数据库原理教学大纲.docx
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数据库原理教学大纲
《数据库原理》教学大纲
课程名称：
数据库原理课程号：
编写日期：
2006年6月
一、开设院（部）：
信息工程学院计算机科学与技术系
二、教学对象：
计算机科学与技术专业本科
三、教学目的：
本课程是计算机专业的专业课，属于主干课程。
数据库技术是计算机软件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。
课程的教学目的是使学生了解数据库系统理论、数据库设计与实现技术、数据库管理技术，最终掌握数据库的基本原理、方法和应用技术，能有效使用现有的数据库管理系统和软件开发工具，掌握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方式。
四、教学要求：
本课程的前修课程是操作系统、计算机网络、程序设计技术、数据结构、计算机系统结构。
要求学生通过对数据库模型理论的学习，掌握基本逻辑模型、物理模型，重点掌握关系数据库模型的理论、方法、技术，包括关系数据理论、关系数据库的规范化理论以及数据库设计的全过程，能进行数据库结构的设计和简单应用系统的设计及掌握数据库管理技术、SQL语言的全貌和使用技术、数据库一致性、安全性、完备性、数据库备份与恢复技术；同时使学生掌握SQLserver2000数据库系统的应用和开发技术；教师还可以根据实际情况适当扩充新一代数据库系统的内容和数据库技术在Internet时代的应用等前沿问题。
五、教学课时及其分配：
理论教学时数：
54学时
上机实验时课：
18学时（另见《数据库原理实验》教学大纲）
教学内容
理论课学时
第4章数据库概论
4.1数据库系统概述
4.2数据模型
4.3数据库系统结构
4.4数据库系统的组成
4.5数据库技术的研究领域
6
第2章关系数据库
4.1关系模型概述
4.2关系数据结构及形式化定义
4.3关系的完整性
4.4关系代数
4.5关系演算（选学）
3
第3章关系数据库SQL语言
4.1SQL概述
4.2数据定义
4.3查询
4.4数据更新
4.5视图定义
4.6数据控制
4.7嵌入式SQL
12
第4章关系系统及其查询优化
4.1关系系统
4.2关系数据库系统的查询优化
3
第5章关系数据理论
4.1问题的提出
4.2规范化
4.3数据依赖的公理系统
4.4*模式的分解（选学）
6
第6章数据库设计
4.1数据库设计
4.2需求分析
4.3概念结构设计
4.4逻辑结构设计
4.5数据库的物理设计
4.6数据库的实施和维护
9
第7章数据库恢复技术
4.1事务的基本概念
4.2数据库恢复概述
4.3故障的种类
4.4恢复的实现技术
4.5恢复策略
4.6具有检查点的恢复技术
4.7数据库镜像
3
第8章并发控制
4.1并发控制概述
4.2封锁（Locking）
4.3封锁协议
4.4活锁和死锁
4.5并发调度的可串行性
4.6两段锁协议
4.7封锁的粒度
4.8Oracle的并发控制
6
第5章数据库安全性
5.1计算机安全性概论
5.2数据库安全性控制
5.3统汁数据库安全性
5.4Oracle数据库的安全性措施
3
第10章数据库完整性
4.1完整性约束条件
4.2完整性控制
4.3Oracle的完整性
3
合计
六、考核：
考核形式：
考试
试卷结构：
一．填空题（共10个空，每空2分，共20分）
二．单项选择题（共15题，每题2分，共30分）
三．简答题（共5题，每题4分，共20分）
四．综合设计题（共30分，概念模型设计14分，SQL查询16分）
七、教材：
