2022年数据库原理与应用教程推荐 .pdf
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1、数据库原理与应用课程学习指导书何小卫 编2005 年 5 月于浙江师范大学名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 31 页 - - - - - - - - - 2 教学大纲 ,2 第一章绪论3 1. 知识点与重点. 3 2重要问题. 6 第二章关系数据库6 1知识点与重点. 6 2重要题型. 9 第三章SQL 9 1. 知识点与重点. 9 2重要题型. 13 3问题. 17 第四章关系系统与查询优化18 1知识点与重点. 18 2重要题型. 20 第五章关系数据理
2、论21 1. 知识点与重点. 21 2重要题型. 23 第六章数据库设计24 1知识点与重点. 24 2重要题型. 29 第七章数据库恢复30 1. 知识点与重点. 30 2重要题型. 33 第八章并发控制33 1. 知识点与重点. 33 2重要题型. 37 第九章数据库安全37 1. 知识点与重点. 37 2重要题型. 39 第十章数据库完整性39 1. 知识点与重点. 39 2重要题型. 41 实验一Sql Server 数据库、表的管理 42实验二基本表的定义、删除、修改,建立和删除索引 43 实验三查询、数据更新、视图 44实验四嵌入式 SQL的使用 45实验五数据库设计 46名师资料
3、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 31 页 - - - - - - - - - 3 数据库原理与应用教学大纲一、课程概述数据库原理与应用是一门专业技术基础课,是计算机领域中最重要的技术之一,是软件学科的一个独立分支, 包括数据库系统理论与数据库设计与应用两大部分。通过对本课程的学习,可以获得有关数据库系统的基本理论知识,提高计算机理论水平;另一方面,通过对数据库系统理论的分析以及对数据库设计理论的学习,并结合相关学科的理论与实践知识,可以培养解决信息管理与工程设计中
4、的实际问题的能力。二、教学目的和要求本课程是计算机专业高年级学生的一门专业课,本课程在介绍数据库的基本知识、基本理论原理、方法技术的基础上,通过实验使学生掌握数据库创建、维护、查询等操作,并能在嵌入式环境中实现对数据库的操作,并能运用数据库的基本知识和软件工程的基本思想进行数据库的设计与实现。三、授课学时授课学时: 54 实验课学时:24 四、授课对象计算机专业本科高年级学生。五、先修课程高级语言程序设计、数据结构六、教材与教学参考书七、1 萨师煊 , 王珊,数据库系统概论,高等教育出版社2. 王珊,陈红,数据库系统原理教程,清华大学出版社3. SQL Server 2000 ,三味工作室,人
5、民邮电出版社4. 数据库设计与实现,王能斌、董逸生,华中理工大学出版社八、考核方式笔试、上机结合,参考书面及实验作业说明:用表示重点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 31 页 - - - - - - - - - 4 第一章绪论一、 知识点与重点1四个基本概念数据 (Data) 是数据库中存储的基本对象,有文字、图形、图象、声音等数据种类,它们是描述事物的符号记录,主要特点是数据与其语义是不可分的。数据库 (Database, 简称 DB)是长期储存在计算机内
6、、有组织的、可共享的大量数据集合。数据库的特征有: 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展() 数据库管理系统(Database Management System,简称 DBMS )是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。它的主要作用是科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。它的主要功能有:数据定义功能、数据操纵功能数据库的运行管理和数据库的建立和维护功能。() 数据库系统(Database System ,简称 DBS )是指在计算机系统中引入数据库后的系统。它由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员(和用
7、户)构成。2数据管理:对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护,是数据处理的中心问题。数据管理技术的发展过程经历了人工管理阶段(40年代中 -50年代中 ) 、文件系统阶段(50 年代末 -60年代中 ) 和数据库系统阶段(60 年代末 - 现在) 。3数据库系统中应用程序与数据的对应关系4数据模型: 在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息,通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。 数据模型分成两个不同的层次:1) 概念模型,也称信息模型,它是按用户的观点来对数据和信息建模。2) 数据模型,主要包括网状模型、层次模型、关系模型等,它是按计算机系统的观点对数据建模。
8、 数据模型的组成三要素():数据结构、数据操作和数据的约束条件。数据结构是对象类型的集合,对系统静态特性的. 描述;数据操作是对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及有关的操作规则,包括检索和更新操作(包括插入、删除、修改)。 概念模型( ):概念模型用于信息世界的建模,是现实世界到机器世界的一个中间层次,是数据库设计的有力工具, E-R 模型是概念模型的一种常见表达方法。信息世界中的基本概念有:(1)实体:客观存在并可相互区别的事物称为实体;(2)属性:实体所具有的某一特性称为属性;(3)码:唯一标识实体的属性集称为码;(4)域:属性的取值范围称为该属性的域;(5)实体型:用实体
9、名及其属性名集合来抽象和刻画;(6)实体集:同型实体的集合称为实体集;(7)联系:现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系;联系分为1:1、1:N、M :N等联系;应用程序 1 应用程序 2 应用程序 3 数据库名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 31 页 - - - - - - - - - 5 (8)E-R 模型表达方式:用矩形表示实体型,矩形框内写明实体名;用椭圆形表示属性;用菱形表示联系,菱形框内写明联系名。M
