数据库系统原理课程设计讲义2013

数据库系统原理课程设计讲义气黑龙江大学计算机学院黑龙江大学软件学院2011年11月1日，本课程设计的目的打开本课程是计算机专业重要的专业理论课程。本课程通过配合数据库系统原理与实现课程模拟DBMS的实现，进一步了解DBMS的工作原理和实现方法，具有初步开发系统软件的实践能力。将阅读环节整合到数据库系统原理课程设计的教学内容中，实现理论教学、实践教学、阅读三个有机结合。通过阅读，使学生更多地掌握课程的理论知识，拓宽视野，加深对本专业相关课程的理解，培养独立阅读、思考、解决问题的能力。二、课程设计的主要内容通过理论讲座和阅读链接熟悉DBMS设计和实现的基本理论和方法，并使用高级编程语言完成DBMS原型系统的设计和实现。模拟DBMS的实现，使学生系统地了解关系代数语言的运算能力；了解DBMS的DDL、DML、DCL等功能的实际含义。掌握结构化设计方法。了解大型软件的设计技术。1、DDL功能模拟熟悉并掌握关系数据库查询语言，使用高级编程语言创建数据库。具体包括：(1)实施SQL的数据库构建语句，创建相应的数据库表，并创建数据字典。(2)实现了表模式的修改功能。要求：可以向设置的表中添加属性。可以从既定表中删除属性。(3)实现删除表功能。(4)实施视图创建功能。(5)实施视图删除功能。(6)实现索引生成功能。(7)实施索引删除功能。2、DML功能模拟使用高级编程语言实现SQL语句的数据维护操作和查询操作。具体包括：(1)在已创建的表中插入元组。(2)从已创建的表中删除元组。(3)修改表格中的资料。(4)实施SELECT语句，包括：实现了单表的选择和投影操作。实现多表连接操作。实现多表选择、投影和连接混合操作。看上面的工作。实现上述指标关系工作。(5)使用高级语言，实现了基于启发式关系代数优化算法和复杂性估计的查询优化方法。3、DCL功能模拟需要根据数据字典(DD)实施数据库的安全检查和完整性约束条件的机制；利用交易封锁机制实现交易的同步控制。使用设置日志文件和定期备份的机制恢复数据库。三、培训文件和培训表格教育文件：数据库系统原理，李建中编辑，电子产业出版社教学形式：教学与实验同时进行，可以根据实验要求进行机械实验和编程调试。四、课程设计的具体内容数据库系统原理课程设计共包括7个子实验，具体实验内容如下。使用关系数据库SQL语言的实验实验条件：为以SQL语言(例如ORACLE、DB2、SYBASE、SQL server等)为核心的数据库管理系统提供机械环境。(a)实验目的通过机械练习了解DBMS和SQL的概览。熟练掌握SQL的数据定义、数据操作和完整性控制等功能。(b)实验内容和阶段1，建立基本表格，插入资料(1)建立培训数据库的三个基本表：S(S#，SNAME，AGE，SEX)学生(学号、名字、年龄、性别)SC(S#，C#，GRADE)学习(学号，课程编号，成绩)C(C#，CNAME，TEACHER)课程(课程编号、课程名称、任课教师)(2)使用INSERT命令输入数据。基表s中的数据：S1 WANG 20 MS2 LIU 19 MS3 Chen 22mS4 WU 19 MS5 LOU 21 FS8铜18f基本表c中的数据：C1 db leyC2 MATHS MAC3 CHEMISTRY ZHOUC4物理C5操作系统门基表SC中的数据：S1C180S1C270S1C385S1C490S1C570S2C185S3C190S3C285S3C395S4C175S4C470S5C170S5C260S5C380S5C565S8C190S8C3952、查看数据(1)搜索学习课程编号为C2的学生学号和姓名。(2)搜索学习课程名称为MATHS的学生学号和姓名。(3)检索没有学过C2科目的学生的名字和年龄。