資料庫系統原理與設計（第3版）

成書過程

修訂過程

該次修訂的主要內容包括：

對第4、6兩章涉及的大學選課系統、網上書店系統資料庫設計實例的資料庫設計流程進行了重新梳理和調整；
將原第3章中的SQL數據定義與更新語言，第9章中的游標、存儲過程和觸發器等資料庫編程的內容獨立出來構成新版的第7章SQL數據定義、更新及資料庫編程，並新增T-SQL語言簡介的內容；
對原第7、8章的內容進行了適當的壓縮，併合並作為第3版的第8章資料庫存儲結構與查詢處理；
刪除了原書第12章Web資料庫，新增了第12章數據管理技術前沿；
將原第11.3節資料庫套用開發實踐的主要內容放到與該教材配套的《資料庫系統原理與設計實驗教程（第3版）》中；考慮到ASP開發技術已經過時，將原來的ASP設計實例改為JSP設計實例；
調整了部分章節的內容和順序，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。

該次修訂方案由萬常選、廖國瓊、吳京慧、劉喜平、劉愛紅等討論確定。具體編寫分工如下：萬常選負責第1、2、8章的修訂，廖國瓊負責第4、5、6、10章的修訂，吳京慧負責第3、7、9章的修訂，劉喜平負責第11、12章的修訂。最後，萬常選對全書的修訂稿進行了修改、補充和總纂。該教材在編寫和修訂過程中，參閱了相關的參考書目和文獻資料。

出版工作

2017年9月1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	常雪影	焦麗麗	劉海龍

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、7章是關係資料庫基礎（含資料庫編程）；第4～6章是關係資料庫設計；第8～10章是關係資料庫管理系統；第11、12章是資料庫套用開發和數據管理技術前沿。該教材將資料庫設計的內容分散在第4～6章以及第8.5節、第9.3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3

