数据库系统

出版者的话

译者序

序

前言

第一部分 数据库概念

第1章 数据库系统概述

1.1 引言

1.2 基本概念和定义

1.2.1 数据

1.2.2 信息

1.2.3 数据与信息

1.2.4 数据仓库

1.2.5 元数据

1.2.6 系统目录

1.2.7 数据项或字段

1.2.8 记录

1.2.9 文件

1.3 数据字典

1.3.1 数据字典的组件

1.3.2 主动和被动数据字典

1.4 数据库

1.5 数据库系统

1.6 数据管理员

1.7 数据库管理员

1.8 面向文件系统与数据库系统

1.8.1 学习面向文件系统的优点

1.8.2 面向文件系统的缺点

1.8.3 数据库方法

1.8.4 数据库系统环境

1.8.5 DBMS的优点

1.8.6 DBMS的缺点

1.9 数据库系统的历史观点

1.10 数据库语言

1.10.1 数据定义语言

1.10.2 数据存储定义语言

1.10.3 视图定义语言

1.10.4 数据操纵语言

1.10.5 第四代语言

1.11 事务管理

习题

第2章 数据库系统架构

2.1 引言

2.2 模式、子模式和实例

2.2.1 模式

2.2.2 子模式

2.2.3 实例

2.3 ANSI-SPARC的三层数据库架构

2.3.1 内部层

2.3.2 概念层

2.3.3 外部层

2.3.4 三层架构的优点

2.3.5 三层架构的特性

2.4 数据独立性

2.4.1 物理数据独立性

2.4.2 逻辑数据独立性

2.5 映射

2.5.1 概念模式/内模式映射

2.5.2 外模式/概念模式映射

2.6 DBMS的结构、组成和功能

2.6.1 DBMS的结构

2.6.2 DBMS的执行步骤

2.6.3 DBMS的组成

2.6.4 DBMS的功能和服务

2.7 数据模型

2.7.1 基于记录的数据模型

2.7.2 基于对象的数据模型

2.7.3 物理数据模型

2.7.4 层次数据模型

2.7.5 网状数据模型

2.7.6 关系数据模型

2.7.7 实体-联系数据模型

2.7.8 面向对象数据模型

2.7.9 不同数据模型之间的比较

2.8 数据库系统的类型

2.8.1 集中式数据库系统

2.8.2 并行数据库系统

2.8.3 客户/服务器数据库系统

2.8.4 分布式数据库系统

习题

第3章 物理数据组织

3.1 引言

3.2 物理存储媒体

3.2.1 主存储设备

3.2.2 二级存储设备

3.2.3 三级存储设备

3.2.4 高速缓存

3.2.5 主存储器

3.2.6 闪存

3.2.7 磁盘存储器

3.2.8 光存储器

3.2.9 磁带存储器

3.3 RAID技术

3.3.1 使用并行机制改进性能

3.3.2 RAID技术的优点

3.3.3 RAID技术的缺点

3.3.4 使用冗余来提高可靠性

3.3.5 RAID级别

3.3.6 RAID级别的选择

3.4 文件的基本概念

3.4.1 文件类型

3.4.2 缓冲区管理

3.5 文件组织

3.5.1 记录和记录型

3.5.2 文件组织技术

3.6 索引

3.6.1 主索引

3.6.2 二级索引

3.6.3 基于树的索引

习题

第二部分 关系模型

第4章 关系代数和关系演算

4.1 引言

4.2 关系模型的历史观点

4.3 关系数据库的结构

4.3.1 域

4.3.2 关系的键

4.4 关系代数

4.4.1 选择操作

4.4.2 投影操作

4.4.3 连接操作

4.4.4 外连接操作

4.4.5 并运算

4.4.6 差运算

4.4.7 交运算

4.4.8 笛卡儿积运算

4.4.9 除运算

4.4.10 关系代数中的查询示例

4.5 关系演算

4.5.1 元组关系演算

4.5.2 域关系演算

习题

第5章 关系查询语言

5.1 引言

5.2 Codd的规则

5.3 基于语言的信息系统（ISBL）

