Microsoft Word - DB-教学大纲-2018.doc

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委家
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1 课程编号 : 课程名称 : 数据库概论英文名称 :Introduction to Databases 前导课程 : 程序设计离散数学数据结构操作系统任课教师 : 胡伟周讲课 / 实习时数 :4/0 学分 :3 课程简介数据库概论是为南京大学计算机科学与技术系本科生开设的方向核心课程, 主要介绍数据库的基本概念与关系数据库系统的基本理论通过对相关概念和理论的学习, 可以让学生掌握如何去设计建立操作和管理一个具体的数据库系统, 从而为以后的数据库理论研究课程实践以及信息系统开发工作建立一个良好的基础课程目的与要求通过对该课程的学习使学生能够 : 1) 熟悉数据库领域内的一些专用名词术语, 了解数据库的基本概念与思想 2) 掌握数据库技术的基本理论数据模型, 了解三个不同层次上的数据模型概念, 掌握三种常用的概念数据模型实体联系模型扩充实体联系模型和面向对象数据模型的建模方法 3) 掌握关系模型的基本数学理论关系代数, 以及关系数据库的设计理论关系规范化理论 4) 了解数据库的设计方法与设计过程, 掌握关系数据库的逻辑数据模型的设计方法 5) 学会使用交互式 SQL 语言来建立和访问关系数据库中的数据, 并定义系统的数据完整性和访问控制要求 6) 建立初步的数据库的数据交换概念, 了解如何在应用程序中访问数据库课程内容与学时分配 : 第一章数据库系统概述 (2 学时 ) 1.1 基本概念 u 数据库数据库管理系统数据库系统数据库管理员 1.2 数据库系统的发展及趋势 1.3 数据库系统的特点

2 u 数据集成化数据独立性数据共享数据冗余数据的安全性完整性和一致性并发控制和故障恢复 1.4 数据库内部结构体系 u 数据库的三级结构 : 三级模式二级映射第二章数据模型 (6 学时 ) 2.1 数据模型的基本概念 u 概念数据模型逻辑数据模型物理数据模型 2.2 数据模型的四个世界 2.3 概念世界与概念模型 u E-R 模型与 E-R 图 : 实体属性联系 u 扩充 E-R 模型与扩充 E-R 图 :IS-A 联系弱实体 u 面向对象模型 : 对象对象标识符类方法超类和子类聚合和分解继承和合成方法消息封装 2.4 信息世界和逻辑模型 u 关系模型 : 关系属性值域元组关系数据库关键字 2.5 计算机世界与物理模型 u 磁盘组织与文件系统 u 逻辑模型的物理存储 : 项记录文件索引集簇第三章关系数据库系统 (14 学时 ) 3.1 关系数据库系统概述 3.2 关系数据库系统的衡量准则 u 完全关系型的十二条衡量准则 u 空值 (NULL) 3.3 关系模型数学理论关系代数关系模型 u 关系数据结构 l 表结构 : 表框架表的元数与基数 l 关系 : 二维表的性质 l 关键字 : 候选关键字主关键字外关键字 l 关系数据库 : 关系子模式视图 (view) u 关系操纵 l 数据查询 : 两个关系的合并单个关系内的元组选择单个关系内的属性指定 l 数据删除插入修改 l 空值的处理

3 u 关系中的数据约束 l 实体完整性约束参照完整性约束用户定义的完整性关系的表示 u 关系的表示迪卡尔乘积关系操纵的表示 u 关系代数中的五种基本运算 : 选择投影笛卡儿积并差 u 基本运算的应用实例关系模型与关系代数关系代数中的扩充运算 u 交除法联接与自然联接外联接 u 扩充运算的应用实例关系代数实例 u 综合的关系代数应用实例 3.4 关系数据库语言 SQL SQL 概貌 u SQL 标准的发展历史 SQL 的基本概念与使用方式 SQL 功能简介 SQL 数据定义功能 u SQL 中的数据类型 Oracle 数据类型 u 基本的表结构定义和修改命令 SQL 数据操纵功能 u SQL 语言与关系代数的关系 u 映像语句结构 u 基本查询功能 :LIKE IS NULL 谓词表的联接查询与自联接查询 ORDER BY 子句的功能 u 嵌套查询 :IN SOME/ANY/ALL,EXISTS 等谓词相关子查询与独立子查询 u 子查询的合并 :UNION / INTERSECT / EXCEPT [ALL] 运算 u 统计查询 : 统计与分组统计查询空值与空集在统计函数中的处理方法 u 复杂数据查询 : 两层的 NOT EXISTS 嵌套结构以实现关系代数中的除法运算的查询功能 SQL 的更新功能 u 删除功能 u 插入功能 : 常量元组的插入带子查询的元组插入 u 修改功能视图

