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| 內容簡介： |
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本书服务新工科建设，从大数据管理和数据库基础、设计和实现的角度，梳理数据库系统原理课程的知识点体系，调整教材结构，丰富教材内容，是大数据时代数据库教学的尝试和实践。 本书第一部分是数据库系统、大数据、数据模型(含关系模型)等基本概念和基础知识。第二部分主要介绍数据库应用，包括SQL及其在应用环境中与面向过程/对象高级语言的协同，重点包括数据保护。第三部分和第四部分融入大数据思维，分别讲述数据库设计方法和实现技术。第五部分是大数据新技术简介。 本书可以作为高等学校计算机专业、数据科学与大数据技术专业、软件工程专业、信息管理和信息系统等相关专业数据库课程教材，也可供从事数据库系统、信息系统、Web系统、互联网 平台系统研究、开发与应用的工程技术人员、科技工作者以及其他相关人员参考阅读。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1什么是数据库系统1
1.1.1数据库与大数据1
1.1.2数据库管理系统2
1.1.3数据库系统3
1.2为什么需要数据库系统3
1.2.1DBS前的困境4
1.2.2DBS的吸引力5
1.3数据抽象6
1.3.1四层抽象6
1.3.2数据抽象的表达6
1.3.3三层模式和两级映射8
1.4数据库管理系统9
1.4.1数据定义语言11
1.4.2数据操作语言11
1.4.3数据保护语言11
1.4.4查询处理模块11
1.4.5存储管理模块12
1.4.6保护管理模块12
1.4.7物理数据结构12
1.4.8立足点13
1.5数据库系统13
1.5.1硬件13
1.5.2软件14
1.5.3用户15
1.5.4工作过程15
1.5.5在网络上16
1.6大数据与数据管理技术发展趋势18〖3〗数据库系统原理与实践目录〖3〗习题18
第2章关系模型20
2.1关系结构与约束20
2.1.1关系与表20
2.1.2关系键23
2.1.3约束24
2.2关系操作24
2.2.1基本关系代数运算25
2.2.2附加关系代数运算32
2.2.3扩展关系代数运算35
2.2.4数据库修改38
习题39
第3章SQL Server数据定义与操作41
3.1SQL与SQL Server41
3.1.1SQL发展史41
3.1.2SQL Server42
3.1.3数据库语言组成42
3.1.4数据库语言特点42
3.1.5考试系统数据库43
3.1.6应急预案编制数据库45
3.1.7中共党史数据库46
3.2数据定义47
3.2.1SQL Server的基本数据类型47
3.2.2表的创建、修改和删除48
3.3投影与广义投影50
3.4选择52
3.5集合操作57
3.6连接查询58
3.6.1笛卡儿积(交叉连接)58
3.6.2内连接59
3.6.3外连接60
3.7更名60
3.8聚集查询61
3.8.1基本聚集61
3.8.2分组62
3.8.3排名64
3.8.4分窗65
3.9基本查询语句的一般形式66
3.10嵌套查询67
3.10.1子查询作为标量67
3.10.2子查询作为表70
3.10.3子查询作为集合72
3.10.4关系除74
3.11递归查询76
3.12数据修改77
3.12.1数据插入77
3.12.2数据删除79
3.12.3数据更新80
习题81
第4章SQL Server应用83
4.1应用体系结构83
4.1.1C/S结构83
4.1.2B/S结构84
4.2嵌入式 SQL Server86
4.2.1SQL Server 嵌入式使用86
4.2.2编译嵌入式SQL程序91
4.2.3动态SQL语句92
4.3JDBC编程94
4.3.1JDBC基础94
4.3.2JDBC程序95
4.3.3JSP连接访问数据库实例98
4.4ODBC编程100
4.5存储函数和过程102
4.5.1变量的定义和赋值102
4.5.2控制结构103
4.5.3存储函数定义和执行103
4.5.4存储过程定义和执行105
习题106
第5章SQL Server数据保护108
5.1数据保护108
5.2视图109
5.2.1视图的创建和撤销109
5.2.2对视图的操作111
5.3访问控制113
5.3.1角色管理113
5.3.2授予权限115
5.3.3收回权限116
5.4完整性约束117
5.4.1约束含义117
5.4.2声明及检验118
5.5触发器125
5.5.1定义触发器125
5.5.2激活触发器127
5.5.3删除触发器128
5.6事务128
5.7加密130
习题133
第6章数据库设计: 实体联系方法134
6.1数据库设计方法和生命周期134
