数据库原理及应用完整教程

数据库原理与应用教学
数据库原理与应用是一门重要的计算机科学课程，该课程涉及到数据库的基本概念、设计原则、数据模型、数据查询与操作语言、事务管理、数据库安全性等方面的知识和技能的学习和掌握。

下面将介绍一些数据库原理与应用的教学内容和实际应用。

1. 数据库基本概念和结构
- 数据库的定义和特点
- 数据库模型的分类和特点
- 数据库系统的体系结构
- 关系数据库和非关系数据库的比较
2. 数据库设计与规范化
- 实体-关系模型和关系模型的基本概念
- 实体-关系图的设计和转换
- 关系数据库的规范化理论和方法
- 数据库的反规范化和性能优化
3. 数据查询与操作语言
- 结构化查询语言（SQL）的基本概念和语法
- SQL语句的常用操作：查询、插入、更新、删除
- SQL高级查询：联合查询、子查询、集合操作
- SQL的安全性和权限管理
4. 数据库事务管理
- 事务的定义和特性
- 并发控制和锁定机制
- 事务的恢复与故障处理
- 并发事务的管理与调度
5. 数据库安全性与完整性
- 数据库安全性的概念和要求
- 用户身份认证和权限管理
- 数据库的备份与恢复
- 数据库完整性约束与数据一致性检查
6. 数据库应用与案例分析
- 基于关系数据库的应用开发
- 数据库应用的设计和实现案例分析
- 数据库的大数据处理与分析
- 数据库在企业信息管理中的应用
通过对数据库原理与应用的学习，学生能够了解和掌握数据库的基本概念、设计原则和操作技巧，能够设计和实现适用的数据库系统，并能够运用数据库技术解决实际问题。

