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第1章 引言1

1.1 数据库管理系统的产生2

1.1.1 数据管理的进展2

1.1.2 文件处理系统2

1.1.3 数据库管理系统4

1.2 数据视图5

1.2.1 数据抽象5

1.2.2 实例和模式6

1.2.3 数据独立性7

1.3 数据模型7

1.3.1 数据模型的分类7

1.3.2 实体-联系模型9

1.3.3 面向对象模型9

1.3.4 关系模型10

1.3.5 网状模型11

1.3.6 层次模型11

1.4 数据库语言12

1.4.1 数据定义语言12

1.4.2 数据操纵语言12

1.5 事务管理12

1.5.1 问题的提出12

1.5.2 事务的定义13

1.5.3 事务管理器13

1.5.4 并发控制管理器13

1.6 存储管理13

1.7 数据库用户14

1.8 数据库管理系统的总体结构14

1.8.1 查询处理器部件14

1.8.2 存储管理器部件15

1.8.3 必要的数据结构15

1.9 商业数据库管理系统16

1.9.1 Oracle数据库系统16

1.9.2 Sybase数据库系统16

1.9.3 Microsoft公司与IBM公司数据库系统17

本章小结17

习题18

第2章 实体-联系模型19

2.1 基本概念20

2.1.1 实体集与属性20

2.1.2 属性类型的划分20

2.1.3 联系集与属性21

2.2 E-R模型设计中的问题22

2.2.1 用实体集还是用属性22

2.2.2 用实体集还是用联系集23

2.2.3 用二元联系集还是n元联系集24

2.3 映射约束25

2.3.1 映射基数25

2.3.2 映射基数与联系集的属性位置26

2.3.3 存在依赖26

2.4 码27

2.4.1 码的作用27

2.4.2 实体集的码27

2.4.3 联系集的码28

2.5 实体-联系图29

2.5.1 E-R图的主要构件29

2.5.2 E-R图的作用与好处29

2.5.3 E-R图举例29

2.6 弱实体集32

2.6.1 基本概念32

2.6.2 分辨符32

2.6.3 弱实体集的E-R图33

2.6.4 数据库设计中弱实体集的处理33

2.7 扩展E-R特性34

2.7.1 特殊化34

2.7.2 概括34

2.7.3 聚集36

2.8 数据库的E-R模式设计37

2.8.1 E-R模式设计的主要任务37

2.8.2 E-R模式设计中的问题37

2.9 将E-R模式转换为表38

2.9.1 为什么要将E-R模式转换为表38

2.9.2 用表表示强实体集38

2.9.3 用表表示弱实体集38

2.9.4 用表表示联系集39

2.9.5 用表表示多值属性41

2.9.6 用表表示概括41

2.9.7 用表表示聚集41

本章小结42

习题42

第3章 关系模型43

3.1 关系数据库的结构44

3.1.1 基本概念44

3.1.2 数据库模式46

3.1.3 码49

3.1.4 查询语言50

3.2 关系代数51

3.2.1 选择运算51

3.2.2 投影运算52

3.2.3 并运算52

3.2.4 集合差运算54

3.2.5 笛卡儿积运算54

3.2.6 命名运算58

3.2.7 关系代数的形式化定义59

3.2.8 集合交运算59

3.2.9 自然连接运算59

3.2.10 除运算61

3.2.11 赋值运算63

3.3 关系演算64

3.3.1 元组关系演算64

3.3.2 域关系演算64

3.3.3 表达式的安全性与等价性65

3.4 扩展关系代数运算66

3.4.1 广义投影66

3.4.2 外连接66

3.4.3 聚集函数69

3.4.4 分组聚集70

3.5 数据库的修改71

3.5.1 删除71

3.5.2 插入72

3.5.3 更新72

3.6 视图72

3.6.1 什么是视图72

3.6.2 视图的使用73

3.6.3 实体化视图73

本章小结74

习题74

第4章 关系数据库查询语言SQL76

4.1 背景77

4.1.1 SQL的起源77

4.1.2 SQL的标准77

4.1.3 结构化查询语言SQL77

4.2 基本结构78

4.2.1 select-from-where78

4.2.2 更名操作80

4.2.3 字符串操作80

4.3 集合操作81

4.4 聚集函数81

4.4.1 SQL中的聚集函数81

4.4.2 分组聚集82

4.5 空值83

4.5.1 空值的测试83

4.5.2 空值对SQL表达式的影响83

4.6 嵌套子查询84

4.6.1 集合成员资格的确认84

4.6.2 集合的比较84

4.6.3 集合基数的测试85

4.7 派生关系85

4.8 视图86

4.9 数据库的修改86

4.9.1 删除86

4.9.2 插入87

4.9.3 更新87

4.10 关系的连接88

4.10.1 连接类型和条件88

4.10.2 举例89

4.11 SQL DDL91

4.11.1 SQL中的域类型92

4.11.2 SQL的模式定义92

4.11.3 模式的删除与修改93

4.12 嵌入式SQL93

4.13 其他SQL特性95

本章小结95

习题95

第5章 数据库的完整性约束与模式分解97

5.1 域约束98

5.2 参照完整性98

5.2.1 基本概念98

5.2.2 E-R模型中的参照完整性100

5.2.3 数据库的修改100

5.2.4 SQL中的参照完整性100

5.3 断言101

5.4 触发器102

5.5 函数依赖103

5.5.1 基本概念103

5.5.2 举例104

5.5.3 函数依赖集的闭包105

5.5.4 Armstrong公理106

5.6 码与范式106

5.7 关系数据库设计107

5.8 模式分解108

5.8.1 问题的提108

5.8.2 无损连接分解110

5.8.3 规范化110

本章小结112

习题112

第6章 数据库的物理设计114

6.1 数据库设计的六阶段115

6.1.1 数据库的设计过程115

6.1.2 数据库的三级模式117

6.2 数据库的物理组织118

6.3 SQL Server 2000的数据库文件组织119

