目錄 第1章 緒論…………………………………………………………………………………… 1 1.1 數據庫、數據庫管理系統、數據庫系統和數據庫應用系統 ……………………… 1 1.1.1 數據庫……………………………………………………………………… 1 1.1.2 數據庫管理系統…………………………………………………………… 3 1.1.3 數據庫系統………………………………………………………………… 4 1.1.4 數據庫應用系統…………………………………………………………… 6 1.2 數據庫系統的產生與發展 ………………………………………………………… 7 1.2.1 數據、信息、數據管理與數據處理………………………………………… 7 1.2.2 數據管理技術的產生與發展……………………………………………… 8 1.2.3 數據庫系統的特點 ……………………………………………………… 12 1.3 數據模型…………………………………………………………………………… 14 1.3.1 數據模型的幾個重要問題 ……………………………………………… 14 1.3.2 實體-聯系數據模型 ……………………………………………………… 15 1.3.3 常用(結構)數據模型 …………………………………………………… 21 1.4 數據庫系統結構…………………………………………………………………… 29 1.4.1 數據庫系統的三級模式結構 …………………………………………… 29 1.4.2 數據庫的兩級映像與數據獨立性 ……………………………………… 31 1.4.3 用戶通過 DBMS訪問數據庫的過程 …………………………………… 33 1.5 數據庫管理系統…………………………………………………………………… 34 1.5.1 數據庫管理系統的主要功能 …………………………………………… 34 1.5.2 數據庫管理系統應該滿足的要求 ……………………………………… 35 1.5.3 數據庫管理系統程序模塊的組成 ……………………………………… 37 1.5.4 數據庫管理系統的層次結構 …………………………………………… 38 1.5.5 常見的數據庫管理系統 ………………………………………………… 39 1.6 數據庫應用系統開發概述………………………………………………………… 40 1.6.1 單用戶架構 ……………………………………………………………… 40 1.6.2 集中式架構 ……………………………………………………………… 40 1.6.3 客戶機/服務器架構……………………………………………………… 41 1.6.4 瀏覽器/服務器架構……………………………………………………… 41 1.6.5 分布式架構 ……………………………………………………………… 42 數據庫原理與應用(MySQL版)(第二版) 1.6.6 云原生架構 ……………………………………………………………… 43 _x00B_小結 ……………………………………………………………………………………… 43 習題1 …………………………………………………………………………………… 44 Ⅳ 第2章 關系數據庫 ………………………………………………………………………… 48 2.1 關系模型…………………………………………………………………………… 48 2.1.1 關系數據結構 …………………………………………………………… 48 2.1.2 關系操作 ………………………………………………………………… 51 2.1.3 關系完整性約束 ………………………………………………………… 52 2.2 關系代數…………………………………………………………………………… 54 2.2.1 傳統的集合運算 ………………………………………………………… 54 2.2.2 專門的關系運算 ………………………………………………………… 56 2.2.3 關系代數舉例 …………………………………………………………… 64 * 2.3 關系演算…………………………………………………………………………… 66 2.3.1 元組關系演算 …………………………………………………………… 66 2.3.2 域關系演算 ……………………………………………………………… 67 2.4 查詢優化…………………………………………………………………………… 67 2.4.1 查詢優化的必要性 ……………………………………………………… 68 2.4.2 查詢優化的策略和算法 ………………………………………………… 70 2.4.3 選擇操作的兩種常用算法 ……………………………………………… 71 2.5 關系系統…………………………………………………………………………… 72 2.5.1 關系系統定義 …………………………………………………………… 72 2.5.2 關系系統分類 …………………………………………………………… 73 * 2.5.3 全關系系統的12條基本準則…………………………………………… 73 _x00B_小結 ……………………………………………………………………………………… 75 _x00B_習題2 …………………………………………………………………………………… 75 第3章 關系數據庫標準語言SQL ………………………………………………………… 78 3.1 SQL 概述 ………………………………………………………………………… 78 3.1.1 SQL 的發展 ……………………………………………………………… 78 3.1.2 SQL 的特點 ……………………………………………………………… 78 3.1.3 SQL 體系結構 …………………………………………………………… 79 3.2 SQL 