5.3.1 ISBL查询举例

5.3.2 ISBL的局限性

5.4 查询语言

5.4.1 QUEL查询举例

5.4.2 QUEL的优点

5.5 结构化查询语言

5.5.1 SQL的优点

5.5.2 SQL的缺点

5.5.3 基本的SQL数据结构

5.5.4 SQL数据类型

5.5.5 SQL运算符

5.5.6 SQL数据定义语言

5.5.7 SQL数据查询语言

5.5.8 SQL数据操纵语言

5.5.9 SQL数据控制语言

5.5.10 SQL数据管理语句

5.5.11 SQL事务控制语句

5.6 嵌入式结构化查询语言

5.7 基于例子的查询

5.7.1 基于一个关系的QBE查询（单表检索）

5.7.2 基于几个关系的QBE查询（多表检索）

5.7.3 利用QBE对数据库进行修改（更新、删除和插入）

5.7.4 MicrosoftAccess中的QBE查询

5.7.5 QBE的优点

5.7.6 QBE的缺点

习题

第6章 实体-联系模型

6.1 引言

6.2 E-R模型的基本概念

6.2.1 实体

6.2.2 联系

6.2.3 属性

6.2.4 约束

6.3 E-R模型向关系的转换

6.4 E-R模型存在的问题

6.4.1 扇形陷阱

6.4.2 深坑陷阱

6.5 E-R图符号

习题

第7章 增强的实体-联系模型

7.1 引言

7.2 超类和子类实体型

7.2.1 超类和子类的符号

7.2.2 属性继承

7.2.3 超类/子类联系的使用条件

7.2.4 使用超类和子类的优点

7.3 特殊化和一般化

7.3.1 特殊化

7.3.2 一般化

7.3.3 特殊化和一般化的约束

7.4 分类

7.5 EER图的例子

习题

第三部分 数据库设计

第8章 数据库设计介绍

8.1 引言

8.2 软件开发生命周期

8.2.1 软件开发成本

8.2.2 结构化系统分析与设计

8.3 数据库开发生命周期

8.4 自动化设计工具

8.4.1 手工数据库设计的局限性

8.4.2 计算机辅助软件工程工具

习题

第9章 函数依赖和模式分解

9.1 引言

9.2 函数依赖

9.2.1 函数依赖图及其示例

9.2.2 完全函数依赖

9.2.3 函数依赖的Armstrong公理

9.2.4 多余的函数依赖

9.2.5 函数依赖集的闭包

9.3 模式分解

9.3.1 有损分解

9.3.2 无损连接分解

9.3.3 保持函数依赖的分解

习题

第10章 规范化

10.1 引言

10.2 规范化

10.3 范式

10.3.1 第一范式

10.3.2 第二范式

10.3.3 第三范式

10.4 Boyce-Codd范式

10.5 多值依赖和第四范式

10.5.1 多值依赖的性质

10.5.2 第四范式

10.5 z3多值依赖和4NF的问题

10.6 连接依赖和第五范式

10.6.1 连接依赖

10.6.2 第五范式

习题

第四部分 查询、事务和安全管理

第11章 查询处理及优化

11.1 引言

11.2 查询处理

11.3 语法分析器

11.4 查询分解

11.4.1 查询分析

11.4.2 查询规范化

11.4.3 语义分析器

11.4.4 查询简化器

11.4.5 查询重构

11.5 查询优化

11.5.1 启发式查询优化

11.5.2 转换规则

11.5.3 启发式优化算法

11.6 查询优化中的成本估算

11.6.1 查询执行的成本部分

11.6.2 选择操作的成本函数

11.6.3 连接操作的成本函数

11.7 流水线和具体化操作

11.8 查询估算计划的结构

习题

第12章 事务处理与并发控制

12.1 引言

12.2 事务概念

12.2.1 事务执行和问题

12.2.2 SQL事务执行

12.2.3 事务的性质

12.2.4 事务日志

12.3 并发控制

12.3.1 并发控制问题

12.3.2 一致性的度

12.3.3 可交换的活动