《数据库系统概论》第三版.萨师煊、王珊.高等教育出版社，2000.2
八、主要参考书目：
（1）《数据库处理——基础、设计与实现》（第七版）[美]DavidM.Kroenke著2001年3月
（2）《SQLserver2000入门与提高》.周绪等编著.清华大学出版社,2001.5
（3）《数据库设计》RyanK.stephens，RonaldR.Plew著，何玉洁，武欣，邓一凡等译机械工业出版社
九、讲授提纲：
第一部分数据库基本理论（共24学时）
[教学目的]
这一部分共有四章，总的要求是弄清楚数据库的体系结构，掌握数据模型的概念，了解数据库管理系统的功能及组成，数据库系统的组成及全局结构；深刻理解关系模型的基本概念及运算理论；熟练掌握关系数据库的标准语言SQL语言（SQL查询语句、视图、SQL更新语句等）；了解查询优化的意义和算法、查询优化的一般准则；掌握关系代数等价变换规则、关系代数表达式优化的一般步骤。
[教学重点与难点]
重点是数据模型，概念模型的设计，关系代数运算，数据库的体系结构，数据库系统的全局结构，由于概念理论抽象，没有数据库实践经验的学生难以理解，因此成为一个难点，因此需要配合上机实验，通过实验熟练掌握SQL定义语句、嵌入式SQL语句、SQL查询语句、视图、SQL更新语句的应用、复杂子查询SQL，从而加深对理论知识的理解。
第1章数据库概论（6学时）
[教学目的和要求]
本章总的要求是了解数据管理技术的发展阶段，数据描述的术语，数据模型的概念，数据库的体系结构，数据库管理系统的功能及组成，数据库系统的组成及全局结构。
本章的重点是实体间联系，数据模型，数据库的体系结构，数据库系统的全局结构。
难点是概念理论抽象，没有数据库实践经验的学生难以理解。
[教学内容]
4.1数据库系统概述
4.1.1数据库的地位
4.1.2四个基本概念
4.1.2.1数据
4.1.2.2数据库
4.1.2.3数据库管理系统
4.1.2.4数据库系统
4.1.3数据管理技术的产生与发展
4.1.3.1什么是数据管理
4.1.3.2数据管理技术的发展过程
4.1.4数据库系统的特点
4.2数据模型
4.2.1数据模型的组成要素
4.2.1.1数据结构
4.2.1.2数据操作
4.2.1.3数据的约束条件
4.2.2概念模型
4.2.2.1概念模型
4.2.2.2信息世界中的基本概念
4.2.2.3概念模型的表示方法
4.2.3常用数据模型
4.2.3.1非关系模型
4.2.3.2关系模型
4.2.3.3面向对象模型
4.2.4层次模型
4.2.4.1层次数据模型的数据结构
4.2.4.2层次数据模型的数据操纵
4.2.4.3层次数据模型的完整性约束
4.2.4.4层次数据模型的存储结构
4.2.4.5层次数据模型的优缺点
4.2.4.6典型的层次数据库系统
4.2.5网状模型
4.2.5.1网状数据模型的数据结构
4.2.5.2网状数据模型的数据操纵
4.2.5.3网状数据模型的完整性约束
4.2.5.4网状数据模型的存储结构
4.2.5.5网状数据模型的优缺点
4.2.5.6典型的网状数据库系统
4.2.6关系模型
4.2.6.1关系数据模型的数据结构
4.2.6.2关系数据模型的操纵
4.2.6.3关系数据模型的完整性约束
4.2.6.4关系数据模型的存储结构
4.2.6.5关系数据模型的优缺点
4.2.6.6典型的关系数据库系统
4.3数据库系统结构
4.3.1数据库系统内部的模式结构
4.3.1.1数据库系统模式的概念
4.3.1.2数据库系统的三级模式结构
4.3.1.3数据库的二级映象功能与数据独立性
4.3.2数据库系统外部的体系结构
4.3.2.1单用户结构
