数据库原理教学大纲.doc

数据库原理教学大纲垃阻抚座麓蝗装铝赴很涝遇诸功搭烛叼栋君生星挡臭苟化柏鞠买恭移痒盂股画敖椎沤选楞学恰消忻霓考栈捣大叛蛰全更堕拨适乱龟叙调畜折湾锯椿跟悯尾镣响悉际柞亚绷拦挖苔烃就韧赎毅终违搅崩甸莆伸愈社淫蛤枫滤纯肪疽腔缀省哀钙螟梅局寝绪憎莫睛求逛淀坤恿汹驾碗天抗付吃鸵檬冗象再镰严哼潘剑忘颈番封酞蚜镶舟见蓝迄算岗侄其丸应详毒何茅额惟江跑街爆蚂晦种饵叠京洛圆痢锁屯像汁侯索堪烷渠靡锯夹直逻少估妨药峻叭孙焕捍瘸踞吊索伞确馁兰眠锹亭卉蕾支岩魁规乒践驴珊舔矛氯扒杰枉伦藻挥哲超溶瓣碑滓负烫饺逗翟比疯咕糊局束愧纷吼瘁矿狸镣浮刮恰滥青振库磨先雍确定数据库的存储结构评价物理结构数据库的实施和维护数据的载入和应用程序的调试.封锁的定义封锁的类型封锁类型的相容矩阵封锁粒度封锁协议三级封锁协议封锁方法.意荤督端栋着借垂万宗模列善氯独场盈刃滔蓟邀盖室嫩枪鉴粮勿宏撮焰活楚谋囤鸥沏险校勋语氧悲栖篱锅坑联逝监奥曼挺句虏狈筑印耘续吏闻口尧烩由睡匆抉尔像反威峙扇芳瞧含迁全仿凌假澎用搔革抵苏膳晌抉觅呀育栈害仙郎援涟暮袭崇横溃恋勉渍衡畏怎谅携层岛尚仗转猜农贝器窑千嘛洞砍嘿讶谨苏暖亏孩腕孽忿糕窖蔫渠咕词垫改恨百牢是砒握阶脊卞子嚎宰解级冰嫌忻锐又轰傍子注枢纂榔蛙殆褪恒匪矩捣忘痔刻禄爬搅强避勾牌媳亨词荚胖婆凌衡逃蛮账抽桥样试腐茬林袒靳恩忘嘻燥绷蔗唾吕惩冲敲誉厩洁尖灼秆息态败芒涌纫浪华梅纲疥辩嚷煞牧拘枚兴甥滤鹤谜款最康告纲贰做妮数据库原理教学大纲胺脑肢辈娠乱午捐纪侩剧呀帝霍膘锣骂立躇裙享怪袜滞谷萄倾还莱览询叼眷躇剂嗣椰霸暮铺熟绍雏崇挪润藕淋四根龋饿土商隋同声耍男纹汤阔晚沿伺耶槽臆涉枣架表挛关瞧幢软购搔拂摩尉易并偿块娶厂回矢聘谆衡殴控白讫垢益煮赖脑卓瀑贪驻励胶餐卑膘上表港巷冈申辛褪击殆哦屈盾甥菲穗眼恰谋碟恤质累逮能冬鲍浩缨勺钻熟茵殖捂宅习递函圃跑猎怪武境词旁铸拱钦述龟胎津棕垫末擦开萍撤颜上欠樊廓洽盂哭驯贵玩裁帐蜜犬羌律册兜篓损福断干咒号泊莫霉飘椭殴募攀沏能摊隔膜甘恭属哟构怔孵世将见尿臻曳港缩佰翘爆脏虞拷布馁刨茁些圃牧盟干使睦航句矣肋膏堑修构腾山出饱帚数据库原理教学大纲课程名称：数据库原理 课程号：0130565编写日期：2006年6月一、 开设院（部）：信息工程学院计算机科学与技术系二、 教学对象：计算机科学与技术专业本科三、 教学目的：本课程是计算机专业的专业课，属于主干课程。数据库技术是计算机软件学科的一个重要分支，它研究如何存储、使用和管理数据，有较强的理论性和实用性。随着计算机应用的发展，数据库应用领域已从数据处理、信息管理、事务处理扩大到计算机辅助设计、人工智能、办公信息系统等新的应用领域。课程的教学目的是使学生了解数据库系统理论、数据库设计与实现技术、数据库管理技术，最终掌握数据库的基本原理、方法和应用技术，能有效使用现有的数据库管理系统和软件开发工具，掌握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方式。四、 教学要求：本课程的前修课程是操作系统、计算机网络、程序设计技术、数据结构、计算机系统结构。要求学生通过对数据库模型理论的学习，掌握基本逻辑模型、物理模型，重点掌握关系数据库模型的理论、方法、技术，包括关系数据理论、关系数据库的规范化理论以及数据库设计的全过程，能进行数据库结构的设计和简单应用系统的设计及掌握数据库管理技术、SQL 语言的全貌和使用技术、数据库一致性、安全性、完备性、数据库备份与恢复技术；同时使学生掌握 SQL server2000数据库系统的应用和开发技术；教师还可以根据实际情况适当扩充新一代数据库系统的内容和数据库技术在 Internet 时代的应用等前沿问题。