数据库系统原理课程设计讲义

数据库系统原理数据库系统原理 课程设计讲义课程设计讲义 黑龙江大学软件学院黑龙江大学软件学院 数据库系统原理数据库系统原理 课程设计讲义课程设计讲义 一 开设本课程设计的目的一 开设本课程设计的目的 本课程是计算机专业中一门重要的专业理论课 为配合 数据库 原理 课程的教学 通过模拟DBMS的实现 更深刻地领会DBMS的工 作原理和实现方法 从而具有初步开发系统软件的实际能力 特开设此 课程设计 二 课程设计的题目二 课程设计的题目 用高级程序设计语言实现 DBMS原型设计与实现 三 课程设计的主要内容三 课程设计的主要内容 通过模拟 DBMS的实现 使学生系统地掌握关系代数语言的运算功能 了解 DBMS的DDL DML DCL等功能的实质含义 掌握结构化设计方法 了解大型软件的设计技术 四 课程设计的具体内容和要求四 课程设计的具体内容和要求 1 1 创创建建数数据据库库 D DD DL L 功功能能模模拟拟 在熟悉和掌握某一关系数据库语言的基础上 用高级程序设计语言创 建数据库 具体包括 1 建立 建库 功能的总体菜单 包括建立库结构 输入数据 显示数据库结构和内容 退出等功能 2 实现建立数据结构的功能 要求 能输入任意表 名 即关系名 字段个数 名称任意给定 包括字段名 字段类型 长度任意 3 实现输入数据库记录的功能 4 实现显示数据库结构和内容 最好以表格形式显示 5 实现对主关键字的索引功能 6 实现建立视图的功能 7 建立数据字典保存三级模式中有关视图 基本表 存储文件 的定义 2 2 关关系系代代数数运运算算 D DM ML L 功功能能模模拟拟 将关系代数语言的选取 投影 连接运算公式进行等价变换 以便输 入计算机 被计算机接受和识别 1 用高级程序设计语言做工具 实现关系代数语言中集合的并 交 差运算功能 并以表格形式显示的运算结果 2 采用索引的方式 用高级语言实现数据库系统中选取运算的功能 包括带有 与 或 条件的查询 并以表格形式显示的运算结果 3 用高级语言实现数据库系统中投影运算的功能 并以表格形式显示 的运算结果 4 采用索引的方式 用高级程序语言实现关系代数语言自然连接 等 值连接等运算功能 并以表格形式显示的运算结果 3 3 关关系系演演算算 D DM ML L 功功能能模模拟拟 1 系统掌握 DBMS中关系演算语言的功能 以QUEL语言为样本 用 C语言实现对用规定符号表达的简单查询命令行进行识别 以表格形式显 示查询结果 2 熟悉 QUEL语言的查询功能 用高级语言模拟实现对含有 与 或 非 符号的命令行进行识别 并以表格形式显示查询结果 4 4 关关系系数数据据库库系系统统的的查查询询优优化化 掌握关系数据库的查询优化技术 用高级语言实现启发式关系代数优 化算法以及启发式关系演算优化算法 5 5 数数据据库库保保护护 D DC CL L 功功能能模模拟拟 要求根据数据字典 DD 实现对数据库的安全性检查和完整性约束 的机制 利用事务的封锁机制实现对事务处理的并发控制 利用建立日 志文件及周期性备份的机制实现对数据库的恢复 6 6 综综合合设设计计 1 将前几个实验利用结构化设计方法综合为一个完整的程序系统 2 设计该系统的总体菜单 3 通过总体菜单选择某一功能进入子菜单 4 通过某一功能子菜单 进入相应各个子系统 完成具体的功能 5 通过辅助工具 进一步丰富和完善上述程序窗口界面的设计 6 采用软件工程的结构化设计方法 将上述各种程序综合为一个 完整的软件系统 以达到系统掌握开发系统软件的方法和技术的目的 五 教学文件及教学形式五 教学文件及教学形式 教学文件 数据库系统原理 李建中 编著 电子工业出版社 教学形式 教学与实验同步进行 并按实验要求上机实验 编程调试 实实验验一一 关关系系数数据据库库 S SQ QL L语语言言的的使使用用 实验条件 提供以 SQL语言为核心的数据库管理系统 如 ORACLE DB2 SYBASE SQL Server Visual Foxpro 等 上机环境 一一 实实验验目目的的 通过上机实践 了解DBMS和SQL的概貌 熟练掌握 SQL的数据定义 数据操纵 完整性控制等功能 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 实实验验 1 1 基基本本表表的的创创建建 数数据据插插入入 1 建立教学数据库的三个基本表 S S SNAME AGE SEX 学生 学号 姓名年龄 性别 SC S C GRADE 学习 学号 课程号 成绩 C C CNAME TEACHER 课程 课程号 课程名 任课教师 2 用INSERT命令输入数据 基本表 S的数据 S1 WANG 20 