資料庫系統原理與設計（第2版）

成書過程

修訂過程

該次修訂引入了多值屬性、實體集與聯繫集之間的依賴約束等概念，對內容進行了較大的修改和補充。該次修訂仍然是以“培養學生會‘用’資料庫”為目標。

該次修訂的主要內容有：

對第4章資料庫建模（實體-聯繫模型）和第6章關係資料庫設計實例（網上書店）進行了重寫；通過引入實體集與聯繫集之間的依賴約束、多值聯繫等概念，將實體集分為基本實體集、弱實體集、依賴實體集和聯繫實體集4類；
為了適用於不同課時、不同層次的開課需要，將部分章、節的內容作為選講內容，在這些章節前加*標註；
調整了部分章節的順序，增加和調整了部分章節的例題和習題，對部分概念和文字進行了修改。

該次修訂由萬常選執筆，廖國瓊、吳京慧、劉喜平、劉愛紅等參與了討論，並對修改稿進行了審閱，提出了建議和意見。該教材在編寫過程中，編者參閱了相關的參考書目和文獻資料。

出版工作

2012年8月9日，該教材由清華大學出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	封面設計	責任校對	責任印製
焦虹、李瑋琪	常雪影	李建莊	李紅英

內容簡介

全書共分12章。第1章是資料庫系統基本概念，第2、3章是關係資料庫基礎，第4～6章是關係資料庫設計，第7～10章是關係資料庫管理系統，第11、12章是資料庫套用開發。該教材強調資料庫套用與設計能力的培養，將資料庫設計的內容分散在第4～6章以及7.6節、9.6節等章節逐層推進。

