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内容大纲
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。 -
作者介绍
党德鹏,教授,博导。2003年6月于华中科技大学计算机学院获工学博士学位;2005年6月于清华大学计算机系博士后流动站出站,获博士后证书;2005年7月入北京师范大学信息学院工作;2006年7月晋升副教授;2007年8月任系主任;2010年入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”;2012年7月晋升教授。目前担任中国计算机学会数据库专业委员会委员、中国计算机学会服务计算专业委员会委员、中国计算机学会YOCSEF委员、国家自然科学基金评审专家、北京市海淀区科学技术委员会科技项目评审专家、北京师范大学继续教育与教师培训学院网络教学指导委员会委员、中国计算机学会高级会员。 研究方向:移动实时数据库;数据管理、分析与服务软件;计算机技术在应急、国防、教育等领域的应用。先后在IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems、Physica A、Journal of Systems & Software、计算机学报、计算机研究与发展等国内外重要学术期刊和会议上发表学术论文40余篇,获批中国软件著作权登记5项。 -
目录
第1章 绪论
1.1 什么是数据库系统
1.1.1 数据库与大数据
1.1.2 数据库管理系统
1.1.3 数据库系统
1.2 为什么需要数据库系统
1.2.1 DBS前的困境
1.2.2 DBS的吸引力
1.3 数据抽象
1.3.1 四层抽象
1.3.2 数据抽象的表达
1.3.3 三层模式和两级映射
1.4 数据库管理系统
1.4.1 数据定义语言
1.4.2 数据操作语言
1.4.3 数据保护语言
1.4.4 查询处理模块
1.4.5 存储管理模块
1.4.6 保护管理模块
1.4.7 物理数据结构
1.4.8 立足点
1.5 数据库系统
1.5.1 硬件
1.5.2 软件
1.5.3 用户
1.5.4 工作过程
1.5.5 在网络上
1.6 大数据与数据管理技术发展趋势
习题
第2章 关系模型
2.1 关系结构与约束
2.1.1 关系与表
2.1.2 关系键
2.1.3 约束
2.2 关系操作
2.2.1 基本关系代数运算
2.2.2 附加关系代数运算
2.2.3 扩展关系代数运算
2.2.4 数据库修改
习题
第3章 SQL Server数据定义与操作
3.1 SQL Server
3.1.1 SQL发展史
3.1.2 SQL Server
3.1.3 数据库语言组成
3.1.4 数据库语言特点
3.1.5 考试系统数据库
3.1.6 应急预案编制数据库
3.1.7 中共党史数据库
3.2 数据定义
3.2.1 SQL Server的基本数据类型
3.2.2 表的创建、修改和删除
3.3 投影与广义投影
3.4 选择
3.5 集合操作
3.6 连接查询
3.6.1 笛卡儿积(交叉连接)
3.6.2 内连接
3.6.3 外连接
3.7 更名
3.8 聚集查询
3.8.1 基本聚集
3.8.2 分组
3.8.3 排名
3.8.4 分窗
3.9 基本查询语句的一般形式
3.10 嵌套查询
3.10.1 子查询作为标量
3.10.2 子查询作为表
3.10.3 子查询作为集合
3.10.4 关系除
3.11 递归查询
3.12 数据修改
3.12.1 数据插入
3.12.2 数据删除
3.12.3 数据更新
习题
第4章 SQL Server应用
4.1 应用体系结构
4.1.1 C/S结构
4.1.2 B/S结构
4.2 嵌入式SQL Server
4.2.1 SQL Server嵌入式使用
4.2.2 编译嵌入式SQL程序
4.2.3 动态SQL语句
4.3 JDBC编程
4.3.1 JDBC基础
4.3.2 JDBC程序
4.3.3 JSP连接访问数据库实例
4.4 ODBC编程
4.5 存储函数和过程
4.5.1 变量的定义和赋值
4.5.2 控制结构
4.5.3 存储函数定义和执行
4.5.4 存储过程定义和执行
习题
第5章 SQL Server数据保护
5.1 数据保护
5.2 视图
5.2.1 视图的创建和撤销
5.2.2 对视图的操作
5.3 访问控制
5.3.1 角色管理
5.3.2 授予权限
5.3.3 收回权限
5.4 完整性约束
5.4.1 约束含义
