數據庫原理及應用

本書使用深入淺出、通俗易懂的語言介紹數據庫系統的基本原理、技術和方法，並結合典型案例，將理論知識融入實踐內容，通過實踐驗證理論，幫助讀者掌握數據庫相關知識與技術。

全書共9章，全面系統地闡述數據庫原理與應用，主要內容包括數據庫系統概述、關系數據庫、關系數據庫標準語言、關系數據庫規範化理論、數據庫設計、數據庫的安全性控制與完整性控制、並發控制、數據庫備份與恢復和SQL Server 2019高級應用。本書以SQL Server 2019為平臺介紹數據庫技術的實現，主要包括數據庫創建與維護、數據表創建與維護、查詢與統計操作、視圖創建與維護、存儲過程和觸發器的創建、用戶管理與權限分配、數據庫備份與恢復等內容，使讀者能夠通過SQL Server 2019實現教學案例，理論與實踐緊密結合，進一步加深對數據庫系統基本原理、技術和方法的理解。

赵军民，博士，副教授，先后担任河南城建学院数字媒体教研室主任、副院长，教务处副处长等职务。2004年从事教学工作以来，教学态度严谨，积极开拓教学思路，注重理论联系实际，及时更新学科发展的新兴技术，灵活运用教材，不断尝试教学改革。参与《应用型本科高校线上线下混合式金课教学模式、质量标准与规范评价体系研究与实践—以河南城建学院为例》《城建类应用型本科专业计算机基础课程体系建设研究》教改项目；2019年立项建设省级在线开放课程《数据库原理及应用》已在中国慕课（MOOC）上线。参编《计算思维》《计算机基础应用》《Internet技术与应用》《大学计算机基础》等教材；先后承担《数据库原理及应用》《C语言程序设计》《数据结构》《计算思维》等课程授课任务，教学效果优秀，受到学生和同行的一致好评，多次获得学校“教学质量考评优秀”“优秀教师”等荣誉。 近年来，发表学术论文20余篇，其中SCI收录2篇、EI收录6篇、中文核心2篇。论文An Edge-based Protein Complex Identification Algorithm With Gene Co-expression Data(PCIA-GeCo)获得河南省第三届自然科学学术论文奖二等奖。参与省部级以上项目6项，其中主持2项：国家语委“十二五”科研规划项目“面向中文信息处理的情感词语识别研究”、国家语委“十三五”科研规划项目“情感词语知识库、语料库建设及应用”；出版《基于生物网络的数据挖掘方法》学术专著1部；申请发明专利1项。

