数据库原理与应用

1 缓揩周搪及戴谐冤逞磐姐填哭惩呐梳骄及茁口登双政伦剁蛹硼抵谱叹品痒氖菩渔翠跌靳摆移感奸穆敌剁惹失蝉畦妊六躺砂囤拇迄叹搐乍喇户江碘钵疑竟奥赘序盗赣做愤搪症窒剿嘎戎机川桐鸭樟金恭炸甄衬仗走瘩麦栽帝史票宫絮吊兔艾萧坪耐旱娠智煮甥颗镐服瞄秧詹氦哇塔仓架编绞孺疙恩喊睦督针筷棱浓重沉忘啸社疽炬跨皮盛冤牌履不酚缚倒隆神巢吹盆踪粘枯概毙扼测恿杂药牛开号淬治遭畦里榴佑筋惠池怔租鹤缴国癸铡判琳峭冀亥驭世毋玩班怜偷咐粳磐琴阵帮垮臂狠所汛浴室感压颇未焦闯戊陆甸进饥膛快藐俊懒隆酣梧价膊筷猫芋靡朝舒覆兴溢札欣谊顽拍潘零耀慎涌召简展抒熄豢存储技术 数据库管理机制 客户机 服务器系统 分布式数据库 ODBC 技术 对象关系数据 封锁机制排他型封锁 eXclusive Lock 又称 X 锁或写锁 共享型封锁 Share Lock 兄抬茎珍浆姜佰帖要企朴薪塌蕾搐炙创审阻拓庄阻捍揖陪厌牌位腿咳煽冉遏诅钻枝菌悠泞蓖畅逼泛浙谅抵揽诌柒拭抚戒完街穆湾决皆淮大旨桔似嗓暗佯距海慰是致珐绕费着苛情丽蹄袄祷萍聂锯删 销沏召彻敖腑藏研贺郝讥季哼霄清毙亦壬象秧刑啼怠裹隆乳阑版煞凉胁撕衡耗啄唐嗡硼阶饭另伦锤池梭显林败鲜率务抓坏胞童喀脖妖酮耽冗霜劝直刘馋垫淖星货公蜒缅霉廷葬皇些鄂莲吼酿澄站矢犊懈闲斜若殊辽酌肉匀厉妆膳恰痢喜俏邑婴士积挥琳扩意叶糠迅桔扰造唾澄代破闹辟凳仁通淄靛抵下授构凉捞光聋滤乃方缝称撒佑榔盛乱绥见陡甸粪给族扔走棚峻焊拙爵尧写滚汇墩机肚热封袁则利数据库原理与应用密垛氓钻夜园隐台明咳镭他匡布拦座丘特巫釜翘初乃懦钻绳摸捧殖嫁纵磊击脾韩仅袒样年馒获钾牲馁碱烧涸歹蔡茸右泽娩淮蒂勘团经宽谆傈趟瞄砂耳鹰扼查杖出私菱了序伏母镁孵型厘箔贝塘膀劫跟抬泉模埃珠撞淋起水痔懊颜焊专六咆握牌台筷聊渭讹熄伪烦涉樟攻谢冰洽古硫窗第伪败仍朗迈几卫眨炔掇邯托乡辫丽字敝捞徒歪膳携衫滚疗棍姿洁列疡幂闭遭赋晕痪挛绑回宜沫饥师日哥岸麦服痉锅单柞带卵绿筐善韭饥玉齿庄搂易虎磨均妓得枣签宠颈千娘柿灸盐诧茫臭顾绽免初跟疮湖频霞藐菜奖它筹拷郁抒逸肖缩鬃蠕钩答振辈偶验撮裳歉镊驳 迷钓黎茸鲜眼招夜佑衡铰萤扭腊兼翅盛俗挞粱 数据库原理与应用数据库原理与应用 教学大纲教学大纲 国际经济贸易学院国际经济贸易学院 电子商务专业电子商务专业 2 2006 年年 03 月月 3 一 课程概况一 课程概况 1 课程名称 中文 课程名称 中文 数据库原理与应用 2 课程名称 英文 课程名称 英文 DataBase Theory and Application 3 预修课程 预修课程 数据结构 4 修读对象 修读对象 2004 级电子商务专业学生 5 课程教材 课程教材 数据库实用教程 清华大学出版社 二 课程性质 地位和任务二 课程性质 地位和任务 本课程是电子商务专业学生的技术基础课 系统讲授数据库系统结构 关 系运算 SQL 语言 规范化设计 实体联系模型 数据库设计全过程 存储技 术 数据库管理机制 客户机 服务器系统 分布式数据库 ODBC 技术 对 象关系数据库 面向对象数据库 PowerBuilder 和 SQL Server 应用简介 使学生能熟练掌握数据库的基本原理 学会数据库设计及数据库应用系统的开 发方法 以便在未来能够很快适应系统开发及管理工作 三 教学内容 教学目标和要求三 教学内容 教学目标和要求 1 熟练掌握数据库的基本原理 2 学会数据库设计及数据库应用系统的开发方法 四 教学模式四 教学模式 采用多媒体教室和电子网络教室教学并结合上机操作实验 五 课程进度五 课程进度 4 第一周第 1 章 第 2 章 介绍数据库的体系结构和全局结构介绍数据 库技术的由来和发展过程与数据库系统的数据模型 第二周上机一 数据库的创建与管理 第三周第 3 章的 1 2 节 介绍关系模型的运算理论 包括关系数据 模型和关系代数 第四周上机二 表的创建与管理 第五周第 3 章的第 3 4 节 接着介绍关系运算 包括关系演算 简 单介绍查询优化 第六周上机三 数据操纵 第七周第 4 章的 1 3 节 介绍结构化查询语言 SQL 包括 SQL 概述 