数据库系统原理与应用教程数据库系统是计算机科学中非常重要的一部分，它涉及到数据的存储、管理和检索等方面。

本篇文章将介绍数据库系统的原理和应用，并帮助读者理解和应用相关的知识。

一、数据库系统的基本概念数据库系统是指在计算机系统中，通过一些列数据管理技术，将大量数据组织起来，以满足用户的需求。

它由数据库、数据库管理系统（DBMS）和应用程序组成。

数据库是指存储在计算机中的数据集合，它可以被多个用户共享和访问。

数据库可以分为关系数据库、层次数据库、网络数据库等不同类型。

DBMS是指用于管理数据库的软件系统，它提供了数据定义、数据操纵和数据控制等功能，使用户可以方便地对数据库进行操作。

应用程序是指利用数据库系统进行数据处理的程序，它可以实现各种功能，如数据录入、查询和报表生成等。

二、数据库系统的原理1. 数据模型数据库系统使用不同的数据模型来描述和组织数据，常见的数据模型有关系模型、层次模型和网络模型等。

其中，关系模型是最常用的数据模型，它使用表格的形式来表示数据。

2. 数据库设计数据库设计是指根据应用需求，设计数据库的结构和关系。

它包括实体-关系模型设计、关系模式设计和物理存储设计等方面。

3. 数据库语言数据库系统提供了一种特定的语言，用于用户和数据库系统之间的交互。

常见的数据库语言有结构化查询语言（SQL）和存储过程语言等。

4. 数据库操作数据库操作包括数据的插入、删除、修改和查询等。

用户可以通过数据库语言来执行这些操作，以满足自己的需求。

5. 数据库事务数据库事务是指由一系列操作组成的逻辑单位，它要么全部执行，要么全部不执行。

数据库系统通过事务管理机制来保证数据的一致性和完整性。

三、数据库系统的应用数据库系统在各个领域都有广泛的应用，下面以几个典型的应用为例进行介绍。

1. 银行系统银行系统是数据库系统的重要应用之一。

银行需要管理大量的客户信息、账户信息和交易记录等。

数据库系统能够帮助银行实现快速、准确和安全的数据管理和查询。

数据库原理及应用教程电子教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概述介绍数据库的基本概念、特点和作用解释数据库、数据库管理系统、数据库系统的区别与联系1.2 数据模型介绍数据模型的概念和作用讲解常见的数据模型，如实体-关系模型、关系模型等1.3 数据库设计讲解数据库设计的基本步骤和方法介绍实体-关系模型到关系模型的转换方法第二章：关系数据库2.1 关系数据库概述解释关系数据库的概念和特点讲解关系数据库的组成和结构2.2 关系操作介绍关系代数和SQL的基本操作讲解关系的插入、删除、查询等操作2.3 关系完整性讲解实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性约束的概念和作用第三章：SQL语言3.1 SQL概述解释SQL语言的概念和作用讲解SQL语言的基本语法和组成3.2 数据定义讲解使用SQL语言创建、修改和删除表的操作3.3 数据操纵讲解使用SQL语言进行数据插入、删除和查询的操作第四章：数据库查询优化4.1 查询优化概述解释查询优化的概念和作用讲解查询优化的一般方法和策略4.2 查询优化技巧讲解如何使用索引、分区等技术来优化查询性能4.3 查询优化工具和策略介绍常用的查询优化工具和策略，如查询重写、代价估计等第五章：数据库安全与保护5.1 数据库安全概述讲解数据库安全的重要性介绍数据库安全的基本概念和技术5.2 访问控制讲解用户权限管理和角色权限控制的方法和策略5.3 数据库备份与恢复讲解数据库备份、恢复的方法和策略第六章：数据库事务管理6.1 事务概述解释事务的概念、特点和作用讲解事务的四大属性：ACID6.2 事务管理讲解事务的提交、回滚和保留点等操作介绍事务管理的方法和策略6.3 并发控制讲解并发控制的概念和作用介绍并发控制的方法和技术，如锁、乐观并发控制等第七章：数据库性能调优7.1 性能调优概述讲解数据库性能调优的概念和作用介绍性能调优的一般方法和策略7.2 查询优化讲解如何通过查询优化来提高数据库性能介绍常用的查询优化技术和工具7.3 数据库参数调优讲解如何调整数据库参数来优化性能介绍常用的数据库参数调优方法和策略第八章：数据库复制8.1 复制概述解释数据库复制的作用和分类讲解主从复制、双主复制等概念8.2 复制配置与管理讲解如何配置和管理工作站复制介绍复制监控和故障排除的方法8.3 数据同步与故障转移讲解数据同步的策略和方法讲解故障转移的策略和方法第九章：数据库并发控制9.1 并发控制概述解释并发控制的概念和作用讲解并发控制的目标和挑战9.2 锁机制讲解锁的概念、类型和操作介绍锁的实现方法和策略9.3 乐观并发控制讲解乐观并发控制的概念和原理介绍乐观并发控制的方法和策略第十章：数据库一致性与故障恢复10.1 一致性概述讲解数据库一致性的概念和作用介绍一致性的实现方法和策略10.2 故障恢复概述解释故障恢复的概念和作用讲解故障恢复的方法和策略10.3 事务日志和备份讲解事务日志的概念和作用讲解数据库备份、恢复的方法和策略第十一章：数据库设计和范式理论11.1 数据库设计原则讲解数据库设计的原则和步骤介绍实体-关系模型和关系模型的设计方法11.2 范式理论解释第一范式、第二范式、第三范式以及BCNF范式的概念和作用讲解如何将关系数据库进行规范化处理11.3 数据库设计案例分析通过案例分析讲解数据库设计的过程和方法第十二章：Web数据库技术12.1 Web数据库概述讲解Web数据库的概念和特点介绍Web数据库的架构和应用场景12.2 PHP与数据库交互讲解PHP访问数据库的基本方法介绍PHP数据库连接函数和SQL语句的编写12.3 AJAX与数据库交互讲解AJAX技术的基本概念和作用介绍如何使用AJAX与数据库进行交互第十三章：XML数据库13.1 XML数据库概述讲解XML数据库的概念和特点介绍XML数据库的存储和查询方法13.2 XML数据操作讲解XML数据的插入、更新和删除操作介绍XML数据的查询和索引方法13.3 XML数据库应用案例分析通过案例分析讲解XML数据库的应用和优势第十四章：大数据与NoSQL数据库14.1 大数据概述讲解大数据的概念、特征和挑战介绍大数据技术的应用场景和解决方案14.2 NoSQL数据库概述解释NoSQL数据库的概念和分类讲解NoSQL数据库的优势和局限性14.3 NoSQL数据库技术讲解流行的NoSQL数据库技术，如MongoDB、Cassandra等第十五章：数据库未来发展趋势15.1 数据库技术发展概述讲解数据库技术的发展历程和趋势介绍新型数据库技术的特点和应用场景15.2 分布式数据库讲解分布式数据库的概念和架构介绍分布式数据库的优势和挑战15.3 云计算与数据库讲解云计算与数据库的关系和应用介绍云计算数据库的架构和特点重点和难点解析本文主要介绍了数据库原理及应用教程的内容，包括数据库基础知识、关系数据库、SQL语言、数据库查询优化、数据库安全与保护、数据库事务管理、数据库性能调优、数据库复制、数据库并发控制、数据库一致性与故障恢复、数据库设计和范式理论、Web数据库技术、XML数据库、大数据与NoSQL数据库以及数据库未来发展趋势等十五个章节。

