数据库原理与应用

《数据库原理与应用》一、课程基本信息课程代码：110438课程名称：数据库原理与应用英文名称：DatabasePrincipleandApplication课程类别：专业基础课学时：总学时72（含实验学时：18）学分：3.5适用对象：信息与计算科学专业本科生考核方式：考试（闭卷）、平时成绩占总成绩的30%先修课程：离散数学、高级语言程序设计、数据结构二、课程简介《数据库原理与应用》是信息与计算科学专业必修课程之一。数据库技术是计算机软件与理论学科的一个重要分支，它研究如何存储、使用和管理数据，有较强的理论性和实用性。随着计算机应用的发展，数据库应用领域已从数据处理、信息管理、事务处理扩大到计算机辅助设计、人工智能、办公信息系统等新的应用领域。《DatabasePrincipleandApplication》isoneoftherequiredcoursesofspecialityofinformationandcomputation.Databasetechonologyisaimportantbranchofcomputersoftwareandtheory.Itwillbestudiedinthiscoursethathowtostorage,useandmanagedata.Withthedevelopmentofapplicationofcomputer,theapplicationareaofdatabaseincludingdataprocessing,informationmanagement,transactionprocessingbecomesmoreandmorebroadly.三、课程性质与教学目的本课程将数据库的基本原理和数据库应用系统紧密地联系在一起。主要内容包括数据库系统概述、关系模型、标准查询语言、数据库规范化、数据库设计、数据库保护、数据库新技术和数据库应用系统。在理论讲解中穿插大量教学实例。基于简明易懂、便于软件实现、鼓励探索的原则介绍数据库原理与应用系统。学生主要掌握数据库基本原理和技术，能灵活和教好地应用现有的数据库管理系统，掌握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方法，数据库设计的方法和工具，学会使用数据库管理系统，并运用于数据库应用系统的开发。重点掌握下列几方面的知识。（1）关系数据库。（2）关系统数据库标准语言SQL。（3）关系数据库规范化理论。（4）数据库设计与数据库保护。（5）数据库新技术。（6）使用ADO.NET开发应用系统。四、教学内容及要求第一章绪论（一）目的与要求了解数据和信息的基本含义及它们之间的相互关系；了解数据管理技术的发展历程；理解数据库系统的组成和功能；理解数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念及它们之间的联系；掌握数据库系统的三级模式结构及它们之间的映像；了解现实世界、信息世界和数据世界的含义及它们之间的相互关系；理解概念模型和数据模型的才目关概念；掌握常见的四种数据模型；了解数据库技术新进展。（二）教学内容数据库的特点及才目关概念。数据管理技术的发展。数据抽象与数据库的三级模式。数据模型。*数据库技术的发展。（三）实践环节与课后练习上机了解Access数据库或SQLServer数据库环境。（四）教学方法与手段课堂PPT讲解与分组讨论。第二章关系数据库（一）目的与要求掌握关系模型的组成三要素；掌握关系数据库的一些基本概念；掌握如何用关系代数表达式来表达实际查询问题。（二）教学内容关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常称之为关系数据库。关系数据库采用关系模型来组织数据。关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。关系模型的数学基础是集合理论，在集合代数理念中对“关系”给出了严格的数学定义，而且还支持关系进行各种操作。本章将从集合论的观点出发，介绍支持关系模型的关系数据库的基本理论，包括关系数据结构、关系操作、关系完整性及关系的运算等。