数据库应用、设计与实现(第2版)

本书以MySQL为实现语言，从大数据管理的角度，阐述数据库设计和实现的新思想，在数据库设计和实现的阐述中融人大数据思维。全书分为五部分共11章，第一部分介绍数据库系统、大数据、数据模型（含关系模型）等基本概念和基础知识；第二部分介绍数据库应用，包括声明性语言及其在应用环境中与面向过程/对象高级语言的协同，重点阐述数据保护；第三部分和第四部分分别介绍数据库设计方法和实现技术；第五部分介绍大数据新技术。本书可以作为高等学校计算机专业、数据科学与大数据技术专业、软件工程专业、信息管理和信息系统等相关专业数据库课程教材，也可供从事数据库系统、信息系统、Web系统、互联网+平台系统研究、开发与应用的工程技术人员、科技工作者以及其他相关人员参考阅读。

"2003年6月于华中科技大学计算机学院获工学博士学位；2005年6月于清华大学计算机系博士后流动站出站，获博士后证书；2005年7月入北京师范大学信息学院工作；2006年7月晋升副教授；2007年8月任系主任；2010年入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”；2012年7月晋升教授。 目前担任清华大学校友会IT分会副秘书长，中国计算机学会数据库专业委员会委员、中国计算机学会服务计算专业委员会委员、中国计算机学会YOCSEF委员、国家自然科学基金评审专家、北京市自然科学基金评审专家、北京市海淀区科学技术委员会科技项目评审专家、北京师范大学继续教育与教师培训学院网络教学指导委员会委员、中国计算机学会高级会员。 当前主要科研项目包括：教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0239，数据广播中的移动实时事务恢复处理）、国家自然科学基金（61370064，基于替换的实时Web服务事务处理）、国家自然科学基金（61073034，无线移动实时数据广播中的高性能并发控制）、国家自然科学基金（60940032，实时数据广播中的并发控制）、国家科技支撑计划重大项目子课题（XXX应急平台数据库系统）、国家科技支撑计划重点项目"

