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『簡體書』数据库系统原理与设计(第3版)

書城自編碼: 3047222
分類:簡體書→大陸圖書→教材研究生/本科/专科教材
作者: 万常选 廖国琼、吴京慧、刘喜平
國際書號(ISBN): 9787302475170
出版社: 清华大学出版社
出版日期: 2017-09-01
版次: 3
頁數/字數: 442/666000
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:HK$ 86.9

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本书已在清华大学出版社数字化教学平台智学苑http:www.izhixue.com.cn上线。本书已被多所高校选作教材,累计已发行35000余册。
內容簡介:
本书是国家精品资源共享课数据库系统及应用的配套教材、*批十二五普通高等教育本科*规划教材。本次修订仍然坚持围绕培养学生会用数据库的目标,进一步提升学生的概念建模能力,培养学生会设计数据库。第3版对章节进行了适当的调整,使得结构更加合理、可用性更强;重新梳理和调整了数据库设计流程,以便更好地指导学生开展数据库设计大作业的实践活动;将原书第12章Web数据库更新为数据管理技术前沿,介绍大数据处理平台和框架、NoSQL和NewSQL数据库等前沿技术。
全书共分12章。第1章是数据库系统基本概念;第2、3、7章是关系数据库基础含数据库编程;第4~6章是关系数据库设计;第8~10章是关系数据库管理系统;第11、12章是数据库应用开发和数据管理技术前沿。本书强调数据库应用与设计能力的培养,将数据库设计的内容分散在第4~6章以及第8.5节、第9.3节等章节逐层推进。
本书可作为计算机及相关专业本科生数据库系统原理课程的教材,也可供数据库爱好者自学和参考。
關於作者:
作者简介:万常选:工学博士,教授,博士生导师,国务院政府特殊津贴专家,江西省首批赣鄱英才555工程领军人才培养计划人选,江西省高校中青年学科带头人,江西省普通高等学校计算机类本科专业教学指导委员会主任委员,江西省计算机学会副理事长,江西省十二五重点学科计算机科学与技术学科带头人,江西省首批优势科技创新团队数据工程与数字媒体创新团队领军人才,江西省高校数据与知识工程重点实验室主任,江西财经大学计算机科学与技术学科首席教授。国家精品资源共享课、国家精品课程《数据库系统及应用》课程负责人,2013-2017年教育部高等学校管理科学与工程类专业教学指导委员会委员;获江西省高等学校教学名师奖、江西省十五优秀研究生指导教师、全省模范教师称号等;获第六届高等教育国家级教学成果奖二等奖1项,江西省优秀教学成果一等奖2项、二等奖3项,江西省高校优秀教材一等奖2部。中国计算机学会高级会员、数据库专委会委员,主持国家自然科学基金、国家社会科学基金项目多项,出版专著教材多部,在IEEE TKDE、Information Sciences、JCST、计算机学报、软件学报、计算机研究与发展、ACM CIKM等重要期刊或国际会议发表学术论文50余篇,获江西省高校科技成果奖一等奖3项、二等奖2项,江西省自然科学奖三等奖1项。
目錄
目录Contents第1章数据库系统概论1
1.1数据库系统的作用1
1.1.1数据与数据管理2
1.1.2数据管理技术的产生与发展3
1.1.3数据库应用8
1.2数据模型9
1.2.1数据模型的分层10
1.2.2数据模型的组成要素11
1.2.3层次模型12
1.2.4网状模型14
1.2.5关系模型15
1.3数据抽象与数据库三级模式17
1.3.1数据抽象17
1.3.2数据库三级模式结构及两层映像18
1.3.3数据库三级模式与三层模型的联系和区别20
1.4数据库系统22
1.4.1数据库系统组成22
1.4.2数据库管理系统23
1.4.3数据库系统的相关人员27
本章小结29
习题133
第2章关系模型与关系代数35
2.1关系模型36
2.1.1关系数据结构36
2.1.2关系完整性约束41◆数据库系统原理与设计第3版目录
