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第1章 数据库系统世界1

1.1 数据库系统的发展1

1.1.1 早期的数据库管理系统1

1.1.2 关系数据库系统2

1.1.3 越来越小的系统2

1.1.4 越来越大的系统2

1.1.5 信息集成3

1.2 数据库管理系统概述3

1.2.1 数据定义语言命令3

1.2.2 查询处理概述4

1.2.3 存储器和缓冲区管理器5

1.2.4 事务处理5

1.2.5 查询处理器6

1.3 本书概述6

1.4 参考文献7

第一部分 关系数据库模型9

第2章 关系数据模型9

2.1 数据模型概述9

2.1.1 什么是数据模型9

2.1.2 一些重要的数据模型9

2.1.3 关系模型简介10

2.1.4 半结构化模型简介10

2.1.5 其他数据模型11

2.1.6 几种建模方法的比较11

2.2 关系模型基础12

2.2.1 属性12

2.2.2 模式12

2.2.3 元组12

2.2.4 域12

2.2.5 关系的等价描述13

2.2.6 关系实例13

2.2.7 关系上的键13

2.2.8 数据库模式示例14

2.2.9 习题15

2.3 在SQL中定义关系模式16

2.3.1 SQL中的关系16

2.3.2 数据类型16

2.3.3 简单的表定义17

2.3.4 修改关系模式18

2.3.5 默认值18

2.3.6 键的声明19

2.3.7 习题20

2.4 代数查询语言21

2.4.1 为什么需要一种专门的查询语言21

2.4.2 什么是代数21

2.4.3 关系代数概述21

2.4.4 关系上的集合操作21

2.4.5 投影23

2.4.6 选择23

2.4.7 笛卡儿积24

2.4.8 自然连接24

2.4.9 θ连接25

2.4.10 组合操作构成查询26

2.4.11 命名和重命名27

2.4.12 操作之间的联系27

2.4.13 代数表达式的线性符号28

2.4.14 习题29

2.5 关系上的约束32

2.5.1 作为约束语言的关系代数32

2.5.2 引用完整性约束33

2.5.3 键约束33

2.5.4 其他约束举例34

2.5.5 习题35

2.6 小结35

2.7 参考文献36

第3章 关系数据库设计理论37

3.1 函数依赖37

3.1.1 函数依赖的定义37

3.1.2 关系的键38

3.1.3 超键39

3.1.4 习题40

3.2 函数依赖的规则40

3.2.1 函数依赖的推导40

3.2.2 分解／结合规则40

3.2.3 平凡函数依赖41

3.2.4 计算属性的闭包42

3.2.5 闭包算法为何有效43

3.2.6 传递规则44

3.2.7 函数依赖的闭包集合45

3.2.8 投影函数依赖45

3.2.9 习题47

3.3 关系数据库模式设计48

3.3.1 异常48

3.3.2 分解关系49

3.3.3 Boyce-Codd范式50

3.3.4 分解为BCNF50

3.3.5 习题52

3.4 分解的优劣53

3.4.1 从分解中恢复信息53

3.4.2 无损连接的chase检验55

3.4.3 为什么chase检验有效56

3.4.4 依赖的保持57

3.4.5 习题58

3.5 第三范式58

3.5.1 第三范式的定义59

3.5.2 3NF模式综合算法59

3.5.3 为什么3NF综合算法有效60

3.5.4 习题60

3.6 多值依赖61

3.6.1 属性独立及随之产生的冗余61

3.6.2 多值依赖的定义61

3.6.3 多值依赖的推导62

3.6.4 第四范式64

3.6.5 分解为第四范式64

3.6.6 范式间的联系65

3.6.7 习题65

3.7 MVD的发现算法66

3.7.1 闭包和chase66

3.7.2 将chase扩展到MVD67

3.7.3 chase为何对MVD有效69

3.7.4 投影MVD69

3.7.5 习题70

3.8 小结70

3.9 参考文献71

第4章 高级数据库模型73

4.1 E/R模型73

4.1.1 实体集73

4.1.2 属性74

4.1.3 联系74

4.1.4 实体-联系图74

4.1.5 E/R图实例75

4.1.6 二元E/R联系的多样性75

4.1.7 多路联系76

4.1.8 联系中的角色77

4.1.9 联系的属性78

4.1.10 多路联系到二元联系的转换79

4.1.11 E/R模型中的子类80

4.1.12 习题81

4.2 设计原则82

4.2.1 忠实性82

4.2.2 避免冗余83

4.2.3 简单性83