6.3.1 基本知识119

6.3.2 SQL Server数据库文件120

6.3.3 SQL Server数据库文件组121

6.3.4 默认的文件组121

6.3.5 为什么要使用多个文件122

6.4 数据库的物理设计123

6.5 数据的存储结构124

6.6 数据的存取路径125

6.7 物理设计的相关因素125

6.8 数据库物理设计实例：全国人口查询系统126

本章小结128

习题128

第7章 存储结构和文件结构129

7.1 物理存储介质130

7.1.1 三级存储体系130

7.1.2 磁盘130

7.1.3 RAID131

7.1.4 第三级存储132

7.2 文件组织133

7.2.1 定长记录133

7.2.2 变长记录136

7.3 SQL Server 2000的数据页及其检查140

7.3.1 SQL Server的数据页140

7.3.2 检查数据页142

7.4 SQL Server数据库的空间管理与文件结构145

7.5 SQL Server的记录结构148

7.5.1 基本知识148

7.5.2 SQL Server的数据行结构149

7.5.3 列偏移数组151

7.6 SQL Server中定长和变长数据的存储151

7.6.1 定长行的存储151

7.6.2 变长列的存储154

7.7 文件中记录的组织155

7.7.1 堆文件组织155

7.7.2 顺序文件组织156

7.7.3 散列文件组织157

7.7.4 簇集文件组织157

7.8 数据字典的存储159

7.8.1 关系的元数据159

7.8.2 用户的元数据159

7.8.3 统计数据和描述数据159

7.8.4 索引的元数据159

7.8.5 系统表160

7.8.6 SQL Server的系统表160

本章小结163

习题163

第8章 索引和散列165

8.1 基本概念166

8.1.1 基本的索引结构166

8.1.2 评价索引的标准166

8.2 顺序索引167

8.2.1 索引顺序文件167

8.2.2 多级索引169

8.2.3 索引的更新169

8.2.4 辅助索引171

8.3 B＋树索引文件172

8.3.1 B＋树索引结构172

8.3.2 B＋树索引的缺点174

8.3.3 B＋树上的查询174

8.3.4 B＋树的更新175

8.3.5 B＋树文件组织175

8.4 散列文件组织176

8.4.1 散列文件的操作176

8.4.2 散列函数176

8.4.3 桶溢出控制177

8.5 散列索引177

8.6 顺序索引和散列的比较178

8.7 Microsoft SQL Server的索引组织179

8.7.1 簇集索引180

8.7.2 非簇集索引181

8.7.3 在SQL Server中创建索引182

8.7.4 约束与索引183

8.8 多码访问184

本章小结185

习题186

第9章 查询处理187

9.1 查询处理的过程188

9.1.1 语法分析与翻译器188

9.1.2 查询优化器189

9.1.3 执行引擎190

9.2 关系代数表达式的转换190

9.2.1 等价规则191

9.2.2 表达式转换举例192

9.3 查询代价的度量193

9.3.1 查询处理的代价193

9.3.2 代价模型193

9.3.3 用于估计代价的统计信息194

9.4 实现关系运算的算法代价194

9.4.1 选择运算194

9.4.2 连接运算195

9.5 表达式的求值方法197

9.5.1 实体化计算方法197

9.5.2 流水线计算方法197

9.6 查询优化198

9.7 查询优化器的构造200

本章小结201

习题202

第10章 事务204

10.1 事务的概念205

10.1.1 背景知识205

10.1.2 事务的特性205

10.2 事务的状态207

10.2.1 基本术语207

10.2.2 抽象事务模型208

10.3 原子性和持久性的实现208

10.4 事务的并发执行209

10.4.1 为什么要并发执行209

10.4.2 调度210

10.5 调度的可串行化211

10.5.1 调度中指令的可交换性211

10.5.2 冲突可串行化213

10.5.3 视图可串行化213

10.6 调度的可恢复性214

10.7 隔离性的实现215

10.8 SQL中事务的定义215

10.9 冲突可串行化的判定216

10.9.1 判定方法216

10.9.2 优先图216

10.9.3 举例216

本章小结218

习题219

第11章 并发控制220

11.1 封锁协议221

11.1.1 锁221

11.1.2 基本的封锁协议221

11.1.3 基本封锁协议的问题223

11.1.4 两阶段封锁协议224

11.1.5 加强的两阶段封锁协议225

11.1.6 商用DBMS中封锁协议的实现227

11.2 树状协议228

11.2.1 树状协议的提出228

11.2.2 树状协议内容228

11.3 时间戳排序协议229

11.3.1 时间戳230

11.3.2 时间戳排序协议230

11.3.3 Thomas（托马斯）写规则232

11.4 有效性检查协议233

11.5 多粒度机制234

11.6 多版本机制234

11.7 死锁处理234

11.7.1 死锁问题234

11.7.2 死锁预防235

11.7.3 死锁检测与恢复236

11.8 插入与删除237

11.8.1 删除237

11.8.2 插入238

本章小结238

习题239

第12章 数据库系统的体系结构240

12.1 集中式系统240

12.2 客户／服务器系统241

12.3 并行系统243

12.4 分布式系统244

本章小结245

习题246

第13章 数据仓库247

13.1 数据库技术的发展248

13.2 数据仓库249

13.2.1 数据仓库的概念249

13.2.2 数据仓库的结构253

13.2.3 数据仓库的特点255

13.3 数据集市255

13.4 数据仓库的开发过程256

13.5 基于数据库的决策支持系统的解决方案258

本章小结259

习题260

附录A 清华大学本科生课程概况261

参考文献266