6.2基本ER模型136
6.2.1ER模型基本元素136
6.2.2基本ER图设计137
6.3基本ER图转换为关系模式144
6.4扩展ER图及其关系模式的转换147
6.4.1弱实体147
6.4.2父子实体148
6.5大数据ER图及其关系模式的转换152
习题154
第7章数据库设计: 属性-联系方法156
7.1数据依赖156
7.1.1函数依赖的定义156
7.1.2函数依赖的逻辑蕴涵157
7.1.3函数依赖的推理规则158
7.1.4属性集的闭包159
7.1.5函数依赖集的最小依赖集161
7.1.6多值依赖161
7.2模式分解162
7.2.1无损连接分解164
7.2.2分解无损连接检验165
7.2.3保持函数依赖的分解168
7.3范式170
7.3.1第一范式(1NF)171
7.3.2第二范式(2NF)172
7.3.3第三范式(3NF)173
7.3.4BC范式(BCNF)174
7.3.5第四范式175
7.4规范化175
7.5大数据与反规范化177
习题180
第8章存储和存取182
8.1存储器件182
8.2磁盘182
8.3DBMS文件管理184
8.4数据库文件组织184
8.4.1行存储184
8.4.2列存储188
8.5文件中元组组织189
8.6索引191
8.6.1稠密索引和稀疏索引192
8.6.2多级索引193
8.6.3B 树索引194
8.6.4哈希方法196
习题198
第9章查询处理与优化199
9.1查询处理过程及查询优化问题199
9.2关系代数表达式的等价变换与优化201
9.2.1关系代数表达式等价变换规则201
9.2.2关系代数等价变换的启发式规则204
9.3实现关系运算的算法与优化204
9.3.1选择运算的算法与优化204
9.3.2连接运算的算法与优化205
9.4表达式的求值方法与优化208
9.4.1实体化208
9.4.2流水线209
9.5基于代价的定量优化209
习题210
第10章事务处理212
10.1事务概念212
10.1.1如果没有事务212
10.1.2事务及其特性213
10.2并发执行和调度216
10.2.1并发执行216
10.2.2可串行化219
10.3并发控制220
10.3.1锁220
10.3.2两阶段封锁221
10.3.3死锁223
10.4故障恢复223
10.4.1恢复准备223
10.4.2恢复处理226
10.5小结228
习题228
第11章大数据技术230
11.1大数据特征230
11.2大数据关键技术231
11.3分布式文件系统231
11.3.1计算机集群231
11.3.2分布式文件系统232
11.4NoSQL数据模型233
11.4.1键值存储233
11.4.2列族存储234
11.4.3文档存储234
11.4.4图存储234
11.5大数据计算236
11.5.1批处理237
11.5.2流式计算238
11.6大数据应用239
11.6.1基于内容推荐239
11.6.2协同过滤推荐240
11.6.3小结242
习题242
附录A实验指导243
实验一认识数据库243
实验二SQL Server 基础和安装244
实验三数据库的基本操作244
实验四数据表的基本操作245
实验五数据备份与还原248
实验六简单查询: 基于“感动中国年度人物” 数据库250
实验七高级数据查询252
实验八Java连接数据库254
实验九简单的流程控制与用户自定义函数256
实验十索引和视图257
实验十一SQL Server权限管理258
实验十二触发器259
实验十三事务与并发控制260
实验十四PowerDesigner261
实验十五综合应用261
实验课评分标准262
实验报告评分标准实例263
实验报告样板267
实验软件下载279
附录B案例: 网络考试系统280
B.1需求分析281
B.2系统用例图281
B.3系统总体设计283
B.4数据库设计290
B.5系统实现296
B.6小结300
附录C数字化应急预案完备性评价系统设计与开发301
C.1应急预案完备性标准的建立301
C.2功能分析303
C.3系统数据库的设计与实现304
C.4系统功能模块的开发介绍306
C.5小结307
附录D数字预案一致性评审系统的设计与实现308
D.1数字预案一致性标准的建立308
D.2系统需求310
D.3系统架构311
D.4系统的设计与实现311
D.4.1主要功能模块设计311
D.4.2数据库的设计与实现313
D.5小结314
附录E数字化应急预案可操作性评价系统设计与开发315
E.1应急预案可操作性测量标准的建立315
E.1.1基本子任务的内部复杂度315
E.1.2应急预案的整体复杂度317
E.2系统功能分析320
E.3系统数据库的设计与实现321
E.4系统功能模块的开发介绍323
