本教材第2版是在充分聽取教材使用學校師生的修改建議后，結合數據庫原理與應用技術的**發展，重新修訂了相當篇幅的內容而重新編寫的。全書共分12章，涉及關系型數據庫理論及編程基礎、數據庫設計與應用、實例、實驗等幾部分。全書理論性強、體系完整、內容新穎、條理清晰、組織合理、強調實踐。作者團隊以認真嚴謹的科學態度實現了書中的方法，詳盡描述了各種方法的適用環境及取得的效果。
以工程案例驅動教學的講練結合的編寫原則，于SQLServer2012介紹了關系型數據庫應用技術，針對Redis、ElasticSearch、MongoDB等簡介了針對大數據的數據管理技術。本書還配有MOOC課程。
第2版前言
本教材第1版從出版發行到現在，雖然過去了短短的5年，但在這期間，IT業已經又有了很大的發展。伴隨著數據庫技術在國民經濟以及互聯網+、大數據、物聯網、移動計算等各個領域的廣泛應用，數據庫原理與應用技術正日益受到各行各業人員的普遍關注，數據庫原理與應用這門課程已成為高等院校計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程、信息工程、管理工程、信息管理與信息系統等相關專業的核心專業課程，越來越多的專業及相關技術人員提出了對學習和掌握數據庫知識的需求。
眾所周知，數據庫及其相關技術是計算機科學與技術領域中迅速發展壯大的一個分支。在數據庫的發展歷程中，不但造就了包括C. W. Bachman、E. F. Code、James Gray、Michael Stonebraker等在內的多位圖靈獎得主，也使其發展成為了一門具有很大工程實踐價值的學科。在數據建模方面，它提出了層次模型、網狀模型、關系模型、語義數據模型、面向對象模型等多種數據建模方法；在應用領域方面，它在互聯網+、OLTP、OLAP、決策支持分析、網絡信息檢索、人工智能、移動計算等領域都能發揮重要的作用。其中，傳統的關系型數據庫系統在管理結構化信息方面一直具有很大優勢，因此本書重點對關系數據庫理論、應用等進行詳細介紹，并針對SQL Server 2012給出常用使用方法。但同時也必須看到，在互聯網+和大數據時代，半結構化信息和非結構化信息所占的比重正在逐步增大，并且已經逐漸成為重要的信息組織方式。雖然傳統的關系型數據庫在一定程度上滿足了人們對管理結構化數據的要求，但隨著信息管理對象從相對封閉、穩定一致、由獨立關系型數據庫集中管理的內容擴展到開放、海量、冗余、更新快、分布廣泛的Web大數據內容，人們對傳統的數據庫管理技術也就提出了新的、更高的要求。其實，結構化數據不過是冰山一角，規模更大的是非結構化和半結構化數據，其規模一般是結構化數據的十倍乃至百倍。現今，互聯網已成為人們獲取信息的首選途徑，也成為大數據的重要來源。隨著以Twitter、Facebook、微博、微信等為代表的新型社交媒體的出現，以及以淘寶、京東等為代表的電子商務的飛速發展，文本等類型的異構大數據在飛速增長。
在這種應用背景下，我們修訂了本教材。本教材第2版是在充分聽取教材使用學校師生的修改建議后，結合數據庫原理與應用技術的發展，重新修訂了相當篇幅的內容而重新編寫的。本教材第2版重寫了第1版中幾乎所有章節的內容，力爭能反映數據庫應用領域中的最新成果和發展趨勢，去掉了第1版中的第6章“關系查詢處理和查詢優化”以及部分無關內容，同時理論聯系實際，更貼近實用，選用SQL Server 2012作為關系型數據庫的應用示例。全書共分12章。其中，第1章對數據管理相關技術的發展歷史、原理、應用等進行了概述，并針對傳統的關系型數據庫在大數據時代面臨的挑戰進行了綜述。第2章到第6章是關系型數據庫理論及編程基礎，內容涉及關系代數及其理論、SQL的數據定義和完整性約束、SQL的數據查詢、關系型數據庫編程、關系型數據庫理論等核心內容。第7章至第11章是數據庫設計與應用部分，內容涵蓋數據庫設計的方法、數據安全性、數據恢復與并發控制、基于關系型數據庫的Web應用、大數據應用背景下的數據管理技術簡介等。第12章是關系型數據庫應用系統案例分析，通過對一個實際的教材征訂管理系統的設計與實現過程的剖析，從實踐的層面上對關系型數據庫管理系統進行了分析。最后的附錄部分，給出了幾個相關的實驗設計，方便在教學時使用。全書體系結構參見下圖。
