資料庫系統概論（高級篇）

資料庫系統概論（高級篇）課程是中國人民大學於2016年09月05日首次在中國大學MOOC開設的慕課課程、國家精品線上開放課程。該課程授課教師為 王珊、杜小勇、陳紅、盧衛、焦敏、張曉瑩。據2021年3月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課10次。

資料庫系統概論（高級篇）課程共23個模組，包括關係數據理論、函式依賴及範式的概念、數據依賴的公理系統、資料庫設計、E-R模型及設計、資料庫邏輯設計、資料庫編程之嵌入式SQL部分、資料庫編程之ODBC、關係查詢處理、恢復技術等內容。

基本介紹

• 中文名：資料庫系統概論（高級篇）
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 提供院校：中國人民大學
• 授課老師： 王珊、杜小勇、陳紅、盧衛、焦敏、張曉瑩
• 授課平台：中國大學MOOC
• 開課時間：2016年09月05日（首次）

課程性質

課程定位

資料庫系統概論（高級篇）課程是計算機科學與技術專業、軟體工程專業、信息系統與信息管理等專業重要的專業基礎課程，也是非計算機專業學生的信息技術必選課程。

適應專業

資料庫系統概論（高級篇）課程適合計算機科學與技術專業、軟體工程專業、信息系統與信息管理等專業學生學習。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2016年09月05日~2017年01月11日	王珊、杜小勇、陳紅、盧衛、焦敏、張曉瑩	3-4小時每周	15594人
第2次開課	2017年03月27日~2017年07月09日		2-3小時每周	13006人
第3次開課	2017年09月25日~2018年01月14日			8216人
第4次開課	2018年03月05日~2018年07月15日		3-5小時每周	12566人
第5次開課	2018年09月24日~2018年12月31日			11287人
第6次開課	2019年03月05日~2019年07月15日			16115人
第7次開課	2019年09月16日~2020年01月15日			15025人
第8次開課	2020年03月02日~2020年07月15日			24497人
第9次開課	2020年09月14日~2021年01月15日			9288人
第10次開課	2021年03月08日~2021年07月15日			1552人

（註：表格內容參考資料）

課程簡介

資料庫系統概論（高級篇）課程從套用或使用資料庫，從管理DBMS的角度來講解關係數據理論、資料庫設計方法、資料庫編程和DBMS中有關查詢處理、事務管理的基本概念和基本技術。課程分為資料庫設計與套用開發、DBMS系統兩大部分。前者講解在開發套用系統中如何在已經選定的DBMS基礎上設計資料庫，如何基於資料庫系統編程。作為資料庫設計的重要指南，在這一部分開始，首先講解了關係數據理論。後者則從使用和管理DBMS的角度，討論DBMS的查詢處理，事務管理，資料庫恢復和並發控制等基本概念和基本技術，沒有涉及具體的實現技術細節。

課程大綱

第1-5次開課大綱

PART 1 緒論&關係數據理論 第1講 《資料庫系統概論（高級篇）》前言 介紹資料庫學科體系以及《基礎篇》《高級篇》的課程安排。 第2講 關係數據理論 講解為什麼要學習關係數據理論，什麼是數據依賴。關係數據理論是關係資料庫的重要理論基礎也是資料庫設計的有力工具。 第3講 函式依賴及範式的概念 講解什麼是函式依賴，關係範式的概念及規範化的基本思想。 第4講 函式依賴公理系統 簡單介紹函式依賴推理規則和最小覆蓋的概念，關係模式分解的準則。 PART 2 資料庫設計 第5講 資料庫設計 講解資料庫設計的方法和基本步驟。 第6講 資料庫設計之需求分析 討論需求分析的步驟和重要性，需求分析中的數據字典。 第7講 E-R模型及設計 講解概念模型的主要方法—E-R模型，如何從套用語義抽象出E-R圖，如何完成概念結構的設計。 第8講 資料庫邏輯設計 討論如何把E-R圖轉換為關係模型的方法。 第9講 資料庫物理設計 資料庫物理設計的主要內容和方法。 第10講 資料庫的實施和維護 簡單介紹資料庫實施建設過程和運維工作的主要內容。 PART 3 資料庫編程 第11講 資料庫編程之嵌入式SQL部分 突破SQL語言的限制，介紹從高級語言中如何訪問和管理資料庫中數據的方法。 第12講 資料庫編程之過程化SQL 介紹將一些過程化語句引入SQL語言，從而擴展SQL語言表達能力的方法，包括存儲過程和函式等。

