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第1章 数据库概论1

1.1 引言1

1.1.1 数据与信息2

1.1.2 数据处理与数据管理3

1.1.3 数据库技术的基本术语4

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 高级数据库技术阶段9

1.3.1 概念设计中的数据描述11

1.3 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13

1.4 数据模型15

1.4.1 数据模型的定义15

1.4.2 实体联系模型16

1.4.3 层次模型18

1.4.4 网状模型19

1.4.5 关系模型21

1.4.6 对象模型22

1.5.1 数据库的三级体系结构23

1.5 数据库的体系结构23

1.5.2 体系结构中的五个要素25

1.5.3 两级数据独立性27

1.5.4 用户与用户界面27

1.5.5 本节小结27

1.6 数据库管理系统28

1.6.1 DBMS的工作模式28

1.6.2 DBMS的主要功能29

1.6.3 DBMS的模块组成31

1.7 数据库系统31

1.7.1 DBS的组成31

1.7.2 DBS的全局结构33

1.7.3 DBS结构的分类35

1.7.4 DBS的效益38

小结39

习题140

第2章 关系模型和关系运算理论42

2.1 关系模型的基本概念42

2.1.1 基本术语42

2.1.2 关系的定义和性质43

2.1.3 关系模型的三类完整性规则44

2.1.4 ER模型向关系模型的转换规则45

2.1.5 关系模型的三级体系结构47

2.1.7 关系查询语言和关系运算50

2.1.6 关系模型的形式定义和优点50

2.2 关系代数51

2.2.1 关系代数的五个基本操作51

2.2.2 关系代数的四个组合操作53

2.2.3 关系代数运算的应用实例56

2.2.4 关系代数的七个扩充操作57

2.3 关系演算61

2.3.1 元组关系演算61

2.3.2 域关系演算64

2.3.3 关系运算的安全约束和等价性66

2.4.1 关系代数表达式的优化问题68

2.4 关系代数表达式的优化68

2.4.2 关系代数表达式的等价变换规则69

2.4.3 关系代数表达式的优化算法71

2.5 关系逻辑76

2.5.1 关系运算的成分76

2.5.2 规则的安全性78

2.5.3 从关系代数到关系逻辑的转换79

2.5.4 递归过程82

2.5.5 关系逻辑与关系代数的差异84

小结84

习题285

3.1 SQL的体系结构88

3.1.1 SQL的产生和发展88

第3章 关系数据库语言SQL88

3.1.2 SQL数据库的体系结构89

3.1.3 SQL的组成90

3.2 SQL的数据定义91

3.2.1 SQL模式的创建和撤销91

3.2.2 基本数据类型92

3.2.3 基本表的创建、修改和撤销92

3.2.4 索引的创建和撤销95

3.3 SQL的数据查询96

3.3.1 SELECT查询语句96

3.3.2 SELECT语句完整的句法103

3.3.3 SELECT语句中的限定104

3.3.4 基本表的连接操作110

3.3.5 SQL3中的递归查询112

3.4 SQL的数据更新114

3.4.1 数据插入114

3.4.2 数据删除115

3.4.3 数据修改116

3.5 视图的定义和对视图的操作117

3.5.1 视图的创建和撤销117

3.5.2 对视图的更新操作118

3.5.3 视图的优点119

3.6 嵌入式SQL120

3.6.1 SQL的运行环境120

3.6.2 嵌入式SQL的使用规定121

3.6.3 嵌入式SQL的使用技术122

3.6.4 动态SQL语句126

小结127

习题3128

第4章 关系数据库的规范化设计132

4.1 关系模式的设计问题132

4.1.1 关系模式的外延和内涵132

4.1.2 关系模式的冗余和异常问题133

4.1.3 本章的符号规定134

4.2 函数依赖135

4.2.1 函数依赖的定义135

4.2.3 FD的推理规则136

4.2.2 FD的逻辑蕴涵136

4.2.4 FD和关键码的联系138

4.2.5 属性集的闭包138

4.2.6 FD推理规则的完备性139

4.2.7 FD集的最小依赖集140

4.3 关系模式的分解特性141

4.3.1 模式分解问题141

4.3.2 无损分解142

4.3.3 无损分解的测试方法144

4.3.4 保持函数依赖的分解146

4.3.5 模式分解与模式等价问题147

4.4 关系模式的范式148

4.4.2 第二范式（2NF）149

4.4.1 第一范式（1NF）149

4.4.3 第三范式（3NF）150

4.4.4 BCNF（Boyce-Codd NF）152

4.4.5 分解成BCNF模式集的算法153

4.4.6 分解成3NF模式集的算法154

4.4.7 模式设计方法的原则154

4.5 模式的进一步规范化处理155

4.5.1 多值依赖的定义155

4.5.2 关于FD和MVD的推理规则集156

4.5.3 第四范式（4NF）157

4.5.4 嵌入多值依赖158

4.5.5 连接依赖和第五范式158