2.1.3关系操作46
2.2关系代数47
2.2.1传统的集合运算48
2.2.2专门的关系运算49
2.2.3关系代数查询综合举例56
本章小结60
习题261
第3章SQL查询语言63
3.1SQL概述63
3.1.1SQL发展64
3.1.2SQL特点65
3.1.3SQL查询基本概念66
3.2单表查询67
3.2.1投影运算70
3.2.2选择运算73
3.2.3排序运算78
3.2.4查询表79
3.2.5聚合查询79
3.3连接查询81
3.3.1等值与非等值连接81
3.3.2自表连接85
3.3.3外连接86
3.4嵌套子查询87
3.4.1使用IN的子查询88
3.4.2使用比较运算符的子查询91
3.4.3使用存在量词EXISTS的子查询92
3.4.4复杂子查询实例96
3.5集合运算99
3.6SQL查询一般格式101
本章小结103
习题3103
第4章数据库建模107
4.1数据库设计过程108
4.2ER模型基本概念及表示109
4.2.1实体与实体集109
4.2.2属性110
4.2.3联系与联系集112
4.3约束114
4.3.1映射约束114
4.3.2码约束与联系集的属性安置116
4.3.3依赖约束118
4.3.4参与约束119
4.3.5多值联系119
4.4弱实体集120
4.5扩展ER特征121
4.6ER建模问题123
4.6.1ER建模的基本原则123
4.6.2依赖约束的建模128
4.6.3多值联系的建模130
4.7数据库概念设计实例大学选课系统133
4.7.1概念设计任务133
4.7.2系统需求分析133
4.7.3数据库概念设计138
4.8逻辑设计ER模型转化为关系模型144
4.8.1ER模型转化方法144
4.8.2大学选课系统ER模型转化实例149
本章小结153
习题4154
第5章关系数据理论与模式求精157
5.1问题提出158
5.2函数依赖定义160
5.3范式163
5.3.1第一范式(1NF)码163
5.3.2第二范式(2NF)全部是码164
5.3.3第三范式(3NF)仅仅是码164
5.3.4BoyceCodd范式BCNF165
5.4函数依赖理论167
5.4.1函数依赖集闭包167
5.4.2属性集闭包168
5.4.3正则覆盖170
5.4.4无损连接分解172
5.4.5保持依赖分解173
5.5模式分解算法173
5.5.1BCNF分解算法173
5.5.23NF分解算法175
5.6数据库模式求精176
本章小结178
习题5179
第6章关系数据库设计实例网上书店182
6.1系统需求分析183
6.1.1需求概述和系统边界183
6.1.2主要业务处理流程183
6.1.3功能需求分析183
6.1.4数据需求分析185
6.1.5业务规则及完整性约束分析186
6.2数据库概念设计188
6.2.1确定基本实体集及属性188
6.2.2主要业务局部概念建模190
6.2.3定义联系集及属性196
6.2.4完整E\|R模型198
6.2.5检查是否满足需求198
6.3数据库逻辑设计200
6.4模式求精207
本章小结207
习题6208
第7章SQL数据定义、更新及数据库编程210
7.1SQL数据定义语言211
7.1.1数据库的定义211
7.1.2基本表的定义216
7.1.3索引的定义219
7.2SQL数据更新语言221
7.2.1插入数据221
7.2.2删除数据223
7.2.3修改数据224
7.3视图225
7.3.1定义视图225
7.3.2查询视图228
7.3.3视图更新229
7.3.4删除视图230
7.4T\|SQL语言简介231
7.4.1表达式231
7.4.2函数232
7.4.3流程控制语句236
7.5游标237
7.5.1游标的定义与使用238
7.5.2当前游标集的修改与删除241
7.6存储过程242
7.6.1创建存储过程242
7.6.2执行存储过程246
7.6.3修改和删除存储过程247
7.7触发器248
7.7.1创建触发器249
7.7.2修改和删除触发器254
本章小结256
习题7257