第13講 資料庫編程之ODBC 介紹ODBC編程的概念與方法，包括ODBC概念，ODBC API，ODBC工作流程以及實例等。 PART 4 關係查詢處理和查詢最佳化 第14講 關係查詢處理 通過一個例子介紹資料庫管理系統在接收到一個SQL語句後，如何對其進行處理的完整的過程。包括對選擇和連線兩個原子操作的實現算法的介紹。 第15講 關係查詢最佳化 通過一個例子介紹查詢最佳化的概念以及查詢最佳化的重要性，講解代數最佳化和物理最佳化方法。 PART 5 資料庫恢復技術 第16講 事務的基本概念以及資料庫恢復概述 介紹什麼是事務，事務的基本性質，什麼是資料庫的恢復技術。 第17講 故障的種類 介紹各種常見的故障以及各類故障的恢復原理。 第18講 恢復技術 講解恢復的實現技術，包括轉儲和登記日誌檔案。討論各類故障的具體恢復策略、具有檢查點的恢復技術。 第19講 資料庫鏡像 簡單介紹如何用資料庫鏡像應對介質故障。 PART 6 並發控制 第20講 並發控制概述 討論並發操作帶來的數據不一致性，包括丟失修改、不可重複讀和讀“髒”數據。 第21講 封鎖 介紹兩類基本鎖，包括共享鎖和排他鎖；講解三級封鎖協定；討論什麼是活鎖和死鎖以及如何解決活鎖和死鎖問題。 第22講 並發調度的可串列性 介紹什麼是可串列化調度，什麼是衝突可串列化調度；講解兩段鎖協定。 第23講 多粒度封鎖 介紹什麼是封鎖的粒度，什麼是多粒度封鎖；講解意向鎖及其相容矩陣、具有意向鎖的多粒度封鎖方法。

（註：課程大綱排版從左到右列）

第6-10次開課大綱

第1講 《資料庫系統概論（高級篇）》前言 《資料庫系統概論（高級篇）》前言 第2講 關係數據理論 為什麼要學習關係數據理論 第3講 函式依賴及範式的概念 什麼是函式依賴 關係範式的概念,第二範式（2NF） 第3講 函式依賴及範式的概念(續) 第三範式（3NF） BC範式（BCNF），規範化小結 第4講 數據依賴的公理系統 數據依賴的公理系統 第4講 數據依賴的公理系統（續） 模式分解的基本方法 第5講 資料庫設計 什麼是資料庫設計，資料庫設計的基本步驟 第6講 資料庫設計之需求分析 資料庫設計之需求分析 第7講 E-R模型及設計 E-R圖及其設計 擴展的E-R模型 UML 概念結構設計的方法 第8講 資料庫邏輯設計 E-R模型向關係模型的轉換 第9講 資料庫的物理設計 資料庫的物理設計1 資料庫的物理設計2 第10講 資料庫的實施和維護 資料庫的實施和維護 單元測驗1 第11講 資料庫編程之嵌入式SQL部分 初識嵌入式SQL 通信機制 游標 第11講 資料庫編程之嵌入式SQL部分（續） 動態SQL 第12講 資料庫編程之過程化SQL 過程化SQL 存儲過程與函式

第13講 資料庫編程之ODBC ODBC概述 ODBC API基礎 第13講 資料庫編程之ODBC（續） ODBC工作流程 ODBC實例 第14講 關係查詢處理 SQL語句處理過程 關係運算元的實現 第15講 關係查詢最佳化 查詢最佳化的重要性 代數最佳化 第15講 關係查詢最佳化（續） 物理最佳化 單元測驗2 第17講 故障的種類 故障的種類 第16講 事務的基本概念以及資料庫恢復概述 事務的基本概念以及資料庫恢復概述 第18講 恢復技術 恢復的實現技術 第18講 恢復技術（續） 恢復策略 具有檢查點的恢復技術 第19講 資料庫鏡像以及小結 資料庫鏡像以及小結 單元測驗3 第20講 並發控制概述 並發控制概述 第21講 封鎖技術 封鎖以及封鎖協定 活鎖和死鎖 第22講 並發調度的可串列性 可串列化調度與衝突可串列化調度 兩段鎖協定 第23講 封鎖的粒度以及小結 封鎖的粒度以及小結 單元測驗4

（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

預備知識

學習資料庫系統概論（高級篇）課程需具備某一種電腦程式設計方法和語言、數據結構、離散數學、作業系統、資料庫系統概論（基礎篇）。

學習資料

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《資料庫系統概論（第5版）》	王珊，薩師煊	978-7-04-040664-1	2014年9月	高等教育出版社
《資料庫系統概論（第5版）習題解析與實驗指導》	王珊，張俊	978-7-04-043308-1	2015年7月

（註：表格內容參考資料）

授課目標

通過資料庫系統概論（高級篇）課程的學習，學員可以系統地掌握資料庫規範化理論和資料庫設計的方法與步驟，具有設計和開發資料庫套用系統的基本能力；初步掌握資料庫查詢處理和最佳化的概念、掌握資料庫事務處理、並發控制與恢復的基本技術，並能夠在某一個資料庫管理系統上進行實驗驗證，培養學員管理、維護和最佳化大型資料庫系統的能力。

課程特色

理論聯繫實際，希望學員通過閱讀和書面習題掌握課程的內容，還要求學員完成實驗項目。針對課程知識點設定了相應的實驗，鍛鍊學員實際動手能力，啟發學員對理論知識的思考和理解，達到理論聯繫實際的教學效果。

所獲榮譽

2017年，該課程被教育部認定為首批“國家精品線上開放課程”。

教師簡介

王珊：中國人民大學教授、博士生導師。

杜小勇：中國人民大學信息學院教授，博士生導師。

陳紅：中國人民大學信息學院教授、博士生導師。

盧衛：博士，中國人民大學副教授。

焦敏：中國人民大學高級工程師

張曉瑩中國人民大學 - 高級工程師。

張曉瑩：博士，中國人民大學信息學院高級工程師。