具体描述
《数据库系统原理与设计》 内容概要： 本书旨在全面、系统地介绍数据库系统的基本概念、原理、设计方法与实现技术。全书内容涵盖了数据库领域的核心理论与前沿发展，力求在理论深度与工程实践之间取得良好的平衡。 第一部分：数据库基础与数据模型 本部分为理解整个数据库系统的基石。首先，我们将深入探讨数据、信息与数据库的概念，阐述数据管理的发展历程，从文件系统到现代数据库系统的演变，强调结构化数据管理的重要性。 核心内容集中在数据模型上。我们将详细剖析经典的三级抽象模型：概念模型、逻辑模型和物理模型。重点介绍实体-关系（E-R）模型，包括实体、属性、联系的定义、基数和约束的表示。通过大量的图例和案例，帮助读者熟练掌握E-R图的设计与转换。 随后，转向关系模型。这部分是理论的重中之重。我们将系统讲解关系代数（包括选择、投影、连接、并、差、交等基本运算）和关系演算（元组关系演算与域关系演算）。通过实例演示如何使用这些代数语言精确地表达复杂的数据查询需求。 第二部分：关系数据库的设计与规范化 数据库设计的质量直接决定了系统的健壮性和可维护性。本部分聚焦于如何从需求分析到物理实现的全过程。 数据库设计过程被分解为需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计四个主要阶段。我们详细阐述了需求分析的技术，如数据流图（DFD）的绘制与数据字典的建立。 逻辑设计的核心在于规范化理论。我们将系统讲解函数依赖（FD）的判断、闭包的计算以及等价函数依赖集的求法。循序渐进地介绍第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）以及巴斯-科德范式（BCNF）的定义、判断标准和消除非规范化冗余的具体步骤。最后，也会触及更高级的范式（如4NF、5NF），以应对复杂的多值依赖和连接依赖问题。通过设计实例，展示如何通过规范化提升数据存储效率和一致性。 第三部分：SQL与数据库查询语言 SQL是现代关系数据库的标准语言。本部分将使读者能够熟练运用SQL进行数据定义、数据操纵和数据控制。 数据定义语言（DDL）部分，涵盖`CREATE`, `ALTER`, `DROP`等命令，用于数据库、表、索引、视图的创建与修改。 数据操纵语言（DML）是核心，详细讲解`SELECT`语句的各个组成部分（`FROM`, `WHERE`, `GROUP BY`, `HAVING`, `ORDER BY`），重点解析连接（`JOIN`，包括内连接、外连接、交叉连接）的原理与应用。此外，还会介绍数据插入、更新与删除操作。 高级查询技术包括子查询（嵌套查询）、视图的创建与使用、以及集合操作。我们还会专门讲解存储过程、触发器和函数的编写，这是实现复杂业务逻辑和数据完整性约束的关键技术。 第四部分：数据库的并发控制与恢复管理 一个健壮的数据库系统必须能够处理多用户环境下的数据一致性问题，并保证在系统故障后数据不丢失。 并发控制是确保数据正确性的关键。我们将介绍事务（Transaction）的基本特性（ACID原则）。重点阐述实现并发控制的锁定协议，包括两阶段锁定（2PL）及其升级版——严格两阶段锁定（Strict 2PL）。同时，也会介绍基于时间戳的协议和乐观并发控制技术（例如多版本并发控制MVCC的原理概述）。 恢复管理保证了系统的容错能力。本书详细解析了事务的失败原因（硬件、软件、逻辑错误），并重点介绍基于日志文件的恢复技术。我们将剖析延迟更新（Deferred Update）和立即更新（Immediate Update）策略，并详细讲解系统崩溃后，如何利用前滚（Roll Forward）和回滚（Roll Back）操作，利用日志文件确保数据库恢复到一致状态。 第五部分：数据库体系结构与性能优化 本部分从系统实现的角度审视数据库。 数据库体系结构部分，概述了集中式、分布式和客户/服务器（C/S）数据库的结构特点，并探讨了数据库管理系统（DBMS）的内部组件，如查询处理器、存储管理器和事务管理器之间的交互关系。 查询优化是提升系统性能的关键。我们将介绍查询执行计划的生成过程，讲解查询重写（代数优化）和成本估计（基于统计信息的物理优化）的原理。重点分析索引（B+树、哈希索引）对查询性能的影响，以及如何通过合理设计索引来加速数据检索。 第六部分：新兴数据管理技术概述 为跟上技术发展，本部分对当前数据库领域的热点和发展方向进行了概述。内容包括： NoSQL数据库简介：对比关系型数据库，介绍键值存储、文档数据库、列族数据库和图数据库的基本适用场景和原理。 数据仓库与OLAP：介绍多维数据模型（星型、雪花型模式）和数据立方体的概念。 分布式数据库的基本挑战：简要探讨数据分片（水平/垂直）、分布式事务的挑战（如两阶段提交2PC）。 适用对象： 本书适合高等院校计算机科学、软件工程、信息管理等专业本科生和研究生作为教材使用。同时也适用于从事数据库设计、开发、管理和系统维护工作的工程师和技术人员作为参考手册和进阶学习资料。通过本书的学习，读者将不仅掌握数据库技术的理论基础，更能具备设计、构建和优化复杂关系型数据库系统的实践能力。
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