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出版者:