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曲阜师范大学计算机科学学院数据库系统概论教案第一讲第一章 数据库系统概述第一节 教学目的：使学生了解关于数据库的一些基本概念，及利用计算机作为数据管理工具以来，其所采用的管理方法的发展阶段。教学重点：一些基本概念及数据管理技术的发展阶段。教学难点：关于文件系统的特点，及数据库技术的特点与文件系统的区别教学活动：1.1.1 基本概念 一、数据D 二、数据库DB 三、数据库管理系统DBMS 四、数据库系统DBS1.1.2 数据管理技术的产生和发展 一、人工管理阶段 二、文件系统阶段 三、数据库系统阶段1.1.3 数据库系统的特点 一、数据结构化 二、数据的共享性高，冗余度低，易扩充 三、数据独立性高 四、数据由DBMS统一管理和控制教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：学生反应积极，课堂氛围热烈，效果良好。第二讲第一章 数据库系统概论第二节 数据模型教学目的：使学生了解并掌握设计一般数据库系统时，必须要选择相应的数据模型用来作为数据的结构形式，介绍一般数据模型的所必须的三要素，及目前所流行的层次数据模型的特点及实现的原理。教学重点：数据模型的三要素，层次数据模型的各自的特点。教学难点：如何理解数据模型的三要素，及三种数据模型的特点。教学活动：1.2.1 数据模型的组成要素 一、 数据结构 二、 数据操作 三、数据的约束条件1.2.2 概念模型 一、 信息世界中的基本概念 二、概念模型的表示方法1.2.3 最常用的数据模型1.2.4 层次模型 一、 层次数据模型的数据结构 二、多对多联系在层次模型中的表示 三、层次模型的数据操纵与完整性约束四、层次数据模型的存储结构 五、层次模型的优缺点教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第三讲第二章 数据库系统概论第二节 数据模型教学目的：使学生了解并掌握目前所流行的网状和关系数据模型的特点及实现的原理。教学重点：理解并掌握网状和关系数据模型的各自的特点及相互区别。教学难点：如何理解网状和关系数据模型的三要素，及两者之间的区别。教学活动：1.2.5 网状模型 一、网状数据模型的数据结构二、网状数据模型的操纵与完整性约束三、网状数据模型的存储结构四、网状数据模型的优缺点1.2 .6 关系模型 一、关系数据模型的数据结构二、关系数据模型的操纵与完整性约束三、关系数据模型的存储结构 四、关系数据模型的优缺点教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第四讲第一章 数据库系统概论第三节 数据库系统结构第四节 数据库系统组成教学目的：使学生了解并掌握数据库系统的三级模式结构，各级模式的含义及特点，了解一般数据库系统的人员组成。教学重点：数据库系统的三级模式结构各自的含义及特点。教学难点：数据库系统的三级模式的含义。教学活动：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 一、模式Schema 二、外模式External Schema 三、内模式Internal Schema1.3.3 数据库的二级映象功能与数据独立性 一、外模式/模式映象二、模式/内模式映象1.3.4 数据库系统组成一、 硬件平台及数据库 二、三、 软件 三、人员教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第五讲第二章 关系数据库第一节 关系模型概述第二节关系数据结构及形式化定义第三节 关系完整性教学目的：使学生了解并掌握关于关系数据库的三要素各自定义及相关含义。教学重点：关系的形式化定义及三类完整性定义。教学难点：关系的形式化定义的理解。教学活动：2.1关系模型概述 一、 单一的数据结构关系 二、关系操作四、 关系的三类完整性约束2.2 关系数据结构及形式化定义2.2.1 关系域笛卡尔积关系 2.2.2 关系模式2.2.3 关系数据库2.3 关系完整性 一、实体完整性 二、参照完整性 三、用户自定义完整性2.2.4五、教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第六讲第二章 关系数据库第一节 关系模型概述第二节关系数据结构及形式化定义第三节 关系完整性教学目的：使学生了解并掌握关于关系数据库的三要素各自定义及相关含义。教学重点：关系的形式化定义及三类完整性定义。教学难点：关系的形式化定义的理解。