第8章数据库存储结构与查询处理262
8.1文件组织与记录组织263
8.1.1存储介质263
8.1.2存储访问264
8.1.3文件组织与文件中记录的组织265
8.2索引与散列270
8.2.1索引基本概念270
8.2.2顺序索引271
8.2.3B 树索引273
8.2.4散列277
8.3查询处理281
8.3.1查询处理过程281
8.3.2查询代价度量283
8.3.3选择运算284
8.3.4连接运算286
8.3.5其他运算293
8.3.6表达式计算295
8.4查询优化296
8.4.1查询优化实例296
8.4.2关系表达式转换297
8.4.3查询优化策略298
8.5物理数据库设计299
本章小结302
习题8306
第9章数据库安全性与完整性308
9.1数据库安全性308
9.1.1数据库安全概述309
9.1.2SQL Server 安全机制312
9.1.3触发器实现安全性320
9.2数据库完整性320
9.2.1数据库完整性概述320
9.2.2SQL Server完整性321
9.2.3使用规则和触发器实现完整性328
9.3数据库应用与安全设计329
9.3.1数据库安全性控制329
9.3.2数据库完整性控制332
9.3.3存储过程设计335
本章小结338
习题9339
第10章事务管理与恢复340
10.1事务341
10.1.1问题背景341
10.1.2事务概念342
10.1.3事务特性343
10.1.4事务并发执行与调度344
10.1.5事务调度及正确性准则346
10.2并发控制349
10.2.1基于封锁的协议349
10.2.2两阶段封锁协议352
10.3恢复与备份354
10.3.1故障分类及恢复策略354
10.3.2事务访问数据方式355
10.3.3基于日志的故障恢复策略357
10.3.4检查点360
10.3.5备份与介质故障恢复363
本章小结364
习题10366
第11章数据库应用开发368
11.1数据库系统的体系结构369
11.1.1软件开发体系结构概述369
11.1.2CS体系结构370
11.1.3BS体系结构372
11.1.4CS与BS结构的结合375
11.1.5常用开发体系结构377
11.2数据库访问技术379
11.2.1ODBC API和ODBC库380
11.2.2MFC DAO381
11.2.3RDO382
11.2.4OLE DB383
11.2.5ADO385
11.2.6ADO.NET386
11.2.7JDBC389
11.2.8数据库访问技术小结392
11.3对象关系映射框架394
本章小结397
习题11399
第12章数据管理技术前沿400
12.1大数据的兴起401
12.1.1大数据的概念401
12.1.2从数据库到大数据403
12.1.3大数据处理模式404
12.2大数据处理平台和框架405
12.2.1Apache Hadoop406
12.2.2Spark409
12.2.3Storm410
12.3数据库面临的挑战412
12.3.1MySpace数据库架构变化412
12.3.2数据库可扩展性问题的解决方法414
12.3.3数据库的发展416
12.4NoSQL数据库417
12.4.1键值数据库Redis417
12.4.2文档数据库MongoDB421
12.4.3列数据库HBase426
12.4.4图数据库Neo4j429
12.5NewSQL数据库433
12.5.1VoltDB434
12.5.2NuoDB437
本章小结440
习题12440
参考文献441
內容試閱
第3版前言Foreword国家精品资源共享课数据库系统及应用于2014在爱课程网上线,已经3年多了。第一批十二五普通高等教育本科国家级规划教材、国家精品资源共享课配套教材《数据库系统原理与设计》第2版及配套教材《数据库系统原理与设计实验教程》第2版于2012年出版,也已近5年了。该套教材引起数据库界同仁和学生的很大反响,已被全国50余所高校选作教材,4年多共印刷了9次。笔者所在学校针对数据库系统原理课程开展翻转课堂教学,从2013年试点到2015年全面实施也已经4年多了。为了更好地适应大数据时代对数据库课程的教学需求,我们从2016年下半年开始着手对本书进行修订。本次修订仍然坚持培养学生三会数据库的目标,即会设计数据库、会管理数据库、会开发数据库应用程序,强调数据库设计与应用能力的培养,着重培养学生的应用建模能力,重点是数据库概念模型。第3版对章节进行了适当的调整,使得结构更加合理、可用性更强。