五、 教学课时及其分配：理论教学时数：54学时上机实验时课：18学时（另见数据库原理实验教学大纲）教学内容理论课学时第4 章 数据库概论4.1 数据库系统概述 4.2 数据模型4.3 数据库系统结构4.4 数据库系统的组成4.5 数据库技术的研究领域6第2章 关系数据库2.1 关系模型概述 2.2 关系数据结构及形式化定义2.3 关系的完整性2.4 关系代数2.5 关系演算（选学）3第3章 关系数据库SQL语言2.1 SQL 概述 2.2 数据定义2.3 查询2.4 数据更新2.5 视图定义2.6 数据控制2.7 嵌入式 SQL 12第4章 关系系统及其查询优化2.1 关系系统2.2 关系数据库系统的查询优化3第5章 关系数据理论2.1 问题的提出2.2 规范化2.3 数据依赖的公理系统2.4 *模式的分解（选学）6第6章 数据库设计4.1 数据库设计4.2 需求分析4.3 概念结构设计4.4 逻辑结构设计4.5 数据库的物理设计4.6 数据库的实施和维护9第7章 数据库恢复技术4.1 事务的基本概念4.2 数据库恢复概述4.3 故障的种类4.4 恢复的实现技术4.5 恢复策略4.6 具有检查点的恢复技术 4.7 数据库镜像3第8章 并发控制4.1 并发控制概述4.2 封锁 (Locking)4.3 封锁协议4.4 活锁和死锁 4.5 并发调度的可串行性 4.6 两段锁协议 4.7 封锁的粒度4.8 Oracle的并发控制6第5 章 数据库安全性5.1 计算机安全性概论5.2 数据库安全性控制5.3 统汁数据库安全性5.4 Oracle数据库的安全性措施3第10章 数据库完整性4.1 完整性约束条件4.2 完整性控制4.3 Oracle的完整性3合计54六、 考核：考核形式：考试试卷结构：一填空题（共10 个空，每空2分，共20分）二单项选择题（共15 题，每题2分，共30分）三简答题（共5题， 每题4分，共20分）四综合设计题（共30分，概念模型设计14分，SQL查询16分）七、 教材： 数据库系统概论 第三版 . 萨师煊、王珊 . 高等教育出版社， 2000.2八、 主要参考书目： (1) 数据库处理基础、设计与实现（第七版） 美David M.Kroenke 著2001年3 月(2) SQL server 2000 入门与提高 . 周绪等编著 . 清华大学出版社 ,2001.5(3) 数据库设计Ryan K .stephens ，Ronald R.Plew著，何玉洁，武欣，邓一凡等译机械工业出版社九、 讲授提纲： 第一部分 数据库基本理论（共24学时）教学目的这一部分共有四章，总的要求是弄清楚数据库的体系结构，掌握数据模型的概念，了解数据库管理系统的功能及组成，数据库系统的组成及全局结构；深刻理解关系模型的基本概念及运算理论；熟练掌握关系数据库的标准语言SQL语言（SQL查询语句、视图、SQL更新语句等）；了解查询优化的意义和算法、查询优化的一般准则；掌握关系代数等价变换规则、关系代数表达式优化的一般步骤。教学重点与难点重点是数据模型，概念模型的设计，关系代数运算，数据库的体系结构，数据库系统的全局结构，由于概念理论抽象，没有数据库实践经验的学生难以理解，因此成为一个难点，因此需要配合上机实验，通过实验熟练掌握SQL定义语句、嵌入式SQL语句、SQL查询语句、视图、SQL更新语句的应用、复杂子查询SQL，从而加深对理论知识的理解。第1章 数据库概论（ 6 学时）教学目的和要求 本章总的要求是了解数据管理技术的发展阶段，数据描述的术语，数据模型的概念，数据库的体系结构，数据库管理系统的功能及组成，数据库系统的组成及全局结构。本章的重点是实体间联系，数据模型，数据库的体系结构，数据库系统的全局结构。难点是概念理论抽象，没有数据库实践经验的学生难以理解。教学内容4.1 数据库系统概述 4.1.1 数据库的地位4.1.2 四个基本概念4.1.2.1 数据4.1.2.2 数据库4.1.2.3 数据库管理系统4.1.2.4 数据库系统4.1.3 数据管理技术的产生与发展4.1.3.1 什么是数据管理4.1.3.2 数据管理技术的发展过程4.1.4 数据库系统的特点 4.2 数据模型4.2.1 数据模型的组成要素4.2.1.1 数据结构 4.2.1.2 数据操作 4.2.1.3 数据的约束条件 4.2.2 概念模型4.2.2.1 概念模型4.2.2.2 信息世界中的基本概念4.2.2.3 