教学活动：2.1关系模型概述 一、 单一的数据结构关系 二、关系操作六、 关系的三类完整性约束2.2 关系数据结构及形式化定义2.2.1 关系域笛卡尔积关系 2.2.2 关系模式2.2.5 关系数据库2.3 关系完整性 一、实体完整性 二、参照完整性 三、用户自定义完整性2.2.6七、教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第七讲第二章 关系数据库第四节 关系代数教学目的：使学生理解并灵活掌握关于关系系统的操作集合的定义，学习了关系的传统的集合运算及专门的关系运算。教学重点：如何利用关系代数式表示每一种关系操作功能。教学难点：专门关系运算的定义。教学活动：2.4.1 传统的集合运算 并差交广义笛卡尔积2.4.2 专门的关系运算 选择投影连接除教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第八讲第二章 关系数据库第四节 关系代数教学目的：使学生理解并灵活掌握关于关系系统的操作集合的定义，学习了关系的传统的集合运算及专门的关系运算。教学重点：如何利用关系代数式表示每一种关系操作功能。教学难点：专门关系运算的定义。教学活动：2.4.1 传统的集合运算 并差交广义笛卡尔积2.4.2 专门的关系运算 选择投影连接除教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第九讲第三章 SQL第一节 SQL概述第二节 SQL数据定义教学目的：使学生了解SQL作为的一种标准关系数据库语言，其特点是什么，学习并掌握SQL的三方面数据定义功能实现的命令功能及使用形式。教学重点：SQL的五方面特点及SQL的三方面数据定义命令的使用。教学难点：学习并掌握表的定义、修改和删除，索引的定义和删除命令。教学活动：3.1.1 SQL的特点 一、综合统一 二、高度非过程化 三、面向集合的操作方式 四、以同一种语法结构提供两种使用方式 五、语言简洁，易学易用 3.1.2 SQL语言的基本概念3.2.1 定义、删除与修改基本表 定义基本表 修改基本表 删除基本表 3.2.2建立与删除索引 定义索引 删除索引教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第十讲第三章 SQL第三节 查询教学目的：使学生学习并掌握SQL所提供实现对一个基本表进行的查询命令的各种使用形式。教学重点：单表查询的不同查询形式。教学难点：如何对给定的一个查询要求，构造一个合适的查询块形式。教学活动：3.3.1 单表查询 一、选择表中的若干列 1、查询指定列 2、查询全部列 3、查询经过计算的值 二、选择表中的若干元组 1、消除取值重复的行 2、查询满足条件的元组 教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第十一讲第三章 SQL第三节 查询教学目的：使学生学习并掌握SQL所提供实现对一个基本表进行的查询命令的各种使用形式。教学重点：单表查询的不同查询形式。教学难点：如何对给定的一个查询要求，构造一个合适的查询块形式。教学活动：3.3.1 单表查询 三、对查询结果排序 四、使用集函数 五、对查询结果分组 教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第十二讲第三章 SQL第三节 查询教学目的：使学习学习并灵活掌握SQL所提供的涉及对多表连接查询命令形式。教学重点：对两个表的连接查询形式。教学难点：如何对给定的涉及对多个以上表的查询要求，构造一个合适的连接查询块。教学活动：3.3.2 连接查询 一、等值与非等值连接查询 二、自身连接查询 三、外连接查询 四、复合条件连接查询教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第十三讲第三章 SQL第三节 查询教学目的：使学习学习并灵活掌握SQL所提供的子查询命令形式及实现集合运算的查询形式。教学重点：对基本表的嵌套查询形式及SQL如何实现传统的集合运算。教学难点：如何对给定的查询要求，构造一个合适的嵌套查询块形式。教学活动：3.3.3 嵌套查询 一、带有IN谓词的子查询 二、带有比较运算符的子查询 三、带有ANY或ALL谓词的子查询 四、带有EXISTS谓词的子查询3.3.4 集合查询教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第十四讲第三章 SQL第四节 数据更新教学目的：使学生学习并灵活运用SQL所提供的实现对数据更新的几个命令的使用。教学重点：数据的添加、修改和删除命令的使用。教学难点：如何对用户的更新要求构造使用的命令。教学活动：3.4 数据更新3.4.1 插入数据 一 、插入单个元组 二、插入子查询结果3.4.2 修改数据 一、修改某一个元组的值 二、修改多个元组的值 三、带子查询的修改语句3.4.3 删除数据 一、删除某一个元组的值 二、删除多个元组的值三、带子查询的删除语句 四、更新操作与数据库的一致性教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记第十五讲第三章SQL 第五节 视图第六节 数据控制教学目的：使学生学习并灵活运用SQL所提供的对视图的操作的命令，及SQL实现数据安全控制的几个命令的使用形式。