4 u 视图概念视图与基表的区别 u 视图的定义命令 : 嵌套定义功能 u 视图的删除命令 : 视图删除中的连锁反应 u 视图上的数据访问 : 可更新视图 u 视图的优点第四章数据库的安全性与完整性保护 (6 学时 ) 4.1 数据库的安全性保护 u 数据库的安全与安全数据库 u 数据库安全的基本概念与内容 : 主体客体身份标识与鉴别自主访问控制强制访问控制隐蔽通道审计 u 数据库的安全标准 : 国标 GB17859 u SQL 对数据库安全的支持 :SQL 语言所提供的与数据库安全保护有关的命令 4.2 数据库的完整性保护 u 数据库完整性保护的功能 : 目的与常用实现措施 u 完整性规则的三个内容 : 实体完整性参照完整性用户定义完整性 u 完整性约束的设置检查与处理 : 在 SQL 语言的 CREATE TABLE 命令中提供的完整性约束定义子句 u 触发器第五章事务处理并发控制与故障恢复技术 (10 学时 ) 5.1 事务处理 u 事务的定义与 ACID 性质 u 事务活动及其状态转换图 u 事务控制及相关的参数设置语句 : 事务的提交与回滚事务的读 / 写类型与隔离级别 u 事务的语句组成成分 5.2 并发控制技术 u 事务 l 事务的并发性并发控制 l 调度串行调度可串行化调度冲突与冲突可串行化冲突可串行化的判定方法 l 三种数据不一致现象 : 丢失修改脏读不可重复读 u 封锁 l 共享锁排它锁所相容矩阵合适事务

5 l 基于封锁技术的并发控制实现方法 l 封锁协议 : 三级封锁协议两阶段封锁协议 l 合法调度 : 两阶段封锁协议与冲突可串行化的关系 l 多粒度封锁 : 封锁粒度与多粒度封锁意向锁及其锁相容矩阵多粒度封锁协议 l 死锁及其解决方法活锁及其解决方法 5.3 数据库恢复技术 u 数据库恢复的含义方法和常用措施 u 数据库故障的分类 u 数据库故障恢复三大技术 l 数据转储 : 静态转储 / 动态转储海量转储 / 增量转储 l 日志 : 日志的内容组成作用与记载原则 UNDO 日志的记录格式记载规则以及使用 UNDO 日志的恢复过程 UNDO 日志中的静止 / 非静止检查点的设置方法以及使用带检查点的 UNDO 日志的恢复过程 REDO 日志的记录格式记载规则以及使用 REDO 日志的恢复过程 REDO 日志中的 ( 非静止 ) 检查点的设置方法以及使用带检查点的 REDO 日志的恢复过程 UNDO 日志与 REDO 日志的区别与不足 UNDO/REDO 日志的记录格式记载规则以及使用 UNDO/ REDO 日志的恢复过程 UNDO/REDO 日志中的检查点的设置方法以及使用带检查点的 UNDO/REDO 日志的恢复过程 l 事务的撤销 (UNDO) 与重做 (REDO) u 恢复策略 : 小型 / 中型 / 大型故障的恢复策略 u 数据库镜像第六章数据库中的数据交换 (2 学时 ) 6.1 概述 u 数据交换的五种方式 6.2 数据交换的管理 u 会话管理 u 连接管理 u 游标管理 : 游标的定义打开使用与关闭命令可滚动游标的定义及其在数据更新命令中的使用 u 诊断管理

6 u 动态 SQL 6.3 数据交换的流程 6.4 数据交换的四种方式 u 嵌入式 SQL: 嵌入式 SQL 的编程方式及其程序结构 u 自含式 SQL u 调用层接口 :ODBC 函数的基本使用流程 u Web 方式第七章数据库的物理组织 (4 学时 ) 7.1 概论 7.2 数据库的物理存储介质 u 计算机物理存储介质的层次划分 7.3 磁盘存储器及其结构 u 计算机磁盘存储器的物理组织方式 7.4 文件组织 u 文件的组织结构 u 文件中的记录在磁盘上的分配方式 u 定长记录与变长记录的组织方式 7.5 文件记录组织 u 堆文件顺序文件散列文件聚集文件 7.6 索引技术与散列技术 u 顺序文件的组织方式 u 索引文件的组织方式 l 在顺序文件上的索引技术 : 稠密索引稀疏索引多级索引 l 非顺序文件中的索引技术 l 具有重复键值的索引多维索引 u B/B+ 树文件 l 树的结构与各个节点的组成内容 l B+ 树上的搜索插入删除算法 l B+ 的特点及其与 B 树的区别 u HASH 文件 : 散列索引文件的组织方式 7.7 数据库与文件第八章关系数据库规范化理论 (8 学时 ) 8.1 概述 u 模式设计质量的评价指标 : 数据冗余度插入 / 删除等更新异常 8.2 规范化理论