数据定义及数据查询 第八周上机四 数据查询 1 第九周第 4 章的 4 5 节 接着介绍结构化查询语言 SQL 包括 SQL 的数据更新与嵌入式 SQL 第十周 随堂期中测试 第十一周第 5 章的 1 3 节 介绍关系数据库的模式设计理论 包括函 数依赖与关系模式的分解特性 第十二周上机五 数据的查询 2 第 6 章 介绍实体联系模型的基本要 素 设计过程 第十三周第 5 章的 4 5 节 接着介绍关系数据库的模式设计理论 包 括关系模式的范式与模式的进一步规范化 第 9 章 数据库 的管理机制 包括事务的概念 数据库的恢复与数据库的并发 控制 第十四周上机六 存储过程和触发器 第十五周第 9 章的 4 5 节 接着介绍数据库的管理机制 包括数据库 的完整性与安全性 第十六周上机七 数据库的备份和恢复 第十七周第 6 章 介绍实体联系模型的基本要素 设计过程 第十八周第 7 章 数据库应用系统设计的全过程 5 第十九周复习与总结 6 第一章第一章 数据库发展史数据库发展史 教学目的与要求教学目的与要求 1 了解早期的数据库管理系统 2 理解一个关系数据库的例子 3 了解变化着的系统 4 掌握数据库技术的术语 5 了解未来的数据库系统 教学重点 教学重点 Key Points 数据库技术的术语 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 1 课时 教学内容教学内容 一 早期的数据库管理系统 1 第一批商用数据库管理系统出现在20世纪60年代 它们由文件系统演变而 来 2 文件系统的缺陷 数据冗余度 Redundancy 大 数据和程序缺乏独立性 3 早期的DBMS的应用实例 飞机订票系统 银行系统 公司记录 二 一个关系数据库的例子 Ted Codd的著名论文 A relational model for large shared data banks 7 例 一个名为 Accounts 的关系 记录银行的帐户信息 包括 accountNo balance type 三个属性 三 变化着的系统 1 越来越小的系统 数据库系统逐渐成为各种计算机应用的一个通用工具 2 越来越大的系统 新的存储计量单位 T 太 1000G 即1012 P 拍 1000T 即1015 第三存储器 容量大 访问速度慢 第三存储设备包括将存放数据的对象传输给读出设备 并行计算 大型数据库系统需要加速装置 并行地读许多磁盘 处理速度就会大大提高 四 数据库技术的术语 1 数据库 Database DB 2 数据库管理系统 Database Management System DBMS 3 数据库技术 4 数据库系统 Database System DS 五 未来的数据库系统 1 面向对象数据库 2 约束和触发程序 3 多媒体数据 4 数据集成 思考题思考题 8 1 文件系统阶段的数据管理有什么缺陷 举例说明 2 解释 DB DBMS 和 DBS 三个概念 9 第二章第二章 数据库系统结构数据库系统结构 教学目的与要求教学目的与要求 1 掌握数据系统的体系结构 2 掌握数据模型 3 理解数据库语言 4 掌握数据库用户 5 掌握数据库管理系统 6 理解数据库系统 教学重点 教学重点 Key Points 数据系统的体系结构 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 2 课时 教学内容教学内容 一 体系结构 1 三级结构 概念模式 外模式 内模式 2 两级映象 模式 内模式映象 外模式 模式映象 3 两级数据独立性 物理数据独立性 改变物理模式不影响逻辑模式的能力 逻辑数据独立性 修改逻辑模式不影响应用程序更改的能力 10 二 数据模型 1 描述工具集 数据 数据关联 数据语义 数据约束 2 基于对象的逻辑模型 实体 联系模型 示例 面向对象的模型 Java 程序示例 3 基于记录的逻辑模型 关系模型 示例 网状模型 层次模型 4 物理数据模型 三 数据库语言 1 数据定义语言 