本次修订的主要内容包括:
1 对第4、6两章涉及的大学选课系统、网上书店系统数据库设计实例的数据库设计流程进行了重新梳理和调整,以便更好地指导学生开展数据库设计大作业的实践活动。重新梳理和调整后的数据库设计流程为:系统需求分析需求概述和系统边界、主要业务处理流程、功能需求分析、数据需求分析、业务规则及完整性约束分析数据库概念设计确定基本实体集及属性、主要业务局部概念建模、定义联系集及属性、设计完整ER模型、检查是否满足需求数据库逻辑设计及模式求精数据库物理设计数据库应用与安全设计。
2 将原第3章中的SQL数据定义与更新语言,第9章中的游标、存储过程和触发器等数据库编程的内容独立出来构成新版的第7章SQL数据定义、更新及数据库编程,并新增TSQL语言简介的内容,这样有利于提高学生的数据库编程能力。因此,新版的第3章集中介绍SQL查询语言,有利于学生深刻理解关系数据库逻辑模型,灵活掌握关系代数和SQL查询语言;第3版的第9章集中介绍数据库安全性与完整性,并深入地介绍触发器应用于数据库安全控制和复杂的用户自定义完整性约束。◆数据库系统原理与设计第3版3 对原第7、8章的内容进行了适当的压缩,并合并作为第3版的第8章数据库存储结构与查询处理。
4 删除了原书第12章Web数据库,新增了第12章数据管理技术前沿,主要内容包括:大数据的兴起、大数据处理平台和框架、数据库面临的挑战、NoSQL数据库、NewSQL数据库。设计这一章的目的是让学生了解数据管理技术的前沿,扩展学生的知识面。今后改版时,这一章的内容将与时俱进,不断更新。
5 将原第11.3节数据库应用开发实践的主要内容放到与本书配套的《数据库系统原理与设计实验教程》第3版中;考虑到ASP开发技术已经过时,将原来的ASP设计实例改为JSP设计实例;第3版的第11.3节简单介绍了对象\|关系映射框架。
6 调整了部分章节的内容和顺序,增加和调整了部分章节的例题和习题,对部分概念和文字进行了修改。
7 将配套教材《数据库系统原理与设计实验教程》第3版中使用的SQL
Server 2005平台改为SQL Server 2014。
与其他教材相比,本书的主要特点如下。
1 强化对关系数据库模式的理解,以模式导航图为工具,使学生深刻理解关系数据库逻辑模型,灵活掌握关系代数和SQL查询语言。
2 以案例为驱动,通过分析应用需求来介绍数据库建模的基本方法,着力培养学生应用建模的能力,重点是使学生深刻理解数据库概念模型,提高数据库设计能力。
3 涵盖了关系数据库物理存储结构、查询处理和查询优化等内容,这些内容一是有利于学生更好地理解关系数据库的物理模型,二是有利于学生更好地理解关系数据库管理系统DBMS的基本原理,三是有利于学生从底层的角度理解SQL查询。
4 从使用者的角度,以应用需求为驱动介绍数据库的安全性、完整性以及事务、并发和恢复等内容,使学生深刻理解关系数据库管理系统DBMS的基本原理。
5 增加数据库应用开发和数据管理技术前沿介绍,一方面增强学生的实践能力,另一方面让学生了解数据库的前沿和发展方向,为后续的数据库应用开发实践和进一步学习打下基础。
本次修订方案由万常选、廖国琼、吴京慧、刘喜平、刘爱红等讨论确定,万常选负责第1、2、8章的修订,廖国琼负责第4、5、6、10章的修订,吴京慧负责第3、7、9章的修订,刘喜平负责第11、12章的修订。最后,万常选对全书的修订稿进行了修改、补充和总纂。
本书在编写和修订过程中,参阅了大量的参考书目和文献资料,在此向参考资料的作者表示衷心的感谢。
在整个编写和修订过程中,尽管我们一直怀着敬畏的心情、保持严谨的态度,也付出了辛勤的劳动,限于水平,书中不足之处仍然在所难免,敬请各位读者批评指正,并将您的宝贵意见反馈给我们wanchangxuan@263.net。我们对您的厚爱致以崇高的敬意!