4.2.4 选择正确的联系83

4.2.5 选择正确的元素种类84

4.2.6 习题86

4.3 E/R模型中的约束87

4.3.1 E/R模型中的键87

4.3.2 E/R模型中键的表示87

4.3.3 引用完整性88

4.3.4 度约束89

4.3.5 习题89

4.4 弱实体集89

4.4.1 弱实体集的来源89

4.4.2 弱实体集的要求90

4.4.3 弱实体集的符号91

4.4.4 习题91

4.5 从E/R图到关系设计92

4.5.1 实体集到关系的转化92

4.5.2 E/R联系到关系的转化92

4.5.3 关系组合94

4.5.4 处理弱实体集95

4.5.5 习题96

4.6 子类结构到关系的转化97

4.6.1 E/R方式转化97

4.6.2 面向对象方法98

4.6.3 使用空值组合关系99

4.6.4 各种方法的比较99

4.6.5 习题100

4.7 统一建模语言101

4.7.1 UML类101

4.7.2 UML类的键101

4.7.3 关联101

4.7.4 自关联102

4.7.5 关联类103

4.7.6 UML中的子类103

4.7.7 聚集与组合104

4.7.8 习题105

4.8 UML图到关系的转化105

4.8.1 UML到关系的基础知识105

4.8.2 从UML子类到关系106

4.8.3 从聚集与组合到关系106

4.8.4 UML与弱实体集的类比107

4.8.5 习题108

4.9 对象定义语言108

4.9.1 类声明108

4.9.2 ODL中的属性108

4.9.3 ODL中的联系109

4.9.4 反向联系109

4.9.5 联系的多重性110

4.9.6 ODL中的类型110

4.9.7 ODL中的子类112

4.9.8 在ODL中声明键113

4.9.9 习题113

4.10 从ODL设计到关系设计114

4.10.1 从ODL类到关系114

4.10.2 类中的复杂属性114

4.10.3 值集合类型属性的表示115

4.10.4 其他类型构建器的表示116

4.10.5 ODL中联系的表示117

4.10.6 习题117

4.11 小结118

4.12 参考文献119

第二部分 关系数据库程序设计121

第5章 代数和逻辑查询语言121

5.1 包上的关系操作121

5.1.1 为什么采用包121

5.1.2 包的并、交、差122

5.1.3 包上的投影操作123

5.1.4 包上的选择操作123

5.1.5 包的笛卡儿积124

5.1.6 包的连接124

5.1.7 习题125

5.2 关系代数的扩展操作符125

5.2.1 消除重复126

5.2.2 聚集操作符126

5.2.3 分组127

5.2.4 分组操作符127

5.2.5 扩展的投影操作符128

5.2.6 排序操作符129

5.2.7 外连接129

5.2.8 习题130

5.3 关系逻辑131

5.3.1 谓词和原子131

5.3.2 算术原子131

5.3.3 Datalog规则和查询132

5.3.4 Datalog规则的意义133

5.3.5 扩展谓词和内涵谓词134

5.3.6 Datalog规则应用于包135

5.3.7 习题136

5.4 关系代数与Datalog136

5.4.1 布尔操作136

5.4.2 投影137

5.4.3 选择137

5.4.4 积138

5.4.5 连接139

5.4.6 用Datalog模拟多重操作139

5.4.7 Datalog与关系代数的比较140

5.4.8 习题141

5.5 小结141

5.6 参考文献142

第6章 数据库语言SQL143

6.1 SQL中的简单查询143

6.1.1 SQL中的投影145

6.1.2 SQL中的选择146

6.1.3 字符串比较147

6.1.4 SQL中的模式匹配147

6.1.5 日期和时间148

6.1.6 空值和涉及空值的比较149

6.1.7 布尔值UNKNOWN149

6.1.8 输出排序151

6.1.9 习题151

6.2 多关系查询152

6.2.1 SQL中的积和连接153

6.2.2 消除属性歧义153

6.2.3 元组变量154

6.2.4 多关系查询的解释155

6.2.5 查询的并、交、差156

6.2.6 习题157

6.3 子查询158

6.3.1 产生标量值的子查询159

6.3.2 关系的条件表达式160

6.3.3 元组的条件表达式160

6.3.4 关联子查询161

6.3.5 FROM子句中的子查询162

6.3.6 SQL的连接表达式163

6.3.7 自然连接164

6.3.8 外连接164