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15

1.3數據抽象與資料庫三級模式17

1.3.1數據抽象17

1.3.2資料庫三級模式結構及兩層映像18

1.3.3資料庫三級模式與三層模型的聯繫和區別20

1.4資料庫系統22

1.4.1資料庫系統組成22

1.4.2資料庫管理系統23

1.4.3資料庫系統的相關人員27

本章小結29

習題133

第2章關係模型與關係代數35

2.1關係模型36

2.1.1關係數據結構36

2.1.2關係完整性約束41

2.1.3關係操作46

2.2關係代數47

2.2.1傳統的集合運算48

2.2.2專門的關係運算49

2.2.3關係代數查詢綜合舉例56

本章小結60

習題261

第3章SQL查詢語言63

3.1SQL概述63

3.1.1SQL發展64

3.1.2SQL特點65

3.1.3SQL查詢基本概念66

3.2單表查詢67

3.2.1投影運算70

3.2.2選擇運算73

3.2.3排序運算78

3.2.4查詢表79

3.2.5聚合查詢79

3.3連線查詢81

3.3.1等值與非等值連線81

3.3.2自表連線85

3.3.3外連線86

3.4嵌套子查詢87

3.4.1使用IN的子查詢88

3.4.2使用比較運算符的子查詢91

3.4.3使用存在量詞EXISTS的子查詢92

3.4.4複雜子查詢實例96

3.5集合運算99

3.6SQL查詢一般格式101

本章小結103

習題3103

第4章資料庫建模107

4.1資料庫設計過程108

4.2E-R模型基本概念及表示109

4.2.1實體與實體集109

4.2.2屬性110

4.2.3聯繫與聯繫集112

4.3約束114

4.3.1映射約束114

4.3.2碼約束與聯繫集的屬性安置116

4.3.3依賴約束118

4.3.4參與約束119

4.3.5多值聯繫119

4.4弱實體集120

4.5擴展E-R特徵121

4.6E-R建模問題123

4.6.1E-R建模的基本原則123

4.6.2依賴約束的建模128

4.6.3多值聯繫的建模130

4.7資料庫概念設計實例——大學選課系統133

4.7.1概念設計任務133

4.7.2系統需求分析133

4.7.3資料庫概念設計138

4.8邏輯設計——E-R模型轉化為關係模型144

4.8.1E-R模型轉化方法144

4.8.2大學選課系統E-R模型轉化實例149

本章小結153

習題4154

第5章關係數據理論與模式求精157

5.1問題提出158

5.2函式依賴定義160

5.3範式163

5.3.1第一範式（1NF）——碼163

5.3.2第二範式（2NF）——全部是碼164

5.3.3第三範式（3NF）——僅僅是碼164

5.3.4BoyceCodd範式(BCNF)165

5.4函式依賴理論167

5.4.1函式依賴集閉包167

5.4.2屬性集閉包168

5.4.3正則覆蓋170

5.4.4無損連線分解172

5.4.5保持依賴分解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資料庫模式求精176

本章小結178

習題5179

第6章關係資料庫設計實例——網上書店182

6.1系統需求分析183

6.1.1需求概述和系統邊界183

6.1.2主要業務處理流程183

6.1.3功能需求分析183

6.1.4數據需求分析185

6.1.5業務規則及完整性約束分析186

6.2資料庫概念設計188

6.2.1確定基本實體集及屬性188

6.2.2主要業務局部概念建模190

6.2.3定義联系集及屬性196

6.2.4完整E\|R模型198

6.2.5檢查是否滿足需求198

6.3資料庫邏輯設計200

6.4模式求精207

本章小結207

習題6208

第7章SQL數據定義、更新及資料庫編程210

7.1SQL數據定義語言211

7.1.1資料庫的定義211

7.1.2基本表的定義216

7.1.3索引的定義219

7.2SQL數據更新語言221

7.2.1插入數據221

7.2.2刪除數據223

7.2.3修改數據224

7.3視圖225

7.3.1定義視圖225

7.3.2查詢視圖228

7.3.3視圖更新229

7.3.4刪除視圖230

7.4T\|SQL語言簡介231

7.4.1表達式231

7.4.2函式232

7.4.3流程控制語句236

7.5游標237

7.5.1游標的定義與使用238

7.5.2當前游標集的修改與刪除241

7.6存儲過程242

7.6.1創建存儲過程242

7.6.2執行存儲過程246

7.6.3修改和刪除存儲過程247

7.7觸發器248

7.7.1創建觸發器249

7.7.2修改和刪除觸發器254

本章小結256

習題7257

第8章資料庫存儲結構與查詢處理262

8.1檔案組織與記錄組織263

8.1.1存儲介質263

8.1.2存儲訪問264

8.1.3檔案組織與檔案中記錄的組織265

8.2索引與散列270

8.2.1索引基本概念270

8.2.2順序索引271

8.2.3B+樹索引273

8.2.4散列277

8.3查詢處理281

8.3.1查詢處理過程281

8.3.2查詢代價度量283

8.3.3選擇運算284

8.3.4連線運算286

8.3.5其他運算293

8.3.6表達式計算295

8.4查詢最佳化296

8.4.1查詢最佳化實例296

8.4.2關係表達式轉換297

8.4.3查詢最佳化策略298

8.5物理資料庫設計299

本章小結302

習題8306

第9章資料庫安全性與完整性308

9.1資料庫安全性308

9.1.1資料庫安全概述309

9.1.2SQLServer安全機制312

9.1.3觸發器實現安全性320

9.2資料庫完整性320

9.2.1資料庫完整性概述320

9.2.2SQLServer完整性321

9.2.3使用規則和觸發器實現完整性328

9.3資料庫套用與安全設計329

9.3.1資料庫安全性控制329

9.3.2資料庫完整性控制332

9.3.3存儲過程設計335

本章小結338

習題9339

第10章事務管理與恢復340

10.1事務341

10.1.1問題背景341

10.1.2事務概念342

10.1.3事務特性343

10.1.4事務並發執行與調度344

10.1.5事務調度及正確性準則346

10.2並發控制349

10.2.1基於封鎖的協定349

10.2.2兩階段封鎖協定352

10.3恢復與備份354

10.3.1故障分類及恢復策略354

10.3.2事務訪問數據方式355

10.3.3基於日誌的故障恢復策略357

10.3.4檢查點360

10.3.5備份與介質故障恢復363

本章小結364

習題10366

第11章資料庫套用開發368

11.1資料庫系統的體系結構369

11.1.1軟體開發體系結構概述369

11.1.2C/S體系結構370

11.1.3B/S體系結構372

11.1.4C/S與B/S結構的結合375

11.1.5常用開發體系結構377

11.2資料庫訪問技術379

11.2.1ODBCAPI和ODBC庫380

11.2.2MFCDAO381

11.2.3RDO382

11.2.4OLEDB383

11.2.5ADO385

11.2.6ADO.NET386

11.2.7JDBC389

11.2.8資料庫訪問技術小結392

11.3對象關係映射框架394

本章小結397

習題11399

第12章數據管理技術前沿400

12.1大數據的興起401

12.1.1大數據的概念401

12.1.2從資料庫到大數據403

12.1.3大數據處理模式404

12.2大數據處理平台和框架405

12.2.1ApacheHadoop406

12.2.2Spark409

12.2.3Storm410

12.3資料庫面臨的挑戰412

12.3.1MySpace資料庫架構變化412

12.3.2資料庫可擴展性問題的解決方法414

12.3.3資料庫的發展416

12.4NoSQL資料庫417

12.4.1鍵值資料庫Redis417

12.4.2文檔資料庫MongoDB421

12.4.3列資料庫HBase426

12.4.4圖資料庫Neo4j429

12.5NewSQL資料庫433

12.5.1VoltDB434

12.5.2NuoDB437

本章小結440

習題12440

參考文獻441

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《資料庫系統原理與設計實驗教程（第3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3版）》	9787302475194	清華大學出版社	2017.08.01	吳京慧、劉愛紅、廖國瓊、劉喜平

教材特色

與其他教材相比，該教材的主要特點如下：

資料庫系統原理與設計（第3版）

基本介紹