2015年数据库系统原理.pdf
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1、数据库系统原理实验指导书张太红 主编新疆农业大学计算机与信息工程学院2005年 2 月课程简介:数据库系统原理课程主要讲授数据库技术的相关基本原理与概念;T-SQL对数据库的操作:数据库、数据表、索引、视图、存储过程的创建和使用,数据的插入、修改、删除与查询:数据源之间的导入、导出和链接原理与概念等。学习本课程的目的是使学生掌握管理数据库数据的基本技术及原理与实现方式。课程安排:教学总周数:10周教学总时数:64学时理论教学数:44学时实验教学数:20学时课程要求:上课要认真学习,上机要认真实践,注重理论联系实际。要学有所悟,学有所用。课程考核:本课程的期末考试分为笔试和实验两部分,成绩计算方
2、法为:期末考试成绩占总成绩的70%,平时成绩(含考勤、平时作业、实验成绩)占总成绩的30%。实验要求:1.明确实验课是本课程的重要组成部分,与理论课有着同等地位,是培养自身的实验技能与创新能力的重要途径;2.在实验课前,对实验的目的、要求和基本内容,实验的重点和难点,应进行预习与讨论,确定实施措施;3.了解实验室的规章制度和安全用电常识、实验设备损坏赔偿制度等,加强安全意识,爱惜实验设备;4.实验课期间不得擅自离开实验室或从事与本实验无关的活动,按时按质完成实验作业,培养创造性思维,努力提高自身的实践能力;5.每次实验应提交实验结果,结合实验操作过程给予综合评分(对于有创造性的实验成果酌情给予
3、加分),作为期末考试成绩的一部分。实验一熟悉DBMS的运行环境和系统配置一、实验目的本章实验主要讲述数据库和数据模型的有关概念及数据库系统的结构。通过本章的学习,读者应该掌握以下内容:数据库和数据模型的基本概念、数据模型的三要素、概念模型的表示方法、数据库系统的模式结构与体系结构D B M S 的功能与组成。具体包括了解、熟悉D B M S,了解连接数据库服务器的身份验证模式,熟悉样例数据库,体会D B M S的三层模式结构,充分利用联机帮助了解D B M S 中数据字典。二、实验准备数据模型由三个要素组成:数据结构、数据操作和完整性约束。1 .数据结构数据结构用于描述系统的静态特性,是所研究
4、的对象类型的集合。数据模型按其数据结构分为层次模型、网状模型和关系模型。2 .数据操作数据操作用于描述系统的动态特性,是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合,包括操作及有关的操作集合。3 .数据的约束条件数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据及其联系所具有的制约和存储规则,用以限定符合数据库状态以及状态的变化,以保证数据的正确、有效和相容。数据库系统的三级模式结构:数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级组成。1 .外模式。外模式也称子模式或用户模式,它是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,
5、是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。一个数据库可以有多个外模式。2 .模式。模式也称逻辑模式,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公用数据视图。一个数据库只有一个模式。3 .内模式。内模式也称存储模式,它是数据物理和存储结构的描述,是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。D B MS 的功能:1 .数据定义数据定义包括定义构成数据库结构的外模式、模式和内模式,定义各个外模式与模式之间的映射,定义模式与内模式之间的映射,定义有关的约束条件(例如,为保证数据库中数据具有正确语义而定义的完整性规则,为保证数据库安全而定义的用户口令和存取权限等)
6、。2 .数据操纵数据操纵包括对数据库数据的检索、插入、修改和删除等基本操作。3 .数据库运行管理对数据库的运行进行管理是D B MS 运行时的核心部分,包括对数据库进行并发控制、安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部维护(如索引、数据字典的自动维护)等。所有访问数据库的操作都要在这些控制程序的统一管理下进行,以保证数据的安全性、完整性、一致性以及多用户对数据库的并发使用。4 .数据组织、存储和管理数据库中需要存放多种数据,如数据字典、用户数据、存取路径等,D B MS 负责分门别类地组织、存储和管理这些数据,确定以何种文件结构和存取方式物理地组织这些数据,如何实现数据之间的联系,