10、 N 常用数据模型:层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。层次模型:IBM 公司 1968年推出的IMS为典型的层次数据库系统;数据结构:满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型,A)有且只有一个结点没有双亲结点,这个结点称为根结点;B) 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点; 表示方法:用记录类型来描述实体型;用字段描述来描述属性;用结点之间的连线表示记录(类)型之间的一对多的联系;重要特点( ):结点的双亲是唯一的;只能直接处理一对多的实体联系;多对多联系在层次模型中的表示():将多对多联系分解成一对多联系;数据操纵:查询、插入、删除和更新;完整性约束:A)无相应的双亲结点值就
11、不能插入子女结点值;B)如果删除双亲结点值,则相应的子女结点值也被同时删除;C)更新操作时,应更新所有相应记录,以保证数据的一致性;存储结构:邻接法和链接法优点: A)层次数据模型简单,对具有一对多的层次关系的部门描述自然、直观,容易理解; B)性能优于关系模型,不低于网状模型;C) 层次数据模型提供了良好的完整性支持; 缺点: A)多对多联系表示不自然; B) 对插入和删除操作的限制多;C) 查询子女结点必须通过双亲结点;D) 层次命令趋于程序化网状模型: DBTG 系统方案数据结构:满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型,A)允许一个以上的结点无双亲; B)一个结点可以有多于一个的
12、双亲; 表示方法:用记录类型来描述实体型;用字段描述来描述属性;用结点之间的连线表示记录(类)型之间的一对多的联系;( 同层次模型 ) 重要特点:只能直接处理一对多的实体联系;数据操纵:查询、插入、删除和更新;完整性约束:A)码; B)双亲结点与子女结点之间是一对多联系;C)允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值;D)允许只删除双亲结点值;存储结构:单向连接、双向连接、环状连接等优点: A) n能够更为直接地描述现实世界,如一个结点可以有多个双亲;B)具有良好的性能,存取效率较高;缺点: A)结构比较复杂,而且随着应用环境的扩大,数据库的结构就变得越来越复杂,不利于最终用户掌握;B)DDL、D
13、ML语言复杂,用户不容易使用; (3)关系模型 : 最重要的一种数据模型,1970 年由美国IBM 公司 San Jose 研究室的研究员E.F.Codd 提出。数据结构:一张二维表,它由行和列组成;表示方法:用关系表示实体型;用属性来描述属性;重要特点( ): 1:1 和 1:N 都隐含在对应的关系中,多对多联系直接用关系来表示;数据操纵:查询、插入、删除和更新;完整性约束:A)实体完整性;B)参照完整性;C)用户定义的完整性;存储结构:文件形式优点: A) 建立在严格的数学概念的基础上; B) 概念单一; C )关系模型的存取路径对用户透明 缺点: A) 查询效率往往不如非关系数据模型5数
14、据库系统的模式结构:模式( Schema )是数据库逻辑结构和特征的描述,是型的描述,反映的是数据的结构及其联系,模式是相对稳定的。模式的一个实例(Instance )是模式的一个具体值,反映数据库某一时刻的状态,同一个模式可以有很多实例,实例随数据库中的数据的更新而变动。三级模式结构( ):学生课程选课学号姓名成绩名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 31 页 - - - - - - - - - 6 (1)模式(也称逻辑模式):数据库中全体数据的逻辑结构和特征
15、的描述,所有用户的公共数据视图,一个数据库只有一个模式。(2)外模式(也称子模式或用户模式):数据库用户(包括应用程序员和最终用户)使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述数据库用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式介于模式与应用之间;模式与外模式的关系是一对多,外模式与应用的关系是一对多。(3)内模式(也称存储模式):是数据物理结构和存储方式的描述,一个数据库只有一个内模式。 数据库的二级映象功能与数据独立性( ):(1)外模式模式映象保证数据的逻辑独立性:当模式改变时,数据库管理员修改有关的外模式模式映象,使外模式保持不变;应用程序是依据数据的外模式编写的,从而应用程序不必修
16、改,保证了数据与程序的逻辑独立性,简称数据的逻辑独立性。(2)模式内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系,数据库中模式内模式映象是唯一的,保证数据的物理独立性。当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构),数据库管理员修改模式内模式映象,使模式保持不变;应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性,简称数据的物理独立性。6数据库研究领域:数据库管理系统软件的研制、数据库设计和数据库理论。二、重要题型与问题1什么是 DBMS 、DBS 。2叙述数据库系统三级模式结构,并说明逻辑独立性和物理独立性。3数据模型的三要素是什么?4有哪几种典型的数据模型?第二章关系数据库一、
17、知识点与重点1关系模型简述数据结构:单一的数据结构,即关系;现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示。 常用的关系操作:A) 查询 B)更新 关系操作的特点:集合操作方式,即操作的对象和结果都是集合; 关系操作语言的种类:A)关系代数运算;B) 关系演算语言(如APLHA 和 QBE ); C)SQL语言 关系操作语言的特点:A) 高度非过程化;B) 能够嵌入高级语言中使用;C) 关系代数、元应用 A 应用 B 应用 C 应用 D 应用 E 外模式 1 外模式 2 外模式 3 外模式 / 模式映象模式模式 / 内模式映象内模式数据库名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