12.3.4 调度

12.3.5 可串行化调度

12.4 并发控制中的加锁方法

12.4.1 锁的粒度

12.4.2 锁的类型

12.4.3 死锁

12.5 并发控制的时间戳方法

12.5.1 粒度时间戳

12.5.2 时间戳排序

12.5.3 解决时间戳中的冲突

12.5.4 时间戳的缺点

12.6 乐观的并发控制方法

12.6.1 读阶段

12.6.2 验证阶段

12.6.3 写阶段

12.6.4 乐观的并发控制方法的优点

12.6.5 乐观的并发控制方法的问题

12.6.6 乐观的并发控制方法的应用

习题

第13章 数据库恢复系统

13.1 引言

13.2 数据库恢复概念

13.3 数据库故障类型

13.4 数据库恢复的类型

13.4.1 向前恢复（或重做）

13.4.2 向后恢复（或撤销）

13.4.3 介质恢复

13.5 恢复技术

13.5.1 延迟更新

13.5.2 立即更新

13.5.3 影子分页

13.5.4 检查点

13.6 缓冲区管理

习题

第14章 数据库安全

14.1 引言

14.2 数据库安全的目标

14.2.1 数据库安全的威胁

14.2.2 数据库安全问题的类型

14.2.3 授权和认证

14.3 自主访问控制

14.3.1 授予和收回权限

14.3.2 审计跟踪

14.4 强制访问控制

14.5 防火墙

14.6 统计数据库安全

14.7 数据加密

14.7.1 简单替换方法

14.7.2 多字母替换方法

习题

第五部分 基于对象的数据库

第15章 面向对象数据库

15.1 引言

15.2 面向对象数据模型

15.2.1 面向对象数据库的特征

15.2.2 OODM与E-R模型的比较

15.3 面向对象数据库的概念

15.3.1 对象

15.3.2 对象标识

15.3.3 对象属性

15.3.4 类

15.3.5 对象间的关联或联系

15.3.6 结构、继承和概括

15.3.7 操作

15.3.8 多态性

15.3.9 OO概念的优点

15.4 面向对象DBMS

15.4.1 OODBMS特性

15.4.2 OODBMS的优点

15.4.3 OODBMS的缺点

15.5 对象数据管理组和面向对象语言

15.5.1 对象模型

15.5.2 对象定义语言

15.5.3 对象查询语言

习题

第16章 对象-关系数据库

16.1 引言

16.2 对象-关系DBMS的历史

16.2.1 RDBMS的缺点

16.2.2 复杂对象

16.2.3 ORDBMS的出现

16.3 ORDBMS查询语言（SQL3）

16.4 ORDBMS设计

16.4.1 ORDBMS的挑战

16.4.2 ORDBMS的特点

16.4.3 ORDBMS和OODBMS的比较

16.4.4 ORDBMS的优点

16.4.5 ORDBMS的缺点

习题

第六部分 高级和新兴的数据库概念

第17章 并行数据库系统

17.1 引言

17.2 并行数据库

17.2.1 并行数据库的优点

17.2.2 并行数据库的缺点

17.3 并行数据库的架构

17.3.1 共享内存的多CPU并行数据库架构

17.3.2 共享磁盘的多CPU并行数据库架构

17.3.3 无共享的多CPU并行数据库架构

17.4 并行数据库处理的关键要素

17.4.1 加速比

17.4.2 可扩展性

17.4.3 同步

17.4.4 加锁

17.5 查询并行机制

17.5.1 I/O并行机制（数据分区）

17.5.2 查询内并行机制

17.5.3 交互查询并行机制

17.5.4 操作内并行机制

17.5.5 交互操作并行机制

习题

第18章 分布式数据库系统

18.1 引言

18.2 分布式数据库

18.2.1 并行数据库与分布式数据库之间的区别

18.2.2 分布式数据库的期望性质

18.2.3 分布式数据库的类型

18.2.4 分布式数据库的期望功能

