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第一篇 基础篇2

第一章 数据库系统概述2

第一节 数据库、数据库管理系统和数据库系统2

第二节 数据库系统的特点与功能3

一、信息完整、功能通用4

二、程序与数据独立5

三、数据抽象5

四、支持数据的不同视图5

五、控制数据冗余6

六支持数据共享6

七、限制非授权的存取6

八、提供多种用户界面7

九、表示数据之间的复杂联系7

十、完整性约束7

十一、数据恢复8

第三节 数据库系统的用户8

一、数据库管理员8

二、数据库设计者8

三、最终用户8

四、系统分析员和应用程序员9

五、与数据库系统有关的其他人员9

第四节 数据抽象9

一、数据抽象与数据库的三种模式9

二、数据独立性10

第五节 数据模型11

一、基于对象的数据模型11

二、基于记录的数据模型13

三、物理数据模式14

四、数据库模式和实例14

第六节 数据库语言15

第七节 数据库管理系统的结构15

第八节 数据库技术的发展17

一、第一代数据库系统17

二、第二代数据库系统17

三、第三代数据库系统18

习题一18

参考文献注释19

参考文献19

第二章 关系数据库系统20

第一节 关系数据模型20

一、数据结构20

二、完整性约束规则22

第二节 关系运算23

一、关系代数23

二、元组关系演算26

三、域关系演算26

第三节 关系运算的安全性27

第四节 关系代数、元组演算、域演算的等价性29

第五节 关系数据库查询语言32

一、ISBL语言32

二、QUEL语言33

三、QBE语言37

四、SQL语言41

习题二47

参考文献注释48

参考文献49

第三章 层次与网状数据库系统50

第一节 层次数据库系统50

一、层次数据模型50

二、IMS概述53

三、IMS的数据定义54

四、IMS的数据操作58

五、IMS的存储结构61

第二节 网状数据库系统63

一、网状数据模型63

二、DBTG系统68

三、模式定义语言69

四、子模式定义语言74

五、DBTG的数据操纵语言76

习题三82

参考文献注释82

参考文献83

第四章 数据库的安全性与完整性84

第一节 安全性84

一、数据库安全性与数据库管理员85

二、系统保护机制85

三、授权机制85

四、统计数据库的安全性87

第二节 完整性88

一、完整性约束的类型88

二、显式约束的定义90

三、完整性约束的验证91

习题四92

参考文献注释92

参考文献92

第二篇 设计篇95

第五章 数据库设计概述与需求分析95

第一节 数据库设计概述95

一、数据库设计问题95

二、数据库的生命周期95

三、数据库设计过程96

第二节 需求分析96

一、应用领域的调查分析97

二、定义数据库系统支持的信息与应用97

三、定义数据库操作任务98

四、定义数据项99

五、预测现行系统的未来改变100

习题五100

参考文献注释101

参考文献101

第六章 概念数据库设计102

第一节 概述102

第二节 实体联系模型102

一、实体和属性102

二、实体型、键属性和属性的值域103

三、数据库实例104

四、实体间的联系104

五、弱实体106

六、实体联系图107

第三节 扩展的实体联系模型108

一、子类、超类、演绎和归纳108

二、演绎和归纳的性质109

三、范畴与范畴化111

四、EER图111

第四节 概念设计的方法与策略112

一、概念设计的方法112

二、概念设计的策略112

第五节 视图综合设计方法113

一、局部概念模式设计114

二、全局概念模式合成114

第六节 事务的设计115

习题六115

参考文献注释116

参考文献116

第七章 逻辑数据库设计118

第一节 形成初始关系数据库模式118

第二节 关系数据库设计理论121

一、问题的提出121

二、函数依赖122

三、数据依赖的公理系统123

四、关系模式的规范形式126

五、多值依赖与第四范式128

六、连接依赖和第五范式131

第三节 关系模式规范化方法132

一、无损连接性和函数依赖保持性132

二、关系模式分解算法136

第四节 关系模式的优化139