的定義功能 ………………………………………………………………… 80 3.2.1 基本表的定義 …………………………………………………………… 80 3.2.2 基本表的修改和刪除 …………………………………………………… 83 3.2.3 索引的建立與刪除 ……………………………………………………… 84 3.3 數據查詢…………………………………………………………………………… 85 3.3.1 單表查詢 ………………………………………………………………… 86 3.3.2 連接查詢 ………………………………………………………………… 94 3.3.3 嵌套查詢………………………………………………………………… 100 3.4 數據更新 ………………………………………………………………………… 107 3.4.1 插入數據………………………………………………………………… 107 3.4.2 刪除數據………………………………………………………………… 108 3.4.3 修改數據………………………………………………………………… 108 3.5 視圖 ……………………………………………………………………………… 109 3.5.1 建立視圖………………………………………………………………… 109 3.5.2 刪除視圖………………………………………………………………… 111 3.5.3 查詢視圖………………………………………………………………… 111 3.5.4 更新視圖………………………………………………………………… 111 3.6 數據控制 ………………………………………………………………………… 112 3.6.1 授權……………………………………………………………………… 112 3.6.2 收回權限………………………………………………………………… 113 _x00B_小結……………………………………………………………………………………… 113 _x00B_習題3…………………………………………………………………………………… 113 第4章 關系規范化理論…………………………………………………………………… 116 4.1 問題的提出 ……………………………………………………………………… 116 4.1.1 一個泛關系模式的實例………………………………………………… 116 4.1.2 改造泛關系模式 S_D_P ……………………………………………… 118 4.1.3 存在問題的原因………………………………………………………… 120 4.1.4 規范化理論的提出……………………………………………………… 121 4.2 函數依賴和范式 ………………………………………………………………… 121 4.2.1 函數依賴的概念………………………………………………………… 121 4.2.2 碼的函數依賴定義……………………………………………………… 124 4.2.3 范式……………………………………………………………………… 125 4.3 數據依賴的公理系統 …………………………………………………………… 132 4.3.1 函數依賴集的閉包……………………………………………………… 132 4.3.2 函數依賴的推理規則…………………………………………………… 132 4.3.3 屬性集閉包與 F邏輯蘊涵的充要條件 ……………………………… 133 4.3.4 Armstrong 公理的正確性和完備性 ………………………………… 137 4.3.5 函數依賴集的等價和*小函數依賴集………………………………… 138 4.4 關系模式的分解方法 …………………………………………………………… 140 4.4.1 模式分解概述…………………………………………………………… 140 4.4.2 分解的無損連接性判定………………………………………………… 141 4.4.3 分解的函數依賴保持性判定…………………………………………… 145 Ⅴ 4.4.4 關系模式的分解算法…………………………………………………… 146 _x00B_小結……………………………………………………………………………………… 147 _x00B_習題4…………………………………………………………………………………… 148 目 錄 數據庫原理與應用(MySQL版)(第二版) 第5章 數據庫設計………………………………………………………………………… 150 5.1 數據庫設計概述 ………………………………………………………………… 150 Ⅵ 5.1.1 數據庫設計的定義和知識要求………………………………………… 150 5.1.2 數據庫設計的內容……………………………………………………… 151 5.1.3 數據庫設計方法………………………………………………………… 151 5.1.4 數據庫設計的基本步驟………………………………………………… 153 5.2 需求分析 ………………………………………………………………………… 155 5.2.1 需求分析的任務………………………………………………………… 155 5.2.2 需求分析的方法和過程………………………………………………… 156 5.2.3 需求分析常用工具……………………………………………………… 157 5.2.4 需求分析實例…………………………………………………………… 159 5.3 概念結構設計 …………………………………………………………………… 163 5.3.1 概念結構設計的定義…………………………………………………… 163 5.3.2 概念結構設計方法……………………………………………………… 164 5.3.3 局部視圖設計…………………………………………………………… 165 5.3.4 