(4)检索学习所有课程的学生的名字。3、修改、删除数据(1)将C2课程的非共享成绩提高10%。(2)从SC表中删除名为PHYSICS的课程分数的元组。(3)从s和SC表中删除学号为S8的所有数据。4、添加和删除属性(1)为s表添加两个属性：家庭地址和高度。(2)添加两个属性的值：家庭地址和高度。(3)分别删除家庭地址和密钥属性。5、视图的操作(1)创建学生的视图，包括学号、名字、选修课的名字、成绩等。(2)在男学生视图中，查询平均分数在80分以上的学生学号和名字。6、库功能、权限控制(1)计算每个学生有成绩的校门数、平均成绩。(2)使用GRANT语句向其他用户授予对基础表s、SC和c的权限。实验2关系数据库的SQL语言词汇和语法分析(a)实验目的利用现有编译知识完成SQL语句的词汇和语法分析任务，详细了解数据字典在DBMS中的作用，并为后续查询处理和优化实验奠定基础。(b)实验内容和阶段分别完成以下语句的词汇和语法分析：(1)create table(8)create index(2)drop table(9)drop index(3)alter table(10)create view(4)insert(11)drop view(5)delete(12)create user(6)更新(13) grant(7)select(14)revoke创建实验3数据库和数据操作功能(a)实验目的1、熟悉关系数据库构建语句和数据操作语句的功能。2、熟悉关系数据库的关系架构维护语句功能。3、掌握如何用高级编程语言创建数据库。4、掌握数据操作功能的实施。5、掌握修改关系模式的方法。(b)实验内容和阶段：1、实现设置数据库表结构的功能。要求：(1)支持整数、符号点和基于文字的数据。(2)将基本表保存到文件。(存储结构可以自行设计)(3)创建相应的数据词典。2、实现数据库记录输入功能。3、实现数据库记录删除功能。4、实现数据库记录修改功能。5、实现以表格形式显示数据库结构和内容。6、实现向现有关系添加属性的功能；7、实现从现有关系中删除属性的功能；在6和7中，无论关系表中是否存在数据，都必须能够正确执行命令并修改相应的数据词典。8、实施表删除功能。9、实施视图设置功能，并将其存储在数据词典中。10、实施视图删除功能。创建和删除实验4索引(a)实验目的1、创建SQL语句的索引和删除索引语句的格式和功能。2、掌握创建和检索主索引、群集索引和辅助索引的方法。3、掌握b树索引设置和搜索方法。4、掌握删除索引的方法。(b)实验内容和阶段1、索引关系的主属性。2、索引关系的非主属性。3、为关系中的属性创建b树索引。4、删除生成的索引。实验5查询功能(a)实验目的1、熟悉SQL语句的查询语句格式和功能。2、掌握查询处理算法，包括选择、投影、连接算法。要求：可以处理多个表的连接操作。查询条件包括and、or、=、等。(b)实验内容和阶段1、实施整个关系选择操作(select * from关系名称)。2、实现单个关系投影操作。3、实施单个关系选择操作(允许多个条件)。4、选择单个关系并实现投影操作(允许多个条件)。5、实现两个关系和多个关系的连接工作。6、实现两个关系和多个关系的选择和连接操作。7、实现多个关系的选择、投影和连接操作。8、使用索引属性完成选择操作，记录完成操作所用的时间，对建立索引前的关系执行相同的选择操作，并比较时间成本。9、使用索引属性完成连接操作，记录完成操作所用的时间，对建立索引前的关系执行相同的连接操作，并比较时间成本。10、实现包含视图的查询。实验6关系数据库的查询优化(a)实验目的1、了解优化的一般策略。2、掌握关系代数等价变换规则。3、掌握启发式代数优化规则。4、掌握启发式关系代数优化算法。