第一节关系数据结构及形式化定义主要内容关系、关系模式和关系数据库。基本概念和知识点关系、关系模式和关系数据库。问题与应用（能力要求）理解关系、关系模式和关系数据库。第二节关系操作主要内容基本的关系操作、关系数据语言的分类。基本概念和知识点基本的关系操作、关系数据语言的分类。问题与能力正确理解和运用基本的关系操作、关系数据语言的分类，会进行才目关运算。第三节关系模型的完整性主要内容实体完整性、参照完整性、用户定义完整性。基本概念和知识点实体完整性、参照完整性、用户定义完整性。问题与能力正确理解完整性，完整性的实际意义。第四节关系代数主要内容传统的集合运算、专门的关系运算。基本概念和知识点集合运算、关系运算。问题与能力能通过关系运算查询所需要的数据集合。*第五节关系演算（选学）主要内容元组关系演算、域关系演算、关系数据库语言。基本概念和知识点元组关系演算、域关系演算、关系数据库语言。问题与能力能通过关系运算从表中查询所需要的数据集合。（三）实践环节与课后练习上机熟练关系数据的使用及各种运算操作。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，分组讨论，讲练结合。第三章关系数据库标准语言SQL（一）目的与要求了解SQL语言的发展历程、体系结构及组成等；掌握使用SQL语言定义、修改、删除数据库、表、索引【等；3.掌握如何使用SQL语言进行数据查询和数据更新操作；掌握如何使用SQL文创建、删除视图等；掌握如何使用SQL言语实现数据控制功能；理解触发器、存储过程；理解嵌入式SQL的含义和作用。（二）教学内容本章主要介绍根据关系运算概念提出的SQL语言。SQL言语是一种介于关系代数与关系演算之间的国际标准语言，其功能包括查询、操作、定义和控制四个方面，是一个通用性极强的关系数据库标准语言。目前，SOL文己被绝大多数商品化关系数据库系统（如Oracle、SQLServer2000、DB2等）采用。第一节SQL概述及特点主要内容SQL的发展历程、SQL数据库的体系结构、SQL的组成。*第二节学生-课程数据库（自学）主要内容学生-课程数据库示例。第三节数据定义（DDL）主要内容模式的定义与删除；基本表的定义删除与修改；索引【的建立与删除。基本概念和知识点模式的定义与删除；基本表的定义删除与修改；索引【的建立与删除。问题与能力熟练掌握模式的定义与删除；基本表的定义删除与修改；索引【的建立与删除。第四节数据查询主要内容单表查询；连接查询；嵌套查询；集合查询。基本概念和知识点单表查询；连接查询；嵌套查询；集合查询。问题与能力熟练掌握单表查询；连接查询；嵌套查询；集合查询。第五节数据更新主要内容插入数据；修改数据；删除数据。基本概念和知识点插入数据；修改数据；删除数据。问题与能力要求能够熟练地在数据库的表中插入数据；修改数据；删除数据。第六节视图主要内容定义视图；查询视图；更新视图；视图的作用。基本概念和知识点定义视图；查询视图；更新视图；视图的作用。问题与能力要求能够熟练定义视图、查询、更新视图。（三）实践环节与课后练习上机熟练数据库、视图及各种表的创建、删除更新等各种运算操作。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，分组讨论，讲练结合。上机进行实践操作。第四章数据库安全性（一）目的与要求了解计算机系统的安全性问题；理解数据库安全性控制；了解视图机制、审计、数据加密与统计数据库安全性。（二）教学内容*第一节计算机安全性概述（选学）主要内容系统的三类安全性问题、安全标准简介。基本概念和知识点系统的三类安全性问题、安全标准简介。问题与能力了解系统的三类安全性问题、安全标准简介。第二节数据库安全性控制主要内容用户标识与鉴别、存取控制；自主存取控制方法、授权与回收、数据库角色与强制存取控制。基本概念和知识点用户标识与鉴别、存取控制；自主存取控制方法、授权与回收、数据库角色与强制存取控制。问题与能力理解用户标识与鉴别、存取控制；自主存取控制方法、授权与回收、数据库角色与强制存取控制。*第三节视图机制主要内容视图机制。