编者
2017年6月

第2版前言Foreword《数据库系统原理与设计》及配套教材《数据库系统原理与设计实验教程》于2009年出版后,得到了数据库界同仁和学生的很大反响,已被全国40余所高校选作教材,于2010年12月获得江西省第四届普通高等学校优秀教材一等奖,并被江西省教育厅推荐参评教育部普通高等教育十二五国家级规划教材。以该教材为基础的课程建设、教材建设和教学方法研究不断深入,我们于2010年6月完成了江西省高等学校教学改革研究课题数据库系统及应用课程的双主体教学模式与教学方法改革研究,并于2010年12月获得江西省第12次优秀教学成果一等奖成果名称: 数据库系统及应用国家精品课程建设的探索与实践。2011年,数据库系统原理课程探究式教学方法的探索与实践立项为江西省高等学校教学改革研究课题。
本书第1版出版后,我们不断地收集来自教学一线的师生们的反馈。反馈意见认为,本书具有鲜明的特色,尤其是数据库设计的内容对于学习如何设计数据库有很大帮助,但是学生在实际分析及建模中仍然存在一些困惑,例如,复杂业务中如何在联系集和实体集之间取舍,如何标识联系集,如何处理多元联系,业务语义对E\|R建模有什么影响等。针对这些问题,并带着自己的一些新的思考,我们着手对本书进行修订。本次修订仍然围绕培养学生会用数据库的目标,进一步提升学生的概念建模能力,培养学生会设计数据库。此外,第2版章节更加合理,可用性更强。
本次修订的主要内容有:
1 对第4章数据库建模实体联系模型和第6章关系数据库设计实例网上书店进行了重写。通过引入实体集与联系集之间的依赖约束、多值联系等概念,将实体集分为基本实体集、弱实体集、依赖实体集和联系实体集4类,较好地解决了ER建模中经常遇到的一些困惑。
2 为了适用于不同课时、不同层次的开课需要,将部分章、节的内容作为选讲内容,通过在章节前加标注。◆数据库系统原理与设计第3版3 调整了部分章节的顺序,增加和调整了部分章节的例题和习题,对部分概念和文字进行了修改。
4 将配套教材《数据库系统原理与设计实验教程》中使用的SQL Server 2000平台改为SQL Server 2005。
与其他教材相比,本书的主要特点如下。
1 强化对关系数据库模式的理解,以模式导航图为工具,使学生深刻理解关系数据库逻辑模型,灵活掌握关系代数和SQL查询语言。
2 以案例为驱动,通过分析应用需求来介绍数据库建模的基本方法,着力培养学生应用建模的能力,重点是使学生深刻理解数据库概念模型,提高数据库设计能力。
3 涵盖了关系数据库物理存储结构、查询处理和查询优化等内容,这些内容一是有利于学生更好地理解关系数据库的物理模型,二是有利于学生更好地理解关系数据库管理系统DBMS的基本原理,三是有利于学生从底层的角度理解SQL查询。
4 从使用者的角度,以应用需求为驱动介绍数据库的事务、并发、恢复和完整性、安全性等内容,使学生深刻理解关系数据库管理系统DBMS的基本原理。
5 增加数据库应用开发和Web数据库技术介绍,使学生能了解数据库常用访问方法和Web数据库的实现技术,为后续学习和数据库应用开发实践打下一定的基础。
本次修订由万常选执笔,廖国琼、吴京慧、刘喜平、刘爱红等参与了讨论,并对修改稿进行了审阅,提出了许多宝贵的建议和意见。
本书及配套的《数据库系统原理与设计实验教程》第2版是国家精品课程数据库系统及应用的建设教材,有配套的教学PPT需要者请到清华大学出版社网站下载和课程网站。本书可作为计算机相关专业本科生的数据库系统原理课程教材,也可供数据库爱好者自学和参考。
本书在编写过程中,参阅了大量的参考书目和文献资料,在此向参考资料的作者表示衷心的感谢。同时,也对所有关心本书和帮助我们的老师和学生表示衷心的感谢。
限于水平,书中不足之处在所难免,敬请各位读者批评指正。对本书的意见请反馈给我们wanchangxuan@foxmail.com,谢谢。