教学重点：学习并掌握对视图的操作及数据控制的几个命令的使用。教学难点：视图操作的转换过程，及权限的授予和收回命令的使用，教学活动：3.5 视图视图的概念。 3.5.1 定义视图一、建立视图二、删除视图 3.5.2 查询视图 3.5.3 更新视图 3.5.4 视图的作用3.6 数据控制 3.6.1 授权Grant命令的灵活运用。 3.6.2 收回权限 Revoke命令的使用。教学工具：多媒体演示教学计划学时：2学时教学札记：第十六讲第四章 关系系统及查询优化教学目的：使学生了解目前所流行的关系数据库管理系统软件从理论上那些符合关系系统的要求，给出了关系系统的定义、分类以及准则，对一个关系系统用户在使用它的过程中对每一个查询操作采用怎样的策略使计算机运行起来效率会更好。教学重点：关系系统的定义、分类和准则，及查询优化的原则。教学难点：查询优化的策略教学活动： 一、关系系统的定义 二、关系系统的分类 三、完备关系系统的准则 四、查询优化的一般原则和步骤教学工具：板书教学计划学时：1学时教学札记：第十七讲第五章 关系规范理论教学目的：使学生了解针对一个实际问题如何构造合适的关系模式来描述现实世界，怎样从一个第1NF的关系模式规范到一个合适的程序的范式。教学重点：函数依赖的概念、分类，范式的定义及如何将1NF规范到2NF、3NF教学难点：如何理解函数依赖的定义和分类，及怎样一个1NF的关系模式分解到2NF、3NF。教学活动：5.1 问题的提出 设计关系模式时，需要解决几种异常问题，由此引入了关系规范化理论体系。5.2 规范化将关系模式从满足低要求的范式，向要求更加严格的范式转换的过程。 5.2.1 函数依赖 数据依赖的一种，分完全函数依赖、部分函数依赖和传递函数依赖，讨论一个关系模式属于第几范式，是在函数依赖的范畴下进行的。5.2.2 码在函数依赖的范畴下给出码的定义。主码和外码所满足的现实意义 5.2.3 范式 规范化的关系模式称为范式。根据满足的要求程度不同可分为1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF等。5.2.4 2NF在第1NF的基础上消除了非主属性对码的部分函数依赖所能达到的程度的范式。 5.2.5 3NF 在第2NF的基础上消除了非主属性对码的传递函数依赖所能达到的程度的范式。教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第十八讲第五章 关系规范理论教学目的：使学生了解针对一个实际问题如何构造合适的关系模式来描述现实世界，怎样从一个第1NF的关系模式规范到一个合适的程序的范式。教学重点：函数依赖的概念、分类，范式的定义及如何将1NF规范到2NF、3NF教学难点：如何理解函数依赖的定义和分类，及怎样一个1NF的关系模式分解到2NF、3NF。教学活动：5.1 问题的提出 设计关系模式时，需要解决几种异常问题，由此引入了关系规范化理论体系。5.2 规范化将关系模式从满足低要求的范式，向要求更加严格的范式转换的过程。 5.2.1 函数依赖 数据依赖的一种，分完全函数依赖、部分函数依赖和传递函数依赖，讨论一个关系模式属于第几范式，是在函数依赖的范畴下进行的。5.2.2 码在函数依赖的范畴下给出码的定义。主码和外码所满足的现实意义 5.2.3 范式 规范化的关系模式称为范式。根据满足的要求程度不同可分为1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF等。5.2.4 2NF在第1NF的基础上消除了非主属性对码的部分函数依赖所能达到的程度的范式。 5.2.5 3NF 在第2NF的基础上消除了非主属性对码的传递函数依赖所能达到的程度的范式。教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第十九讲第五章 关系规范化理论教学目的：使学生了解1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义，及相互之间的联系和区别，以及了解从低程度范式向高程度范式转换的原则和方法。教学重点：函数依赖的概念、分类，1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义和相互区别教学难点：如何理解一个关系模式达到怎样的要求可以达到所谓的1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF。教学活动：5.2.6 BCNF一个属于第1范式的关系模式如果消除了任何属性对主属性的部分函数依赖和传递函数依赖所能达到的程度的范式。5.2.7 多值依赖 数据之间的依赖除了函数依赖以外，还可以存在多值依赖。