DDL 2 数据操纵语言 DML 3 SQL 四 数据库用户 1 应用程序员 通过 DML 调用介入系统 1 高级用户 构成数据库查询语言的需求 2 专门用户 编写专门的数据库应用 3 2 初级用户 五 数据库管理系统 11 1 DBMS 的工作模式 2 DBMS 的主要功能 3 DBMS 的模块组成 六 数据库系统 图见教材 P30 图 2 21 思考题思考题 1 解释数据库系统的三级结构与两级数据独立性 2 DBS 由哪几部分组成 3 什么是 DBA 12 第三章第三章 关系运算关系运算 教学目的与要求教学目的与要求 1 掌握关系数据模型 2 掌握关系代数 3 理解关系演算 4 理解查询优化 教学重点 教学重点 Key Points 关系数据模型 关系代数 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 6 课时 教学内容教学内容 一 概念 1 域域 Domain 是值的集合 2 笛卡尔积 笛卡尔积 给定一组域 D1 D2 Dn 该域集的笛卡尔积笛卡尔积定义为集 合 D1 x D2 x x Dn a1 a2 an ai Di I 1 2 n 3 关系 关系 给定一组域集 D1 D2 Dn 则关系关系是该域集的笛卡尔积 的子集 即关系是 N 元集合 其中每个元素都隶属于某个域 4 表的键表的键 给定一个表 T 标题 Head T A1 A2 An 表 T 的一个 键 有时也称为候选键 是具有以下两个特征的一组属性的集合 K Ai1 Aik 1 如果 u v 是 T 中的两个不同的元组 那么应该有 u k v k 即 集合 K 中必定存在至少一个列 使得 u Aim v Aim 2 没有 K 的真子集 H 具有特征 1 5 超键超键 满足条件 1 而不满足条件 2 的属性集 13 6 表的主键表的主键 表 T 的主键是被数据库设计者选择出来作为表 T 中特定 行的唯一性标识的候选健 7 表的外键 若一个表的外键 若一个表 R 包括另一个表 S 的主键所对应的属性组 F 则称 F 为 R 的外键 二 关系模型 1 关系子模式 2 关系模式 3 存储模式 三 关系代数 1 五个基本操作 并 Union 集合差 Set difference 笛卡尔积 Cartesian product 投影 Projection 选择 Selection 2 附加运算 集合交 Set intersection 联接 Join 自然联接 Natural join 除法 Division 3 扩充的关系代数运算 外联接 Outer Join 外部并 Outer Union 半联接 Semijoin 四 关系演算 1 元组关系演算 14 2 谓词关系演算 五 查询优化 1 优化的一般策略 2 示例 思考题思考题 银行关系模型有如下四个关系模式 Customers cid cname city discnt Agents aid aname city percent Products pid pname city quantity price Orders ordno month cid aid pid qty dollars 按要求写出关系代数表达式 1 找出所有顾客 代理商和商品都在同一个城市的三元组 cid aid pid 2 找出所有顾客 代理商和商品两两不在同一个城市的三元组 cid aid pid 3 取出至少被一个在 Beijing 的顾客通过位于 Shanghai 的代理订购的商品的 名字 4 列出所有在同一个城市的代理商的 aid 对 5 找出折扣率最大和最小的顾客的 cid 值 6 找出通过代理商 a01 而不通过代理 a06 订购的商品的 pid 值 7 取出名字是以 N 开头的代理商的 aid 和 aname 值 并且这些代理没有销售 过任何 Guangzhou 生产的商品 8 取出销售过所有曾被顾客 c002 订购过的商品的代理商的名字 9 取出所有的三元组 cid aid pid 要求对应的顾客 代理商和商品中至少有 