5.4.2 声明及检验
5.5 触发器
5.5.1 定义触发器
5.5.2 激活触发器
5.5.3 删除触发器
5.6 事务
5.7 加密
习题
第6章 数据库设计:实体-联系方法
6.1 数据库设计方法和生命周期
6.2 基本E—R模型
6.2.1 E—R模型基本元素
6.2.2 基本E—R图设计
6.3 基本E—R图转换为关系模式
6.4 扩展E—R图及其关系模式的转换
6.4.1 弱实体
6.4.2 父子实体
6.5 大数据E—R图及其关系模式的转换
习题
第7章 数据库设计:属性-联系方法
7.1 数据依赖
7.1.1 函数依赖的定义
7.1.2 函数依赖的逻辑蕴涵
7.1.3 函数依赖的推理规则
7.1.4 属性集的闭包
7.1.5 函数依赖集的最小依赖集
7.1.6 多值依赖
7.2 模式分解
7.2.1 无损连接分解
7.2.2 分解无损连接检验
7.2.3 保持函数依赖的分解
7.3 范式
7.3.1 第一范式(1NF)
7.3.2 第二范式(2NF)
7.3.3 第三范式(3NF)
7.3.4 BC范式(BCNF)
7.3.5 第四范式
7.4 规范化
7.5 大数据与反规范化
习题
第8章 存储和存取
8.1 存储器件
8.2 磁盘
8.3 DBMS文件管理
8.4 数据库文件组织
8.4.1 行存储
8.4.2 列存储
8.5 文件中元组组织
8.6 索引
8.6.1 稠密索引和稀疏索引
8.6.2 多级索引
8.6.3 B+树索引
8.6.4 哈希方法
习题
第9章 查询处理与优化
9.1 查询处理过程及查询优化问题
9.2 关系代数表达式的等价变换与优化
9.2.1 关系代数表达式等价变换规则
9.2.2 关系代数等价变换的启发式规则
9.3 实现关系运算的算法与优化
9.3.1 选择运算的算法与优化
9.3.2 连接运算的算法与优化
9.4 表达式的求值方法与优化
9.4.1 实体化
9.4.2 流水线
9.5 基于代价的定量优化
习题
第10章 事务处理
10.1 事务概念
10.1.1 如果没有事务
10.1.2 事务及其特性
10.2 并发执行和调度
10.2.1 并发执行
10.2.2 可串行化
10.3 并发控制
10.3.1 锁
10.3.2 两阶段封锁
10.3.3 死锁
10.4 故障恢复
10.4.1 恢复准备
10.4.2 恢复处理
10.5 小结
习题
第11章 大数据技术
11.1 大数据特征
11.2 大数据关键技术
11.3 分布式文件系统
11.3.1 计算机集群
11.3.2 分布式文件系统
11.4 NoSQl数据模型
11.4.1 键值存储
11.4.2 列族存储
11.4.3 文档存储
11.4.4 图存储
11.5 大数据计算
11.5.1 批处理
11.5.2 流式计算
11.6 大数据应用
11.6.1 基于内容推荐
11.6.2 协同过滤推荐
11.6.3 小结
习题
附录A 实验指导
实验一 认识数据库
实验二 SQL Server基础和安装
实验三 数据库的基本操作
实验四 数据表的基本操作
实验五 数据备份与还原
实验六 简单查询:基于“感动中国年度人物”数据库
实验七 高级数据查询
实验八 Java连接数据库
实验九 简单的流程控制与用户自定义函数
实验十 索引和视图
实验十一 SQL Server权限管理
实验十二 触发器
实验十三 事务与并发控制
实验十四 Power Designer
实验十五 综合应用
实验课评分标准
实验报告评分标准实例
实验报告样板
实验软件下载
附录B 案例:网络考试系统
B.1 需求分析
B.2 系统用例图
B.3 系统总体设计
B.4 数据库设计
B.5 系统实现
B.6 小结
附录C 数字化应急预案完备性评价系统设计与开发
C.1 应急预案完备性标准的建立
C.2 功能分析
C.3 系统数据库的设计与实现
C.4 系统功能模块的开发介绍
C.5 小结
附录D 数字预案一致性评审系统的设计与实现
D.1 数字预案一致性标准的建立
D.2 系统需求
D.3 系统架构
D.4 系统的设计与实现
D.4.1 主要功能模块设计
D.4.2 数据库的设计与实现
D.5 小结
附录E 数字化应急预案可操作性评价系统设计与开发
E.1 应急预案可操作性测量标准的建立
E.1.1 基本子任务的内部复杂度
E.1.2 应急预案的整体复杂度
E.2 系统功能分析
E.3 系统数据库的设计与实现
E.4 系统功能模块的开发介绍
E.5 小结
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