6.3.9 习题165

6.4 全关系操作167

6.4.1 消除重复167

6.4.2 并、交、差中的重复168

6.4.3 SQL中的分组和聚集168

6.4.4 聚集操作符168

6.4.5 分组169

6.4.6 分组、聚集和空值170

6.4.7 HAVING子句171

6.4.8 习题171

6.5 数据库更新172

6.5.1 插入172

6.5.2 删除174

6.5.3 修改174

6.5.4 习题175

6.6 SQL中的事务175

6.6.1 可串行化175

6.6.2 原子性177

6.6.3 事务177

6.6.4 只读事务178

6.6.5 读脏数据179

6.6.6 其他隔离层次180

6.6.7 习题181

6.7 小结182

6.8 参考文献183

第7章 约束与触发器184

7.1 键和外键184

7.1.1 外键约束声明184

7.1.2 维护引用完整性185

7.1.3 延迟约束检查186

7.1.4 习题188

7.2 属性和元组上的约束188

7.2.1 非空值约束189

7.2.2 基于属性的CHECK约束189

7.2.3 基于元组的CHECK约束190

7.2.4 基于元组和基于属性的约束的比较191

7.2.5 习题191

7.3 修改约束192

7.3.1 给约束命名192

7.3.2 修改表上的约束193

7.3.3 习题193

7.4 断言194

7.4.1 创建断言194

7.4.2 使用断言194

7.4.3 习题195

7.5 触发器196

7.5.1 SQL中的触发器196

7.5.2 触发器设计的选项197

7.5.3 习题199

7.6 小结200

7.7 参考文献201

第8章 视图与索引202

8.1 虚拟视图202

8.1.1 视图定义202

8.1.2 视图查询203

8.1.3 属性重命名203

8.1.4 习题204

8.2 视图更新204

8.2.1 视图删除204

8.2.2 可更新视图204

8.2.3 视图中的替换触发器206

8.2.4 习题207

8.3 SQL中的索引207

8.3.1 建立索引的动机208

8.3.2 索引的声明208

8.3.3 习题209

8.4 索引的选择209

8.4.1 简单代价模型209

8.4.2 一些有用的索引209

8.4.3 计算最佳索引211

8.4.4 索引的自动选择213

8.4.5 习题213

8.5 物化视图214

8.5.1 物化视图的维护214

8.5.2 物化视图的定期维护215

8.5.3 利用物化视图重写查询216

8.5.4 物化视图的自动创建217

8.5.5 习题218

8.6 小结218

8.7 参考文献219

第9章 服务器环境下的SQL220

9.1 三层体系结构220

9.1.1 Web服务器层220

9.1.2 应用层221

9.1.3 数据库层222

9.2 SQL环境222

9.2.1 环境222

9.2.2 模式223

9.2.3 目录223

9.2.4 SQL环境中的客户和服务器224

9.2.5 连接224

9.2.6 会话225

9.2.7 模块225

9.3 SQL／宿主语言接口225

9.3.1 阻抗不匹配问题226

9.3.2 SQL与宿主语言连接227

9.3.3 DECLARE节227

9.3.4 使用共享变量227

9.3.5 单元组选择语句228

9.3.6 游标229

9.3.7 游标更新231

9.3.8 避免并发修改231

9.3.9 动态SQL232

9.3.10 习题233

9.4 存储过程234

9.4.1 创建PSM函数和过程234

9.4.2 PSM中的简单语句格式234

9.4.3 分支语句235

9.4.4 PSM中的查询236

9.4.5 PSM中的循环237

9.4.6 for循环238

9.4.7 PSM中的异常处理239

9.4.8 使用PSM函数和过程241

9.4.9 习题241

9.5 使用调用层接口242

9.5.1 SQL/CLI简介242

9.5.2 进程语句244

9.5.3 从查询结果中取数据244

9.5.4 向查询传递参数246

9.5.5 习题247

9.6 JDBC247

9.6.1 JDBC简介247

9.6.2 JDBC中的创建语句248

9.6.3 JDBC中的游标操作249

9.6.4 参数传递249

9.6.5 习题250

9.7 PHP250

9.7.1 PHP基础250

9.7.2 数组251

9.7.3 PEAR DB库251

9.7.4 使用DB创建数据库连接251