18.2.5 分布式数据库的优点

18.2.6 分布式数据库的缺点

18.3 分布式数据库的架构

18.3.1 客户/服务器架构

18.3.2 合作服务器系统

18.3.3 中间件系统

18.4 分布式数据库系统设计

18.4.1 数据分解

18.4.2 数据分配

18.4.3 数据复制

18.5 分布式查询处理

18.6 分布式数据库中的并发控制

18.6.1 分布式加锁

18.6.2 分布式死锁

18.6.3 时间戳

18.7 分布式数据库中的恢复控制

18.7.1 两阶段提交

18.7.2 三阶段提交

习题

第19章 决策支持系统

19.1 引言

19.2 决策支持系统的历史

19.3 决策支持系统的定义

19.3.1 DSS的性质

19.3.2 DSS的优点

19.3.3 DSS的组件

19.4 操作型数据与DSS数据

习题

第20章 数据仓库与数据挖掘

20.1 引言

20.2 数据仓库

20.2.1 数据仓库概念的演变

20.2.2 数据仓库的主要组成

20.2.3 数据仓库的特点

20.2.4 数据仓库的优点

20.2.5 数据仓库的局限性

20.3 数据仓库的架构

20.3.1 数据集市

20.3.2 联机分析处理

20.4 数据挖掘

20.4.1 数据挖掘过程

20.4.2 数据挖掘知识发现

20.4.3 数据挖掘的目标

20.4.4 数据挖掘工具

20.4.5 数据挖掘应用

习题

第21章 新的数据库技术

21.1 引言

21.2 Internet数据库

21.2.1 Internet技术

21.2.2 万维网

21.2.3 Web技术

21.2.4 Web数据库

21.2.5 Web数据库的优点

21.2.6 Web数据库的缺点

21.3 数字图书馆

21.3.1 数字图书馆简介

21.3.2 数字图书馆的组成

21.3.3 对数字图书馆的需求

21.3.4 科学杂志的数字图书馆

21.3.5 数字图书馆中的技术开发

21.3.6 数字图书馆的技术领域

21.3.7 访问数字图书馆

21.3.8 数字图书馆数据库

21.3.9 数字图书馆的潜在优点

21.4 多媒体数据库

21.4.1 多媒体资源

21.4.2 多媒体数据库查询

21.4.3 多媒体数据库应用

21.5 移动数据库

21.5.1 移动数据库的架构

21.5.2 移动计算的特点

21.5.3 移动DBMS

21.5.4 商业移动数据库

21.6 空间数据库

21.6.1 空间数据

21.6.2 空间数据库特性

21.6.3 空间数据模型

21.6.4 空间数据库查询

21.6.5 空间数据库查询技术

21.7 基于集群的灾难预防数据库

习题

第七部分 案例学习

第22章 数据库设计：案例学习

22.1 引言

22.2 小额银行存放业务的数据库设计

22.2.1 需求定义及分析

22.2.2 概念设计：实体-联系图

22.2.3 逻辑数据库设计：表定义

22.2.4 逻辑数据库设计：示例表数据

22.3 辅助制造系统的数据库设计

22.3.1 需求定义及分析

22.3.2 概念设计：实体-联系图

22.3.3 逻辑数据库设计：表定义

22.3.4 逻辑数据库设计：示例表数据

22.3.5 函数依赖图

22.4 年费用合同系统的数据库设计

22.4.1 需求定义及分析

22.4.2 概念设计：实体-联系图

22.4.3 逻辑数据库设计：表定义

22.4.4 逻辑数据库设计：示例表数据

22.4.5 函数依赖图

22.5 技术培训学院的数据库设计

22.5.1 需求定义及分析

22.5.2 概念设计：实体-联系图

22.5.3 逻辑数据库设计：表定义

22.6 网上书店的数据库设计

22.6.1 需求定义及分析

22.6.2 概念设计：实体-联系图

22.6.3 逻辑数据库设计：表定义

22.6.4 需求定义中的更改（附加）