一个关系模式仅仅讨论函数依赖可以彻底分离到BCNF。5.2.8 4NF在多值依赖的范畴下，一个关系模式如果消除了非平凡且非函数依赖的多值依赖所能达到的程度的范式。5.2.9 规范化小结 规范化的基本思想是将一个关系模式根据实际环境的需求，讨论其属性之间所存在的不好的性质，可以逐步消除掉，使一个关系模式可以从低程度的范式向高程度的范式转换达到自己的要求。所可以采用的方法是模式分解的算法。教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第二十讲第六章 关系规范化理论教学目的：使学生了解1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义，及相互之间的联系和区别，以及了解从低程度范式向高程度范式转换的原则和方法。教学重点：函数依赖的概念、分类，1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义和相互区别教学难点：如何理解一个关系模式达到怎样的要求可以达到所谓的1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF。教学活动：5.2.6 BCNF一个属于第1范式的关系模式如果消除了任何属性对主属性的部分函数依赖和传递函数依赖所能达到的程度的范式。5.2.7 多值依赖 数据之间的依赖除了函数依赖以外，还可以存在多值依赖。一个关系模式仅仅讨论函数依赖可以彻底分离到BCNF。5.2.8 4NF在多值依赖的范畴下，一个关系模式如果消除了非平凡且非函数依赖的多值依赖所能达到的程度的范式。5.2.9 规范化小结 规范化的基本思想是将一个关系模式根据实际环境的需求，讨论其属性之间所存在的不好的性质，可以逐步消除掉，使一个关系模式可以从低程度的范式向高程度的范式转换达到自己的要求。所可以采用的方法是模式分解的算法。教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第二十一讲第五章 关系规范化理论教学目的：使学生了解1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义，及相互之间的联系和区别，以及掌握如何从低程度范式向高程度范式转换的原则和方法。教学重点：函数依赖的公理系统，属性的闭包，函数依赖的极小化以及模式分解的几种算法。教学难点：如何掌握一个关系模式分解到3NF、BCNF和4NF，所采用的分解算法怎样灵活运用。教学活动：一、 数据依赖的公理系统Armstrong公理系统的内容，及由此所提出的几条推理规则。二、 函数依赖的等价与覆盖关系模式的等价和覆盖的含义求解属性闭包的算法。一个关系模式所满足的函数依赖的极小化处理的算法。三、候选关键字的求解理论和算法具有惟一候选关键字的求解的几种方法关系模式的候选关键字求解的一般算法。教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第二十二讲第六章 关系规范化理论教学目的：使学生了解1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义，及相互之间的联系和区别，以及掌握如何从低程度范式向高程度范式转换的原则和方法。教学重点：函数依赖的公理系统，属性的闭包，函数依赖的极小化以及模式分解的几种算法。教学难点：如何掌握一个关系模式分解到3NF、BCNF和4NF，所采用的分解算法怎样灵活运用。教学活动：三、 数据依赖的公理系统Armstrong公理系统的内容，及由此所提出的几条推理规则。四、 函数依赖的等价与覆盖关系模式的等价和覆盖的含义求解属性闭包的算法。一个关系模式所满足的函数依赖的极小化处理的算法。三、候选关键字的求解理论和算法具有惟一候选关键字的求解的几种方法关系模式的候选关键字求解的一般算法。教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第二十三讲第五章 关系规范化理论教学目的：使学生了解1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义，及相互之间的联系和区别，以及掌握如何从低程度范式向高程度范式转换的原则和方法。教学重点：无损连接性和函数依赖保持性的含义，无损连接性和函数依赖保持性的判断方法，函数依赖的极小化以及模式分解的几种算法。教学难点：如何掌握一个关系模式分解到3NF、BCNF和4NF，所采用的分解算法怎样灵活运用。教学活动：一、无损连接性和函数依赖保持性的含义。几种等价分解的定义和分类。二、无损连接性和函数依赖保持性的判断方法。无损无损无损连接判断表的使用。函数依赖保持性的判断方法。三、几种模式分解算法将一个关系模式保持依赖性分解到3NF的算法。