E.5小结325
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| 內容試閱：
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习近平总书记在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告中指出: 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。报告同时强调: 推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。近些年来，数据库、大数据、自然语言处理、人工智能等数据相关理论与技术都得到了飞速发展并广泛应用于各行各业，这些应用反过来又促进了技术发展，同时也对相关理论的技术实现提出了更高的要求。
当前已经是大数据时代，关系数据库一统天下的局面已不可能重现。随着近几年数据管理技术的迅猛发展，传统数据库课程面临一系列挑战，并亟待改革。一方面，在空气中无处不渗透着大数据气息的今天，数据库课程不能没有大数据技术，这是技术发展的呼唤，也是提高学生学习兴趣、提高教学质量、加强人才技术素质的迫切要求。另一方面，传统数据库关键技术和方法仍然是数据库课程必不可少的核心内容，这些技术和方法如今依然广泛应用于管理着各行各业宝贵信息资源的系统，对改进部门管理、提高企业效益、提升人民生活水平均产生着实实在在的意义，而且也是大数据技术的基础和依托。大数据技术则是数据库技术的进一步延伸和发展。在有限教学学时内，融合传统数据库关键技术以及大数据最新进展，是服务新工科建设的大数据时代数据库教学的尝试和实践。
本教材按顺序可以分为五大部分。第一部分是基本概念和基础知识，包括第1章绪论和第2章关系模型，涉及的数据库系统、大数据、数据模型等都是为后面内容打基础。其中，关于关系代数部分，也曾把关系代数放到后面和查询优化一起讲，试了一届发现把关系代数放到SQL前面对学生整体把握SQL帮助明显，所以此后一直放在第2章。总的来说，前两章是全书其他部分的基础。第二部分为第3～5章，主要介绍SQL及其在应用环境中与面向过程/对象高级语言的协同，重点包括数据保护。第三部分是第6章和第7章，介绍数据库设计并融入大数据思维。第6章主要是ER设计以及转换为关系，所以也涉及关系设计或者说目标也是关系设计，但方法主要是从实体及联系的角度来做的;第7章介绍数据库设计，主要是从数据依赖角度来做的，而数据依赖实质上是属性及其联系。第6、7两章的目标是一致的，都是讲述关系设计，只是方法不同，进而，大数据技术中的大时间跨度数据积累分析及其以读为主操作处理都改变了旧有数据库设计思想。第四部分是第8～10章，主要介绍包括大数据管理的DBMS共性实现技术。第五部分即第11章是大数据新技术简介。
本教材主要特色如下。
(1) “新知识”，纳入了数据管理技术最新发展，融入大数据技术最新进展和数据管理技术发展趋势。
(2) “新认识”: 对传统数据库课程知识点即旧知识有新的、更深刻的认识。站在大数据管理的角度，拓展传统数据库关键技术方法，是大数据时代数据库教学的尝试和实践;梳理了数据保护知识体系。
(3) “新结构”:重新梳理了课程知识体系结构。以安全、简单、高效地共享数据这个总目标为线索贯穿全书知识点;先介绍语言，让学生通过上机使用数据库，对数据库有直观了解，再介绍数据库设计，最后介绍实现，由浅到深，由外到里，便于理解;研磨了与相关课程联系，实现无缝平滑衔接。
(4) “新案例”: 以应急管理和网络考试系统为案例，实施案例驱动的教学。
(5) “新习题”: 形成了完善的特色习题集，课堂练习、单元测验、期中考试、期末考试等，有整套的题集。
(6) “新模式”: 建立了增量式实验组织模式，习新温故，迭代前行;可提供整套的实验指导书、实验讲解PPT、实验报告要求及提纲、实验报告样板、实验报告评分标准细则、学生实验碰到的各种问题及讨论答疑，可有效支持实施增强混合学习。配合网上学习，针对实验操作、课程重点和难点适时穿插视频交互式直播进行讲解和答疑。
本教材是北京师范大学首批本科大规模在线开放课程建设项目“数据库系统原理”课程指定教材、国家级首批线上一流本科课程配套教材。
本教材可按36～54学时使用。为了教师教学的方便，本教材配有电子教案、课后题(客观题和主观题)及答案，以及程序代码，所有程序在SQL Server 2019上实际运行通过。针对实践教学，书末附有实验指导书，配有实验教学PPT、实验指导及实验报告评分标准、实验报告和代码样本。
在教材编写过程中，尽可能引入新技术，力求反映技术发展趋势，但由于水平有限，难免存在不足之处，还望老师、同行和专家批评指正。
编者2023年4月
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