第五章一、试说明使用视图的好处。

答：1、简化数据查询语句2、使用户能从多角度看待同一数据3、提高了数据的安全性4、提供了一定程度的逻辑独立性二、使用视图可以加快数据的查询速度，这句话对吗？为什么？答：不对。

因为数据库管理系统在对视图进行查询时，首先检查要查询的视图是否存在，如果存在，则从数据字典中提取视图的定义，把视图的定义语句对视图语句结合起来，转换成等价的对基本表的查询，然后再执行转换后的查询，所以使用视图不可以加快数据的查询速度。

三、利用第3章建立的Student、Course和SC表，写出创建满足下述要求的视图的SQL语句。

（1）查询学生的学号、姓名、所在系、课程号、课程名、课程学分。

答：CREATE VIEW IS_S_CASSELECT Sno，Sname，Sdept，Cno，Cname，CreditFROM Student S JOIN SC ON S.Sno=SC.SnoJOIN Course C ON o=o四、利用第三题建立的视图，完成如下查询：（1）查询考试成绩大于等于90分的学生的姓名、课程号和成绩。

答：SELECT Sname，Cno，GradeFROM IS_SCWHERE Grade>=90五、修改第三题（4）定义的视图，使其查询每个学生的学号，总学分以及总的选课门数。

答：ALTER VIEW IS_CCASSELECT Sno，COUNT（Credit），COUNT(Cno)FROM SC JOIN Course C ON o=oGROUP BY Sno第六章一、关系规范化中的操作异常有哪些？它是由什么引起的？解决的方法是什么？答：操作异常：数据冗余问题、数据更新问题、数据插入问题和数据删除问题。