在本教材第2版的編纂過程中，我們一直秉承著以“理論+應用”為中心、以工程實踐為手段、以工程案例驅動教學的講練結合的編寫原則，以期能幫助讀者更好地學習和領會數據庫原理和應用技術，特別是關系型數據庫管理系統在實踐中的應用；并基于SQL Server 2012介紹了關系型數據庫應用技術，針對Redis、ElasticSearch、MongoDB等簡介了針對大數據的數據管理技術。本教材第2版繼承了第1版中數據庫系統的基本概念、基本原理和基本設計方法，對傳統數據庫理論和應用的介紹進行了精簡和提煉，使其更為通俗易懂，更為簡明與實用。
本教材理論聯系實際、涉及面廣、體系完整、內容新穎、條理清晰、組織合理、圖例豐富、說明詳細，理論章節有適量的習題，技術章節給出了較多的實例，便于讀者練習與鞏固所學知識。本教材適合用作計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程、通信工程、電子科學與技術等相關學科本、專科教學的教材，同時也可供參加自學考試人員、數據庫應用系統開發設計人員、工程技術人員及其他相關人員參閱。
為更好地服務于課程建設，本書配有電子課件等教學資源，需要者可從華信教育資源網http://www.hxedu.com.cn免費注冊下載。本書配有MOOC課程，選用本書作為教材的老師和學生可登錄華信MOOC平臺查看，平臺網址為：http://mooc.hxedu.com.cn。
本教材由高凱、張雪梅、倪素虹、張永強合作編寫。高凱組稿并提出寫作大綱，同時撰寫第1章、第10章、第11章；倪素虹撰寫第2章、第3章、第4章、第6章；張雪梅撰寫第5章、第7章、第8章、第9章；張永強撰寫第12章；張雪梅和倪素虹共同整理了實驗部分；最后由高凱完成書稿的最后審定和統稿工作。另外，在書稿的編纂過程中，國內外眾多的數據庫應用技術的研究和相關網站也為本教材提供了參考，本教材的順利完成也得益于參閱了大量的相關工作及研究成果，在此謹向這些文獻的作者和科研工作人員，特別是那些由于篇幅所限未能在參考文獻中提及的作者，以及為本教材提供幫助的老師、同人和課題組成員致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在本教材寫作過程中，也得到了電子工業出版社策劃編輯袁璽等的大力支持和幫助，在此一并表示衷心感謝。
由于我們的學識、水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。
編 者
2016年1月
第1章 緒論 1
1．1 數據管理技術的產生和發展 1
1．1．1 人工管理數據階段 1
1．1．2 文件管理數據階段 2
1．1．3 數據庫管理階段 3
1．1．4 大數據階段 5
1．2 數據庫的基本概念 6
1．2．1 數據（信息） 6
1．2．2 數據庫、數據庫管理系統 6
1．2．3 數據庫系統 7
1．3 數據模型 7
1．3．1 數據模型的組成要素 8
1．3．2 數據建模 8
1．4 數據庫系統結構 13
1．4．1 三級模式 13
1．4．2 二級映像 14
1．4．3 采用三級模型二級映像結構
的優點 14
1．5 數據庫管理系統的功能、組成、
工作方式 15
1．5．1 功能 15
1．5．2 組成 15
1．5．3 工作方式 16
1．6 數據庫產品及傳統的關系型數據庫
系統面臨的挑戰 17
1．6．1 數據庫產品 17
1．6．2 傳統的關系型數據庫系統面臨
的挑戰 19
1．7 小結 20
習題1 20
第2章 關系型數據庫基礎 21
2．1 關系模型的基本概念 21
2．1．1 域、笛卡兒積、關系、關系
模式 21
2．1．2 碼 24
2．2 關系模型的完整性約束 25
2．2．1 實體完整性規則 26
2．2．2 參照完整性規則 26
2．2．3 用戶自定義完整性規則 27
2．3 關系操作 27
2．3．1 關系數據語言 27
2．3．2 關系代數 27
2．4 小結 36
習題2 36
第3章 SQL的數據定義和完整性約束 38
3．1 SQL概述 38
3．1．1 SQL的發展歷史 38
3．1．2 SQL的特點 39
3．1．3 SQL數據庫的體系結構 40
3．2 SQL Server介紹 40
3．2．1 SQL Server的發展歷史 41
3．2．2 Transact-SQL 42
3．3 SQL的數據定義 46
3．3．1 數據庫的定義與刪除 46
3．3．2 基本表的定義、修改和刪除 47
3．3．3 索引的建立和刪除 51
3．4 SQL的數據操縱和完整性約束
的作用 52
3．4．1 插入數據和完整性約束的作用 52
3．4．2 刪除數據和完整性約束的作用 53