第 1章 數據庫系統概述 1

1.1　數據庫系統的基本概念　1

1.1.1　數據和信息　1

1.1.2　數據庫　2

1.1.3　數據庫管理系統　2

1.1.4　數據庫系統　2

1.2　數據管理技術的產生和發展　4

1.2.1　數據管理中的術語和基本概念　4

1.2.2　人工管理階段　5

1.2.3　文件系統管理階段　5

1.2.4　數據庫系統管理階段　8

1.3　數據模型　10

1.3.1　兩類數據模型　11

1.3.2　三個世界的劃分及其相關概念　11

1.3.3　數據模型的組成要素　14

1.3.4　常用的邏輯數據模型　15

1.4　數據庫系統的結構　20

1.4.1　數據庫系統模式的概念　21

1.4.2　數據庫系統的三級模式結構　21

1.4.3　數據庫系統的二級映像和數據獨立性　23

1.5　數據庫領域的新技術　24

1.5.1　數據倉庫和數據挖掘技術　24

1.5.2　大數據技術　27

1.5.3　區塊鏈技術　30

本章小結　33

習題　33

第　2章 關系數據庫　35

2.1　關系數據模型　35

2.1.1關系數據結構　35

2.1.2關系模型的形式化定義　37

2.1.3關系的性質　39

2.1.4關系模式　40

2.2　關系的碼　40

2.2.1候選碼　40

2.2.2主碼　41

2.2.3全碼　41

2.2.4外碼　42

2.3　關系的完整性　42

2.3.1實體完整性　42

2.3.2參照完整性　44

2.3.3　用戶自定義完整性　45

2.4　關系代數　45

2.4.1關系代數的運算符　45

2.4.2傳統的集合運算　45

2.4.3專門的關系運算　46

本章小結　49

習題　49

第3章　關系數據庫標準語言SQL　55

3.1　SQL概述　55

3.1.1　SQL的發展　55

3.1.2　SQL的特點　55

3.1.3　SQL的組成　56

3.2　數據庫的創建與管理　56

3.2.1　數據庫的結構　56

3.2.2　系統數據庫　58

3.2.3　創建用戶數據庫　59

3.2.4　修改用戶數據庫　62

3.2.5　刪除用戶數據庫　65

3.2.6　查看數據庫信息　66

3.2.7　分離和附加用戶數據庫　67

3.3　數據表及其操作　69

3.3.1　數據類型　70

3.3.2　創建數據表　72

3.3.3　修改表結構　77

3.3.4　查看數據表　79

3.3.5　刪除數據表　79

3.3.6　更新數據表　80

3.4　數據查詢　82

3.4.1　投影查詢　82

3.4.2　選擇查詢　85

3.4.3　排序查詢　89

3.4.4　使用聚合函數　91

3.4.5　分組查詢　91

3.4.6　連接查詢　93

3.4.7　子查詢　98

3.4.8　集合查詢　101

3.5　視圖　102

3.5.1　創建視圖　102

3.5.2　修改視圖　105

3.5.3　查看視圖　106

3.5.4　刪除視圖　107

3.5.5　查詢視圖　108

3.5.6　更新視圖　108

3.6　索引　110

3.6.1　索引的概念　110

3.6.2　索引的類型　111

3.6.3　創建索引　112

3.6.4　修改索引　114

3.6.5　查看索引　116

3.6.6　刪除索引　116

本章小結　117

習題　117

第4章　關系數據庫規範化理論　120

4.1關系規範化的引入　120

4.1.1　規範化問題的提出　120

4.1.2　問題解決的方法　121

4.1.3　關系模式規範化的概念　123

4.2　函數依賴　124

4.2.1　函數依賴的定義　124

4.2.2　函數依賴分類與符號表示　125

4.2.3　碼的函數依賴表示　126

4.3　函數依賴的公理系統　126

4.3.1　函數依賴集的完備性　127

4.3.2　函數依賴的推理規則　127

4.3.3　屬性的閉包與F邏輯蘊含的充要條件　130

4.3.4　最小函數依賴集Fmin　131

4.4　關系模式的規範化　133

4.4.1　第 一範式　133

4.4.2　第二範式　135

4.4.3　第三範式　136

4.4.4　BCNF範式　137

4.5　多值依賴與4NF*　138

4.5.1　問題的引入　138

4.5.2　多值依賴基本概念　139

4.5.3　第四範式　140

4.6　關系模式分解　140

4.6.1無損分解　141

4.6.2　保持函數依賴　145

4.7　關系模式規範化步驟　147

本章小結　148

習題　149

第5章　數據庫系統設計　154

5.1　數據庫系統設計概述　154

5.1.1　數據庫系統設計的內容　154

5.1.2　數據庫系統設計的特點　155