它是由关系模式中某些属性之间存在的“不良”的函数依赖关系一起的。

解决的方法是进行模式分解，即把一个关系模式分解成两个或多个关系模式，在分解的过程中消除那些“不良”的函数依赖，从而获得良好的关系模式。

数据库原理与应用教案(叶明全)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、特点和作用解释数据库管理系统（DBMS）的作用1.2 数据模型介绍实体-关系模型、关系模型和对象模型等数据模型解释数据模型的优缺点1.3 数据库设计原则介绍实体完整性、参照完整性和其他设计原则解释设计原则的重要性第二章：关系数据库2.1 关系数据库概述介绍关系数据库的概念和特点解释关系型数据库的表结构2.2 关系操作介绍关系代数和SQL查询语句解释选择、投影、连接等操作的含义和应用2.3 关系数据库的完整性解释实体完整性、参照完整性和用户定义完整性介绍完整性约束的实现方法第三章：SQL语言3.1 SQL概述介绍SQL的概念和特点解释SQL的作用和应用范围3.2 数据定义语言（DDL）介绍创建表、修改表和删除表等DDL操作解释DDL语句的语法和应用3.3 数据操纵语言（DML）介绍插入、更新、删除等DML操作解释DML语句的语法和应用第四章：数据库设计和规范化4.1 数据库设计流程介绍需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等阶段解释各阶段的作用和输出结果4.2 规范化理论介绍第一范式、第二范式和第三范式等规范化理论解释规范化的重要性及其应用4.3 数据库设计实例通过一个具体实例讲解数据库设计过程和规范化应用分析实例中存在的问题和优化方案第五章：数据库安全与保护5.1 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威胁的类型和来源5.2 访问控制介绍用户权限管理和角色权限管理解释访问控制策略的制定和实现5.3 数据库备份与恢复介绍数据库备份的方法和策略解释数据库恢复的概念和技术5.4 数据库加密技术介绍加密算法和数据库加密方法解释加密技术在数据库安全中的应用和优缺点第六章：数据库性能优化6.1 查询优化介绍查询优化的目标和策略解释查询优化器的作用和原理6.2 索引技术介绍索引的类型和作用解释索引的创建和使用策略6.3 缓存技术介绍数据库缓存的概念和作用解释缓存策略的制定和调整第七章：数据库事务管理7.1 事务概述介绍事务的定义、属性和重要性解释事务的作用和应用范围7.2 事务控制介绍并发控制和一致性控制解释事务隔离级别的含义和应用7.3 事务恢复介绍事务恢复的概念和原理解释事务恢复策略的制定和实现第八章：数据库编程技术8.1 存储过程介绍存储过程的定义和作用解释存储过程的创建和调用方法8.2 触发器介绍触发器的概念和作用解释触发器的创建和触发条件8.3 游标介绍游标的定义和作用解释游标的创建和使用方法第九章：关系型数据库管理系统9.1 主流关系型数据库管理系统介绍MySQL、Oracle、SQL Server等数据库管理系统解释各种数据库管理系统的特点和应用场景9.2 数据库迁移与兼容性介绍数据库迁移的概念和原因解释数据库迁移的方法和策略9.3 数据库性能监控与调优介绍数据库性能监控的工具和方法解释数据库调优的策略和技巧第十章：数据库应用系统设计与实现10.1 数据库应用系统架构介绍客户端/服务器架构和浏览器/服务器架构解释各种架构的特点和应用场景10.2 数据库应用系统设计原则介绍模块化、可扩展性和易用性等设计原则解释设计原则在数据库应用系统中的应用10.3 数据库应用系统实现介绍数据库应用系统实现的过程和步骤解释如何在实际项目中应用数据库原理和技巧第十一章：非关系型数据库11.1 NoSQL数据库概述介绍NoSQL数据库的定义、特点和分类解释NoSQL数据库在处理大规模、高并发数据场景中的应用优势11.2 常见NoSQL数据库介绍介绍MongoDB、Redis、Cassandra等NoSQL数据库解释各种NoSQL数据库的特点和适用场景11.3 NoSQL数据库与关系数据库的对比分析NoSQL数据库与关系数据库在数据模型、查询语言等方面的差异讨论NoSQL数据库在数据库领域的地位和作用第十二章：大数据技术及其应用12.1 大数据概述介绍大数据的定义、特征和挑战解释大数据技术在各个行业的应用价值和前景12.2 分布式计算框架介绍Hadoop、Spark等分布式计算框架解释分布式计算框架在大数据处理中的应用和原理12.3 数据仓库与数据挖掘介绍数据仓库的概念和架构解释数据挖掘的技术和方法及其在数据分析中的应用第十三章：云计算与数据库13.1 云计算概述介绍云计算的定义、特点和架构解释云计算对数据库技术的影响和挑战13.2 云计算中的数据库服务介绍云数据库服务的类型和特点解释云计算环境下的数据库部署、迁移和运维策略13.3 云计算数据库应用案例分析分析云计算数据库在实际项目中的应用案例讨论云计算数据库的优势和局限性第十四章：数据库新技术与发展趋势14.1 分布式数据库技术介绍分布式数据库的概念、架构和优势解释分布式数据库在处理高并发、大数据场景中的应用14.2 NewSQL数据库介绍NewSQL数据库的定义、特点和优势讨论NewSQL数据库在解决传统关系数据库性能瓶颈方面的应用14.3 数据库技术发展趋势分析数据库技术在未来发展中的趋势和挑战探讨数据库技术在、物联网等新兴领域的应用前景第十五章：实战项目与案例分析15.1 数据库项目规划与实施介绍数据库项目的基本流程和方法解释如何在实际项目中进行数据库规划、设计和实施15.2 数据库性能调优实战分析一个具体的数据库性能问题演示如何通过调整数据库配置、优化查询语句等方法解决性能问题15.3 数据库应用系统案例分析分析一个具体的数据库应用系统案例讨论案例中的数据库设计、开发和运维经验及教训重点和难点解析本文主要介绍了数据库原理与应用的相关知识，包括数据库基础知识、关系数据库、SQL语言、数据库设计和规范化、数据库安全与保护、数据库性能优化、数据库编程技术、关系型数据库管理系统、非关系型数据库、大数据技术及其应用、云计算与数据库、数据库新技术与发展趋势以及实战项目与案例分析。

