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上篇 基础篇3

第1章 数据库概论3

1.1 引言3

1.2 数据库的由来和发展4

1.2.1 人工管理阶段5

1.2.2 文件系统阶段5

1.2.3 数据库阶段7

1.2.4 高级数据库阶段10

1.3 数据描述11

1.3.1 概念设计中的数据描述11

1.3.2 逻辑设计中的数据描述12

1.3.3 物理设计中的数据描述13

1.3.4 数据联系的描述14

1.4 数据抽象的级别16

1.4.1 数据抽象的过程16

1.4.2 概念模型17

1.4.3 逻辑模型18

1.4.4 外部模型23

1.4.5 内部模型23

1.4.6 三层模式和两级映像24

1.4.7 高度的数据独立性25

1.5 数据库管理系统26

1.5.1 DBMS的工作模式26

1.5.2 DBMS的主要功能27

1.6 数据库系统28

1.6.1 DBS的组成28

1.6.2 DBS的全局结构30

1.6.3 DBS结构的分类32

1.6.4 应用程序的演变35

1.6.5 DBS的效益35

1.7 小结36

习题137

第2章 关系模型和关系运算理论39

2.1 关系模型的基本概念39

2.1.1 基本术语39

2.1.2 关系的定义和性质40

2.1.3 关系模型的3类完整性规则41

2.1.4 关系模型的3层体系结构42

2.1.5 关系模型的形式定义和优点44

2.1.6 关系查询语言和关系运算44

2.2 关系代数45

2.2.1 关系代数的5个基本操作45

2.2.2 关系代数的4个组合操作47

2.2.3 关系代数运算的应用实例49

2.2.4 关系代数的7个扩充操作50

2.3 关系演算53

2.3.1 元组关系演算54

2.3.2 域关系演算56

2.3.3 关系运算的安全约束和等价性58

2.4 关系代数表达式的优化59

2.4.1 关系代数表达式的优化问题60

2.4.2 关系代数表达式的等价变换规则60

2.4.3 关系代数表达式的启发式优化算法62

2.5 关系逻辑65

2.5.1 关系逻辑的成分65

2.5.2 规则的安全性66

2.5.3 从关系代数到关系逻辑的转换67

2.5.4 递归过程70

2.5.5 关系逻辑与关系代数的差异70

2.6 小结70

习题271

第3章 关系数据库语言SQL74

3.1 SQL简介74

3.1.1 SQL的产生和发展74

3.1.2 SQL数据库的体系结构75

3.1.3 SQL的组成76

3.1.4 SQL的特点76

3.2 SQL的数据定义76

3.2.1 SQL模式的创建和撤销76

3.2.2 基本数据类型77

3.2.3 基本表的创建、修改和撤销78

3.2.4 索引的创建和撤销80

3.3 SQL的数据查询81

3.3.1 SELECT查询语句的基本结构81

3.3.2 SELECT语句的完整结构87

3.3.3 数据查询中的限制和规定89

3.3.4 条件表达式中的比较操作90

3.3.5 嵌套查询的改进写法94

3.3.6 基本表的连接操作95

3.3.7 SQL3中的递归查询96

3.4 SQL的数据更新97

3.4.1 数据插入97

3.4.2 数据删除98

3.4.3 数据修改99

3.5 视图100

3.5.1 视图的创建和撤销100

3.5.2 视图的更新101

3.6 嵌入式SQL102

3.6.1 嵌入式SQL的实现方式102

3.6.2 嵌入式SQL的使用规定102

3.6.3 嵌入式SQL的使用技术104

3.6.4 动态SQL语句107

3.7 存储过程与SQL/PSM108

3.7.1 数据库存储过程与函数108

3.7.2 SQL/PSM110

3.8 小结111

习题3112

第4章 关系数据库的规范化设计116

4.1 关系模式的设计问题116

4.1.1 关系模式的外延和内涵116

4.1.2 关系模式的冗余和异常问题116

4.1.3 关系模式的非形式化设计准则118

4.1.4 本章的符号规定118

4.2 函数依赖118

4.2.1 函数依赖的定义119

4.2.2 FD的逻辑蕴涵120

4.2.3 FD的推理规则120

4.2.4 FD和关键码的联系122

4.2.5 属性集的闭包122

4.2.6 FD推理规则的完备性123

4.2.7 FD集的最小依赖集123

4.3 关系模式的分解特性124

4.3.1 模式分解问题124

4.3.2 无损分解125

4.3.3 模式分解的优缺点127

4.3.4 无损分解的测试方法127

4.3.5 保持函数依赖的分解129

4.3.6 模式分解与模式等价问题130

4.4 关系模式的范式130

4.4.1 第一范式131

4.4.2 第二范式131

4.4.3 第三范式132

4.4.4 BCNF133