7 8.2.1 函数依赖 u 各种函数依赖的定义 : 完全 / 部分 FD 平凡/ 非平凡 FD 直接/ 传递 FD u Armstrong 公理系统 u 使用函数依赖定义的关键字 u 属性集闭包与关键字的计算算法与函数依赖有关的范式 u 范式 :1NF 2NF 3NF BCNF u 各级范式的分解方法多值依赖与第四范式 u 多值依赖与多值依赖有关的推理规则 4NF 8.3 规范化所引起的一些问题 u 函数依赖的逻辑蕴涵函数依赖集的等价最小函数依赖集及其判定条件最小函数依赖集的计算算法 u 模式分解的无损联结性依赖保持性及其判定方法 u 直接到 3NF 且满足无损联结性和依赖保持性的模式分解算法 8.4 关系数据库规范化的非形式化判别法第九章数据库设计 (6 学时 ) 9.1 数据库设计概述 u 数据库设计的基本任务数据库的生命周期 9.2 数据库设计的需求分析 u 需求说明书 9.3 数据库的概念设计 u 数据库概念设计的过程 u 视图集成的原理策略与步骤冲突的解决办法 9.4 数据库的逻辑设计 u E-R 模型和扩充 E-R 模型向关系模型的转换 9.5 数据库的物理设计 u 存储结构存取路径集簇索引第十章数据库管理 (2 学时 ) 9.1 数据库管理概述 9.2 数据库管理的内容 9.3 数据库管理员 DBA 9.4 数据库性能配置和优化 ( 缓冲池数据重组查询优化 ) 9.5 数据库管理系统

8 上机实验 (8 学时 ) 1. 实验目的 1) 加深对数据库课程的理解 2) 通过实验掌握一种数据库产品的 SQL 语言的使用方法与操作能力 3) 通过数据库建模实践培养学生分析问题与解决问题的能力 2. 实验要求 w 实验一 (2 课时 ): 熟悉一种数据库产品的操作使用环境, 掌握交互方式下 SQL 语言的数据操纵功能 w 实验二 (2 课时 ): 掌握 SQL 语言的数据定义功能, 包括各种完整性约束 w 实验三 (2 课时 ): 掌握高级程序设计语言与数据库的数据交换 w 实验四 (2 课时 ): 掌握数据库的建模设计 3. 实验方法 1) 所有实验应由学生个人独立完成 ( 不推荐学生以组为单位完成 ) 2) 所有实验都在系教学用计算机机房中进行, 但学生可以提前在机房或属舍里进行练习 3) 教师及助教检查学生的实验报告并给出成绩, 计入课程总分中课程考核方法课后作业 (10%)+ 上机实验 (20%)+ 期末考试 (70%) 教材 [1] 徐洁磐, 柏文阳, 刘奇志. 数据库系统实用教程. 高等教育出版社, 2006 参考书 [2] 萨石煊, 王珊. 数据库系统概论 ( 第 4 版 ). 高等教育出版社, 2006 [3] 施伯乐, 丁宝康, 汪卫. 数据库系统教程 ( 第 3 版 ). 高等教育出版社, 2008 [4] A. Silberschatz, H.E. Korth, S. Sudarshan. Database System Concepts (6th Ed.). 杨冬青等译. 机械工业出版社, 2012 [5] J.D. Ullman, J. Widom. A First Course in Database Systems (3rd Ed.). 岳丽华等译. 机械工业出版社, 2009 [6] H. Garcia-Molina, J.D. Ullman, J. Widom. Database System Implementation (2nd Ed.). 杨冬青等译. 机械工业出版社, 2010

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<4D F736F F D B8BDBCFE4220D7A8D2B5BBF9B4A1D3EBBACBD0C4BFCEB3CCC3E8CAF62E646F6378> C223CC: 数据库系统课程描述 0 课程基本信息课程编号 : C223CC 课程名称 : 数据库系统英文名称 : Database System 英文简称 : DBS 预备课程 : 数据结构与算法授课时间 : 二年级第二学期时间分配 : 课堂教学 (48 课时 )+ 实验安排 (48 课时 )+ 课后作业与阅读 (48 课时 ) 学分数 : 3 1 课程简介本课程是软件工程专业的专业核心课程