M S2 LIU 19 M S3 CHEN 22 M S4 WU 19 M S5 LOU 21 F S8 DONG 18 F 基本表 C的数据 C1 DB LI C2 MATHS MA C3 CHEMISTRY ZHOU C4 PHYSICS SHI C5 OS WEN 基本表 SC的数据 S1C180 S1C2 70 S1C385 S1C490 S1C570 S2C185 S3C190 S3C285 S3C395 S4C175 S4C470 S5C170 S5C260 S5C3 80 S5C565 S8C190 S8C395 实实验验 2 2 数数据据查查询询 1 检索学习课程号为C2的学生学号与姓名 2 检索学习课程名为MATHS的学生学号与姓名 3 检索不学 C2课的学生姓名与年龄 4 检索学习全部课程的学生姓名 实实验验 3 3 数数据据修修改改 删删除除 1 把 C2课程的非空成绩提高10 2 在 SC表中删除课程名为 PHYSICS的成绩的元组 3 在 S和SC表中删除学号为 S8的所有数据 实实验验 4 4 视视图图的的操操作作 1 建立男学生的视图 属性包括学号 姓名 选修课程名和成绩 2 在男学生视图中查询平均成绩大于80分的学生学号和姓名 实实验验 5 5 库库函函数数 授授权权控控制制 1 计算每个学生有成绩的课程门数 平均成绩 2 使用 GRANT语句 把对基本表 S SC C的使用权限授给其他用户 实实验验二二 创创建建数数据据库库 D DD DL L 功功能能模模拟拟 一一 实实验验目目的的 1 了解关系数据库定义语言的功能 2 熟悉关系数据库建库命令的功能 3 掌握用高级程序设计语言创建数据库的方法 4 掌握以表格形式显示运算结果的方法 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 用 C语言 或其它语言 建立 建库 功能的总体菜单 下拉菜 单或文本方式 包括建立基本表的结构 输入数据 显示数据库 中基本表的结构和内容 退出等功能 2 用 C语言实现建立数据库表的结构的功能 要求 1 能输入任意关系名 2 字段个数 名称任意给定 包括字段名 字段类型 长度任意 3 要求以文件形式保存基本表 存储结构也可自行设计 3 用C语言实现输入数据库记录的功能 插入位置任意 4 用 C语言实现删除数据库记录的功能 删除 位置任意 5 用C语言实现显示数据库结构和内容 最好以表格形式显示 6 用 C语言实现对主关键字的索引功能 7 用 C语言实现对其它 关键字的索引功能 8 用 C语言实现建立视图的功能 9 用 C语言建立数据字典保存三级模式中有关视图 基本表 存储文 件的定义 10 设计每项功能完成后均返回主菜单的功能 实实验验三三 关关系系代代数数语语言言的的集集合合运运算算功功能能模模拟拟 一一 实实验验目目的的 1 了解集合运算的功能 2 掌握关系代数语言的并 交 差运算 3 掌握 C语言实现并 交 差运算的设计方法 4 掌握以表格形式显示并 交 差运算结果的方法 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 设计该实验的功能菜单 2 用 C语言实现建立两个相容的关系 3 用 C语言实现关系代数语言的 并 运算功能 并以表格形式显 示运算的结果 4 用 C语言实现关系代数语言的 交 运算功能 并以表格形式显 示运算的结果 5 用 C语言实现关系代数语言的 差 运算功能 并以表格形式显 示运算的结果 6 设计每项功能完成后均返回主菜单的功能 实实验验四四 关关系系代代数数语语言言的的专专门门运运算算功功能能模模拟拟 一一 实实验验目目的的 1 熟悉高级语言编译程序的思想 2 掌握符号串处理的方法和技术 3 掌握关系代数语言的选取 投影 连接运算的功能 4 掌握关系代数语言的选取 投影 连接运算的实现技术 5 掌握关系数据库的查询优化技术 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 将关系代数语言的选取 投影运算公式进行等价变换 以便输入计 算机 被计算机接受和识别 2 建立任意一关系数据库 3 采用索引的方式 用C语言实现对该库中关系的某一字段的 条件的选取运算 并以表格形式显 示运算的结果 4 采用索引的方式 用C语言实现对该库中关系的带有 与 条 件的查询 并以表格形式显示运算的结果 5 采用索引的方式 用C语言实现对该库中关系的带有 或 条 件的查询 并以表格形式显示运算的结果 6 用 C语言实现对该库的任意字段的投影运算 并以表格形式显示运 算的结果 7 用 C语言实现对该库的选取 投影综合运算 并以表格形式显示运 