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第1章　数据库系统概述2

1.1　数据库、数据库管理系统和数据库系统2

第1篇　基础篇2

1.2　数据库系统的特点与功能4

1.2.1　信息完整、功能通用4

1.2.2　程序与数据独立5

1.2.3　数据抽象5

1.2.4　支持数据的不同视图6

1.2.5　控制数据冗余6

1.2.6　支持数据共享6

1.2.9　表示数据之间的复杂联系7

1.2.10　完整性约束7

1.2.8　提供多种用户界面7

1.2.7　限制非授权的存取7

1.2.11　数据恢复8

1.3　数据库系统的用户8

1.3.1　数据库管理员8

1.3.2　数据库设计者8

1.3.3　最终用户9

1.3.4　系统分析员和应用程序员9

1.3.5　与数据库系统有关的其他人员9

1.4　数据抽象10

1.4.1　数据抽象与数据库的三种模式10

1.5　数据模型11

1.4.2　数据独立性11

1.5.1　基于对象的数据模型12

1.5.2　基于记录的数据模型13

1.5.3　物理数据模型14

1.5.4　数据库模式和数据库实例15

1.6　数据库语言15

1.7　数据库管理系统的结构16

1.8　数据库技术的发展17

1.8.1　第一代数据库系统17

1.8.2　第二代数据库系统18

1.8.3　第三代数据库系统18

习题119

1.8.4　Internet时代的数据库技术19

本章参考文献20

第2章　关系数据库系统21

2.1　关系数据模型21

2.1.1　数据结构21

2.1.2　完整性约束规则23

2.2　关系运算24

2.2.1　关系代数24

2.2.2　元组关系演算27

2.2.3　域关系演算28

2.3　关系运算的安全性28

2.4　关系代数、元组关系演算、域关系演算的等价性30

2.5　关系数据库查询语言33

2.5.1　ISBL语言34

2.5.2　QUEL语言35

2.5.3　QBE语言38

2.6　标准关系数据库查询语言SQL43

2.6.1　数据定义44

2.6.2　数据查询45

2.6.3　数据更新48

2.6.4　视图定义50

2.6.5　安全性机制50

2.6.6　嵌入式SQL语言51

习题254

本章参考文献55

第3章　数据库的安全性与完整性57

3.1　安全性57

3.1.1　数据库安全性与数据库管理员58

3.1.2　系统保护机制58

3.1.3　授权机制59

3.1.4　统计数据库的安全性60

3.1.5　数据库加密技术61

3.1.6　数据库操作跟踪审计63

3.2　完整性63

3.2.1　完整性约束的类型63

3.2.2　显式约束的定义64

本章参考文献66

3.2.3　完整性约束的验证66

习题366

第2篇　设计篇70

第4章　数据库设计概述与需求分析70

4.1　数据库的设计概述70

4.1.1　数据库的设计问题70

4.1.2　数据库的生命周期70

4.1.3　数据库的设计过程70

4.2　需求分析71

4.2.1　应用领域的调查分析71

4.2.2　定义数据库系统支持的信息与应用73

4.2.3　定义数据库操作任务73

4.2.4　定义数据项74

4.2.5　预测现行系统的未来改变75

习题475

本章参考文献76

第5章　概念数据库设计77

5.1　概述77

5.2　实体联系模型77

5.2.1　实体和属性77

5.2.2　实体型、键属性和属性的值域78

5.2.3　数据库实例79

5.2.4　实体间的联系79

5.2.5　弱实体81

5.2.6　实体联系图82

5.3　扩展的实体联系模型83

5.3.1　子类、超类、演绎和归纳83

5.3.2　演绎和归纳的性质84

5.3.3　范畴与范畴化86

5.3.4　EER图86

5.4　概念设计的方法与策略87

5.4.1　概念设计的方法87

5.4.2　概念设计的策略87

5.5　视图综合设计方法88

5.5.1　局部概念模式设计88

5.5.2　全局概念模式合成89

5.6　事务的设计90

习题590

本章参考文献91

第6章　逻辑数据库设计93

6.1　形成初始关系数据库模式93

6.2　关系数据库设计理论96

6.2.1 问题的提出96

6.2.2　函数依赖97

6.2.3　数据依赖的公理系统98

6.2.4　关系模式的规范形式101

6.2.5　多值依赖与第四范式103

6.3　关系模式规范化方法106

6.2.6　连接依赖与第五范式106

6.3.1　无损连接性和函数依赖保持性107

6.3.2　关系模式分解算法111

6.4　关系模式的优化114

6.5　完整性和安全性约束的定义115

6.6　逻辑数据库的性能估计115

习题6115

本章参考文献117

第7章　物理数据库设计119

7.1　影响物理数据库设计的因素分析119

7.2.1　索引存取方法的选择120

7.2.2　Hash存取方法的选择120

7.2　为关系模式选择存取方法120

7.2.3　聚集存取方法的选择121

7.3　物理存储结构的设计121

习题7123

本章参考文献123

第3篇　实现篇126