3．4．3 修改數據和完整性約束的作用 54
3．5 小結 55
習題3 55
第4章 SQL的數據查詢 56
4．1 SQL的數據查詢命令 56
4．2 簡單查詢 57
4．2．1 簡單無條件查詢 57
4．2．2 簡單條件查詢 57
4．2．3 使用BETWEEN… AND…
的查詢 58
4．2．4 字符串匹配查詢 59
4．2．5 空值查詢 60
4．2．6 使用IN的查詢 60
4．2．7 DISTINCT短語的作用 61
4．2．8 存儲查詢結果 61
4．2．9 查詢結果的排序 61
4．2．10 TOP短語的作用 62
4．2．11 集合運算 62
4．3 連接查詢 64
4．3．1 一般連接 64
4．3．2 別名和自連接查詢 66
4．3．3 外連接查詢 66
4．4 分組及匯總查詢 67
4．4．1 一般匯總查詢 67
4．4．2 使用GROUP BY的分組匯總
查詢 67
4．4．3 帶明細的分組匯總查詢 68
4．5 嵌套查詢 69
4．5．1 內外層不相關的嵌套查詢 69
4．5．2 內外層互相關的嵌套查詢 71
4．5．3 使用EXISTS的嵌套查詢 72
4．6 需要查詢支持的數據操作 74
4．6．1 插入操作 74
4．6．2 修改操作 75
4．6．3 刪除操作 75
4．7 視圖及其操作 75
4．7．1 視圖的建立和刪除 76
4．7．2 視圖的使用 77
4．7．3 視圖的作用 79
4．8 小結 79
習題4 80
第5章 關系型數據庫編程基礎 81
5．1 應用程序訪問數據庫 81
5．1．1 嵌入式SQL 81
5．1．2 DAO和OLE DB 85
5．1．3 ODBC 86
5．1．4 JDBC 87
5．1．5 ADO和ADO．NET 89
5．2 存儲過程 91
5．2．1 基本概念 91
5．2．2 Transact-SQL基本語法 92
5．2．3 創建和執行存儲過程 94
5．2．4 存儲過程的修改和刪除 97
5．2．5 獲得有關存儲過程的信息 98
5．3 觸發器 98
5．3．1 基本概念 98
5．3．2 創建觸發器 99
5．3．3 禁止和啟用觸發器 101
5．3．4 修改和刪除觸發器 101
5．4 小結 102
習題5 102
第6章 關系數據及其規范化理論 103
6．1 問題的提出 103
6．1．1 關系模式中可能存在的問題 103
6．1．2 解決的方法 104
6．2 函數依賴 104
6．2．1 函數依賴的基本概念 105
6．2．2 函數依賴的推理規則 106
6．2．3 碼的函數依賴表示 109
6．2．4 最小函數依賴集 109
6．3 規范化 111
6．3．1 范式 111
6．3．2 模式分解 115
6．3．3 關系模式規范化步驟 120
6．4 小結 121
習題6 121
第7章 數據庫設計 122
7．1 數據庫設計概述 122
7．1．1 數據庫設計的任務和特點 122
7．1．2 數據庫設計方法 123
7．1．3 數據庫設計步驟 123
7．1．4 數據庫設計過程中的各級
模式 125
7．2 需求分析 125
7．2．1 需求分析的任務 125
7．2．2 需求分析的方法和工具 126
7．2．3 需求分析的結果 127
7．3 概念結構設計 127
7．3．1 概念模型及表示方法 127
7．3．2 概念結構設計的方法 130
7．3．3 概念設計的步驟 131
7．4 邏輯結構設計 136
7．4．1 從E-R模型到關系模式
的轉換 136
7．4．2 邏輯結構的優化 138
7．4．3 設計用戶子模式 139
7．5 數據庫的物理設計 140
7．5．1 數據庫物理設計的內容
和方法 140
7．5．2 確定數據庫的物理結構 140
7．5．3 評價物理結構 141
7．6 數據庫的實施和維護 142
7．6．1 建立數據庫和應用程序
的調試 142
7．6．2 數據庫的試運行和測試 142
7．6．3 數據庫的運行和維護 143
7．7 數據庫設計實例 144
7．7．1 需求分析 144
7．7．2 概念結構設計 147
7．7．3 邏輯結構設計 150
7．7．4 數據庫的物理設計和實施 152
7．8 小結 154
習題7 154
第8章 數據庫的安全性 155
8．1 數據庫安全性概述 155
8．2 用戶標識與鑒別 156
8．3 存取控制 157
8．3．1 自主存取控制（DAC）方法 157