算的结果 8 采用索引的方式 用C语言实现对两个关系的自然连接和等值连接 运算 并以表格形式显示运算的结果 实实验验 五五 简简单单的的关关系系演演算算 D DM ML L 功功能能模模拟拟 一一 实实验验目目的的 1 掌握关系演算语言的查询功能 2 熟悉符号串识别和处理技术 3 掌握关系演算语言的查询功能的实现方法和技术 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 系统掌握 DBMS中关系演算语言的功能 以QUEL语言为样本 用C语言实现对用规定符号表达的简单查询命令行进行扫描和识别 并以表格形式显示查询结果 2 熟悉 QUEL语言的查询功能 用高级语言实现对含有 与 或 非 符号的命令行进行扫描和识别 并以表格形式显示查询结果 实实验验六六 关关系系数数据据库库的的 查查询询优优化化 一一 实实验验目目的的 1 掌握关系系统的定义及分类 2 了解全关系系统的概念 3 了解优化的一般策略 4 掌握关系代数等价变换规则 5 掌握关系数据库系统的查询优化技术 6 掌握关系代数表达式的优化算法 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 采用 启发式关系代数优化算法 1 把查询转换成某种内部表示 2 把语法树转换成标准形式 3 选择低层的存取路径 4 用高级语言实现 关系代数表达式优化算法 对原始的语法树进 行优化处理 生成查询计划 选择代价最小的 2 用高级语言实现 启发式关系演算优化算法 实实验验 七七 数数据据库库保保护护 D DC CL L 功功能能模模拟拟 一一 实实验验目目的的 1 掌握数据库系统的安全性保护机制 2 掌握数据库系统的完整性约束机制 3 了解数据库系统的并发控制技术 4 掌握数据库系统的恢复技术 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 要求根据数据字典 DD 实现对数据库的安全性检查 包括设 置口令 密码和权限等 2 根据数据字典 DD 实现对数据库系统的完整性约束机制 3 利用事务的封锁机制实现对事务处理的并发控制 4 利用建立日志文件及周期性备份的机制实现对数据库系统的恢复 实实验验八八 综综合合设设计计 一一 实实验验目目的的 1 系统地掌握关系代数语言的运算功能 2 了解 DBMS的DDL DML DCL等功能的实质含义 3 掌握结构化设计方法 4 了解大型软件的设计技术 二二 实实验验内内容容与与步步骤骤 1 采用软件工程的结构化设计方法 将前几个实验利用结构化设计 方法综合为一个完整的DBMS原型系统 以达到系统掌握开发软件系统的 方法和技术的目的 系统总体结构图如下 DBMS 原型模拟 DDL 功能模拟 建库 DCL 功能模拟 集合运算专门运算 DML 功能模拟 关系代数运算 并选 择 交 关系演算 安 全 性 连 接 投 影 完 整 性 并 发 控 制 恢 复 差 2 设计该系统的总体菜单 3 通过总体菜单选择某一功能进入子菜单 4 通过某一功能子菜单 进入相应各个子系统 完成具体的功能 5 通过辅助工具 进一步丰富和完善上述程序窗口 菜单的界面 设计 实验考核标准实验考核标准 1 本课程设计共包含八个实验 要求每个学生完成全部实验 完成全部实验的 学生经测试答辩通过 方可得到学分 不合格者需要重修 2 实验成绩评定 每个实验需在规定时间内完成 成绩达到及格以上方可进行 下一个实验 每个实验题目有各自的分值 总计100分 实验课不通过者 不 能参加期末考试 3 实验教学项目 时间安排及分值分配 序 号 实验项目内容提要时间 安排 分 数 有关说明 实 验 一 关系数据 库SQL语 言的使用 了解DBMS和SQL的概貌 熟练掌握SQL的数据定义 数据操纵 完整性控制等 功能 第二周 第三周 10 分 要求 实验1和实 验2必做 实验3 至实验5任选 完 成任选题目的学 生可加分 实 验 二 创建数据 库功能模 拟 用C语言实现 模拟 建 库 功能 建立任意结构 任意元组数目的关系 以 表格形式显示所建关系的 名称 结构及内容 并实 现对主关键字的索引和建 立视图的功能 第四周 第五周 20 分 要求 实验内容 的第 2 3 4 5 6步 必做 第 1 7 8 9 10 步任选 完成任 选题目的学生可 加分 实 验 三 关系代数 语言的集 合运算功 能模拟 用C语言模拟 任意两个 相容关系的并 交 差运 算 并将运算结果以表格 形式显示 第六周 10 分 要求 实验内容 的第3 4 5步必 做 第1 2 6步 任选 完成任选 题目的学生可加 分 实 验 四 关系代数 语言的专 门运算功 能模拟 用C语言实现