數據庫基礎與應用（微課版 第3版）

王珊教授, 女, 博士生导师

1962年考入北京大学物理系本科，1968年毕业。1981年获中国人民大学信息系计算机应用与技术工学硕士学位。1984至1986年应姚诗斌教授邀请赴美国马里兰大学合作研究，开发关系数据库管理系统XDB。

自1981年毕业后留校工作以来，一直从事计算机数据库和知识库系统方向的教学、科研和系统开发工作。培养和正在培养博士、硕士研究生100余名。主持承担了国家科技攻关项目、863高科技项目、国家自然科学基金重大和重点项目、北京市科技计划重点项目等30多项；在国内外杂志、学术会议上发表论文200余篇。出版数据库方向著作20余本，如：《数据库系统系统概论》（获国家级优秀教材奖），《数据仓库技术和联机分析处理》等。

20多年来 她主持研制和开发了从高性能并行数据库到嵌入式移动数据库等多个具有自主版权的数据库管理系统。她的科研和教学成果曾获得国家科技进步二等奖、电子部科技进步特等奖、北京市科技进步二等奖（2次）、教育部科技进步二等奖、国家级优秀教材奖（2次）等多项奖励。

曾获得国家人事部授于的有突出贡献的中青年专家、全国优秀教师、全国五一劳动奖章等荣誉称号。

第 1章　概述　1

1.1　數據庫系統的基本概念　1

1.1.1　數據　1

1.1.2　數據庫　1

1.1.3　數據庫管理系統　3

1.1.4　數據庫系統　5

1.2　數據模型　6

1.2.1　數據模型的三要素　6

1.2.2　3種數據模型　7

1.3　數據庫系統的三級模式結構　8

1.4　數據庫系統的特點　9

1.5　數據庫系統的分類　11

1.6　數據庫管理系統的演變　12

小結　12

習題　13

第　2章 關系模型　14

2.1　關系模型概述　14

2.1.1　關系模型的數據結構　14

2.1.2　關系模型的數據操作　17

2.1.3　關系模型的完整性　18

2.2　關系代數　19

2.2.1　集合運算　20

2.2.2　關系運算　22

2.3　示例數據庫　24

小結　27

習題　27

第3章　關系數據庫標準語言SQL　30

3.1　SQL概述　30

3.1.1　SQL的產生和發展　30

3.1.2　SQL的組成　30

3.1.3　SQL的特點　31

3.2　數據類型和表的定義　32

3.2.1　數據類型　32

3.2.2　表的定義　34

3.3　數據查詢　38

3.3.1　單表查詢　39

3.3.2　多表查詢　50

3.3.3　集合運算　53

3.3.4　子查詢　55

3.4　數據更新　71

3.5　視圖　73

3.6　索引　79

3.7　存取控制　81

3.8　空值的處理　85

小結　87

習題　87

第4章　查詢處理及優化　89

4.1　查詢處理的步驟　89

4.2　實現關系運算的算法　89

4.2.1　外部排序　90

4.2.2　集合運算算法　91

4.2.3　選擇運算算法　93

4.2.4　連接運算算法　94

4.3　查詢優化　95

4.3.1　查詢優化概述　95

4.3.2　查詢優化實例　96

4.3.3　查詢優化的一般策略　98

4.3.4　關系代數等價變換規則　98

4.3.5　關系代數表達式的優化算法　100

4.3.6　查詢優化的一般步驟　100

小結　101

習題　102

第5章　事務及事務管理　103

5.1　事務　103

5.1.1　事務的特性　103

5.1.2　定義事務的SQL語句　104

5.2　日誌、備份和恢復技術　106

5.2.1　故障種類　106

5.2.2　應對措施　107

5.2.3　恢復過程　109

5.3　並發控制技術　110

5.3.1　並發引發的異常　111

5.3.2　封鎖技術　112

5.3.3　隔離級別　115

小結　116

習題　117

第6章　客戶機/服務器環境　119

6.1　客戶機/服務器的一般概念　119

6.2　兩層與多層客戶機/服務器架構　120

小結　123

習題　123

第7章　SQL程序設計　124

7.1　嵌入式SQL　124

7.1.1　嵌入式SQL的一般形式　124

7.1.2　嵌入式SQL語句與宿主語言之間的通信　125

7.1.3　查詢結果為一條記錄的SELECT語句　125

7.1.4　游標　126

7.1.5　動態SQL簡介　129

7.1.6　實例　131

7.2　存儲過程和SQL/PSM　133

7.3　觸發器　137

7.3.1　基本概念　137

7.3.2　SQL:1999標準的觸發器　139

7.3.3　SQL Server 2000的觸發器　139

7.4　JDBC簡介　142

7.4.1　JDBC原理概述　142

7.4.2　JDBC的工作流程　143

7.4.3　實例　147

小結　150

習題　151

第8章　實體-聯系模型　152

8.1　基本的實體-聯系模型　152

8.1.1　基本概念　153

8.1.2　常見問題及解決方法　157