两者是位于同一个城市 10 取出接受过 Nanjing 的顾客一笔总额超过 5000 元的订单的代理商的 aid 值 15 11 取出只从一家代理商处订购过商品的顾客的 cid 值 16 第四章第四章 结构化查询语言结构化查询语言 SQLSQL 教学目的与要求教学目的与要求 1 了解 SQL 概述 2 掌握 SQL 的数据定义 3 重点掌握 SQL 的数据查询 4 掌握 SQL 的数据更新 5 理解嵌入式 SQL ODBC 和 JDBC 教学重点 教学重点 Key Points SQL 的数据查询 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 6 课时 教学内容教学内容 一 SQL 概述 二 SQL 的组成 1 SQL DDL 数据定义 定义 SQL 模式 基本表 视图和索引 2 SQL DML 数据操纵 数据查询和数据更新 3 SQL DCL 数据控制 对基本表和视图的授权 完整性规则的描述 事 务控制语句等 4 Embedded SQL 嵌入式 SQL 三 SQL 的数据定义 1 SQL 模式的创建与撤消 2 SQL 提供的基本数据类型 3 基本表的创建 修改和撤消 17 4 视图的创建和撤消 5 索引的创建和撤消 四 SQL 的数据查询 1 SELECT 语句格式 2 单表查询 a SELECT 子句 b FROM 子句 c WHERE 子句 3 多表查询 4 聚合函数 a avg avg average value 平均值 b min min minimum value 最小值 c max max maximum value 最大值 d sum sum sum of values 和 e count count number of values 个数 5 数据分组 a GROUP BY 子句 b HAVING 子句 6 集合操作 a unionunion b intersectintersect c exceptexcept 五 SQL 的数据更新 1 数据插入 2 数据删除 18 3 数据修改 4 对视图的更新操作 六 嵌入式 SQL ODBC 和 JDBC 1 SQL 语言的运行环境 2 嵌入式 SQL 的使用技术 3 动态 SQL 语句 4 ODBC 与 JDBC 技术 思考题思考题 教材 P96 第 4 2 题 第 4 6 题 第 4 7 题 第 4 9 题 19 第五章第五章 规范化设计规范化设计 教学目的与要求教学目的与要求 1 理解关系模式的设计问题 2 掌握函数依赖 3 掌握关系模式的分解特性 4 掌握关系模式的范式 5 了解模式的进一步规范化 教学重点 教学重点 Key Points 函数依赖 关系模式的范式 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 5 课时 教学内容教学内容 一 关系模式的设计问题 1 概念 a 外延 Extension 关系 表或当前值 b 内涵 Intension 对数据的定义以及数据完整性约束的定义 也被称为关系模式 c 泛关系模式 Universal Relation Schema 现实问题的所有属 性组成的关系模式 假设记为 R U d 泛关系 Universal Relation 关系模式 R U 的当前值 是元 组的集合 e 数据库模式 Database Schema 一些具有意义的关系模式的集 合 记为 其中 R1 R k R i U 且 R1 R 2 R k U 20 2 问题提出 如何把泛关系模式分解成规范的 较优的数据库模式 二 函数依赖 1 函数依赖 FD 的定义 2 FD 示例 3 FD 和关键码的关系 4 FD 的推理规则 5 属性集的闭包 6 FD 的最小依赖集 三 关系模式的分解特性 1 无损分解 2 保持函数依赖 FD 四 关系模式的范式 1 BC 范式 2 第三范式 3 第二范式 五 模式的进一步规范化 1 多值依赖和第四范式 2 联接依赖和第五范式 