7、以便提高存储空间利用率以及提高随机查找、顺序查找、增、删、改等操作的时间效率。5 .数据库的建立和维护建立数据库包括数据库初始数据的输入与数据转换等。维护数据库包括数据库的转储与恢复、数据库的重组织与重构造、性能的监视与分析等。6 .数据通信接口D B MS 需要提供与其他软件系统进行通信的功能。例如,提供与其他D B MS 或文件系统的接口,从而能够将数据转换为另一个D B MS 或文件系统能够接受的格式,或者接收其他D B MS或文件系统的数据。三、实验内容1 .熟悉网络环境和数据库环境数据库服务器:操作系统:W indo w s 20 0 0 Adv ance d S e r v e r
8、I P 地 址:20 2,20 1.224.1 23数据库管理系统:M icr o s o ft S Q L S e r v e r 20 0 0服务器名称:H P客户机:操作系统:W indo w s 20 0 0 Pr o fe s s io nalI P 地 址:20 2,20 1.X.XM icr o s o ft S Q L S e r v e r 20 0 0 客户端启动 M icr o s o ft S Q L S e r v e r 20 0 0 查询分析器:1.开 始-程序-M icr o s o ft S Q L S e r v e r 20 0 0-查询分析器出现如下画面
9、连接到 M icr o s o ft S Q L S e r v e r 20 0 0S Q L S e r v e r:H P(或 20 2.20 1.224.1 23)选 择 S Q L S e r v e r 身份验证;登录名:s t u de nt 密码:s t u de nt2.创建数据库s q l 望gcr e at e dat abas e o n(nam e =姓名 _dat.fil e nam e =s iz e =1 0,m ax s iz e =5 0,fil e gr o w t h=5)l o g o n(nam e =,姓名0 晨,fil e nam e =s iz
10、 e =5 M B,m ax s iz e =25 M B,fil e gr o w t h=5 M B3 .身份验证模式:在安装S q l S e r v e r 20 0 0 过程中,出现 身份验证对话框,提示选择身份验证模式。W indo w s 身份验证模式或混合模式(W indo w s 身份验证和S q l S e r v e r 身份验证)并提示添加s a用户登陆密码(一般选中空密码)。安装完S Q L 后,打开企业管理器,逐级展开节点到 安 全 性 登陆,在右边视图中可以看到登陆的用户名称,右击s a用户,打开属性,弹出属性对话框,可以看到当前用户的身份验证模式。4 .体会D
11、B M S 的三层模式结构:(以理解为主)从数据库管理系统角度看,数据库描述由三级抽象模式组成:概念模式(逻辑模式)、物理模式(内模式)和外模式:从数据库最终用户角度看,数据库系统的结构分为单用户结构、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构。概念模式体会:打开任意所建立 数据库,选择一个 表,右击 设计表,打 开 设计表 框。这里描述了存储的数据的属性和实体及实体关系。物理模式:描述存储细节。外模式:视图和来自概念模式的关系组成。5 .安装S q l S e r v e r 20 0 0 后,安装程序将在所创建的数据库实例中创建数据库和I I 志文件。M as t e r、M o de l、
12、M s db和 T e m p db都是系统数据库。Pu bs 和 No r t hw ind示例数据库作为学习工具提供。我们提供基于样例数据库No r t hw ind的一些操作。打开 企业管理器|数据库 No r t hw ind。No r t hw ind示例数据库包含了一个名为No r t hw ind T r ade r s 的虚构公司的销售数据,打开 表,可以看到该数据库包括了 C at e go r ie s、C u s t o m e r s 等 1 3 张用户表和Al p habe t ical l is t p r o du ct 、C at e go r y S cal