8.2　擴充的實體-聯系模型　160

8.2.1　IsA聯系　160

8.2.2　Part-Of聯系　161

8.3　從實體-聯系模型到關系模型的轉換　162

8.3.1　實體型轉換為關系　162

8.3.2　聯系型轉換為關系　163

8.3.3　IsA聯系轉換為關系　164

小結　165

習題　166

第9章　關系規範化理論　167

9.1　數據依賴對關系模式的影響　167

9.2　函數依賴　168

9.2.1　函數依賴的基本概念　168

9.2.2　碼　169

9.3　範式　169

9.3.1　第 1範式（1NF）　170

9.3.2　第 2範式（2NF）　171

9.3.3　第3範式（3NF）　172

9.3.4　BC範式（BCNF）　172

9.4　多值依賴與第4範式（4NF）　173

9.4.1　多值依賴　174

9.4.2　第4範式（4NF）　175

9.5　關系模式的規範化　175

9.6　數據依賴的公理系統　176

9.7　模式分解　179

9.7.1　模式分解的3個定義　179

9.7.2　分解的無損連接性和保持函數依賴性　181

9.7.3　模式分解的算法　182

小結　185

習題　185

第　10章 對象關系數據庫　187

10.1　關系模型的限制　187

10.2　面向對象模型　189

10.2.1　面向對象的基本概念　189

10.2.2　面向對象模型　191

10.3　對象關系模型　195

10.3.1　類型系統　195

10.3.2　對象關系　198

10.3.3　子表和超表　199

10.3.4　查詢和更新　200

小結　202

習題　202

第　11章 XML數據庫　203

11.1　XML簡介　203

11.1.1　XML的特點　203

11.1.2　XML的應用　204

11.1.3　XML的相關標準　204

11.1.4　XML數據庫　205

11.2　XML文檔　206

11.3　DTD-XML模式定義語言　208

11.4　XML Schema-XML模式定義語言　209

11.5　XPath查詢語言　211

11.5.1　數據模型　212

11.5.2　路徑表達式　213

11.5.3　XPath函數　215

11.6　XQuery查詢語言　216

11.6.1　FLWOR表達式　216

11.6.2　連接　217

11.6.3　嵌套查詢　219

11.6.4　排序　219

11.7　SQL/XML標準　220

11.7.1　發布XML文檔　220

11.7.2　存儲和查詢XML文檔　227

小結　232

習題　232

第　12章 數據倉庫和聯機分析處理　234

12.1　從數據庫到數據倉庫　234

12.2　數據倉庫的基本概念　236

12.2.1　什麽是數據倉庫　236

12.2.2　主題與面向主題　236

12.2.3　數據倉庫的數據是集成的　238

12.2.4　數據倉庫的數據是不可更新的　239

12.2.5　數據倉庫的數據是隨時間不斷變化的　239

12.3　數據倉庫的數據組織　239

12.4　數據倉庫系統的體系結構　240

12.4.1　數據倉庫的後台工具　241

12.4.2　數據倉庫服務器和聯機分析處理服務器　242

12.4.3　前臺工具　242

12.5　企業的體系化數據環境　243

12.5.1　數據環境的層次　243

12.5.2　數據集市　243

12.6　創建數據倉庫　244

12.7　聯機分析處理和多維數據模型　244

12.7.1　多維數據模型的基本概念　245

12.7.2　多維分析的基本操作　247

12.8　聯機分析處理服務器的實現　249

12.8.1　MOLAP結構　249

12.8.2　ROLAP結構　251

小結　251

習題　252

第　13章 新型數據庫系統　253

13.1　SQL和NoSQL數據庫系統的區別　253

13.2　列簇數據庫系統HBase　255

13.2.1　數據模型　255

13.2.2　基本使用方法　257

13.2.3　存儲模型　257

13.2.4　集群　260

13.3　列簇數據庫系統Cassandra　262

13.3.1　數據模型　262

13.3.2　存儲模型　262

13.3.3　集群　262

13.3.4　基本使用方法　264

13.4　鍵-值對數據庫系統Redis　265

13.4.1　數據模型　265

13.4.2　基本使用方法　265

13.4.3　事務及持久化　269

13.4.4　集群　271

13.5　文檔數據庫系統MongoDB　271

13.5.1　數據模型　271

13.5.2　集群　273

13.5.3　基本使用方法　275

13.6　圖數據庫系統Neo4j　276

13.6.1　數據模型　276

13.6.2　基本使用方法　277

小結　279

習題　279

參考文獻　280