小结160

习题4161

第5章 数据库设计与ER模型166

5.1 数据库设计概述166

5.1.1 软件工程与软件生存期166

5.1.2 数据库工程与数据库生存期167

5.1.3 数据库设计的输入、输出168

5.2 数据库设计的全过程169

5.2.1 规划阶段169

5.2.2 需求分析阶段170

5.2.3 概念设计阶段171

5.2.4 逻辑设计阶段172

5.2.5 物理设计阶段174

5.2.6 数据库的实现175

5.2.7 数据库的运行与维护177

5.3 ER模型178

5.3.1 ER模型的基本元素178

5.3.2 属性的分类180

5.3.3 联系的设计182

5.3.4 ER模型的操作185

5.3.5 采用ER方法的数据库概念设计186

5.4 ER模型到关系模型的转换193

5.4.1 ER图转换成关系模式集的规则193

5.4.2 采用ER方法的逻辑设计步骤194

5.5 ER模型实例分析195

5.5.1 库存销售信息管理系统的ER模型及转换195

5.5.2 公司车队信息系统的ER模型197

5.5.3 人事管理信息系统的ER模型198

5.5.4 旅游管理信息系统的ER模型199

5.6 ER模型的扩充200

5.6.1 弱实体200

5.6.2 子类实体与超类实体201

小结202

习题5202

6.1 物理存储介质205

6.1.1 存储介质层次205

第6章 数据库的存储结构205

6.1.2 磁盘207

6.1.3 第三级存储器210

6.2 文件组织211

6.2.1 定长记录211

6.2.2 变长记录213

6.3 文件结构216

6.3.1 四种文件结构216

6.3.2 顺序文件217

6.3.3 聚集文件218

6.4.1 索引技术的分类219

6.4.2 有序索引的分类219

6.4 索引技术219

6.4.3 主索引220

6.4.4 辅助索引223

6.4.5 B＋树索引文件224

6.4.6 B树索引文件231

6.5 散列技术232

6.5.1 散列机制232

6.5.2 散列索引235

6.5.3 静态散列中的问题236

6.5.4 可扩充散列结构236

6.6 多键访问241

6.6.1 单键查询的问题241

6.6.2 网格文件242

6.6.3 分区散列技术244

小结245

习题6246

第7章 系统实现技术248

7.1 系统目录248

7.1.1 关系DBMS的目录248

7.1.2 系统目录的扩充ER图250

7.1.3 系统目录和DBMS各子系统的联系250

7.2 事务252

7.2.1 事务的定义252

7.2.2 事务的ACID性质253

7.2.3 事务的状态变迁图255

7.3 数据库的恢复256

7.3.1 存储器结构257

7.3.2 恢复的基本原则和实现方法259

7.3.3 故障类型和恢复方法260

7.3.4 检查点技术261

7.3.5 阴影页技术263

7.3.6 SQL对事务的支持265

7.4 数据库的并发控制265

7.4.1 并发操作带来的四个问题265

7.4.2 封锁技术268

7.4.3 封锁带来的问题272

7.4.4 并发操作的调度274

7.4.5 SQL中事务的存取模式和隔离级别275

7.4.6 基于时标的并发控制276

7.5 并发事务的可串行化和可恢复性278

7.5.1 并发事务的可串行化279

7.5.2 并发事务的可恢复性284

7.6 数据库的完整性286

7.6.1 完整性子系统和完整性规则286

7.6.2 SQL中的完整性约束286

7.6.3 SQL3中的触发器291

7.7 数据库的安全性295

7.7.1 安全性问题295

7.7.2 权限问题296

7.7.3 SQL中的安全性机制297

7.7.4 常用的安全性措施299

小结303

习题7303

第8章 对象数据库系统306

8.1 对象联系图307

8.1.1 从关系到嵌套关系、复合对象307

8.1.2 引用类型309

8.1.3 对象联系图的成分310

8.1.4 数据的概化／特化312

8.2 面向对象的数据类型系统313

8.3 ORDB的定义语言314

8.3.2 数据类型的定义315

8.3.1 ORDBS的定义315

8.3.3 继承性的定义316

8.3.4 引用类型的定义318

8.3.5 SQL3中的定义语言319

8.4 ORDB的查询语言320

8.4.1 以关系为值的属性320

8.4.2 路径表达式321

8.4.3 Oracle中查询的两种技术322

8.4.4 嵌套与解除嵌套324

8.4.5 函数的定义和使用325

8.4.6 复合值的创建和查询325

8.5.1 ODMG标准326

8.5 OODBS概述326

8.5.2 OODBS的定义327

8.5.3 面向对象数据模型的概念328

8.6 ODMG1.0标准332

8.6.1 持久化程序设计语言332

8.6.2 ODMG C＋＋对象定义语言（C++ ODL）334

8.6.3 ODMG C＋＋对象操纵语言（C++ OML）336

8.7 ODMG2.0标准337

8.7.1 ODMG对象模型337

8.7.2 ODMG对象定义语言（ODL）339

8.7.3 ODMG对象查询语言（OQL）340