第8章　物理存储结构126

8.1　数据库存储设备126

8.1.1　磁盘存储器126

8.1.2　磁盘缓冲处理技术127

8.1.3　磁盘的调度策略128

8.1.4　磁盘容错技术128

8.1.5　第三级存储器132

8.2　文件和文件记录139

8.3　无序文件141

8.4　有序文件141

8.5　Hash文件142

8.5.1　简单Hash方法142

8.5.2　动态Hash方法144

8.5.3　可扩展的Hash方法145

8.6　索引文件146

8.6.1　主索引146

8.6.2　聚集索引148

8.6.3　辅助索引148

8.6.4　多级索引150

8.7　B树与B＋树索引结构151

8.7.1　索引树结构152

8.7.2　B树索引结构152

8.7.3　B＋树索引结构154

8.8　多维索引158

8.8.1　栅格文件159

8.8.2　KD树160

8.8.3　R树163

8.8.4　位图索引166

习题8167

本章参考文献168

9.2　数据库管理系统软件模块对数据字典的存取172

9.1　关系数据库管理系统的数据字典172

第9章　数据库管理系统的数据字典172

习题9173

第10章　关系代数操作的实现算法174

10.1　查询处理的过程174

10.2　选择操作的实现算法175

10.3　笛卡儿积的实现算法176

10.4　连接操作的实现算法177

10.5　投影操作的实现算法181

10.6　集合的并、交、差的实现算法182

习题10183

本章参考文献184

11.1 问题的提出186

第11章　查询优化技术186

11.2　启发式关系代数优化方法187

11.2.1　关系代数等价变换规律187

11.2.2　启发式代数优化规则189

11.2.3　启发式代数优化算法189

11.3　启发式关系演算优化方法192

11.3.1 多重自然连接的优化处理193

11.3.2　查询的超图表示194

11.3.3　超图消解算法194

11.4　基于复杂性估计的查询优化方法202

11.5　语义查询优化方法205

11.6　查询优化的遗传算法206

本章参考文献210

习题11210

第12章　事务处理技术之一：并发控制技术214

12.1　并发控制概述214

12.1.1　单用户和多用户数据库系统214

12.1.2　并发控制的必要性214

12.2　事务模型216

12.2.1　事务中的读写操作216

12.2.2　事务的原子性216

12.2.3　事务的状态217

12.3　事务调度与可串行性218

12.3.1　事务的调度218

12.2.4　事务的性质218

12.3.2　调度的可串行性220

12.3.3　调度的可串行性测试223

12.4　基于锁的并发控制协议227

12.4.1　锁的概念227

12.4.2　两段锁协议229

12.4.3　数据库图协议230

12.5　时间印协议232

12.6　其他并发控制技术234

12.6.1　实现并发控制的验证技术234

12.6.2　多版本并发控制技术235

12.6.3　多种并发控制的粒度235

12.7.1　删除操作对并发控制的影响237

12.7　插入和删除操作237

12.7.3　插入元组现象238

12.7.2　插入操作对并发控制的影响238

习题12239

本章参考文献240

第13章 事务处理技术之二：数据库恢复技术242

13.1　数据库恢复的必要性242

13.2　使用日志的数据库恢复技术243

13.2.1　数据库系统日志243

13.2.2　推迟更新技术244

13.2.3　即时更新技术246

13.3.2　数据库缓冲技术248

13.3　缓冲技术248

13.3.1 日志缓冲技术248

13.4　检测点249

13.5　影子页面技术250

13.6　永久存储器中信息丢失后的数据库恢复251

13.7　数据库恢复与并发控制技术的结合252

13.7.1　事务的嵌套撤销252

13.7.2　调度的可恢复性253

习题13253

本章参考文献254

14.1　死锁处理256

14.1.1　预防死锁协议256

第14章　其他事务处理技术256

14.1.2　死锁的检测和恢复技术257

14.2　高性能事务处理系统258

14.2.1　主存数据库258

14.2.2　事务的成批提交技术258

14.3　长事务处理技术259

14.3.1 可串行性概念不适于长事务处理259

14.3.2　嵌套事务技术260

14.3.3　补救事务技术260

14.3.4　实时数据库系统261

习题14261

本章参考文献261

15.1　新一代数据库应用265

15.1.1　工程设计与制造265

第4篇　专题篇265

第15章　新一代数据库系统及应用265

15.1.2　办公自动化系统266

15.1.3　决策支持系统268

15.1.4　科学与统计数据管理268

15.1.5　异构多数据库应用268

15.1.6　人工智能应用269

15.1.7　其他的新一代数据库应用271

15.2　新一代数据库系统的特点和热点问题274

15.3　新一代数据库系统277

本章参考文献278

