关系查询处理和查询优化1 .试述查询优化在关系数据库系统中的重要性和可能性。
答:重要性:关系系统的查询优化既是RDBMS 实现的关键技术又是关系系统的优点所在。
它减轻了用户选择存取路径的负担。
用户只要提出“干什么”,不必指出“怎么干”。
查询优化的优点不仅在于用户不必考虑如何最好地表达查询以获得较好的效率,而且在于系统可以比用户程序的“优化’夕做得更好。
可能性:这是因为:( l )优化器可以从数据字典中获取许多统计信息,例如关系中的元组数、关系中每个属性值的分布情况、这些属性上是否有索引、是什么索引(B +树索引还是HASH 索引或惟一索引或组合索引)等。
优化器可以根据这些信息选择有效的执行计划,而用户程序则难以获得这些信息。
( 2 )如果数据库的物理统计信息改变了,系统可以自动对查询进行重新优化以选择相适应的执行计划。
在非关系系统中必须重写程序,而重写程序在实际应用中往往是不太可能的。
( 3 )优化器可以考虑数十甚至数百种不同的执行计划,从中选出较优的一个,而程序员一般只能考虑有限的几种可能性。
( 4 )优化器中包括了很多复杂的优化技术,这些优化技术往往只有最好的程序员才能掌握。
系统的自动优化相当于使得所有人都拥有这些优化技术。
2 .对学生一课程数据库有如下的查询:SEI 王CT Cn 即ne FROM Student , Cou 拐e , SC WHERE Student . Sno = SC . Sno AND SC . Cllo = Coll 拐e . Cllo AND Stu 击nt . Sdept = ! 15 ! ; 此查询要求信息系学生选修了的所有课程名称。
试画出用关系代数表示的语法树,并用关系代数表达式优化算法对原始的语法树进行优化处理,画出优化后的标准语法树。
答:3 .试述查询优化的一般准则。
答:下面的优化策略一般能提高查询效率:( l )选择运算应尽可能先做;( 2 )把投影运算和选择运算同时进行;( 3 )把投影同其前或其后的双目运算结合起来执行;( 4 )把某些选择同在它前面要执行的笛卡儿积结合起来成为一个连接运算;( 5 )找出公共子表达式;( 6 )选取合适的连接算法。
第一章绪论数据库(DB):长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合数据库管理系统(DBMS):位于用户与操作系统之间的数据管理软件(系统软件)。
数据库系统(DBS):在计算机系统中引入数据库后的系统。
数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中--50年代中)文件系统阶段(50年代末--60年代中)数据库系统阶段(60年代末--现在)物理独立性:用户的应用程序与磁盘上的数据库中数据是相互独立的。
当数据的物理存储改变了,应用程序不用改变。
逻辑独立性:用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。
数据的逻辑结构改变了,用户程序也可以不变。
数据模型的组成要素:数据结构:对系统静态特性的描述数据操作:对系统动态特性的描述数据的约束条件模式(Schema):数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述外模式(子模式、用户模式):数据库用户(包括应用程序员和最终用户)使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述内模式(也称存储模式):数据物理结构和存储方式的描述外模式/模式映象:保证数据的逻辑独立性模式/内模式映象:保证数据的物理独立性数据库系统的组成:数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员、(用户)数据库管理员(DBA)(1)决定数据库中的信息内容和结构(2)决定数据库的存储结构和存取策略(3)定义数据的安全性要求和完整性约束条件(4)监控数据库的使用和运行周期性转储数据库、故障恢复、监视审计文件(5)数据库的改进和重组性能监控和调优、数据重组(6)数据库重构第三章关系数据库标准语言SQLSQL的特点1. 综合统一2. 高度非过程化3. 面向集合的操作方式4. 以同一种语法结构提供两种使用方法(自含式语言(交互式)/嵌入式语言(宿主式))5. 语言简洁,易学易用表3.1 SQL语言的动词定义基本表CREATE TABLE <表名>(<列名> <数据类型>[ <列级完整性约束条件> ][,<列名> <数据类型>[ <列级完整性约束条件>] ] …[,<表级完整性约束条件> ] );修改基本表ALTER TABLE <表名>[ ADD <新列名> <数据类型> [ 完整性约束 ] ][ DROP <完整性约束名> ][ ALTER COLUMN <列名> <数据类型> ];删除基本表DROP TABLE <表名> [RESTRICT|CASCADE];建立索引CREATE [UNIQUE] [CLUSTER] INDEX <索引名>ON <表名>(<列名>[<次序>][,<列名>[<次序>] ]…);删除索引DROP INDEX <索引名>;查询SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式>[,<目标列表达式>] …FROM <表名或视图名>[, <表名或视图名> ] …[ WHERE <条件表达式> ][ GROUP BY <列名1> [ HAVING <条件表达式> ] ][ ORDER BY <列名2> [ ASC|DESC ] ];插入单个元组INSERTINTO <表名> [(<属性列1>[,<属性列2 >…)]VALUES (<常量1> [,<常量2>] … )插入子查询结果INSERTINTO <表名> [(<属性列1> [,<属性列2>… )]子查询;[例3] 对每一个系,求学生的平均年龄,并把结果存入数据库。