4.3.2.2主从式结构
4.3.2.3分布式结构
4.3.2.4客户/服务器结构
4.3.2.5浏览器/应用服务器/数据库服务器结构
4.4数据库系统的组成
4.4.1数据库
4.4.2数据库管理系统（及其开发工具）
4.4.3应用系统
4.4.4数据库管理员
4.4.5用户
4.5数据库技术的研究领域
4.5.1数据库管理系统软件的研制
4.5.2数据库设计
4.5.3数据库理论
第2章关系数据库（3学时）
[教学目的和要求]
本章总的要求是了解关系模型的基本概念；深刻理解关系模型的运算理论；了解查询优化的意义和算法。
本章的重点是关系模型的数据完整性约束和关系代数运算，应熟练掌握。
关系代数运算是本章的难点。
[教学内容]
4.1关系模型概述
4.1.1关系数据库系统
4.1.2是支持关系模型的数据库系统
4.1.3关系模型的组成
4.1.3.1关系数据结构
4.1.3.2关系操作集合
4.1.3.3关系的三类完整性约束
4.2关系数据结构及形式化定义
4.2.1关系
4.2.1.1域（Domain）
4.2.1.2笛卡尔积（CartesianProduct）
4.2.1.3关系（Relation）
4.2.2关系模式
4.2.2.1什么是关系模式
4.2.2.2定义关系模式
4.2.2.3关系模式与关系
4.2.3关系数据库
4.2.3.1关系数据库
4.2.3.2关系数据库的型与值
4.3关系的完整性
4.3.1实体完整性
4.3.2参照完整性
4.3.2.1关系间的引用
4.3.2.2外码
4.3.2.3参照完整性规则
4.3.3用户定义的完整性
4.4关系代数
4.4.1概述
4.4.1.1关系代数
4.4.1.2运算的三要素
4.4.1.3关系代数运算的三个要素
4.4.1.4关系代数运算的分类
4.4.1.5表示记号
4.4.2传统的集合运算
4.4.2.1并
4.4.2.2差
4.4.2.3交
4.4.2.4广义笛卡尔积
4.4.3专门的关系运算
4.4.3.1选择
4.4.3.2投影
4.4.3.3连接
4.4.3.4除
4.5关系演算（选学）
4.5.1元组关系演算语言ALPHA
4.5.2域关系演算语言QBE
第3章关系数据库SQL语言（12学时）
[教学目的和要求]
SQL语言是关系数据库的标准语言，是本课程的一个重点，因此本章总的要求是全面掌深刻理解，熟练应用SQL语言。
具体要求是掌握SQL定义语句、嵌入式SQL语句的应用。
熟练掌握SQL查询语句、视图、SQL更新语句的应用。
本章的学习应密切配合《数据库原理实验》课程的上机实验，使学生达到熟练的程度。
本章的重点是SQL查询语句、视图、SQL更新语句的应用，复杂子查询SQL是本章难点。
[教学内容]
4.1SQL概述
4.1.1SQL的特点
4.1.2SQL语言的基本概念
4.2数据定义
4.2.1定义
4.2.2删除与修改
4.2.3基本表
4.2.4建立与删除索引
4.3查询
4.3.1单表查询
4.3.2连接查询
4.3.3嵌套查询
4.3.4集合查询
4.3.5SELECT语句的一般格式总结
4.4数据更新
4.4.1插入数据
4.4.2修改数据
4.4.3删除数据
4.5视图定义
4.5.1建立视图
4.5.2查询视图
4.5.3更新视图
4.5.4视图的作用
4.6数据控制
4.6.1授权
4.6.2收回权限
4.7嵌入式SQL
4.7.1嵌入式SQL的一般形式
4.7.2嵌入式SQL语句与主语言之间的通信
4.7.3不用游标的SQL语句
4.7.4使用游标的SQL语句
4.7.5动态SQL简介
第4章关系系统及其查询优化（3学时）
[教学目的和要求]
掌握关系模型的运算理论；了解查询优化的意义和算法。