基本概念和知识点视图机制。问题与能力理解视图机制。（三）课后练习上机熟练视图及各种表的创建、删除更新操作。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，针对一具体案例进行分组讨论，讲练结合。第五章数据库完整性（一）目的与要求理解实体完整性、参照完整性及用户完整性；了解完整性约束命名子句；了解触发器。（二）教学内容第一节实体完整性主要内容实体完整性的定义、实体完整性检查和违约。基本概念和知识点实体完整性的定义、实体完整性检查和违约。问题与能力理解实体完整性的定义、实体完整性检查和违约。第二节参照完整性主要内容参照完整性定义。基本概念和知识点参照完整性定义。问题与能力理解参照完整性定义。第三节用户定义的完整性主要内容属性上的约束条件的定义、检查和违约处理；元组上的约束条件、检查和违约。基本概念和知识点属性上的约束条件的定义、检查和违约处理；元组上的约束条件、检查和违约。问题与能力理解属性上的约束条件的定义、检查和违约处理；元组上的约束条件、检查和违约。*第四节完整性约束命名子句（选学）*第五节域中的完整性限制（选学）第六节触发器主要内容定义触发器、激活触发器、删除触发器。基本概念和知识点定义触发器、激活触发器、删除触发器。问题与能力要求理解定义触发器、激活触发器、删除触发器。（三）课后练习上机熟练使用触发器、视图及各种表相关操作，设置相关完整性约束。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，针对一具体案例进行分组讨论，讲练结合。第六章关系数据理论（一）目的与要求理解关系模式中数据冗余和更新异常产生的根源；掌握函数依赖、多值依赖和码的概念；掌握1NF、2NF、3NF和BCNF的含义、联系与区别；了解4NF的概念；了解关系模式的分解原则和分解算法。（二）教学内容在设计数据库时如何将数据正确的颁到数据库的表中。本章将介绍关系模式规范化的必要性、关系数据库规范化理论的基本概念和方法以及一些需要注意并力求避免的常见问题。第一节问题的提出主要内容以实例说明关系模式的属性之间存在复杂的决定关系，会产生插入异常、删除异常、数据冗余和数据更新方面的问题。第二节规范化主要内容函数依赖、码、范式。基本概念和知识点函数依赖、码、范式。问题与能力理解函数依赖、码、范式。*第三节数据依赖的公理系统（选学）*第四节关系模式的分解算法（选学）（三）课后练习上机熟练使用规范化理论来设计模式。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，针对一具体案例进行分组讨论，讲练结合。第七章数据库设计（一）目的与要求了解数据目标、方法和步骤；理解需求分析的任务、内容和步骤；理解概念结构的设计方法与步骤；理解逻辑结构设计的任务和步骤；了解物理设计的内容；了解数据库实施阶段的工作；了解数据库运行与维护阶段的工作；重点掌握数据流图、数据字典、E-R模型设计及E-R模型向关系模型的转换。（二）教学内容第一节数据库设计概述主要内容数据库设计的任务、内容和特点，数据库设计方法与基本步骤。各级模式。第二节需求分析主要内容需求分析的方法、具体步骤、数据流图与数据字典。基本概念和知识点需求分析的方法、具体步骤、数据流图与数据字典。问题与能力要求熟练掌握方法、需求分析，针对具体案例绘出数据流图，给出数据字典。第三节概念结构的设计主要内容概念结构概述，数据抽象与局部视图设计，全局概念结构设计。基本概念和知识点概念结构，数据抽象与局部视图，全局概念结构设计。问题与能力要求熟练掌握概念结构的设计。第四节逻辑结构设计主要内容E-R图向关系模型的转换，用关系规范化理论优化关系数据模型，设计用户子模式。基本概念和知识点E-R图向关系模型的转换，用关系规范化理论优化关系数据模型。问题与能力要求熟练掌握逻辑结构设计。*第五节数据库的物理设计（自学）主要内容确定数据库的物理结构，物理结构的评价，SQLServer2000中具体物理设计。其中数据库的物理设计包括数据库设计、表设计、约束设计、视图设计、安全性实现、业务规则的实现。