教材目錄

第1章資料庫系統概論1

1.1資料庫系統的作用1

1.1.1數據與數據管理2

1.1.2數據管理技術的產生與發展2

1.1.3資料庫套用8

1.2數據模型9

1.2.1數據模型的分層10

1.2.2數據模型的組成要素11

1.2.3層次模型12

1.2.4網狀模型14

1.2.5關係模型14

1.2.6面向對象模型17

1.2.7XML模型20

1.3數據抽象與資料庫三級模式29

1.4資料庫系統32

1.4.1資料庫系統組成32

1.4.2資料庫管理系統33

1.4.3資料庫系統的相關人員38

本章小結40

習題143

第2章關係模型與關係代數45

2.1關係模型46

2.1.1關係數據結構46

2.1.2關係完整性約束51

2.1.3關係操作56

2.2關係代數57

2.2.1傳統的集合運算58

2.2.2專門的關係運算59

2.2.3關係代數查詢綜合舉例66

本章小結70

習題271

第3章SQL語言73

3.1SQL概述74

3.1.1SQL發展74

3.1.2SQL特點75

3.1.3SQL查詢基本概念76

3.2簡單查詢77

3.2.1投影運算79

3.2.2選擇運算82

3.2.3排序運算87

3.2.4查詢表87

3.3連線查詢88

3.3.1等值與非等值連線88

3.3.2自表連線91

3.3.3外連線92

3.4聚合查詢94

3.4.1聚合函式94

3.4.2分組聚合95

3.5嵌套子查詢97

3.5.1使用IN的子查詢97

3.5.2使用比較運算符的子查詢100

3.5.3使用存在量詞EXISTS的子查詢101

3.5.4複雜查詢105

3.6集合運算107

3.7SQL查詢一般格式109

3.8SQL數據定義語言111

3.8.1資料庫的定義111

3.8.2基本表的定義115

3.8.3索引的定義119

3.9SQL數據更新語言121

3.9.1插入數據121

3.9.2刪除數據123

3.9.3修改數據123

3.10視圖124

3.10.1定義視圖125

3.10.2查詢視圖127

3.10.3視圖更新128

3.10.4刪除視圖130

本章小結130

習題3131

第4章資料庫建模（實體-聯繫模型）135

4.1資料庫設計過程136

4.2E-R模型基本概念及表示137

4.2.1實體與實體集137

4.2.2屬性138

4.2.3聯繫與聯繫集140

4.3約束142

4.3.1映射約束142

4.3.2碼約束與聯繫集的屬性安置144

4.3.3依賴約束146

4.3.4參與約束147

4.3.5多值聯繫147

4.4弱實體集148

4.5擴展E-R特徵149

4.6E-R建模問題151

4.6.1E-R建模的基本原則151

4.6.2依賴約束的建模156

4.6.3多值聯繫的建模158

4.7資料庫概念設計實例——大學選課系統160

4.7.1概念設計任務161

4.7.2系統需求分析161

4.7.3資料庫概念設計165

4.8邏輯設計——E-R模型轉化為關係模型172

4.8.1E-R模型轉化方法172

4.8.2大學選課系統E-R模型轉化實例177

本章小結178

習題4179

第5章關係數據理論與模式求精182

5.1問題提出183

5.2函式依賴定義185

5.3函式依賴理論188

5.3.1函式依賴集閉包188

5.3.2屬性集閉包189

*5.3.3正則覆蓋191

5.3.4無損連線分解193

5.3.5保持依賴分解194

5.4範式194

5.4.1第一範式（1NF）——碼194

5.4.2第二範式（2NF）——全部是碼195

5.4.3第三範式（3NF）——僅僅是碼195

5.4.4Boyce-Codd範式(BCNF)196

5.5模式分解算法198

5.5.1BCNF分解算法198

*5.5.23NF分解算法200

5.6資料庫模式求精201

本章小結203

習題5204

第6章關係資料庫設計實例——網上書店207

6.1需求描述和系統邊界208

6.2需求分析208

6.2.1業務需求及處理流程208

6.2.2功能需求及數據需求分析209

6.2.3業務規則分析211

6.3主要業務的概念建模分析212

6.4確定實體集及屬性216

6.5確定聯繫集及E-R圖220

6.6檢查是否滿足需求223

6.7邏輯資料庫設計224

6.8模式求精231

本章小結231

習題6232

第7章資料庫存儲結構234

7.1檔案存儲與記錄格式234

7.1.1存儲介質235

7.1.2存儲訪問236

7.1.3定長記錄與變長記錄237

7.2檔案中的記錄組織方式239

7.3順序索引242

7.3.1索引基本概念242

7.3.2索引順序檔案243

7.3.3多級索引244

7.3.4索引的更新245

7.3.5輔助索引246

7.4B+樹索引247

7.4.1B+樹索引的結構247

7.4.2B+樹索引的查詢與更新249

7.4.3B+樹檔案組織250

7.5散列251

7.5.1散列檔案組織251

7.5.2散列索引252

7.5.3動態散列253

7.5.4散列與順序索引的比較253

7.6物理資料庫設計254

本章小結257

習題7260

第8章查詢處理262

8.1查詢處理262

8.1.1查詢處理過程263

8.1.2查詢代價度量264

8.1.3選擇運算265

8.1.4連線運算270

8.1.5其他運算277

8.1.6表達式計算278

8.2查詢最佳化279

8.2.1查詢最佳化概述279

8.2.2關係表達式轉換280

8.2.3結果集大小估計282

8.2.4選擇執行計畫284

8.2.5查詢最佳化實例286

本章小結288

習題8289

第9章資料庫完整性與安全293

9.1資料庫安全性294

9.1.1資料庫安全的基本概念294

9.1.2安全標準295

9.1.3SQL存取控制機制297

9.1.4審計機制302

9.2資料庫完整性303

9.2.1完整性約束條件304

9.2.2實體完整性305

9.2.3參照完整性307

9.2.4用戶自定義完整性310

9.2.5完整性約束的修改312

9.3游標313

9.3.1游標的使用313

9.3.2當前游標集的修改316

9.4存儲過程317

9.4.1創建存儲過程318

9.4.2執行存儲過程324

9.4.3修改和刪除存儲過程324

9.5觸發器326

9.5.1創建觸發器326

9.5.2修改和刪除觸發器330

9.5.3觸發器的作用331

9.6套用與安全設計333

本章小結335

習題9336

第10章事務管理與恢復339

10.1事務340

10.1.1問題背景340

10.1.2事務概念341

10.1.3事務特性342

10.1.4事務並發執行與調度343

10.1.5事務調度及正確性準則345

10.2並發控制348

10.2.1基於封鎖的協定348

10.2.2兩階段封鎖協定351

10.3恢復與備份353

10.3.1故障分類及恢復策略353

10.3.2事務訪問數據方式354

10.3.3基於日誌的故障恢復策略356

10.3.4檢查點359

10.3.5備份與介質故障恢復362

本章小結363

習題10365

第11章資料庫套用開發367

11.1資料庫系統的體系結構368

11.1.1軟體開發體系結構概述368

11.1.2C/S體系結構369

11.1.3B/S體系結構372

11.1.4C/S與B/S結構的結合374

11.1.5常用開發體系結構376

11.2資料庫訪問技術378

11.2.1ODBCAPI和ODBC庫379

11.2.2MFCDAO381

11.2.3RDO382

11.2.4OLEDB382

11.2.5ADO384

11.2.6ADO.NET384

11.2.7JDBC385

11.2.8資料庫訪問技術小結386

11.3資料庫套用開發實踐389

11.3.1ADO編程對象模型389

11.3.2直接使用ADOData控制項訪問資料庫394

11.3.3使用智慧型指針訪問資料庫398

11.3.4使用VC++ExtensionsforADO訪問資料庫405

本章小結409

習題11411

*第12章Web資料庫412

12.1什麼是Web資料庫413

12.2Web基礎413

12.3腳本語言414

12.4Web資料庫訪問模式415

12.5Web伺服器接口415

12.6Web資料庫訪問技術416

12.7XML資料庫418

12.7.1XML套用場景418

12.7.2XML與資料庫420

12.7.3什麼是XML資料庫422

本章小結425

習題12427

參考文獻429

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

該教材有配套教材——《資料庫系統原理與設計實驗教程（第2版）》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《資料庫系統原理與設計實驗教程（第2版）》	9787302300212	清華大學出版社	2012.10.01	吳京慧、劉愛紅、廖國瓊、劉喜平

課程資源

該教材有配套的電子課件和課程網站。

教材特色

強化對關係資料庫模式的理解，以模式導航圖為工具，使學生理解關係資料庫邏輯模型，掌握關係代數和SQL查詢語言；
以案例為驅動，通過分析套用需求來介紹資料庫建模的基本方法，著力培養學生套用建模的能力；
涵蓋了關係資料庫物理存儲結構、查詢處理和查詢最佳化等內容；這些內容一是有利於學生更好地理解關係資料庫的物理模型，二是有利於學生更好地理解關係資料庫管理系統（DBMS）的基本原理，三是有利於學生從底層的角度理解SQL查詢；
從使用者的角度，以套用需求為驅動介紹資料庫的事務、並發、恢復和完整性、安全性等內容，使學生理解關係資料庫管理系統（DBMS）的基本原理；
增加資料庫套用開發和Web資料庫技術介紹，使學生能了解資料庫常用訪問方法和Web資料庫的實現技術。

資料庫系統原理與設計（第2版）

基本介紹