第一部分
第1章绪论/3
1.1什么是数据库系统3
1.1.1数据库与大数据3
1.1.2数据库管理系统4
1.1.3数据库系统5
1.2为什么需要数据库系统5
1.2.1DBS前的困境6
1.2.2DBS的吸引力6
1.3数据抽象8
1.3.1四层抽象8
1.3.2数据抽象的表达8
1.3.3三层模式和两级映射10
1.4DBMS11
1.4.1数据定义语言13
1.4.2数据操作语言13
1.4.3数据保护语言13
1.4.4查询处理13
1.4.5存储管理14
1.4.6保护管理14
1.4.7物理数据结构14
1.4.8立足点15
1.5DBS15
1.5.1硬件15
1.5.2软件16
1.5.3用户17
1.5.4工作过程17
1.5.5在网络上18
1.6大数据与数据管理技术发展趋势20
习题20
第2章关系模型/22
2.1关系结构与约束22
2.1.1关系与表22
2.1.2关系键25
2.1.3约束25
2.2关系操作26
2.2.1基本关系代数运算26
2.2.2附加关系代数运算33
2.2.3扩展关系代数运算36
2.2.4数据库修改39
习题40
第二部分
第3章MySQL数据定义与操作/45
3.1SQL与MySQL45
3.1.1SQL发展史45
3.1.2MySQL46
3.1.3数据库语言组成46
3.1.4数据库语言的特点46
3.1.5考试系统数据库47
3.2数据定义49
3.2.1MySQL的基本数据类型49
3.2.2表的创建、修改和删除50
3.3投影与广义投影52
3.4选择54
3.5集合操作58
3.6联接查询59
3.6.1笛卡儿积59
3.6.2内联接60
3.6.3外联接61
3.7更名64
3.8聚集查询64
3.8.1基本聚集64
3.8.2分组65
3.8.3排名67
3.8.4分窗69
3.9基本查询语句的一般形式69
3.10嵌套查询70
3.10.1子查询作为表71
3.10.2子查询作为集合71
3.10.3子查询作为标量74
3.10.4关系除76
3.11递归查询77
3.12数据修改78
3.12.1数据插入78
3.12.2数据删除79
3.12.3数据更新80
习题81
第4章MySQL应用/83
4.1应用体系结构83
4.1.1C/S结构83
4.1.2B/S结构84
4.2Python访问MySQL86
4.3JDBC编程87
4.3.1JDBC基础87
4.3.2JDBC程序88
4.3.3预备语句89
4.3.4元数据90
4.3.5Java应用连接访问数据库实例91
4.3.6Java小应用连接访问数据库实例91
4.3.7JSP连接访问数据库实例93
4.3.8Servlet连接访问数据库实例95
4.4ODBC编程101
4.5存储函数和过程102
4.5.1变量的定义和赋值103
4.5.2控制结构103
4.5.3存储函数定义和执行104
4.5.4存储过程定义和执行105
习题106
第5章MySQL数据保护/108
5.1数据保护108
5.2视图109
5.2.1视图的创建和撤销109
5.2.2对视图的操作111
5.3访问控制112
5.3.1用户与角色管理113
5.3.2授予权限114
5.3.3收回权限116
5.4完整性约束116
5.4.1约束含义116
5.4.2声明及检验117
5.5触发器122
5.5.1定义触发器122
5.5.2激活触发器124
5.5.3删除触发器124
5.6事务125
5.7加密126
习题128
第三部分
第6章数据库设计:实体-联系方法/131
6.1数据库设计方法和生命周期131
6.2基本E-R模型133
6.2.1E-R模型基本元素133
6.2.2基本E-R图设计134
6.3基本E-R图转换为关系模式141
6.4扩展E-R图及到关系模式的转换143
6.4.1弱实体143
6.4.2父子实体144
6.5大数据E-R图及其到关系模式的转换149
习题151
第7章数据库设计:属性-联系方法/153
7.1数据依赖153
7.1.1函数依赖的定义153
7.1.2函数依赖的逻辑蕴涵154
7.1.3函数依赖的推理规则155
7.1.4属性集的闭包156
7.1.5函数依赖集的最小依赖集158
7.1.6多值依赖158
7.2模式分解159
7.2.1无损联接分解159
7.2.2分解无损联接检验161
7.2.3保持函数依赖的分解165
7.3范式168
7.3.1第1范式169
7.3.2第2范式169
7.3.3第3范式170
7.3.4BC范式171
7.3.5第4范式172
7.4规范化173
7.5大数据与反规范化175
习题177
第四部分
第8章存储和存取/181
8.1存储器件181
8.2磁盘181
8.3DBMS文件管理183
8.4数据库文件组织183
8.4.1行存储183
8.4.2列存储186
8.5文件中元组组织187
8.6索引190
8.6.1稠密索引和稀疏索引191
8.6.2多级索引192
8.6.3B+树索引193
8.6.4哈希方法195
8.7数据字典的存储197
习题197
第9章查询处理与优化/198
9.1查询处理过程及查询优化问题198
9.2关系代数表达式的等价变换与优化200
9.2.1关系代数表达式等价变换规则200
9.2.2关系代数等价变换的启发式规则203
9.3实现关系运算的算法与优化203
9.3.1选择运算的算法与优化203
9.3.2联接运算的算法与优化204
9.4表达式的求值方法与优化207
9.4.1实体化207
9.4.2流水线207
9.5基于代价的定量优化208
习题208
第10章事务处理/210
10.1事务的概念210
10.1.1如果没有事务210
10.1.2事务及其特性211
10.2并发执行和调度214
10.2.1并发执行214
10.2.2可串行化216
10.3并发控制218
10.3.1锁218
10.3.2两阶段封锁219
10.3.3死锁220
10.3.4并发控制221
10.4故障恢复222
10.4.1恢复准备222
10.4.2恢复处理224
10.5小结227
习题227
第五部分
第11章大数据技术/231
11.1大数据特征231
11.2大数据关键技术231
11.3分布式文件系统232
11.3.1计算机集群232
11.3.2分布式文件系统232
11.4NoSQL数据模型233
11.4.1键/值存储234
11.4.2列族存储235
11.4.3文档存储235
11.4.4图存储236
11.5大数据计算236
11.5.1批处理237
11.5.2流式计算239
11.6大数据应用240
11.6.1基于内容推荐240
11.6.2协同过滤推荐241
11.7小结242
习题243
附录A实验指导/244
实验1Access数据库244
实验2MySQL基础和安装244
实验3数据库的基本操作245
实验4数据表的基本操作246
实验5数据备份与还原248
实验6简单数据查询250
实验7高级数据查询252
实验8Java连接数据库255
实验9存储过程和函数257
实验10索引和视图257
实验11MySQL权限管理258
实验12触发器259
实验13性能优化260
实验14事务与并发控制260
实验15PowerDesigner261
实验16综合应用262
实验评分标准262
实验报告要求263
实验报告模板263
实验软件下载264
附录B案例:网络考试系统/265
B.1需求分析266
B.2系统总体设计268
B.2.1系统框架268
B.2.2系统设计原则268
B.2.3系统功能要求269
B.2.4开发架构选择270
B.2.5关键技术270
B.2.6页面流程图273
B.3数据库设计275
B.3.1概念结构设计275
B.3.2逻辑结构设计275
B.3.3数据库表的设计275
B.4系统实现281
B.4.1实现模式281
B.4.2模块展示282
B.5小结284
参考文献/286