5、掌握基于复杂性估计的查询优化方法。(b)实验内容和阶段1、将查询转换为语法树。2、利用高级语言实现启发式关系代数优化算法。优化原始语法树以生成查询计划，并选择最便宜的值。)，以获取详细信息3、使用基于复杂性估计的查询优化方法选择查询执行策略。实验室7数据库保护(DCL)功能(a)实验目的1、掌握数据库系统的安全保护机制。2、掌握数据库系统的完整性约束机制。3、了解数据库系统并发控制技术。4、掌握数据库系统恢复技术。(b)实验内容和阶段1、需要根据数据目录(DD)进行数据库安全检查。包括密码、密码和授权设置。2、基于数据字典(DD)实施数据库系统的完整性约束机制。3、利用交易的封锁机制实现交易的并发控制。4、使用设置日志文件和定期备份以恢复数据库系统的机制。五、评价标准阅读工程链接，学生阅读相关参考书，对课程设计中的每个实验链接进行理论学习，实验分析和设计，编码实施，最终分析和总结，通过总结报告提交形式进行评价，列出参考书5000字以上的字数。阅读部分占整个过程分数的15%。在这个课程设计的实验会话中，每个学生7个实验都要完成。完成所有实验的学生只有通过考试答案才能获得学分。不合格的人要重修。每个实验必须在规定的时间内完成，成绩超过及格才能进行下一个实验，每个实验题目都有不同的分数。实验环节占整个过程分数的85%。实验教学项目、日程和分数分布如下表所示。序号实验项目摘要内容时间安排分数相关说明实验1使用关系数据库SQL语言了解DBMS和SQL的概览。熟练掌握SQL的数据定义、数据操作、完整性控制等语句及其功能。第四周|第四周(4小时)5分要求：实验1至实验4是必需的，实验5和实验6是可选的。完成可选主题的学生可以得到加分。实验2关系数据库中的SQL语言词汇和语法分析完成指定SQL语句的词汇和语法分析任务，了解有关数据字典在DBMS中的作用的详细信息。建立查询语句的中间表示，为以后的查询优化实验奠定了基础。第5周|第6周(8小时)10分店说明：(1)编写每个语句的语法，实施相应的解析器，并确保输入的语句符合该语法的规范。(2)如果不能写语法，可以通过字符串扫描分析等其他方法进行输入语句的验证，但要适当地减少分数。实验3创建数据库和数据操作功能设置所有结构关系、添加删除元组、添加删除属性、创建视图的功能，以及实施删除表格和视图的功能。第七周|第9周12小时15分要求：实验内容的1-8必须做，9，10为可选，完成选择的学生可以得到加分。实验4建立和删除索引实施索引创建和删除功能。第十周|第11周(8小时)10分要求：实验内容的1，2，3可以选择1，4个阶段，选修课结业学生可以获得加分。实验5查询功能在未编制索引的关系中执行选择、投影和链接操作。对索引关系执行选择、投影和连接操作，并将时间成本与对非索引关系的相应操作进行比较。实施带有视图的选择、投影和链接操作。第12周|第15周(16小时)25分要求：实验内容的1-9必须做，10为可选，完成选择的学生可以得到加分。实验6关系数据库中的查询优化掌握关系数据库的查询优化技术，实现了基于启发式关系代数优化算法和复杂性估计的查询优化方法。第16周|第17周(8小时)10分要求：实验内容的第一、二阶段必须完成，第三阶段完成选择的学生可以得到加分实验7数据库保护(DCL)基于数据字典(DD)实施数据库的安全检查和完整性约束机制。执行事务的并发控制和数据库系统恢复。第18个-18周(4小时)10分要求：实验内容的第一、第二阶段必须做，第三、第四阶段完成选择的学生可以得到加分。六、参考文献1，数据库系统原理(版本2)。l作者：李建中，王山出版社：电子产业出版社l出版日期：2004年9月本书全面系统地介绍了数据库系统的理论、技术和方法，介绍了适合新一代数据库应用的新数据库技术。这本书分