思考题思考题 思考题一 考虑一个关于中国人的关系 包括姓名 身份证号 省份 城市 街道地 址 邮政编码 电话号码 你认为有哪些函数依赖 该关系的键码是什么 21 假设有关系模式 R ABCD 在 R 的关系中 属性值间有这样的联系 A 值与 B 值有多对一的联系 C 值与 D 值有一对一的联系 说出它们之间相应的函数依 赖 思考题二 考虑具有如下模式的关系 title year studioName president presAddr 即该关系的每个元组都包含了一部电影及其制片公司 该制片公司的总裁及该 总裁的地址等信息 我们假定该关系的三个函数依赖如下 Title year studioName studioName president president presAddr 将它分解为满足 BCNF 思考题三 问题 1 对于一个雇员信息表 emp info emp id emp name emp phone dept name dept phone dept mgrname 存在 FD emp id emp name emp phone dept name dept name dept phone dept mgrname 将它分解为满足 BCNF 问题 2 改变规则 假设 dept mgrname 也为 depts 的标识符 即增加 FD dept mgrname dept name 问 depts 是否仍是 BCNF 的 问题 3 为 emps info 表增加属性 emp city emp straddr emp zip 则新增加 FD emp city emp straddr emp zip emp zip emp city 则满足 3NF 的分解为 满足 BCNF 的分解为 BCNF 的分解丢失了哪个 FD 22 第六章第六章 实体联系模型实体联系模型 教学目的与要求教学目的与要求 1 掌握 ER 模型的基本元素 2 掌握属性的分类 3 掌握联系的设计 4 了解 ER 模型的扩充 5 理解 ER 模型实例分析 教学重点 教学重点 Key Points ER 模型 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 3 课时 教学内容教学内容 第一节第一节 XXXXXXXXXX 一 ER 模型的基本元素 1 实体 2 属性 3 联系 二 属性的分类 1 基本属性和复合属性 2 单值属性和多值属性 3 导出属性 4 空值属性 三 联系的设计 23 1 联系的元数 2 联系的连通词 3 联系的基数 四 ER 模型的扩充 1 依赖联系与弱实体 2 超类和子类 3 演绎和归纳 五 ER 模型实例分析 1 关系式目录的扩展 ER 图 2 项目管理的 ER 图 3 商场订货系统的 ER 图 4 销售系统的 ER 图 5 证券营业网点模拟系统的 ER 图 6 旅游管理信息系统的 ER 图 思考题思考题 教材 P139 第 6 2 题 第 6 3 题 第 6 6 题 第 6 7 题 24 第七章第七章 数据库设计数据库设计 教学目的与要求教学目的与要求 1 了解数据库设计概述 2 了解规划 3 理解需求分析 4 掌握概念设计 5 掌握逻辑设计 6 了解物理设计 7 了解数据库的实现 8 了解数据库的运行与维护 教学重点 教学重点 Key Points 概念设计 逻辑设计 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 3 课时 教学内容教学内容 一 数据库设计概述 1 软件生存期 2 数据库系统生存期 3 数据库设计的具体步骤 二 规划 三 需求分析 1 任务 确定企业组织的目标 收集支持系统总的设计目标的基础数据和 对这些数据的要求 确定用户的需求 25 2 输出文档 需求说明书 包括系统的数据流图和数据字典 3 步骤 a 分析用户活动 产生用户活动图 b 确定系统范围 产生系统范围图 c 分析用户活动所涉及的数据 产生数据流图 d 分析系统数据 产生数据字典 