编者

第1版前言Foreword数据库系统是计算机系统的重要组成部分,是企业、机构、互联网乃至整个信息社会赖以运转的基础,在当今社会中扮演着越来越重要的角色。正是由于数据库具有重要的基础地位,数据库理论与技术教育已成为现代计算机科学和相关学科教育中的核心部分,所有计算机及其相关专业的学生都有必要掌握和熟悉数据库理论与技术。
通过多年的数据库课程教学,我们发现学生在学习数据库课程之后,仍然不会用数据库不会设计数据库,不会管理数据库,不会开发数据库应用程序。带着这些问题,我们进行了一系列的数据库课程的教学改革探索与实践,并取得了一定的成绩,如数据库系统及应用于2007年获得国家精品课程立项。目前,虽然数据库教材很多,但是很难找到完全适合教学需要的教材。于是,我们决定动手编写一套让学生会用数据库的教材,一本够用的教材,这便是编写本书的初衷。本书虽然不一定能完全达到目标,但至少开始了有益的尝试。
数据库技术发展至今,已经相当成熟,相关知识博大精深。本书定位于面向计算机及其相关专业本科生的第一本数据库入门教材,在内容选择上颇费思量。在构思本书之前,本书作者一直在思考: 对于计算机及其相关专业的本科生来说,需要掌握哪些数据库知识?回答这个问题并不容易,这是因为数据库知识非常丰富,而且由于课时有限,学生不可能了解所有数据库知识。另外,不同用户在使用数据库时,他们的视角是不同的。数据库系统的用户大致可分为4类: 数据库管理员、数据库系统分析员、数据库设计人员、数据库应用程序员及终端用户。我们认为,计算机及其相关专业的学生既可能做数据库管理员,也可能成为系统分析员和数据库设计员,更可能是数据库应用程序员。因此,作为一本数据库入门教材,必须要提供这些方面的知识,为学生以后的深入学习打下基础。◆数据库系统原理与设计第3版第1版前言基于这些考虑,本书内容包括以下几个部分。

数据库系统基本概念第1章。该部分介绍了数据、数据管理、数据库、数据库管理系统和数据库系统等基本概念。同时,也介绍了数据模型、数据抽象、数据库模式等概念。

关系数据库基础第2章和第3章。第2章介绍了关系模型关系数据结构、关系操作和关系完整性约束条件以及关系代数;第3章介绍了关系数据库的标准语言SQL,包括数据定义DDL语言、数据控制DCL语言和数据操纵DML语言。

关系数据库设计第4章~第6章。第4章介绍了数据库建模方法,包括实体联系模型基本概念、概念模型设计过程以及如何将ER模型转化为关系模型;第5章介绍了关系数据库设计理论,着重讲述了函数依赖及规范化理论;第6章通过一个实例演示了关系数据库设计过程。

关系数据库管理系统第7章~第10章。第7章介绍了关系数据库物理存储结构,包括文件组织、记录组织、索引技术以及物理数据库设计;第8章介绍了查询处理技术,包括查询处理过程、各种关系操作算法以及查询优化技术;第9章讲述了数据库完整性和安全技术,包括数据库安全性、完整性的基本概念和措施,游标、存储过程和触发器,以及应用与安全设计;第10章阐述了事务管理和恢复相关技术。