将一个关系模式既无损连接又保持依赖性分解到3NF的算法将一个关系模式无损连接分解到BCNF的算法将一个关系模式无损连接分解到4NF的算法教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第二十四讲第六章 关系规范化理论教学目的：使学生了解1NF、2NF、3NF、BCNF和4NF的含义，及相互之间的联系和区别，以及掌握如何从低程度范式向高程度范式转换的原则和方法。教学重点：无损连接性和函数依赖保持性的含义，无损连接性和函数依赖保持性的判断方法，函数依赖的极小化以及模式分解的几种算法。教学难点：如何掌握一个关系模式分解到3NF、BCNF和4NF，所采用的分解算法怎样灵活运用。教学活动：一、无损连接性和函数依赖保持性的含义。几种等价分解的定义和分类。二、无损连接性和函数依赖保持性的判断方法。无损无损无损连接判断表的使用。函数依赖保持性的判断方法。三、几种模式分解算法将一个关系模式保持依赖性分解到3NF的算法。将一个关系模式既无损连接又保持依赖性分解到3NF的算法将一个关系模式无损连接分解到BCNF的算法将一个关系模式无损连接分解到4NF的算法教学工具：多媒体演示教学计划学时：22学时教学札记：第二十五讲第六章数据库设计教学目的：在理解并掌握前面几章关于关系数据库的概念，尤其是关系规范化理论后，使学生进一步掌握如何根据实际问题的需求进行具体的数据库设计。了解进行一般数据库设计所应经历哪几个阶段，每个阶段所需完成的主要任务是什么。教学重点：使学生掌握并理解进行一般数据库设计所应遵循的几个步骤，每个阶段的主要任务。特别是需求分析、概念结构设计和逻辑结构设计阶段各自的主要任务。教学难点：概念结构设计阶段中概念模型的设计，逻辑结构设计阶段中关于概念模型向关系数据模型的转换。教学活动：6.1 数据库设计概述根据规范化设计方法，进行一般数据库设计所应遵循的六个步骤。6.2 需求分析需求分析所形成的数据流图和数据字典是设计数据库的基础。6.3 概念结构设计设计一个合适的关系模式是数据库设计的关键。6.4 逻辑结构设计数据库全体数据的描述是如何实现数据库的前提。6.5 数据库的物理设计6.6 数据库的实施和维护6.7 小结教学工具：多媒体演示教学计划：22学时教学札记：第二十六讲第六章数据库设计教学目的：在理解并掌握前面几章关于关系数据库的概念，尤其是关系规范化理论后，使学生进一步掌握如何根据实际问题的需求进行具体的数据库设计。了解进行一般数据库设计所应经历哪几个阶段，每个阶段所需完成的主要任务是什么。教学重点：使学生掌握并理解进行一般数据库设计所应遵循的几个步骤，每个阶段的主要任务。特别是需求分析、概念结构设计和逻辑结构设计阶段各自的主要任务。教学难点：概念结构设计阶段中概念模型的设计，逻辑结构设计阶段中关于概念模型向关系数据模型的转换。教学活动：6.1 数据库设计概述根据规范化设计方法，进行一般数据库设计所应遵循的六个步骤。6.2 需求分析需求分析所形成的数据流图和数据字典是设计数据库的基础。6.3 概念结构设计设计一个合适的关系模式是数据库设计的关键。6.4 逻辑结构设计数据库全体数据的描述是如何实现数据库的前提。6.5 数据库的物理设计6.6 数据库的实施和维护6.7 小结教学工具：多媒体演示教学计划：22学时教学札记：第二十七讲第七章数据库恢复教学目的：使学生理解并掌握当数据库系统在正式投入运行后，在用户使用的过程中因各种意外因素而发生的故障，造成系统的非正常终止，使得系统中的部分或全部数据遭到破坏，系统自身如何通过相应的技术和方法使系统恢复到遭受破坏之前的某一正确状态下。教学重点：系统在运行过程中可能遭受的几种故障，及数据库系统实现恢复的两种技术：数据转储和日志文件。教学难点：如何理解并掌握系统利用数据转储和日志文件实现恢复的具体过程。教学活动：7.1 事务的基本概念是数据库系统中运行和获取资源的基本单位。7.2 数据库恢复概述7.3 故障的种类7.4 恢复的实现技术7.5 恢复策略7.6 具有检查点的恢复技术7.7 数据库镜像7.8 Oracle的恢复技术7.9 小结教学工具：多媒体演示教学计划：22学时教学札记：第二十八讲第七章数据库恢复教学目的：使学生理解并掌握当数据库系统在正式投入运行后，在用户使用的过程中因各种意外因素而发生的故障，造成系统的非正常终止，使得系统中的部分或全部数据遭到破坏，系统自身如何通过相应的技术和方法使系统恢复到遭受破坏之前的某一正确状态下。教学重点：系统在运行过程中可能遭受的几种故障，及数据库系统实现恢复的两种技术：数据转储和日志文件。教学难点：如何理解并掌握系统利用数据转储和日志文件实现恢复的具体过程。教学活动：7.1 事务的基本概念是数据库系统中运行和获取资源的基本单位。7.2 数据库恢复概述7.3 故障的种类7.4 恢复的实现技术7.5 恢复策略7.6 具有检查点的恢复技术7.7 数据库镜像7.8 Oracle的恢复技术7.9 小结教学工具：多媒体演示教学计划：22学时教学札记：第二十九讲第八章并发控制教学目的：使学