8．3．2 強制存取控制（MAC）方法 161
8．3．3 基于角色的存取控制
（RBAC）模型 162
8．4 其他安全控制方法 164
8．4．1 視圖機制 164
8．4．2 審計 165
8．4．3 數據加密 166
8．4．4 統計數據庫安全性 166
8．5 常見數據庫管理系統的安全控制 167
8．5．1 SQL Server的安全控制 167
8．5．2 Oracle的安全控制 170
8．5 小結 173
習題8 173
第9章 數據庫恢復和并發控制 175
9．1 事務 175
9．1．1 事務的基本概念 175
9．1．2 事務的性質 175
9．2 數據庫恢復技術 176
9．2．1 故障的種類 176
9．2．2 恢復的實現技術 177
9．2．3 故障恢復策略 179
9．3 常見數據庫的恢復技術 182
9．3．1 SQL Server數據庫的恢復
技術 182
9．3．2 Oracle數據庫的恢復技術 183
9．4 并發控制 185
9．4．1 并發操作帶來的問題 185
9．4．2 封鎖 186
9．4．3 并發調度的可串行性 189
9．4．4 兩段鎖協議 190
9．4．5 封鎖的粒度 191
9．5 常見數據庫的并發控制技術 193
9．5．1 SQL Server的封鎖方式 193
9．5．2 Oracle的封鎖方式 193
9．6 小結 194
習題9 194
第10章 基于關系型數據庫的Web應用 196
10．1 數據庫應用體系結構概述 196
10．1．1 基于C/S模式的體系結構 196
10．1．2 基于B/S模式的體系結構 197
10．2 常見的Web服務器簡介 198
10．2．1 IIS 198
10．2．2 Tomcat 199
10．2．3 WebLogic 200
10．3 服務器端的動態網頁技術 200
10．3．1 JSP 200
10．3．2 基于ASP ．NET構建Web應用
程序 204
10．4 客戶端網頁設計相關技術簡介 204
10．4．1 基于CSS+DIV構建網頁 205
10．4．2 客戶端腳本語言JavaScript
簡介 206
10．5 基于XML的數據庫信息管理 209
10．5．1 XML及其與數據庫的互
操作 210
10．5．2 XML的基本規范和簡單
結構 211
10．5．3 XML數據的顯示 211
10．5．4 將數據庫信息轉換為XML 212
10．6 小結 214
習題10 215
第11章 大數據應用背景下的數據管理
技術 216
11．1 大數據及其主要特點 216
11．2 傳統數據處理方式面臨的挑戰 217
11．3 大數據應用背景下的數據管理特點
及部分數據管理產品 218
11．3．1 大數據應用背景下的數據
管理特點 218
11．3．2 基于文檔數據模型的數據
管理產品 218
11．3．3 基于鍵-值對數據模型的數據
管理產品 220
11．3．4 分布式緩存數據管理
產品MemCached 221
11．3．5 基于倒排索引的數據管理產品
及ELK架構 224
11．4 小結 224
習題11 224
第12章 關系型數據庫應用系統案例
分析 225
12．1 系統設計 225
12．1．1 需求分析 225
12．1．2 概念結構設計 226
12．1．3 數據庫設計 227
12．2 功能模塊設計 230
12．2．1 系統功能模塊 230
12．2．2 界面設計 230
12．3 功能實現步驟 231
12．3．1 數據庫創建 231
12．3．2 公用模塊設計 231
12．3．3 添加app．config文件 236
12．4 管理員端程序設計步驟 236
12．4．1 用戶管理界面 236
12．4．2 用戶管理信息編輯界面設計 239
12．4．3 登錄窗體的設計 242
12．5 系統運行與調試 244
12．5．1 調試方法 244
12．5．2 調試過程 245
12．5．3 排錯 246
12．6 小結 247
習題12 247
附錄A 實驗 248
實驗1 初識SQL Server 2012 248
實驗2 數據定義和數據操縱 250
實驗3 數據查詢 252
實驗4 視圖的創建與使用 253
實驗5 存儲過程和觸發器 255
實驗6 數據庫的安全性 255
參考文獻 257
后記 259
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