13、e fo r 1 9 9 7 等 1 6 张视图。可以任意打开用户表查看信息。6 .从 开始|程序|M i r o s o f t S Q L S e r v e r|联机丛书。学习数据字典。四、思考题1 .分别给出一个层次、网状和关系模型的实例。2 .从用户角度看,数据库系统都有哪些体系结构?3 .数据库管理系统通常山哪几部分组成?实验二数据库安全管理一、实验目的了解SQL Server 2000中的两种用户登录模式;熟悉SQL Server 2000中登录帐户、用户、角色、权限的概念;掌握SQL Server 2000中创建帐户、数据库用户的方法,会使用角色来分配权限二、实验准备SQL S
14、erver的用户权限控制是SQL Server 一个最重要的管理概念,也是众多管理任务之 SQL Server的登录方式有标准SQL Server登录和集成Windows系统登录两种。SQL Server集成的安全登录模式即将Windows系统的用户和工作组映射为SQL Server的登陆帐户。Windows集成登录模式实际上是让Windows系统代替SQL Server执行对登陆审查的任务。如果要采用SQL Server管理的安全登录模式实现SQL Server服务器的登录连接,用户必须拥有合法的帐号和正确的密码。由 SQL Server系统本身来进行用户的身份验证。三、实验内容本次实验采用
15、SQL Server管理的安全登录模式来连接服务器,也就是要求用户输入帐户和密码并且经系统验证通过后方可登录。首先打开SQL Server本地客户端的查询分析器,如下图所示,选择或指定要连接的服务名称(这里为HP或 202.201.224.123),输入帐户:student,密码为student。1.创建登录帐户用户可以通过企业管理器或系统提供的存储过程来进行登录帐户的创建。这里使用系统存储过程来创建,创建帐户的语法可参见SQL Server2000联机帮助中的相关内容。下面的例子创建了 个登陆帐户:sp_addlogin xs,123456.northwind这个例子创建了一个名为X S,密
16、码是123456,默认数据库为northwind的帐户。在建立用户的登录帐号信息时,用户应该选择默认的数据库,以后每次连接上服务器后,系统都会自动转到默认的数据库上。这里也可以不指定数据库,系统默认为m a s t e r 库。请同学将上例中的x s 帐户改为各自学号,建立各自的登录帐户,默认数据库为s t u d e n t数据库,密码自行设计。下面的各个实验均参照示例将x s 修改为各自的帐户。2.修改和删除帐户建 立 完 成 的 帐 户 信 息 还 可 以 进 行 修 改。用 户 可 以 使 用 系 统 存 储 过 程s p defa u l t db,s p defa u l t l
17、a n gu a ge来修改默认数据库和默认语言。例如:sp_defaultdb xs,班级名称班级名称包括(信管011、信管013、信管022、信管024、信管026、计科021、计科022、计科024、计科026),以上的班级名称是已经建好的数据库名,将你的帐户的默认数据库改为所属班级的数据库。sp_defaultlanguage xs.English(系统默认是S im pl ified C hin es e,建议使用默认项。)返回的结果是:默认数据库已更改。xs的默认语言已改为En gl is h,使用系统存储过程s p pa s s w o r d可修改S Q L S er ver
18、的帐户密码,如:sp_password 123456.456789.xs该例子修改了 XS 的帐户密码。要 删 除 S Q L S er ver 标准登录帐户可以使用系统存储过程s p_ dr o pl o gin,例如:sp_droplogin xs在 S Q L S er ver 中删除帐户信息时,有很多限制。主要有以下几种情况:1)系统帐户s a 不能被删除;2)已经映射到数据库用户上的帐户不能被删除;3)正在使用或连接的帐户不能被删除;4)拥有数据库的帐户不能被删除3.添加数据库用户以上的操作只是建立了登录S Q L S er ver 的帐户,用户登录后还不能对数据库进行访问,将登录帐
19、户添加为数据库用户后,使用登录帐户登录的S Q L S er ver 的用户就可以实现对数据库的访问。添加数据库用户可通过存储过程s p_ gr a n t db a c c es s 来实现,参照下面的例子将你的帐户添加为s t u den t (该库是本课程的示例库)和班级名称(你所在班级的数据库名)两个数据库的用户。use studentgosp_grantdbaccess xsu s e 库 名(即你的班级名称)gos p_ gr a n t db a c c es s x s4 .删除数据库用户可以使用系统存储过程s p r evo k edb a c c es s 来删除数据库用户