数据库原理与应用教程―SQL Server习题解答1.5 习题1．数据库的发展历史分哪几个阶段？各有什么特点？答：数据库技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统三个阶段。

1）人工管理阶段这个时期数据管理的特点是：数据由计算或处理它的程序自行携带，数据和应用程序一一对应，应用程序依赖于数据的物理组织，因此数据的独立性差，数据不能被长期保存，数据的冗余度大等给数据的维护带来许多问题。

2）文件系统阶段在此阶段，数据以文件的形式进行组织，并能长期保留在外存储器上，用户能对数据文件进行查询、修改、插入和删除等操作。

程序与数据有了一定的独立性，程序和数据分开存储，然而依旧存在数据的冗余度大及数据的不一致性等缺点。

3）数据库系统阶段数据库系统的特点如下：（1）数据结构化（2）较高的数据共享性…（3）较高的数据独立性（4）数据由DBMS统一管理和控制2．简述数据、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统的概念。

答：数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是信息的具体表现形式。

数据库就是存放数据的仓库，是将数据按一定的数据模型组织、描述和存储，能够自动进行查询和修改的数据集合。

数据库管理系统是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。

它建立在操作系统的基础上，位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的创建、查询、更新及各种数据控制等。

凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统。

3．简述数据库管理系统的功能。

答：数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，其功能主要包括以下5个方面。

(1) 数据定义和操纵功能(2) 数据库运行控制功能(3) 数据库的组织、存储和管理(4) 建立和维护数据库(5) 数据通信接口4．简述数据库的三级模式和两级映像。

答：为了保障数据与程序之间的独立性，使用户能以简单的逻辑结构操作数据而无需考虑数据的物理结构，简化了应用程序的编制和程序员的负担，增强系统的可靠性。

数据库原理与应用教程一SQL Server教学大纲一、大纲说明本课程为计算机类专业必修课，学分数3,周学时3。

先修课程包括离散数学、程序设计语言、数据结构和操作系统。

由于目前基于数据库技术的计算机应用已成为计算机应用的主流，所以该课程在计算机专业课程体系中处于非常重要的地位，不仅能使同学对数据库技术的基本原理有一个全面的把握，为设计出好的数据库应用系统打下良好的理论基础，而且使同学能够通过SQL Server 2005数据库管理系统软件进行数据库应用系统开发。

通过对数据库系统结构、数据模型、关系数据库、关系法律规范化设计理论、数据库设计、SQL Server 2005基础、T-SQL语言基础、数据库和表的基本学问和操作、数据库的查询操作、索引与视图的概念和操作、存储过程和触发器以及游标的使用、事务与并发掌握、数据库的备份与还原、数据库的平安管理、基于C#.NET的数据库应用系统开发等内容的讲解，使同学把握数据库系统的基本原理、方法和应用技术，能有效使用现有的数据库管理系统和软件开发工具,把握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方法。

培育同学分析、解决实际问题以及进行数据库应用系统开发的力量。

学习该课程既要留意学习好理论，又要留意运用理论学问进行数据库设计实践的熬炼，进行实际上机操作的熬炼，做到理论与实践相结合。

数据库学问很丰富，实际数据库管理系统和应用系统都比较简单，因此，要学会采用数据库开发系统，仅靠把握该课程的一点书本学问是远远不够的，它只能给出进行数据库应用所必需的入门学问或基础学问，真正把握它需要不断地学习和实际熬炼的积累。

本教学大纲要求老师教学方法以课堂教学为主，同时每周支配一次2学时让同学进行上机实践。

教学要求在每一章教学内容之后给出，由易到难大体分为三个层次：了解、把握和娴熟把握。

了解就是正确地理解概念，把握就是学会有关学问点并能够进行简洁地应用，娴熟把握就是能够运用多个学问点解决较综合的应用问题。