第五节 完整性和安全性约束的定义140

第六节 逻辑数据库的性能估计140

习题七141

参考文献注释142

参考文献143

第八章 物理数据库设计144

第一节 影响物理数据库设计的因素144

第二节 为关系模式选择存取方法145

一、索引存取方法的选择145

二、HASH存取方法的选择145

三、聚集存取方法的选择146

第三节 物理存储结构的设计146

习题八148

参考文献注释148

参考文献149

第三篇 实现篇151

第九章 物理存储结构151

第一节 数据库存储设备151

一、磁盘存储器151

二、磁带存储器152

三、磁盘缓冲处理技术153

四、磁盘的调度策略153

第二节 文件和文件记录154

第三节 无序文件156

第四节 有序文件156

第五节 HASH文件157

一、简单HASH方法157

二、动态HASH方法159

三、可扩展的HASH方法160

第六节 索引文件161

一、主索引162

二、聚集索引163

三、辅助索引164

四、多级索引166

第七节 B_树与B_+树索引结构167

一、索引树结构167

二、B_树索引结构168

三、B_+树索引结构170

习题九175

参考文献注释175

参考文献176

第十章 数据库管理系统的数据字典177

第一节 关系数据库管理系统的数据字典177

第二节 数据库管理系统软件模块对数据字典的存取177

习题十178

第十一章 关系代数操作的实现算法179

第一节 查询处理的过程179

第二节 选择操作的实现算法180

第三节 笛卡尔乘积的实现算法181

第四节 连接操作的实现算法183

一、连接操作结果的估计183

二、连接操作实现算法184

第五节 投影操作的实现算法187

第六节 集合的并、交、差实现算法187

习题十一189

参考文献注释189

参考文献189

第十二章 查询优化技术191

第一节 问题的提出191

第二节 启发式关系代数优化方法192

一、关系代数等价变换规则192

二、启发式代数优化规则194

三、启发式代数优化算法194

第三节 启发式关系演算优化方法198

一、多重自然连接的优化处理198

二、查询的超图表示199

三、超图消解算法200

第四节 基于复杂性估计的查询优化方法208

第五节 语义查询优化方法210

习题十二211

参考文献注释212

参考文献212

第十三章 事务处理技术之一：并发控制技术214

第一节 并发控制的必要性214

一、单用户和多用户数据库系统214

二、并发控制的必要性214

第二节 事务模型216

一、事务中的读写操作216

二、事务的原子性216

三、事务的状态217

四、事务的性质218

第三节 事务调度与可串行性218

一、事务的调度219

二、调度的可串行性220

三、调度的可串行性测试223

第四节 基于锁的并发控制协议227

一、锁的概念227

二、两段锁协议229

三、数据库图协议230

第五节 时间印协议232

第六节 其他并发控制技术233

一、实现并发控制的验证技术233

二、多版本并发控制技术234

三、多种并发控制粒度235

第七节 插入和删除操作237

一、删除操作对并发控制的影响237

二、插入操作对并发控制的影响237

三、插入元组现象237

习题十三238

参考文献注释239

参考文献239

第十四章 事务处理技术之二：数据库恢复技术241

第一节 数据库恢复的必要性241

第二节 使用日志的数据库恢复技术242

一、数据库系统日志242

二、推迟更新技术243

三、即时更新技术245

第三节 缓冲技术247

一、日志缓冲技术247

二、数据库缓冲技术247

第四节 检测点248

第五节 影子页面技术249

第六节 永久存储器中信息丢失后的数据库恢复250

第七节 数据库恢复与并发控制技术的结合250

一、事务的嵌套撤消251

二、调度的可恢复性251

习题十四252

参考文献注释252

参考文献252

第十五章 其他事务处理技术254

第一节 死锁处理254

一、预防死锁协议254

二、死锁的检测和恢复技术255

第二节 高性能事务处理系统256

一、主存数据库256

二、事务的成批提交技术256

第三节 长事务处理技术257