本章的重点是查询优化的一般准则、关系代数等价变换规则、关系代数表达式优化的一般步骤。
关系代数表达式的优化是本章的难点。
[教学内容]
4.1关系系统
4.1.1关系系统的定义
4.1.2关系系统的分类
4.1.3全关系系统的基本准则
4.2关系数据库系统的查询优化
4.2.1关系系统及其查询优化
4.2.2查询优化的一般准则
4.2.3关系代数等价变换规则
4.2.4关系代数表达式优化的一般步骤
第二部分数据库设计（共15学时）
[教学目的]
这一部分共有两章，主要掌握关系数据库规范化理论如何实际运用于数据库的设计，掌握数据库应用系统设计的全过程，以及每个阶段应该完成的任务。
[教学重点与难点]
重点是函数依赖、多值依赖、范式，以及概念设计中ER模型设计方法，逻辑设计中ER模型向关系模型的转换方法，特别是需求分析及ER模型的设计成为这部分的一个难点。
第5章关系数据理论（6学时）
[教学目的和要求]
本章总的要求是：
了解关系数据库规范化理论及其在数据库设计中的作用。
本章的理论性较强，学习者应从概念着手，搞清概念间的联系和作用。
本章的重点是掌握函数依赖、多值依赖、范式的原理和概念，并能运用它们来分析模式分解的特点，了解它们对于设计好的关系模式起着怎样的促进作用。
[本章教学内容]
4.1问题的提出
4.1.1概念回顾
4.1.2关系模式的形式化定义
4.1.3什么是数据依赖
4.1.4关系模式的简化定义
4.1.5数据依赖对关系模式影响
4.2规范化
4.2.1函数依赖
4.2.1.1函数依赖
4.2.1.2平凡函数依赖与非平凡函数依赖
4.2.1.3完全函数依赖与部分函数依赖
4.2.1.4传递函数依赖
4.2.2码
4.2.3第一范式（1NF）
4.2.4第二范式（2NF）
4.2.5第三范式（3NF）
4.2.6BC范式（BCNF）
4.2.7多值依赖与第四范式（4NF）
4.2.8规范化
4.3数据依赖的公理系统
4.3.1Armstrong公理系统
4.3.2导出规则
4.3.3函数依赖闭包
4.3.4Armstrong公理系统的有效性与完备性
4.3.5函数依赖集等价
4.3.6最小依赖集
4.3.7极小化过程
4.4*模式的分解（选学）
第6章数据库设计（9学时）
[教学目的和要求]
本章总的要求是详细了解数据库应用系统设计的全过程。
本章的实用性较强。
学完本章，学习者应具有设计简单的数据库应用系统的能力。
重点是概念设计中ER模型设计方法，逻辑设计中ER模型向关系模型的转换方法。
难点是需求分析及ER模型的设计。
[教学内容]
4.1数据库设计
4.1.1概述数据库和信息系统
4.1.2数据库设计的特点
4.1.3数据库设计方法简述
4.1.4数据库设计的基本步骤
4.2需求分析
4.2.1需求分析的任务
4.2.2需求分析的方法
4.2.3数据字典
4.3概念结构设计
4.3.1概念结构
4.3.2概念结构设计的方法与步骤
4.3.3数据抽象与局部视图设计
4.3.4视图的集成
4.4逻辑结构设计
4.4.1E-R图向关系模型的转换
4.4.2数据模型的优化
4.4.3设汁用户子模式
4.5数据库的物理设计
4.5.1数据库的物理设计的内容和方法
4.5.2关系模式存取方法选择
4.5.3确定数据库的存储结构
4.5.4评价物理结构
4.6数据库的实施和维护
4.6.1数据的载入和应用程序的调试
4.6.2数据库的试运行
4.6.3数据库的运行和维护
第三部分数据库保护（共15学时）
[教学目的]
这一部分共有四章，要求掌握有关数据库保护的知识：
数据库的恢复、并发控制、完整性和安全性等，以及如何在数据库设计中实现。
[教学重点与难点]