集成全局視圖…………………………………………………………… 167 5.4 邏輯結構設計 …………………………………………………………………… 170 5.4.1 邏輯結構設計的任務和步驟…………………………………………… 170 5.4.2 E-R 圖向關系模型的轉換原則………………………………………… 170 5.4.3 邏輯結構的優化………………………………………………………… 173 5.4.4 設計用戶外模式………………………………………………………… 173 5.5 物理結構設計 …………………………………………………………………… 174 5.5.1 確定數據庫的物理結構………………………………………………… 174 5.5.2 評價物理結構…………………………………………………………… 175 5.6 數據庫實施 ……………………………………………………………………… 176 5.7 數據庫的運行和維護 …………………………………………………………… 179 5.8 數據庫設計實例 ………………………………………………………………… 180 小結……………………………………………………………………………………… 184 _x00B_習題5…………………………………………………………………………………… 184 第6章 數據庫保護………………………………………………………………………… 186 6.1 事務 ……………………………………………………………………………… 186 6.1.1 事務的概念……………………………………………………………… 186 6.1.2 事務的特性……………………………………………………………… 187 6.2 數據庫恢復 ……………………………………………………………………… 188 6.2.1 數據庫系統的故障……………………………………………………… 188 6.2.2 數據庫恢復的實現技術………………………………………………… 189 6.3 并發控制 ………………………………………………………………………… 192 6.3.1 并發操作引發的問題…………………………………………………… 193 6.3.2 調度及其可串行化……………………………………………………… 194 6.3.3 事務的隔離性級別……………………………………………………… 196 6.3.4 封鎖技術………………………………………………………………… 196 6.3.5 死鎖與活鎖問題………………………………………………………… 200 6.3.6 封鎖的粒度……………………………………………………………… 201 6.4 數據庫安全性 …………………………………………………………………… 201 6.4.1 用戶標識與鑒別………………………………………………………… 202 6.4.2 存取控制………………………………………………………………… 202 6.4.3 視圖機制………………………………………………………………… 204 6.4.4 數據加密………………………………………………………………… 204 6.4.5 審計……………………………………………………………………… 205 6.5 數據庫完整性 …………………………………………………………………… 205 6.5.1 完整性約束條件的類型………………………………………………… 205 6.5.2 完整性控制機制的功能………………………………………………… 206 6.5.3 完整性約束的表達方式………………………………………………… 207 _x00B_小結……………………………………………………………………………………… 215 _x00B_習題6…………………………………………………………………………………… 215 第7章 數據組織與存儲管理……………………………………………………………… 217 7.1 數據組織 ………………………………………………………………………… 217 7.1.1 數據的邏輯組織方式…………………………………………………… 217 7.1.2 記錄的組織方式………………………………………………………… 218 7.2 存儲結構概述 …………………………………………………………………… 219 7.3 存儲結構的共同特性 …………………………………………………………… 221 7.4 B+樹結構 ……………………………………………………………………… 221 7.4.1 B+樹的數據結構 ……………………………………………………… 221 7.4.2 B+樹的查找 …………………………………………………………… 222 7.4.3 B+樹的插入 …………………………………………………………… 224 7.4.4 B+樹的刪除 …………………………………………………………… 226 7.5 LSM 樹 …………………………………………………………………………… 228 7.5.1 LSM 樹概述 …………………………………………………………… 229 7.5.2 LSM 樹的結構 ………………………………………………………… 229 7.5.3 LSM 樹的查詢與更新 ………………………………………………… 230 _x00B_小結……………………………………………………………………………………… 231 _x00B_習題7…………………………………………………………………………………… 232 第8章 MySQL數據庫操作 ……………………………………………………………… 233 8.1 MySQL 簡介 …………………………………………………………………… 233 目 錄 _x00E_ Ⅶ 數據庫原理與應用(MySQL版)(第二版) 8.2 MySQL 