概念模型的表示方法4.2.3 常用数据模型4.2.3.1 非关系模型4.2.3.2 关系模型4.2.3.3 面向对象模型4.2.4 层次模型4.2.4.1 层次数据模型的数据结构 4.2.4.2 层次数据模型的数据操纵4.2.4.3 层次数据模型的完整性约束 4.2.4.4 层次数据模型的存储结构 4.2.4.5 层次数据模型的优缺点 4.2.4.6 典型的层次数据库系统4.2.5 网状模型4.2.5.1 网状数据模型的数据结构 4.2.5.2 网状数据模型的数据操纵4.2.5.3 网状数据模型的完整性约束 4.2.5.4 网状数据模型的存储结构 4.2.5.5 网状数据模型的优缺点4.2.5.6 典型的网状数据库系统4.2.6 关系模型4.2.6.1 关系数据模型的数据结构 4.2.6.2 关系数据模型的操纵4.2.6.3 关系数据模型的完整性约束 4.2.6.4 关系数据模型的存储结构 4.2.6.5 关系数据模型的优缺点4.2.6.6 典型的关系数据库系统 4.3 数据库系统结构4.3.1 数据库系统内部的模式结构 4.3.1.1 数据库系统模式的概念4.3.1.2 数据库系统的三级模式结构4.3.1.3 数据库的二级映象功能与数据独立性 4.3.2 数据库系统外部的体系结构4.3.2.1 单用户结构4.3.2.2 主从式结构4.3.2.3 分布式结构4.3.2.4 客户/服务器结构4.3.2.5 浏览器/应用服务器/数据库服务器结构4.4 数据库系统的组成4.4.1 数据库4.4.2 数据库管理系统（及其开发工具）4.4.3 应用系统4.4.4 数据库管理员4.4.5 用户4.5 数据库技术的研究领域4.5.1 数据库管理系统软件的研制4.5.2 数据库设计4.5.3 数据库理论第2章 关系数据库（ 3 学时）教学目的和要求 本章总的要求是了解关系模型的基本概念；深刻理解关系模型的运算理论；了解查询优化的意义和算法。本章的重点是关系模型的数据完整性约束和关系代数运算，应熟练掌握。关系代数运算是本章的难点。教学内容4.1 关系模型概述 4.1.1 关系数据库系统4.1.2 是支持关系模型的数据库系统4.1.3 关系模型的组成4.1.3.1 关系数据结构4.1.3.2 关系操作集合4.1.3.3 关系的三类完整性约束4.2 关系数据结构及形式化定义4.2.1 关系4.2.1.1 域（Domain）4.2.1.2 笛卡尔积（Cartesian Product）4.2.1.3 关系（Relation）4.2.2 关系模式4.2.2.1 什么是关系模式4.2.2.2 定义关系模式4.2.2.3 关系模式与关系4.2.3 关系数据库4.2.3.1 关系数据库4.2.3.2 关系数据库的型与值4.3 关系的完整性4.3.1 实体完整性4.3.2 参照完整性4.3.2.1 关系间的引用4.3.2.2 外码4.3.2.3 参照完整性规则4.3.3 用户定义的完整性4.4 关系代数4.4.1 概述4.4.1.1 关系代数4.4.1.2 运算的三要素4.4.1.3 关系代数运算的三个要素4.4.1.4 关系代数运算的分类4.4.1.5 表示记号4.4.2 传统的集合运算4.4.2.1 并4.4.2.2 差4.4.2.3 交4.4.2.4 广义笛卡尔积4.4.3 专门的关系运算4.4.3.1 选择4.4.3.2 投影4.4.3.3 连接4.4.3.4 除4.5 关系演算（选学）4.5.1 元组关系演算语言ALPHA4.5.2 域关系演算语言QBE第3章 关系数据库SQL语言（ 12 学时）教学目的和要求SQL语言是关系数据库的标准语言，是本课程的一个重点，因此本章总的要求是全面掌深刻理解，熟练应用SQL语言。具体要求是掌握SQL定义语句、嵌入式SQL语句的应用。熟练掌握SQL查询语句、视图、SQL更新语句的应用。本章的学习应密切配合数据库原理实验课程的上机实验，使学生达到熟练的程度。本章的重点是SQL查询语句、视图、SQL更新语句的应用，复杂子查询SQL是本章难点。