18、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 31 页 - - - - - - - - - 7 组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价()实体完整性:通常由关系系统自动支持参照完整性:集合操作方式,即操作的对象和结果都是集合; 用户定义的完整性:体现了具体领域中的语义约束;用户定义后由系统支持2关系数据结构关系数据结构的基本概念:关系、关系模式、关系数据库; 关系:域(Domain)是一组具有相同数据类型的值的集合; 笛卡尔积 :给定一组域D1,D2,, ,Dn,这些域中可以有相同的。D1, D2,, ,Dn
19、的笛卡尔积为:D1 D2, Dn( d1, d2,, ,dn) di ? Di , i 1, 2,, ,n ; D1 D2, Dn 的子集叫作在域D1,D2,, ,Dn 上的关系,表示为R(D1, D2,, ,Dn) , 其中R 为关系名,n 为关系的目或度(Degree)。若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,则称该属性组为候选码,若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(Primary key)。基本关系具有以下性质:( 1)列是同质的(2)不同的列可出自同一个域(3)列的顺序无所谓( 4)任意两个元组不能完全相同(5)行的顺序无所谓(6)分量必须取原子值关系模式( ):关系模
20、式是对关系的描述, 是型;关系模式可以形式化地表示为:R( U,D,dom ,F)R 关系名U 组成该关系的属性名集合D 属性组 U中属性所来自的域dom 属性向域的映象集合F 属性间的数据依赖关系集合关系模式是对关系的描述,静态的、稳定的;关系是关系模式在某一时刻的状态或内容,动态的、随时间不断变化的。关系模式和关系往往统称为关系。 关系数据库:在一个给定的应用领域中,所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个关系数据库。3关系完整性()关系模型中三类完整性约束:实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件,被称作是关系的两个不变性,应该
21、由关系系统自动支持。实体完整性:若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值。参照完整性:若属性(或属性组)F 是基本关系R的外码 , 它与基本关系S 的主码 Ks 相对应(基本关系 R和 S不一定是不同的关系),则对于R中每个元组在F 上的值必须为: A) 或者取空值(F 的每个属性值均为空值) B)或者等于S中某个元组的主码值。其中外码概念: 设 F 是基本关系R的一个或一组属性,但不是关系R的码。如果F与基本关系S的主码Ks 相对应,则称F 是基本关系R的外码基本关系R称为参照关系(Referencing Relation)基本关系S称为被参照关系(Referenced Relati
22、on)或目标关系(Target Relation)。用户定义的完整性:用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件,反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。4关系代数关系代数是一种抽象的查询语言, 用对关系的运算来表达查询; 关系代数运算的运算对象和运算结果都是关系, 运算符有集合运算符、专门的关系运算符、算术比较符和逻辑运算符。关系代数运算包括传统的集合运算和专门的关系运算,其中传统的集合运算有并、差、交、广义笛卡尔积,专门的关系运算有选择、投影、连接、除。表示记号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
23、名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 31 页 - - - - - - - - - 8 A)设关系模式为R(A1,A2,, , An),它的一个关系设为R。tR表示 t 是 R的一个元组 , tAi则表示元组t 中相应于属性Ai 的一个分量。B)若 A=Ai1 ,Ai2 ,, , Aik ,其中 Ai1 ,Ai2 ,, , Aik 是 A1,A2,, , An中的一部分,则A称为属性列或域列。tA=(tAi1,tAi2,, , tAik)表示元组 t 在属性列 A上诸分量的集合。A则表示 A1,A2,, , An中去掉 Ai1 ,Ai2 ,, , Aik 后剩余的属性组。C
24、)R为 n 目关系, S为 m目关系。rtR,stS,r st t称为元组的连接。它是一个n + m 列的元组,前 n 个分量为 R中的一个 n 元组,后 m个分量为 S中的一个 m元组。D)给定一个关系R(X,Z),X和Z为属性组。当tX=x时,x在R中的 象集 (Images Set )为:Zx=tZ| tR,tX=x 它表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量的集合。传统的集合运算A)RS :仍为 n 目关系,由属于R或属于 S的元组组成 R S = t|tR t S B)R - S :仍为 n 目关系,由属于R而不属于 S的所有元组组成 R -S = t|tR t S C )RS:仍
25、为 n 目关系,由既属于R又属于 S的元组组成 R S = t|tR t S R S = R (R-S)D )RS:结果是( n+m )列的元组的集合,元组的前n 列是关系 R的一个元组,后m列是关系 S的一个元组,共k1k2 个元组;RS = rst t |trR ts S 专门的关系运算()A)选择( Selection):在关系R中选择满足给定条件的诸元组F(R) = t|tRF (t)= 真 ,F:选择条件选择运算是从行的角度进行的运算B)投影( Projection):从 R中选择出若干属性列组成新的关系A(R) = tA | tR 投影操作主要是从列的角度进行运算注意():但投影之
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