的體系結構 …………………………………………………………… 233 8.3 MySQL 的查詢語言 …………………………………………………………… 234 8.3.1 表、列和數據類型 ……………………………………………………… 234 Ⅷ 8.3.2 函數……………………………………………………………………… 235 8.3.3 SQL 語句 ……………………………………………………………… 235 8.4 MySQL 數據庫的安裝 ………………………………………………………… 235 8.5 MySQL 數據庫的基本操作 …………………………………………………… 240 8.5.1 數據庫操作……………………………………………………………… 240 8.5.2 數據庫表的操作………………………………………………………… 240 8.5.3 數據庫視圖操作………………………………………………………… 243 8.5.4 數據操作語言…………………………………………………………… 244 8.6 常用開發平臺與 MySQL 數據的連接 ………………………………………… 252 8.7 MySQL 數據庫的備份與恢復 ………………………………………………… 254 8.8 MySQL 數據庫的安全 ………………………………………………………… 255 小結……………………………………………………………………………………… 258 _x00B_習題8…………………………………………………………………………………… 258 第9章 數據庫應用實例…………………………………………………………………… 259 9.1 引言 ……………………………………………………………………………… 259 9.2 樓盤銷售系統 …………………………………………………………………… 259 9.2.1 開發背景………………………………………………………………… 259 9.2.2 需求分析………………………………………………………………… 259 9.2.3 系統設計………………………………………………………………… 263 9.2.4 系統實現………………………………………………………………… 268 9.3 煤礦采掘銜接計劃管理系統 …………………………………………………… 273 9.3.1 需求概要………………………………………………………………… 273 9.3.2 數據流圖………………………………………………………………… 274 9.3.3 系統設計………………………………………………………………… 279 9.3.4 系統實現………………………………………………………………… 287 _x00B_小結……………………………………………………………………………………… 291 _x00B_習題9…………………………………………………………………………………… 291 第10章 數據庫新技術 …………………………………………………………………… 292 10.1 XML 數據庫 ………………………………………………………………… 292 10.1.1 XML 技術 ………………………………………………………… 292 10.1.2 XML 數據庫的定義及特點 ……………………………………… 293 10.1.3 XML 數據庫分類 ………………………………………………… 294 10.1.4 XML 數據庫管理系統 …………………………………………… 294 10.2 分布式數據庫系統 …………………………………………………………… 295 10.2.1 分布式數據庫及其分類 …………………………………………… 295 10.2.2 分布式數據庫的特點 ……………………………………………… 296 10.2.3 分布式數據庫的分級結構 ………………………………………… 297 10.2.4 分布式數據庫的數據分布 ………………………………………… 298 10.3 其他數據庫 …………………………………………………………………… 298 10.3.1 云數據庫 …………………………………………………………… 298 10.3.2 空間數據庫 ………………………………………………………… 299 10.3.3 統計與科學數據庫 ………………………………………………… 300 10.3.4 實時數據庫 ………………………………………………………… 300 10.3.5 內存數據庫 ………………………………………………………… 301 10.4 大數據管理技術 ……………………………………………………………… 302 10.4.1 什么是大數據 ……………………………………………………… 302 10.4.2 大數據的特點 ……………………………………………………… 302 10.4.3 傳統關系數據庫面臨的問題 ……………………………………… 303 10.4.4 NoSQL 數據庫……………………………………………………… 304 10.4.5 NewSQL 數據庫 …………………………………………………… 306 10.5 數據倉庫 ……………………………………………………………………… 306 10.5.1 什么是數據倉庫 …………………………………………………… 306 10.5.2 數據倉庫的體系結構 ……………………………………………… 307 10.5.3 數據倉庫的作用 …………………………………………………… 308 小結 …………………………………………………………………………………… 308 _x00B_習題10………………………………………………………………………………… 309 參考文獻……………………………………………………………………………………… 310 Ⅸ 目 錄