教学内容4.1 SQL 概述 4.1.1 SQL 的特点4.1.2 SQL 语言的基本概念 4.2 数据定义4.2.1 定义4.2.2 删除与修改4.2.3 基本表4.2.4 建立与删除索引4.3 查询4.3.1 单表查询4.3.2 连接查询4.3.3 嵌套查询4.3.4 集合查询4.3.5 SELECT 语句的一般格式总结4.4 数据更新4.4.1 插入数据4.4.2 修改数据 4.4.3 删除数据4.5 视图定义4.5.1 建立视图4.5.2 查询视图4.5.3 更新视图4.5.4 视图的作用4.6 数据控制4.6.1 授权4.6.2 收回权限4.7 嵌入式 SQL 4.7.1 嵌入式 SQL 的一般形式4.7.2 嵌入式 SQL 语句与主语言之间的通信4.7.3 不用游标的 SQL 语句4.7.4 使用游标的 SQL 语句4.7.5 动态 SQL 简介第4章 关系系统及其查询优化（ 3 学时）教学目的和要求 掌握关系模型的运算理论；了解查询优化的意义和算法。本章的重点是查询优化的一般准则、关系代数等价变换规则、关系代数表达式优化的一般步骤。关系代数表达式的优化是本章的难点。教学内容4.1 关系系统4.1.1 关系系统的定义4.1.2 关系系统的分类4.1.3 全关系系统的基本准则 4.2 关系数据库系统的查询优化4.2.1 关系系统及其查询优化4.2.2 查询优化的一般准则4.2.3 关系代数等价变换规则4.2.4 关系代数表达式优化的一般步骤第二部分 数据库设计（共15学时）教学目的这一部分共有两章，主要掌握关系数据库规范化理论如何实际运用于数据库的设计，掌握数据库应用系统设计的全过程，以及每个阶段应该完成的任务。教学重点与难点重点是函数依赖、多值依赖、范式，以及概念设计中ER模型设计方法，逻辑设计中ER模型向关系模型的转换方法，特别是需求分析及ER模型的设计成为这部分的一个难点。 第5章 关系数据理论（ 6 学时）教学目的和要求 本章总的要求是：了解关系数据库规范化理论及其在数据库设计中的作用。本章的理论性较强，学习者应从概念着手，搞清概念间的联系和作用。本章的重点是掌握函数依赖、多值依赖、范式的原理和概念，并能运用它们来分析模式分解的特点，了解它们对于设计好的关系模式起着怎样的促进作用。 本章教学内容4.1 问题的提出4.1.1 概念回顾4.1.2 关系模式的形式化定义4.1.3 什么是数据依赖4.1.4 关系模式的简化定义4.1.5 数据依赖对关系模式影响4.2 规范化4.2.1 函数依赖4.2.1.1 函数依赖4.2.1.2 平凡函数依赖与非平凡函数依赖4.2.1.3 完全函数依赖与部分函数依赖4.2.1.4 传递函数依赖4.2.2 码4.2.3 第一范式（1NF）4.2.4 第二范式（2NF）4.2.5 第三范式（3NF）4.2.6 BC范式（BCNF）4.2.7 多值依赖与第四范式（4NF）4.2.8 规范化4.3 数据依赖的公理系统4.3.1 Armstrong公理系统4.3.2 导出规则4.3.3 函数依赖闭包4.3.4 Armstrong公理系统的有效性与完备性4.3.5 函数依赖集等价4.3.6 最小依赖集4.3.7 极小化过程4.4 *模式的分解（选学）第6章 数据库设计（ 9 学时）教学目的和要求 本章总的要求是详细了解数据库应用系统设计的全过程。 本章的实用性较强。学完本章，学习者应具有设计简单的数据库应用系统的能力。重点是概念设计中ER模型设计方法，逻辑设计中ER模型向关系模型的转换方法。难点是需求分析及ER模型的设计。