22.6.5 修改的表定义

22.6.6 模式求精

22.6.7 修改实体-联系图

22.6.8 逻辑数据库设计：示例表数据

22.7 客户订购仓库的数据库设计

22.7.1 需求定义及分析

22.7.2 概念设计：实体-联系图

22.7.3 逻辑数据库设计：表定义

22.7.4 逻辑数据库设计：示例表数据

22.7.5 函数依赖图

22.7.6 逻辑记录结构及访问路径

习题

第八部分 商业数据库

第23章 IBMDB2通用数据库

23.1 引言

23.2 DB2产品

23.3 DB2通用数据库

23.3.1 DB2UDB的配置

23.3.2 其他DB2UDB相关的产品

23.3.3 DB2通用数据库的主要组件

23.3.4 DB2UDB的特性

23.4 安装DB2UDB服务器的必备条件

23.4.1 安装必备条件：DB2UDB个人版（Windows）

23.4.2 安装必备条件：DB2工作组服务器版和无分区的DB2企业服务器版（Windows）

23.4.3 安装必备条件：分区的DB2企业服务器版（Windows）

23.4.4 安装必备条件：DB2连接个人版（Windows）

23.4.5 安装必备条件：DB2连接企业版（Windows）

23.4.6 安装必备条件：DB2查询巡视器服务器（Windows）

23.4.7 安装必备条件：DB2多维视图（Windows）

23.5 安装DB2客户端的必备条件

23.5.1 安装必备条件：DB2客户端（Windows）

23.5.2 安装必备条件：DB2查询巡视器客户端（Windows）

23.6 安装和配置DB2UDB服务器

习题

第24章 Oracle

24.1 引言

24.2 Oracle的历史

24.2.1 Oracle家族

24.2.2 Oracle软件

24.3 Oracle特性

24.3.1 应用程序开发特性

24.3.2 通信特性

24.3.3 分布式数据库特性

24.3.4 数据移动特性

24.3.5 性能特性

24.3.6 数据库管理特性

24.3.7 备份和恢复特性

24.3.8 OracleInternet开发人员套件

24.3.9 QracleLite

24.4 SQL*Plus

24.4.1 SQL*Plus的特性

24.4.2 使用SQL*Plus

24.4.3 编辑器命令

24.4.4 SQL*Plus帮助系统以及其他有用的命令

24.4.5 格式化输出

24.5 Oracle的数据字典

24.5.1 数据字典表

24.5.2 数据字典视图

24.6 Oracle系统架构

24.6.1 存储管理和进程

24.6.2 逻辑数据库结构

24.6.3 物理数据库结构

24.7 Oracle9i安装指南

习题

第25章 MicrosoftSQLServer

25.1 引言

25.2 MicrosoftSQLServer设置

25.2.1 SQLServer2000版本

25.2.2 SQLServer2005版本

25.2.3 MicrosoftSQLServer的特性

25.3 SQLServer中的存储过程

25.3.1 存储过程的优点

25.3.2 存储过程的结构

25.4 安装MicrosoftSQLServer2000

25.4.1 安装步骤

25.4.2 启动和停止SQLServer

25.4.3 自动启动SQLServer服务

25.4.4 到MicrosoftSQLServer数据库系统的连接

25.4.5 数据的源

25.4.6 安全性

25.5 MicrosoftSQLServer的数据库操作

25.5.1 数据库连接

25.5.2 创建数据库

习题

第26章 MicrosoftAccess

26.1 引言

26.2 Access数据库

26.2.1 表

26.2.2 查询

26.2.3 报表

26.2.4 窗体

26.2.5 宏

26.3 Access中的数据库操作