4.4.5 分解成BCNF模式集的分解算法134

4.4.6 分解成3NF模式集的合成算法135

4.4.7 模式设计方法小结135

4.5 模式的进一步规范化处理135

4.5.1 多值依赖的定义136

4.5.2 关于FD和MVD的推理规则集137

4.5.3 第四范式138

4.5.4 嵌入多值依赖138

4.5.5 连接依赖和第五范式139

4.6 小结141

习题4142

第5章 数据库设计与ER模型147

5.1 数据库设计的全过程147

5.1.1 规划阶段148

5.1.2 需求分析阶段148

5.1.3 概念设计阶段149

5.1.4 逻辑设计阶段150

5.1.5 物理设计阶段151

5.1.6 数据库的实现151

5.1.7 数据库的运行与维护153

5.2 ER模型154

5.2.1 ER模型的基本元素154

5.2.2 属性的分类156

5.2.3 联系的设计158

5.2.4 ER模型的操作161

5.2.5 采用ER模型的数据库概念设计162

5.3 ER模型到关系模型的转换168

5.3.1 ER图转换成关系模式集的算法168

5.3.2 采用ER模型的逻辑设计步骤171

5.4 ER模型实例分析171

5.4.1 库存管理信息系统的ER模型及转换171

5.4.2 公司车队信息系统的ER模型173

5.4.3 人事管理信息系统的ER模型174

5.4.4 旅游管理信息系统的ER模型175

5.5 增强的ER模型176

5.5.1 弱实体与强实体176

5.5.2 子类实体与超类实体177

5.6 小结178

习题5179

第6章 数据库的存储结构182

6.1 文件组织182

6.1.1 定长记录182

6.1.2 变长记录184

6.2 文件结构187

6.2.1 4种文件结构187

6.2.2 顺序文件188

6.2.3 聚集文件188

6.3 索引技术189

6.3.1 索引机制189

6.3.2 有序索引的分类190

6.3.3 主索引190

6.3.4 辅助索引193

6.3.5 B＋树索引文件194

6.3.6 B树索引文件200

6.4 散列技术201

6.4.1 散列机制201

6.4.2 散列索引204

6.4.3 静态散列中的问题205

6.4.4 可扩充散列结构205

6.5 多键访问210

6.5.1 单键查询的问题210

6.5.2 网格文件211

6.5.3 分区散列技术212

6.6 小结212

习题6213

第7章 系统实现技术216

7.1 事务216

7.1.1 事务的定义216

7.1.2 事务的ACID性质217

7.1.3 事务的状态变迁图218

7.2 数据库的恢复219

7.2.1 存储器结构219

7.2.2 恢复的基本原则和实现方法221

7.2.3 故障类型和恢复方法222

7.2.4 检查点技术223

7.2.5 SQL对事务的支持224

7.3 数据库的并发控制224

7.3.1 并发操作带来的3个问题224

7.3.2 封锁技术226

7.3.3 封锁带来的问题229

7.3.4 并发操作的调度231

7.3.5 SQL对事务并发处理的支持232

7.3.6 基于时标的并发控制232

7.4 数据库的完整性234

7.4.1 完整性子系统234

7.4.2 SQL中的完整性约束235

7.4.3 SQL3中的触发器239

7.5 数据库的安全性242

7.5.1 安全性问题242

7.5.2 SQL中的安全性机制243

7.5.3 常用的安全性措施246

7.6 小结249

习题7250

下篇 发展篇255

第8章 对象数据库系统255

8.1 面向对象的数据类型系统256

8.2 对象联系图257

8.2.1 对象联系图的成分257

8.2.2 数据的概化／特化259

8.3 使用UML类图对概念对象建模260

8.3.1 统一建模语言概述260

8.3.2 用类图表达类和关联260

8.3.3 用类图表达关联类263

8.3.4 用类图表达概化／特化264

8.3.5 用类图表达聚合265

8.4 ORDB的定义语言266

8.4.1 从关系模型到对象关系模型的演变266

8.4.2 继承性的定义268

8.4.3 引用类型的定义270

8.5 ORDB的查询语言272

8.5.1 对SELECT语句的新规定273

8.5.2 嵌套与解除嵌套274

8.5.3 复合值的创建和查询275

8.5.4 Oracle中查询的两种技术276

8.5.5 函数和过程277

8.6 OODBS的基本概念281

8.6.1 ODMG标准282

8.6.2 OODBS的定义283

8.6.3 OODB的基本概念283

8.7 ODMG对象模型285

8.7.1 对象和文字286

8.7.2 接口、类和继承287

8.7.3 类外延、关键码和工厂对象288