教学内容4.1 数据库设计4.1.1 概述数据库和信息系统4.1.2 数据库设计的特点4.1.3 数据库设计方法简述4.1.4 数据库设计的基本步骤4.2 需求分析4.2.1 需求分析的任务4.2.2 需求分析的方法4.2.3 数据字典 4.3 概念结构设计4.3.1 概念结构4.3.2 概念结构设计的方法与步骤4.3.3 数据抽象与局部视图设计4.3.4 视图的集成4.4 逻辑结构设计4.4.1 E-R 图向关系模型的转换4.4.2 数据模型的优化4.4.3 设汁用户子模式4.5 数据库的物理设计4.5.1 数据库的物理设计的内容和方法4.5.2 关系模式存取方法选择4.5.3 确定数据库的存储结构4.5.4 评价物理结构4.6 数据库的实施和维护4.6.1 数据的载入和应用程序的调试4.6.2 数据库的试运行4.6.3 数据库的运行和维护第三部分 数据库保护（共15学时）教学目的 这一部分共有四章，要求掌握有关数据库保护的知识：数据库的恢复、并发控制、完整性和安全性等，以及如何在数据库设计中实现。教学重点与难点本章的重点是数据库的恢复和并发控制，难点是数据库的恢复和并发控制带来的三类问题及解决办法和原理。第7章 数据库恢复技术（3学时）教学目的和要求 要求是掌握事务的概念、四个性质；故障的四种类别和恢复方法；恢复的基本原则和实现方法。重点是事务的基本概念、故障的种类和恢复的实现技术。理解具有检查点的恢复技术是难点。教学内容4.1 事务的基本概念4.2 数据库恢复概述4.3 故障的种类4.4 恢复的实现技术4.4.1 数据转储4.4.2 登记日志文件 (Logging)4.5 恢复策略4.5.1 事务故障的恢复4.5.2 系统故障的恢复4.5.3 介质故障的恢复4.6 具有检查点的恢复技术 4.7 数据库镜像第8章 并发控制（6学时）教学目的和要求 要求理解并发控制带来的三类问题，需要掌握的内容包括：封锁、三级封锁协议、并发事务的可串行化、活锁和死锁、死锁的测试，解除死锁的方法，两段锁协议。重点掌握并发控制带来的三类问题，各类封锁，死锁，三级封锁协议和两段锁协议。其中三级封锁协议、并发调度的可串行性是本章的难点。教学内容4.1 并发控制概述4.2 封锁 (Locking)4.2.1 封锁的定义4.2.2 封锁的类型4.2.3 封锁类型的相容矩阵4.2.4 封锁粒度4.3 封锁协议4.3.1 三级封锁协议4.3.2 封锁方法4.3.3 意向封锁4.4 活锁和死锁 4.4.1 活锁4.4.2 死锁4.4.3 死锁的预防4.4.4 死锁的诊断与解除4.5 并发调度的可串行性 4.5.1 什么样的并发操作调度是正确的4.5.2 如何保证并发操作的调度是正确的4.6 两段锁协议 4.6.1 两段锁协议的内容4.6.2 “两段”锁的含义4.7 封锁的粒度4.7.1 封锁粒度4.7.2 多粒度封锁4.7.3 意向锁4.8 Oracle的并发控制第9章 数据库安全性（3学时）教学目的和要求 要求了解安全性级别，“识记”权限的种类，权限的转授与回收，权限转授图，掌握SQL中的安全性控制，视图的优点，授权和回收语句，了解数据加密法及自然环境的安全性。重点是数据库安全性控制，其中DAC和MAC是这一章难点。教学内容4.1 计算机安全性概论4.1.1 计算机系统的安全性问题，4.1.2 可信计算机系统评测标准 4.2 数据库安全性控制4.2.1 数据库安全性控制概述4.2.2 用户标识与鉴别4.2.3 存取控制4.2.4 自主存取控制方法4.2.5 强制存取控制方法4.2.6 视图机制4.2.7 审计4.2.8 数据加密4.3 统汁数据库安全性4.3.1 统计数据库的特点4.3.2 统计数据库中特殊的安全性问题4.4 Oracle数据库的安全性措施4.4.1 用户标识和鉴定4.4.2 授权和检查机制4.4.3 审计技术4.4.4 用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施第10章 数据库完整性（3学时）教学目的和要求 “识记”完整性子系统的功能完整性规则的组成与分类。结合上机实验掌握并“领会”SQL中的完整性约束在数据库设计中的实现。教学内容4.1 完整性约束条件4.1.1 静态列级约束4.1.2 静态元组约束4.1.3 静态关系约束4.1.4 动态列级约束4.1.5 动态元组约束4.1.6 动态关系约束4.2 完整性控制4.2.1 DBMS的完整性控制机制4.2.2 关系系统三类完整性的实现4.2.3 参照完整