26.3.1 创建窗体

26.3.2 创建一个简单的查询

26.3.3 修改查询

26.4 MicrosoftAccess的特性

习题

第27章 MySQL

27.1 引言

27.2 MySQL概览

27.2.1 MySQL特性

27.2.2 MySQL稳定性

27.2.3 MySQL表大小

27.2.4 MySQL开发途径

27.2.5 MySQL4.0中可使用的特性

27.2.6 嵌入的MySQL服务器

27.2.7 MySQL4.1 的特性

27.2.8 MySQL5.0：下一个开发的版本

27.2.9 MySQL邮件发送清单

27.2.1 0MySQL支持的操作系统

27.3 PHP简介

27.3.1 PHP语言语法

27.3.2 PHP变量

27.3.3 PHP操作

27.3.4 安装PHP

27.4 MySQL数据库

27.4.1 创建自己的第一个数据库

27.4.2 MySQL连接

27.4.3 选择使用的数据库

27.4.4 MySQL表

27.4.5 创建MySQL表

27.4.6 在MySQL表中插入数据

27.4.7 MySQL查询

27.4.8 从MySQL中检索信息

27.5 在Windows中安装MySQL

27.5.1 Windows系统需求

27.5.2 选择一个安装包

27.5.3 使用自动的安装程序安装MySQL

27.5.4 使用MySQL安装向导

27.5.5 下载与启动MySQL安装向导

27.5.6 MySQL安装步骤

27.5.7 建立许可和密码

习题

参考文献

本书全面地介绍了数据库系统的概念、设计和应用，共27章，分8个部分：第一部分数据库概念（第1~3章）、第二部分关系模型（第4~7章）、第三部分数据库设计（第8~10章）、第四部分查询、事务和安全管理（第11~14章）、第五部分基于对象的数据库（第15~16章）、第六部分高级和新兴的数据库概念（第17~21章）、第七部分案例学习（第22章）、第八部分商业数据库（第23~27章）。.
　　本书适合作为计算机及相关专业本科生或研究生的教材，同时还是一本关于数据库技术非常全面的参考书籍，对数据库应用人员和IT领域的相关人员也有很好的参考价值。
　　本书全面介绍数据库系统的概念、设计和应用，涵盖了数据库系统的重要领域，完整地呈现了管理数据库系统的方法，以及数据库的发展方向。本书可作为计算机科学与工程等相关专业本科生和研究生的教科书，也可作为工程技术人员的参考手册和实用指南。
　　本书特点
　　·内容丰富。涵盖了数据库基础理论的方方面面，从数据库的物理和逻辑结构，到数据库的分析与设计，再到数据库的安全与可靠等。此外，还包括了新的数据库技术和发展方向，比如分布式数据库、并行数据库、面向对象数据库等。同时，也详细地介绍了目前几个主流的商业数据库管理系统，如Oracle、IBM DB2、SQL Server、MySQL等。
　　·通俗易懂。采用大量图表和示例讲解枯燥抽象的理论概念，使读者易于阅读和理解。
　　·易于教学。每章的最后都包含大量习题，且形式多样，既减轻了教师的出题工作量，也便于学生了解自己的学习情况。

《数据库系统概念、设计及应用》全面介绍数据库系统的概念、设计和应用，涵盖了数据库系统的重要领域，完整地呈现了管理数据库系统的方法，以及数据库的发展方向。《数据库系统概念、设计及应用》可作为计算机科学与工程等相关专业本科生和研究生的教科书，也可作为工程技术人员的参考手册和实用指南。
　　《数据库系统概念、设计及应用》特点
　　内容丰富。涵盖了数据库基础理论的方方面面，从数据库的物理和逻辑结构，到数据库的分析与设计，再到数据库的安全与可靠等。此外，还包括了新的数据库技术和发展方向，比如分布式数据库、并行数据库、面向对象数据库等。同时，也详细地介绍了目前几个主流的商业数据库管理系统，如Oracle、IBMDB2、SQLServer、MySQL等。
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