9.7.5 执行SQL语句251

9.7.6 PHP中的游标操作252

9.7.7 PHP中的动态SQL252

9.7.8 习题253

9.8 小结253

9.9 参考文献254

第10章 关系数据库的新课题255

10.1 SQL中的安全机制和用户认证255

10.1.1 权限255

10.1.2 创建权限256

10.1.3 检查权限的过程257

10.1.4 授权257

10.1.5 授权图258

10.1.6 收权259

10.1.7 习题262

10.2 SQL中的递归262

10.2.1 在SQL中定义递归关系262

10.2.2 有问题的递归SQL表达式264

10.2.3 习题266

10.3 对象关系模型267

10.3.1 从关系到对象关系267

10.3.2 嵌套关系267

10.3.3 引用268

10.3.4 面向对象与对象关系的比较269

10.3.5 习题270

10.4 SQL中的用户定义类型270

10.4.1 在SQL中定义类型270

10.4.2 用户定义类型中的方法声明271

10.4.3 方法定义272

10.4.4 用UDT声明关系272

10.4.5 引用272

10.4.6 为表生成对象标识符273

10.4.7 习题274

10.5 对象关系数据上的操作274

10.5.1 引用的跟随274

10.5.2 访问UDT类型的元组分量275

10.5.3 生成器和转换器函数276

10.5.4 UDT上联系的排序277

10.5.5 习题278

10.6 联机分析处理279

10.6.1 OLAP和数据仓库279

10.6.2 OLAP应用279

10.6.3 OLAP数据的多维视图280

10.6.4 星型模式280

10.6.5 切片和切块281

10.6.6 习题283

10.7 数据立方体283

10.7.1 立方体算子284

10.7.2 SQL中的立方体算子285

10.7.3 习题286

10.8 小结286

10.9 参考文献287

第三部分 半结构化数据的建模和程序设计289

第11章 半结构化数据模型289

11.1 半结构化数据289

11.1.1 为何需要半结构化数据模型289

11.1.2 半结构化数据表示290

11.1.3 信息集成与半结构化数据291

11.1.4 习题292

11.2 XML292

11.2.1 语义标签292

11.2.2 有模式和无模式的XML292

11.2.3 格式规范的XML292

11.2.4 属性294

11.2.5 连接元素的属性294

11.2.6 命名空间295

11.2.7 XML和数据库295

11.2.8 习题296

11.3 文档类型定义296

11.3.1 DTD的格式296

11.3.2 使用DTD299

11.3.3 属性列表299

11.3.4 标识符和引用299

11.3.5 习题300

11.4 XML模式301

11.4.1 XML模式的格式301

11.4.2 元素301

11.4.3 复杂类型302

11.4.4 属性303

11.4.5 受限的简单类型304

11.4.6 XML模式中的键305

11.4.7 XML模式中的外键306

11.4.8 习题308

11.5 小结308

11.6 参考文献309

第12章 XML程序设计语言310

12.1 XPath310

12.1.1 XPath数据模型310

12.1.2 文档节点311

12.1.3 路径表达式311

12.1.4 相对路径表达式312

12.1.5 路径表达式中的属性312

12.1.6 轴312

12.1.7 表达式的上下文313

12.1.8 通配符313

12.1.9 路径表达式中的条件314

12.1.10 习题315

12.2 XQuery316

12.2.1 XQuery基础317

12.2.2 FLWR表达式318

12.2.3 通过变量的值置换变量320

12.2.4 XQuery中的连接321

12.2.5 XQuery比较操作符322

12.2.6 消除重复323

12.2.7 XQuery中的量词323

12.2.8 聚集324

12.2.9 XQuery表达式中的分支324

12.2.10 查询结果排序324

12.2.11 习题325

12.3 扩展样式表语言326

12.3.1 XSLT基础326

12.3.2 模板326

12.3.3 从XML数据中获取值327

12.3.4 模板的递归应用328

12.3.5 XSLT中的迭代329

12.3.6 XSLT中的条件330

12.3.7 习题331

12.4 小结332

12.5 参考文献332