数据库系统概论教案第一章:数据库基本概念1.1 数据库的定义与发展历程理解数据库的概念了解数据库的发展历程1.2 数据与信息理解数据与信息的关系掌握数据的分类1.3 数据模型理解数据模型的概念掌握常见数据模型的特点与应用场景第二章:关系数据库理论2.1 关系代数理解关系代数的基本运算掌握关系代数的应用实例2.2 关系数据库的规范化理解规范化理论的基本概念掌握范式的判断与转换方法2.3 数据库设计原则理解数据库设计的原则掌握数据库设计的方法与步骤第三章:SQL语言及其应用3.1 SQL基本语法掌握SQL语言的基本语法理解SQL语言的执行过程3.2 数据定义语言掌握数据定义语言(DDL)的基本命令熟悉数据库表的创建、修改与删除操作3.3 数据操纵语言掌握数据操纵语言(DML)的基本命令熟悉数据的插入、更新与删除操作第四章:数据库管理系统的功能与结构4.1 数据库管理系统的功能理解数据库管理系统的功能熟悉数据库管理系统的常见功能模块4.2 数据库管理系统的结构理解数据库管理系统的结构掌握数据库管理系统的常见架构4.3 数据库安全与保护理解数据库安全与保护的重要性掌握数据库安全与保护的方法第五章:数据库系统的发展趋势5.1 分布式数据库系统理解分布式数据库系统的概念与特点掌握分布式数据库系统的应用场景5.2 面向对象数据库系统理解面向对象数据库系统的概念与特点掌握面向对象数据库系统的应用场景5.3 云计算与大数据技术理解云计算与大数据技术的基本概念掌握云计算与大数据技术在数据库领域的应用第六章:关系数据库系统6.1 关系数据库管理系统理解关系数据库管理系统的概念与特点掌握关系数据库管理系统的选型与实施方法6.2 事务管理理解事务的概念与属性掌握事务管理的方法与技术6.3 数据库并发控制理解并发控制的重要性掌握并发控制的方法与技术第七章:数据库性能优化7.1 查询优化理解查询优化的目的与方法掌握查询优化的技术7.2 数据库性能监控理解数据库性能监控的重要性掌握数据库性能监控的方法与工具7.3 数据库性能调优理解数据库性能调优的方法与技巧掌握数据库性能调优的实践案例第八章:数据库备份与恢复8.1 数据库备份策略理解数据库备份的目的与方法掌握数据库备份的策略与实施步骤8.2 数据库恢复机制理解数据库恢复的概念与方法掌握数据库恢复的实施步骤8.3 灾难恢复计划理解灾难恢复计划的重要性掌握灾难恢复计划的制定与实施方法第九章:数据库安全与保护9.1 数据库安全策略理解数据库安全的目的与方法掌握数据库安全的策略与实施步骤9.2 用户管理与权限控制理解用户管理与权限控制的概念与方法掌握用户管理与权限控制的技术9.3 加密与认证技术理解加密与认证的目的与方法掌握加密与认证的技术与实践案例第十章:数据库系统设计与实施10.1 数据库系统需求分析理解需求分析的重要性与方法掌握需求分析的实践案例10.2 数据库系统设计理解数据库系统设计的方法与步骤掌握数据库系统设计的实践案例10.3 数据库系统实施与部署理解数据库系统实施与部署的方法与步骤掌握数据库系统实施与部署的实践案例第十一章:NoSQL数据库系统11.1 NoSQL数据库概述理解NoSQL数据库的概念与特点掌握NoSQL数据库的分类与代表产品11.2 关系型与NoSQL数据库的对比理解关系型与NoSQL数据库的差异掌握关系型与NoSQL数据库的选择与应用场景11.3 NoSQL数据库的使用案例理解NoSQL数据库在实际应用中的优势掌握NoSQL数据库在特定场景下的使用案例第十二章:新型数据库技术12.1 新型数据库技术概述理解新型数据库技术的发展趋势掌握新型数据库技术的关键特点12.2 内存数据库技术理解内存数据库的概念与优势掌握内存数据库技术的应用与实现12.3 时间序列数据库技术理解时间序列数据库的概念与特点掌握时间序列数据库技术的应用与实现第十三章:数据库系统的未来发展13.1 数据库技术发展趋势理解数据库技术的发展趋势掌握数据库技术未来的发展方向13.2 数据库系统的创新应用理解数据库系统在新技术领域的应用掌握数据库系统在创新应用中的实践案例13.3 数据库系统的教育与培训理解数据库系统教育的重要性掌握数据库系统培训的方法与内容第十四章:数据库系统项目管理与团队协作14.1 数据库系统项目管理理解数据库系统项目管理的概念与方法掌握数据库系统项目管理的实践案例14.2 数据库系统团队协作理解团队协作的重要性与方法掌握数据库系统团队协作的实践案例14.3 沟通与协调技巧理解沟通与协调的重要性掌握沟通与协调的技巧与实践案例第十五章:实战案例分析与研究15.1 数据库系统实战案例分析分析实际数据库系统项目案例理解数据库系统在实际项目中的应用与挑战15.2 数据库系统研究方法理解数据库系统研究的方法与步骤掌握数据库系统研究的实践案例15.3 数据库系统技术前沿探索探索数据库系统技术的前沿领域掌握数据库系统技术的研究动态与趋势重点和难点解析本文主要介绍了数据库系统概论的教案,内容涵盖了数据库基本概念、关系数据库理论、SQL语言及其应用、数据库管理系统的功能与结构、数据库系统的发展趋势、关系数据库系统、数据库性能优化、数据库备份与恢复、数据库安全与保护、数据库系统设计与实施、NoSQL数据库系统、新型数据库技术、数据库系统的未来发展、数据库系统项目管理与团队协作以及实战案例分析与研究等十五个章节。