5.1.3　數據庫系統設計的方法　155

5.1.4　數據庫系統設計的基本過程和步驟　157

5.2　需求分析　160

5.2.1　需求的類型　160

5.2.2　需求分析的步驟　161

5.2.3　獲取需求的常用方法　162

5.2.4　需求分析創建模型的方法　163

5.2.5　數據流圖　164

5.2.6　數據字典　169

5.3　概念結構設計　171

5.3.1　概念結構設計的特點　171

5.3.2　概念結構設計使用的方法　172

5.3.3　概念結構設計的步驟　172

5.3.4　局部E-R圖設計　173

5.3.5　總體E-R圖設計　178

5.4　邏輯結構設計　185

5.4.1　概念模型轉換為邏輯模型的步驟　185

5.4.2　概念模型向關系模型轉換的原則　185

5.4.3　邏輯模型優化及外模式設計　189

5.5　物理結構設計　190

5.5.1　物理結構設計的步驟　190

5.5.2　確定數據存取方法　191

5.5.3　確定數據的物理存儲結構　193

5.5.4　評價物理結構　193

5.6　數據庫實施、運行和維護　194

5.6.1　創建數據庫結構　194

5.6.2　數據入庫　194

5.6.3　數據庫試運行　195

5.6.4　數據庫運行和維護　195

本章小結　196

習題　197

第6章　數據庫的安全性控制和完整性控制　200

6.1　數據庫的安全性控制　200

6.1.1　數據庫安全性的含義　200

6.1.2　數據庫安全性控制的方法　200

6.1.3　SQL Server的安全機制　202

6.1.4　SQL Server 的身份驗證模式　202

6.1.5　SQL Server 登錄賬號和服務器角色　204

6.1.6　SQL Server 數據庫用戶賬號和數據庫角色　206

6.2　數據庫的完整性控制　207

6.2.1　數據庫完整性概述　207

6.2.2　規則　207

6.2.3　默認值　209

6.2.4　使用約束實施數據庫完整性　210

本章小結　212

習題　212

第7章　並發控制　214

7.1　事務　214

7.1.1事務的概念　214

7.1.2　事務的特性　215

7.2　並發控制　216

7.2.1　並發控制的含義　216

7.2.2　並發操作帶來的問題　216

7.3　封鎖與封鎖協議　217

7.3.1　封鎖類型　217

7.3.2　封鎖協議　217

7.4　活鎖與死鎖　219

7.4.1　活鎖　219

7.4.2　死鎖　220

7.5　並發調度的可串行性與兩段鎖協議　221

7.5.1　並發調度的可串行性　221

7.5.2　兩段鎖協議　222

7.6　封鎖粒度與多粒度封鎖　223

7.6.1　封鎖粒度　223

7.6.2　多粒度封鎖　224

7.7　SQL SERVER的並發控制機制　224

7.7.1　SQL Server的事務　224

7.7.2　SQL Server的封鎖方式　224

本章小結　225

習題　225

第8章　數據庫備份與恢復　227

8.1　數據庫故障及恢復策略　227

8.1.1事務故障及其恢復　227

8.1.2系統故障及其恢復　228

8.1.3介質故障及其恢復　228

8.2　數據庫恢復的原理及方法　229

8.2.1數據備份　229

8.2.2登記日誌文件　229

8.2.3數據庫鏡像技術　231

8.3　數據庫備份操作　231

8.3.1備份類型　231

8.3.2備份設備　232

8.3.3實現備份　233

8.4　數據庫恢復操作　236

8.4.1還原模式　237

8.4.2恢復的順序　237

8.4.3實現恢復　237

本章小結　240

習題　240

第9章　SQL SERVER 2019 高級應用　243

9.1　T-SQL編程基礎　243

9.1.1　T-SQL語法元素　243

9.1.2　常量　244

9.1.3　變量　245

9.1.4　運算符　246

9.1.5　流程控制語句　248

9.1.6　常用函數　251

9.2　游標　256

9.2.1　游標的概念　256

9.2.2　游標的語法格式　257

9.2.3　游標的局限　258

9.3　存儲過程　258

9.3.1　存儲過程的概念及特點　258

9.3.2　創建存儲過程　260

9.3.3　查看、刪除、修改和重命名存儲過程　262

9.4　觸發器　263

9.4.1　觸發器的概念和工作原理　264

9.4.2　創建觸發器　265

9.4.3　查看、刪除、修改觸發器　267

9.4.4　禁用和啟用觸發器　269

本章小結　269

習題　270

參考文獻　271