20、,更确切地说,是断开S Q LS er ver 的登录帐户与数据库用户之间的对应关系。s p_ r evo k edb a c c es s x s返回结果为:用户已从当前数据库中除去。5 .角色角色是S Q L S er ver 2000引进的用来集中管理数据库或服务器权限的概念。数据库管理员将数据库的权限赋予角色,然后将角色再赋予给数据库用户或登录帐户,从而是数据库用户或登录帐户拥有相应的权限。S Q L S er ver 提供了固定服务器角色和数据库角色,用户可以修改固定数据库角色的权限,也可以自己创建新的数据库角色,在分配权限给新的角色。1)固定服务器角色使用系统存储过程s p hel
21、 ps r vr o l e可以浏览固定服务器角色的内容。u s e m a s t ergos p_ hel ps r vr o l e存储过程s p_ a dds r vr o l em en ib er 可以将某固定服务器角色分配给某给定的登录帐户。下面的操作将登录帐户x s 添加为服务器角色db c r ea t o r d的成员,使其具有创建和修改数据库的权利:s p_ a dds r vr o l em em b er x s,db c r ea t o r存 储 过 程 s p_ dr o ps r vr o 1 em em b er 可以收回分配给某给定的登录帐户的指定固定服务
22、器角色。这个例子收回了分配给登录帐户x s 的固定服务器角色db c r ea t o r.s p_ dr o ps r vr o l em em b er x s,db c r ea t o r2)固定数据库角色使用系统存储过程s p_ hel pdb fix edr o l e可以浏览所有的固定数据库角色的相关内容。如:u s e m a s t ergos p_ he1pdb fix edr o l e用存储过程sp_ a ddr o l em em b er 可将某个登录帐户增加到某个固定数据库角色中,从而使该帐户拥有指定固定数据库角色所拥有的所有权限。进行下面的操作给你的帐户授予对s
23、 t u den t 库的只读权限,x s 换为你的帐户名。u s e s t u den tgos p_ a ddr o l em em b er db _ da t a r e a de r x s下面的操作给你的登录帐户授予对你所在班级数据库的所有者权限,XS 换为你的帐户名。u s e 库 名(即你的班级名称)gos p_ a ddr o l em em b er db _ o w n er,x s同样使用s p dr o pr o l em em b er 可以从某个固定数据库角色中删除指定的登录帐户,从而收回分配的对s t u den t 库的只读权限。u s e s t u de
24、n tgos p_ dr o pr o l em em b er db _ da t a r ea der.x s完成所有上面操作以后,断开当前连接,使用本实验创建的个人登录帐户登录S Q L S er ver服务器,登录成功后,可以看到当前默认操作数据库为你所在班级的数据库名即你的班级名称。四.思考题1.思考身份验证模式与登录帐号的关系及如何用各种帐号进行登录;2.登录帐号、数据库用户及数据库角色之间的关系;3 .数据库用户、数据库角色与数据库对象之间的关系,并说出直接对用户授权与间接对用户授权(系统权限与对象权限)的方法;4 .固定服务器角色、固定数据库角色、自定义数据库角色与应用程序角色
25、的区别与验证其权限的方法。实验三E-R模型与关系模型的转换一、实验目的本章实验通过给学生一个设计实例,要求设计E-R 模型,并分析。然后选择熟悉的D B MS将给出的E-R 模型转换为关系模型,并按要求实现创建数据库、数据表、表间关系等(修改表结构)。二、实验准备1 .数据库设计数据库设计的一个最基本的问题是如何建立一个好的数据库模式。即给出一组数据,如何构造一个适合于它们的数据模式,使数据库系统无论是在数据存储方面,还是在数据操纵方面都有较好的性能。E-R 模型方法讨论了实体与实体之间的数据联系,现在来讨论实体内部属性与属性之间的数据关联,目标是要设计个“好”的数据库模型。2概念结构设计在需
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