数据库应用开发第11章和第12章。第11章介绍了数据库应用系统的体系结构、常用数据库访问技术和数据库应用开发技术;第12章介绍了Web数据库基本概念,讨论了Web数据库访问技术,并介绍了XML数据库基本概念。
与其他教材相比,本书的主要特点如下。
1 强化对关系数据库模式的理解,以模式导航图为工具,使学生深刻理解关系数据库查询原理,灵活掌握关系代数和SQL查询语言。
2 以案例为驱动,通过分析应用需求来介绍数据库建模的基本方法,使学生深刻理解关系数据库设计思想,提高数据库设计能力。
3 增加关系数据库物理存储结构、查询处理和查询优化等内容,一是有利于学生从底层的角度理解SQL查询,二是有利于学生更好地理解关系数据库的物理设计,三是有利于学生更好地理解关系数据库的优点和缺点。该部分内容可根据授课对象的不同有选择地教学。
4 从使用者的角度,以应用需求为驱动介绍数据库的事务、并发、恢复和完整性、安全性等内容。
5 增加数据库应用开发和Web数据库技术介绍,使学生能了解数据库常用访问方法和Web数据库的原理和实现技术,为后续学习和数据库应用开发实践打下一定的基础。
本书由万常选、廖国琼、吴京慧和刘喜平编写,其中,第1、2、7、8章由万常选执笔,第4、5、6、10章及7.6节、9.6节由廖国琼执笔,第3、9章及11.1节由吴京慧执笔,第11、12章由刘喜平执笔。万常选提出本书的编写大纲,并对全书的初稿进行了修改、补充和总纂。
本书及配套的《数据库系统原理与设计实验教程》是国家精品课程数据库系统及应用的建设教材,有配套的电子课件和教学网站http:skynet.jxufe.edu.cnjpkcsjk,可作为计算机相关专业本科生的数据库系统原理课程教材,也可供数据库爱好者自学和参考。
本书在编写过程中,参阅了大量的参考书目和文献资料,在此向参考资料的作者表示衷心的感谢。
由于作者学识浅陋,书中不足之处在所难免,敬请各位读者批评指正。编者