一、可串行性概念不适于长事务处理257

二、嵌套事务技术258

三、补救事务技术258

四、实时数据库系统259

习题十五259

参考文献注释259

参考文献259

第四篇 新技术篇262

第十六章 数据库技术进展和新一代数据库应用262

第一节 数据库技术的进展262

一、数据模型262

二、支持数据库系统的硬件环境263

三、用户界面264

四、程序界面264

五、输出与显示265

六、处理能力266

第二节 新一代数据库应用266

一、工程设计与制造266

二、办公自动化系统268

三、决策支持系统269

四、科学与统计数据管理270

五、异构多数据库应用270

六、人工智能应用271

七、其他新一代数据库应用273

第三节 新一代数据库系统的特点和需要研究的问题277

一、新的数据类型277

二、规则处理277

三、数据模型中的新概念278

四、数据库管理系统的升级278

五、并行化279

六、第三级存储器279

七、长事务处理279

八、版本与格局279

九、异构多数据库互操作技术280

第四节 新一代数据库系统280

参考文献注释280

参考文献281

第十七章 扩展的关系数据库系统282

第一节 基于逻辑的关系数据库系统282

一、逻辑数据模型282

二、查询的计算策略284

三、查询结构285

四、否定286

五、非递归查询287

六、递归查询289

第二节 基于嵌套关系模型的关系数据库系统290

一、文档检索实例291

二、嵌套关系模式的定义292

三、嵌套关系查询语言293

第三节 专家数据库系统296

参考文献注释296

参考文献296

第十八章 分布式数据库系统298

第一节 概述298

一、计算机网络298

二、分布式数据库和分布式数据库系统299

三、分布式数据库的结构301

第二节 分布式数据库设计302

一、数据的重复存储302

二、数据的分片存储302

三、数据的组合存储305

四、命名和局部自治性305

第三节 分布式数据库查询处理305

一、分布式数据库管理系统概述305

二、分布式查询处理306

第四节 分布式数据库系统的事务处理309

一、分布式事务管理器的结构309

二、分布式系统恢复技术310

三、分布式并发控制技术315

四、分布式死锁处理技术317

参考文献注释319

参考文献319

第十九章 面向对象的数据库系统321

第一节 面向对象程序设计方法321

第二节 面向对象数据模型322

一、对象的结构322

二、类和类层次322

三、多重继承性324

四、对象的标识325

五、对象的嵌套326

第三节 面向对象数据库的物理组织327

第四节 面向对象数据库的查询327

第五节 面向对象数据库模式的修改328

参考文献注释329

参考文献329

第二十章 并行数据库技术331

第一节 支持并行数据库的并行结构331

第二节 关系数据库系统的固有并行性333

第三节 实现关系查询半行化的数据流方法334

第四节 并行数据库的物理组织336

一、一维数据划分336

二、多维数据划分方法338

三、传统物理存储结构的并行化340

第五节 新的并行数据操作算法341

一、基于嵌套循环的并行连接算法341

二、基于SORT_MERGE的并行连接算法342

三、基于HASH的并行连接算法342

四、数据分布的均匀性与并行连接算法343

五、数据的初始划分与并行连接算法344

第六节 查询优化技术345

一、基于左线性树的查询优化算法345

二、基于右线性树的查询优化算法347

三、基于片段式右线性树的查询优化算法348

四、基于浓密树的查询优化算法348

五、基于操作森林的查询优化算法349

参考文献注释350

参考文献350

第二十一章 科学与统计数据库系统352

第一节 数据模型352

一、MICSUM的语义描述机构353

二、复杂数据类型355

三、数据库模式355

四、数据库模式的实现356

第二节 SSDB上的代数操作358

一、C_关系和原子统计表上的代数操作359

二、复合统计表上的代数操作363

第三节 SSDB的数据操纵语言365

一、数据维护366

二、数据查询366

三、复杂统计分析操作369

四、赋值语句370

参考文献注释370

参考文献371