本章的重点是数据库的恢复和并发控制，难点是数据库的恢复和并发控制带来的三类问题及解决办法和原理。
第7章数据库恢复技术（3学时）
[教学目的和要求]
要求是掌握事务的概念、四个性质；故障的四种类别和恢复方法；恢复的基本原则和实现方法。
重点是事务的基本概念、故障的种类和恢复的实现技术。
理解具有检查点的恢复技术是难点。
[教学内容]
4.1事务的基本概念
4.2数据库恢复概述
4.3故障的种类
4.4恢复的实现技术
4.4.1数据转储
4.4.2登记日志文件（Logging）
4.5恢复策略
4.5.1事务故障的恢复
4.5.2系统故障的恢复
4.5.3介质故障的恢复
4.6具有检查点的恢复技术
4.7数据库镜像
第8章并发控制（6学时）
[教学目的和要求]
要求理解并发控制带来的三类问题，需要掌握的内容包括：
封锁、三级封锁协议、并发事务的可串行化、活锁和死锁、死锁的测试，解除死锁的方法，两段锁协议。
重点掌握并发控制带来的三类问题，各类封锁，死锁，三级封锁协议和两段锁协议。
其中三级封锁协议、并发调度的可串行性是本章的难点。
[教学内容]
4.1并发控制概述
4.2封锁（Locking）
4.2.1封锁的定义
4.2.2封锁的类型
4.2.3封锁类型的相容矩阵
4.2.4封锁粒度
4.3封锁协议
4.3.1三级封锁协议
4.3.2封锁方法
4.3.3意向封锁
4.4活锁和死锁
4.4.1活锁
4.4.2死锁
4.4.3死锁的预防
4.4.4死锁的诊断与解除
4.5并发调度的可串行性
4.5.1什么样的并发操作调度是正确的
4.5.2如何保证并发操作的调度是正确的
4.6两段锁协议
4.6.1两段锁协议的内容
4.6.2“两段”锁的含义
4.7封锁的粒度
4.7.1封锁粒度
4.7.2多粒度封锁
4.7.3意向锁
4.8Oracle的并发控制
第9章数据库安全性（3学时）
[教学目的和要求]
要求了解安全性级别，“识记”权限的种类，权限的转授与回收，权限转授图，掌握SQL中的安全性控制，视图的优点，授权和回收语句，了解数据加密法及自然环境的安全性。
重点是数据库安全性控制，其中DAC和MAC是这一章难点。
[教学内容]
4.1计算机安全性概论
4.1.1计算机系统的安全性问题，
4.1.2可信计算机系统评测标准
4.2数据库安全性控制
4.2.1数据库安全性控制概述
4.2.2用户标识与鉴别
4.2.3存取控制
4.2.4自主存取控制方法
4.2.5强制存取控制方法
4.2.6视图机制
4.2.7审计
4.2.8数据加密
4.3统汁数据库安全性
4.3.1统计数据库的特点
4.3.2统计数据库中特殊的安全性问题
4.4Oracle数据库的安全性措施
4.4.1用户标识和鉴定
4.4.2授权和检查机制
4.4.3审计技术
4.4.4用户通过触发器灵活定义自己的安全性措施
第10章数据库完整性（3学时）
[教学目的和要求]
“识记”完整性子系统的功能完整性规则的组成与分类。
结合上机实验掌握并“领会”SQL中的完整性约束在数据库设计中的实现。
[教学内容]
4.1完整性约束条件
4.1.1静态列级约束
4.1.2静态元组约束
4.1.3静态关系约束
4.1.4动态列级约束
4.1.5动态元组约束
4.1.6动态关系约束
4.2完整性控制
4.2.1DBMS的完整性控制机制
4.2.2关系系统三类完整性的实现
4.2.3参照完整性的实现
4.3Oracle的完整性
4.3.1Oracle中的实体完整性
4.3.2Oracle中的参照完整性
4.3.3Oracle中用户定义的完整性
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