8.7.4 ODMG ODL289

8.8 ODMG OQL290

8.8.1 OQL中的SELECT语句291

8.8.2 OQL表达式的附加格式293

8.8.3 OQL中对象的赋值和建立295

8.8.4 C＋＋语言的绑定296

8.9 OODB与RDB、ORDB的比较297

8.9.1 OODB与RDB在概念设计上的区别297

8.9.2 OODB与ORDB的比较298

8.10 小结299

习题8300

9.5.3 基于连接的优化方法321

9.6 分布式数据库中的并发控制和恢复技术322

9.6.1 DDB中的问题322

9.6.2 基于数据项识别副本的分布式并发控制322

9.6.3 基于投票方法的分布式并发控制323

9.6.4 分布式恢复324

9.7 小结324

习题9325

第9章 分布式数据库系统303

9.1 DDBS的定义和特点303

9.1.1 从集中式、分散式到分布式303

9.1.2 DDBS的定义304

9.1.3 DDBS的特点305

9.1.4 DDBS的优缺点306

9.1.5 DDBS的分类308

9.2 分布式数据存储308

9.2.1 数据分片308

9.2.2 数据分配309

9.3 DDB的体系结构310

9.3.1 体系结构311

9.3.2 分布透明性313

9.4 DDBMS314

9.4.1 DDBMS的组成314

9.4.2 DDBMS的功能315

9.4.3 DDBMS的组成315

9.4.4 DDBMS的同构性程度和局部自治性程度316

9.4.5 FDBS的异构性317

9.4.6 FDBS的5层模式结构318

9.5 分布式查询处理318

9.5.1 查询代价的估算方法318

9.5.2 基于半连接的优化策略319

第10章 ODBC技术327

10.1 中间件327

10.1.1 中间件的定义327

10.1.2 中间件的作用328

10.2 ODBC简介329

10.2.1 ODBC的概念329

10.2.2 ODBC的体系结构330

10.2.3 ODBC的特性333

10.3 ODBC接口334

10.3.1 ODBC应用程序的基本流程334

10.3.2 ODBC句柄335

10.3.3 数据源的连接与断开337

10.3.4 SQL语句的执行337

10.3.5 查询结果的获取339

10.4 ODBC的符合性级别340

10.4.1 API符合性的3个级别340

10.4.2 SQL符合性的3个级别341

10.4.3 ODBC API与SQL CLI之间的协调342

10.4.4 SQL CLI与嵌入式SQL的比较343

10.4.5 SQL CLI的应用343

10.4.6 典型的数据库应用系统开发工具347

10.5 小结347

习题10348

第11章 XML技术349

11.1 XML的由来349

11.1.1 从SGML、HTML到XML349

11.1.2 XML和HTML的区别350

11.1.3 XML在数据交换中的作用352

11.2 XML文档的语法成分352

11.2.1 XML声明352

11.2.2 元素353

11.2.3 属性355

11.2.4 引用355

11.2.5 注释356

11.2.6 名字空间356

11.3 文档类型定义357

11.3.1 元素类型声明357

11.3.2 属性声明358

11.3.3 DTD的局限性361

11.4 XML模式361

11.4.1 XML模式的示例361

11.4.2 XML模式的基本成分363

11.4.3 XML模式的优点366

11.5 XML查询和转换366

11.5.1 XPath367

11.5.2 XSLT369

11.5.3 XQuery371

11.5.4 XML API372

11.6 XML数据的存储373

11.6.1 关系数据库373

11.6.2 非关系的数据存储374

11.7 小结375

习题11375

第12章 现代信息集成技术377

12.1 数据仓库377

12.1.1 DW概述377

12.1.2 DW的组织结构380

12.1.3 DW存储的多维数据模型381

12.1.4 数据处理383

12.1.5 DW的设计和发展阶段387

12.2 联机分析处理技术391

12.2.1 OLAP概述392

12.2.2 OLAP的数据组织396

12.2.3 OLAP应用开发实例398

12.3 数据挖掘399

12.3.1 DM概述400

12.3.2 DM与DW、OLAP的联系与区别401

12.3.3 DM应用过程402

12.3.4 DM的分析方法和用到的技术404

12.3.5 DM的应用领域405

12.4 新决策支持系统概述406

12.4.1 DSS的发展历程406

12.4.2 综合DSS的结构图408

12.5 小结410

习题12411

参考文献413