8.8 OODB与ORDB的比较346

8.9.1 统一建模语言（UML）概述347

8.9 使用UML类图来概念对象建模347

8.9.2 用类图表达类和关联348

8.9.3 用类图表达关联类351

8.9.4 用类图表达概化／特化352

8.9.5 用类图表达聚合354

小结355

习题8356

第9章 分布式数据库系统359

9.1 集中计算与分布计算359

9.2 客户机／服务器系统361

9.2.1 C/S系统的计算模式361

9.2.2 C/S系统的体系结构363

9.2.3 C/S结构的演变365

9.2.4 网络服务器的类型367

9.3 分布式数据库系统概述369

9.3.1 从集中式、分散式到分布式369

9.3.2 DDBS的定义369

9.3.3 DDBS的特点与优缺点371

9.3.4 DDBS的分类374

9.4 分布式数据存储375

9.4.1 数据分片（Data Fragmentation）375

9.4.2 数据分配（Data Allocation）376

9.5 分布式数据库的体系结构377

9.5.1 体系结构378

9.5.2 分布透明性380

9.5.3 分布式数据库管理系统382

9.6 分布式查询处理384

9.6.1 查询例子分析384

9.6.2 查询代价的估算方法386

9.6.3 基于半连接的优化策略386

9.6.4 基于连接的优化方法389

9.7 分布式数据库中的并发控制和恢复技术390

9.7.1 DDB中的问题390

9.7.2 基于数据项识别拷贝的分布式并发控制390

9.7.4 分布式恢复392

9.7.3 基于投票方法的分布式并发控制392

小结393

习题9394

第10章 中间件技术396

10.1 中间件396

10.1.1 中间件的定义396

10.1.2 中间件的作用397

10.2 ODBC结构398

10.2.1 ODBC概念398

10.2.2 ODBC的体系结构399

10.3 ODBC接口404

10.3.1 ODBC应用程序的基本流程404

10.2.3 ODBC的特性404

10.3.2 ODBC句柄405

10.3.3 数据源的连接与断开408

10.3.4 SQL语句的执行408

10.3.5 查询结果的获取410

10.4 ODBC的符合性级别411

10.4.1 API符合性的三个级别411

10.4.2 SQL符合性的三个级别413

10.4.3 ODBC API与SQLCLI之间的协调414

10.4.4 典型的DB应用系统开发工具414

10.5 Java和JDBC415

10.5.1 Java简介415

10.5.2 JDBC的提出417

10.5.3 JDBC的基本功能418

10.5.4 JDBC与CGI的比较418

10.6 JDBC的结构420

10.6.1 JDBC数据库设计方法420

10.6.2 保持一致性的措施421

10.6.3 JDBC驱动程序422

10.7 JDBC API423

10.7.1 JDBC API的目标423

10.7.2 JDBC API接口概貌424

10.7.3 JDBC的接口和类426

10.7.4 JDBC数据库应用程序的编程427

小结430

习题10431

第11章 数据库与WWW433

11.1 网络基本概念433

11.1.1 Internet433

11.1.2 WWW435

11.1.3 网络协议模型435

11.2 WWW与数据库438

11.2.1 WWW与数据库的结合438

11.2.2 WWW与数据库交互的方法439

11.2.3 CGI、JDBC和API的比较443

11.3.1 CGI程序444

11.3 公共网关接口（CGI）444

11.3.2 CGI特点446

11.4 ASP技术449

11.4.1 ASP的特点449

11.4.2 ASP服务器端程序的原理450

11.4.3 ASP的对象存取Mdb数据库方法450

11.5 JSP技术452

11.5.1 JSP脚本语言452

11.5.2 JSP中的指令453

11.5.3 JSP中的内置对象（Implicit Objects）455

11.5.4 JSP应用例子457

11.6.1 PHP语言简介460

11.6.2 PHP应用例子460

11.6 PHP技术460

11.6.3 PHP连接数据库的方法462

小结466

习题11466

第12章 XML技术468

12.1 XML概述468

12.1.1 从SGML、HTML到XML468

12.1.2 XML、DTD与XML Schema469

12.1.3 XML数据库471

12.2 常用的XML查询语言：XQuery472

12.2.1 XQuery的基本功能472

12.2.2 基本概念474

12.2.3 简单查询475

12.2.4 各种类型的查询478

12.2.5 复杂查询484

12.3 基于关系数据库的XML处理489

12.3.1 关系数据的XML发布489

12.3.2 XML存储和查询系统的体系结构491

12.3.3 XML数据到关系数据库的存储映射492

12.3.4 产生映射方法的步骤494

12.3.5 将XML文档中的数据装入关系表500

12.3.6 基于关系数据库的XML查询501

小结503

习题12504

参考文献506