第5章chapter5
关系数据理论与模式求精接正文接标题1.1微型计算机简介学习目标本章从如何构造一个好的关系模式这一问题出发,逐步深入介绍基于函数依赖的关系数据库规范化理论和方法,包括函数依赖定义、函数依赖集理论、范式定义及分解算法等。本章的学习目标为熟练掌握函数依赖和关系数据库各种范式的基本概念和定义,并能运用基本函数依赖理论对关系模式逐步求精,以满足最终应用需求。学习方法本章内容理论性较强,涉及的概念较多且不易理解。首先,要正确理解函数依赖的概念,它属于语义范畴,只能根据现实世界中数据的语义来确定;其次,要结合实例,深入理解部分依赖和传递依赖带来的关系模式异常问题;另外,要多实践和练习,在函数依赖理论指导下对给定关系模式进行范式分解,从而巩固所学知识。学习指南本章的重点是5.1节、5.2节和5.4节,难点是5.3节。本章导读一个好的关系模式应该是数据冗余尽可能少,且不会发生插入异常、删除异常和更新异常等问题。为得到一个好的关系模式,模式分解是常用的方法。但模式分解时应考虑分解后的模式是否具有无损连接、保持依赖等特性。关系数据理论就是用来指导设计者设计出好的关系模式以及对已有的模式进行模式求精。学习本章时可围绕下列问题进行:1 一个数据冗余的关系模式会导致什么异常?对一个信息冗余模式进行不正确分解后又会导致什么问题?衡量一个关系模式好坏的依据是什么?2 什么是函数依赖?它与主码有何关系?3 什么是部分函数依赖和传递函数依赖?它们分别会导致哪些异常?4 什么是函数依赖集闭包?如何利用Armstrong公理计算?5 什么是属性闭包?如何利用属性闭包方法计算关系模式的超码和候选码?6 什么是正则覆盖?正则覆盖唯一吗?7 什么是无损连接分解?判断无损连接分解的条件是什么?8 什么是保持依赖分解?它有什么用处?9 基于函数依赖理论的关系模式具有哪几种范式?它们之间的关系是什么?◆数据库系统原理与设计第3版第◆5章关系数据理论与模式求精10 为什么要将关系分解为BCNF范式和3NF范式?11 为什么要进行模式求精?如何对关系模式进行求精?5.1问 题 提 出数据库模式设计好坏是数据库应用系统成败的关键。对同一应用而言,不同设计者可能会设计出不同的数据库模式。那么什么样的数据库模式是一个好的模式?又如何设计出一个好模式?这正是本章要解决的问题。本节将描述两个问题: 数据冗余导致的问题和模式分解导致的问题。1. 数据冗余导致的问题数据冗余是指同一信息在数据库中存储了多个副本,它可能引起下列问题。 冗余存储: 信息被重复存储,导致浪费大量存储空间。 更新异常: 当重复信息的一个副本被修改,所有副本都必须进行同样的修改。因此当更新数据时,系统要付出很大的代价来维护数据库的完整性,否则会面临数据不一致的危险。 插入异常: 只有当一些信息事先已经存放在数据库中时,另外一些信息才能存入数据库中。 删除异常: 删除某些信息时可能丢失其他信息。【例5.1】考虑学生选课关系模式SCEstudentNo,studentName,courseNo,courseName,score,属性集{studentNo,courseNo}是唯一候选码,也是主码。如果允许一名学生选修多门课程,且一门课程可被多个学生选修,则该关系实例可能出现数据冗余,如图51所示。studentNostudentNamecourseNocourseNamescoreS0700001李小勇C001高等数学98S0700001李小勇C002离散数学82S0700001李小勇C006数据库系统原理56S0700002刘方晨C003计算机原理69S0700002刘方晨C004C语言程序设计87S0700002刘方晨C005数据结构77S0700002刘方晨C007操作系统90S0700003王红敏C001高等数学46S0700003王红敏C002离散数学38S0700003王红敏C007操作系统50图51学生选课关系SCE实例这种冗余会带来下列不好结果。 冗余存储: 学生姓名和课程名被重复存储多次。 更新异常: 当修改某学生的姓名或某课程的课程名时,可能只修改了部分副本的信息,而其他副本未被修改到。 插入异常: 如果某学生没有选修课程,或某门课程未被任何学生选修时,则该学生或该课程信息不能存入数据库;否则,违背了实体完整性原则主码值不能为空。 删除异常: 当一学生的所有选修课程信息都被删除时,则该学生的信息将被丢失。同样,当删除某门课程的全部学生选修信息时,该课程的信息也将被丢失。关系模式SCE之所以会产生上述问题,是由于该模式中某些属性之间存在依赖关系,导致数据冗余而引起的。在SCE中,存在的属性依赖关系有: studentNo决定studentName,courseNo决定courseName,{studentNo,courseNo}共同决定score。如果将SCE分解为SstudentNo,studentName,CcourseNo,courseName和EstudentNo, courseNo,score3个关系模式,则SCE中原有的3种属性依赖关系就分别分解到每个单独的关系模式中去了,这样就不会再出现上述异常现象,且数据冗余也得到了有效控制。函数依赖理论正是用来改造关系模式,通过分解较大的关系模式来消除其中不合适的数据依赖,以解决数据冗余及其带来的各种问题。理想情况下,我们希望没有模式冗余,但有时出于性能方面考虑,可能会接受一些带有冗余的模式。2. 模式分解导致的问题SCE转化为S、C和E 3个较小的关系模式之后,可减少冗余和消除各种异常。因此,直观上我们可得出这样的结论,冗余引起的问题可通过将一个关系模式分解为一些包含了原关系属性集的较小的关系模式集来解决,那么:1 什么样的关系模式需要进一步分解为较小的关系模式集?2 是否所有的模式分解都是有益的?

 

 

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