习题15278

第16章　扩展的关系数据库系统280

16.1　基于逻辑的关系数据库系统280

16.1.1　逻辑数据模型280

16.1.2　查询的计算策略282

16.1.3　查询结构283

16.1.4　否定284

16.1.5　非递归查询285

16.1.6　递归查询286

16.2　基于嵌套关系模型的关系数据库系统288

16.2.1　文档检索实例288

16.2.2　嵌套关系模式的定义289

16.2.3　嵌套关系查询语言290

16.3　专家数据库系统293

习题16294

本章参考文献294

第17章　面向对象与对象关系数据库系统297

17.1　面向对象程序设计方法297

17.2　面向对象数据模型298

17.2.1　对象的结构298

17.2.2　类和类层次298

17.2.3　多重继承性300

17.2.4　对象的标识301

17.2.5　对象的嵌套302

17.4　面向对象数据库的查询303

17.3　面向对象数据库的物理组织303

17.5　面向对象数据库模式的修改304

习题17305

本章参考文献305

第18章　分布式数据库系统307

18.1　概述307

18.1.1　计算机网络307

18.1.2　分布式数据库和分布式数据库系统308

18.1.3　分布式数据库的结构310

18.2　分布式数据库设计310

18.2.1　数据的重复存储311

18.2.2　数据的分片存储311

18.2.3　数据的组合存储313

18.2.4　命名和局部自治性314

18.3　分布式数据库查询处理314

18.3.1　分布式数据库管理系统概述314

18.3.2　分布式查询处理315

18.4　分布式数据库系统中的事务处理317

18.4.1　分布式事务处理器的结构318

18.4.2　分布式系统恢复技术318

18.4.3　分布式并发控制技术323

18.4.4　分布式死锁处理技术325

习题18326

本章参考文献327

19.1　支持并行数据库的并行结构329

第19章　并行数据库技术329

19.2　关系数据库系统的固有并行性331

19.3　实现关系查询并行化的数据流图方法332

19.4　并行数据库的物理组织334

19.4.1　一维数据划分方法334

19.4.2　多维数据划分方法336

19.4.3　传统物理存储结构的并行化338

19.5　新的并行数据操作算法339

19.5.1　基于嵌套循环的并行连接算法339

19.5.2　基于Sort-Merge的并行连接算法340

19.5.3　基于Hash的并行连接算法340

19.5.4　数据分布的均匀性与并行连接算法341

19.5.5　数据的初始划分与并行连接算法342

19.6　查询优化技术343

19.6.1　基于左线性树的查询优化算法343

19.6.2　基于右线性树的查询优化算法345

19.6.3　基于片段式右线性树的查询优化算法346

19.6.4　基于浓密树的查询优化算法346

19.6.5　基于操作森林的查询优化算法346

习题19347

本章参考文献348

第5篇　新技术篇352

第20章　数据库技术的研究进展352

20.1　影响数据库技术发展的因素352

20.2　近10年出现的数据库新技术和新问题353

本章参考文献361

第21章 数据仓库与联机分析处理技术362

21.1　什么是数据仓库362

21.2　数据仓库系统的结构363

21.3　数据仓库的多维数据模型365

21.3.1　多维数据集合365

21.3.2　多维数据集合的关系表示方法367

21.3.3　多维数据集合上的操作368

21.4　数据仓库系统的实现技术371

21.4.1　数据仓库的存储方法371

21.4.2　数据仓库的索引技术372

21.4.3　数据操作算法373

21.4.4　查询处理技术376

21.5　数据仓库工具378

21.6　数据仓库设计379

本章参考文献381

第22章　数据挖掘技术384

22.1　数据挖掘的基本概念384

22.2　关联规则挖掘方法387

22.3　分类方法390

22.4　聚类方法394

22.5　相似性搜索技术399

22.6　Web挖掘技术402

本章参考文献404

23.1.1　搜索引擎技术407

第23章　Web信息检索与Web数据管理技术407

23.1　Web信息检索技术407

23.1.2　分类目录技术411

23.1.3　元搜索412

本节参考文献414

23.2　Web数据集成技术416

23.2.1　数据集成的演变416

23.2.2　传统的多数据库系统技术417

23.2.3　Web数据集成方法419

本节参考文献423

23.3　XML数据库技术424

本节参考文献433

24.1　多媒体数据库技术436

第24章　其他数据库新技术436

本节参考文献443

24.2　时态数据库技术445

本节参考文献452

24.3　空间数据库技术454

本节参考文献462

24.4　移动数据库技术464

本节参考文献469

24.5　主动数据库系统470

本节参考文献474

24.6　数据流技术475

本节参考文献482