基本概念和知识点数据库设计、表设计、约束设计、视图设计、安全性实现、业务规则。问题与能力要求理解数据库的物理结构，能独立设计数据库。*第六节数据库实施与维护（自学）主要内容定义数据库结构、组织数据入库、编制与调试应用程序、数据库试运行。基本概念和知识点数据库结构、组织数据入库、编制与调试应用程序、数据库试运行。问题与能力独立设计数据库，独立设计调试应用程序，并进数据库访问控制。（三）实践环节与课后练习要求进行数据库的需求分析与数据库的详细设计。综合案例分析。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，分组讨论，讲练结合。上机进行实践操作。第八章数据库编程（一）目的与要求熟练嵌入式SQL;理解存储过程；了解ODBC编程。（二）教学内容第一节嵌入式，。1主要内容嵌入式SQL的处理过程、式嵌入式SQL语句与主语言之间的通信。*不用游标的SQL语句与使用游标的SQL语句（选学）。*动态SQL（选学）。基本概念和知识点嵌入式SQL的处理过程、式嵌入式SQL语句与主语言之间的通信。问题与能力掌握嵌入式SQL的处理过程、式嵌入式SQL语句与主语言之间的通信。*第二节存储过程（选学）主要内容PL/SQL的块结构、变量常量的定义、控制结构、存储过程。基本概念和知识点PL/SQL的块结构、变量常量的定义、控制结构、存储过程。问题与能力要求了解PL/SQL的块结构、变量常量的定义、控制结构、存储过程。*第三节ODBC编程（自学）主要内容数据库互连概述、ODBC工作原理、API基础，ODBC的工作流程。基本概念和知识点数据库互连概述、ODBC工作原理、API基础，ODBC的工作流程。问题与能力要求了解数据库互连概述、ODBCH作原理、API基础，ODBC的工作流程。（三）实践环节与课后练习要求上机进行数据库的ODBC数据库访问实践练习。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，分组讨论，讲练结合。上机进行实践操作。第九章关系查询处理和查询优化（一）目的与要求了解关系数据库系统的查询处理；理解关系数据库系统的查询优化；理解代数优化；了解物理优化。（二）教学内容第一节关系数据库系统的查询处理主要内容查询处理步骤、实现查询操作的算法示例。基本概念和知识点查询处理步骤、实现查询操作的算法。问题与能力要求理解查询处理步骤、实现查询操作的算法。第二节关系数据库系统的查询优化主要内容查询优化概述、优化实例。基本概念和知识点查询优化概述、优化实例。问题与能力要求理解查询优化。*第三节代数优化（选学）主要内容关系代数表达式等价变换规则、查询树的启发式优化。基本概念和知识点关系代数表达式等价变换规则、查询树的启发式优化。问题与能力要求理解关系代数表达式等价变换规则、查询树的启发式优化:*第四节物理优化（自学）主要内容基于启发式规则的存取路径选择优化、基于代价的优化。基本概念和知识点基于启发式规则的存取路径选择优化、基于代价的优化。问题与能力理解基于启发式规则的存取路径选择优化、基于代价的优化。（三）实践环节与课后练习综合案例分析。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，分组讨论，讲练结合。上机进行实践操作第十章数据库恢复技术（一）目的与要求理解事务的基本概念；了解故障的种类；了解恢复的实现技术；了解恢复策略（二）教学内容第一节事务的基本概念主要内容事务的基本概念。基本概念和知识点事务及其基本概念。问题与能力要求熟练掌握事务的基本概念。*第二节数据库的恢复概述（自学）主要内容数据库的恢复。基本概念和知识点数据库的恢复。问题与能力要求了解数据库的恢复。*第三节故障的种类主要内容故障及其分类。基本概念和知识点故障的概念。问题与能力要求了解故障。第四节恢复的实现技术主要内容数据的转储、登记日志文件。基本概念和知识点数据的转储、登记日志文件。问题与能力了解据的转储、登记日志文件。（三）实践环节与课后练习无。（四）教学方法与手段课堂内多媒体讲解，分组讨论，讲练结合。上机进行实践操作*第十一章并发控制（自学）（