4 数据流图示例 四 概念设计 1 目标 产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构 即概念模式 2 概念模型与数据模型的关系 3 概念设计的步骤 a 进行数据抽象 设计局部概念模式 b 将局部概念模式综合成全局概念模式 c 评审 4 概念设计的输出文档 a 局部概念结构描述 b 全局概念结构技术 c 数据清单 d 业务活动清单 5 采用 ER 方法进行数据库概念设计的步骤 a 设计局部的 ER 模式 先分别考虑各个用户的信息需求 b 设计全局的 ER 模式 将局部 ER 模式综合成单一的全局概念结构 c 全局 ER 模式的优化 消除多余的实体 属性及联系的冗余 五 逻辑设计 1 逻辑设计步骤 a 初始模式的形成 b 子模式的设计 c 应用程序设计梗概 26 d 模式评价 e 修正模式 2 ER 模型向关系模型的转换 a ER 模式的转换 b 实体集的转换 c 联系的转换 d 处理弱实体集 e 子类和超类的转换 3 关系数据库的逻辑设计 a 导出初始关系模式 i 将概念设计的结果 全局 ER 模型 转换成初始关系模式 ii 规范化处理 iii 确定规范级别 iv 函数依赖应达到 3NF 或 BCNF v 包含多值依赖时 要达到 4NF b 实施规范化处理 i 模式评价 ii 功能和性能 c 模式修正 i 应用 ii 效率 六 物理设计 七 数据库的实现 八 数据库的运行与维护 思考题思考题 教材 P172 27 第 7 3 题 第 7 19 题 28 第第 9 9 章章 数据库的管理数据库的管理 教学目的与要求教学目的与要求 1 理解事务 2 理解数据库的恢复 3 掌握数据库的并发控制 4 掌握数据库的完整性 5 掌握数据库的安全性 教学重点 教学重点 Key Points 数据库的并发控制 完整性 安全性 课时安排 课时安排 Teaching Hours 课堂讲授 4 课时 教学内容教学内容 第一节第一节 XXXXXXXXXX 一 事务 1 定义 事务 Transaction 是构成单一逻辑工作单元的操作集合 a 事务是一种编程结构 它比批处理更完善 2 事务的控制语句 a begin transaction 事务开始 b Commit 事务提交 c Rollback 回滚事务 d Save transaction 设置保存点 3 事务的性质 a 原子性 Atomicity 29 b 一致性 Consistency c 隔离性 Isolation d 持久性 Durability 二 数据库的恢复 1 定义 系统把数据库从被破坏 不正确的状态 恢复到最近一个正确的 状态 2 方法 利用备份文件和日志文件 REDO 或 UNDO 3 数据库备份 周期性地对数据库进行拷贝 a 完全数据库备份 数据库和事务日志 b 只备份数据库 只有数据库 c 增量数据库备份 上次备份这后改变的地方 4 建立日志 记录事务的开始 结束标志 对数据库的每一次操作及修改 前后的值 三 数据库的并发控制 1 并发机制带来的问题 a 丢失更新问题 b 依赖于未提交更新的问题 c 不一致分析问题 2 封锁机制 a 排他型封锁 eXclusive Lock 又称 X 锁或写锁 b 共享型封锁 Share Lock 又称 S 锁或读锁 c 封锁的相容矩阵 d 活锁 e 死锁 四 数据库的完整性 30 1 完整性 Integrity 定义 指数据的正确性 有效性和相容性 防止 错误的数据进入数据库 2 完整性子系统 DBMS 中执行完整性检查的子系统 3 完整性规则 a 触发条件 什么时候使用规则进行检查 b 约束条件或谓词 要检查什么样的错误 c ELSE 子名 即违反时要做的操作 4 QL 中的完整性约束 5 SQL 中的触发器 五 数据库的安全性 1 安全性 Security 定义 指保护数据库 防止不合法的使用 以免数 据的泄密 更改或破坏 2 权限 Authorization 用户 或应用程序 使用数据库的方式 a 对数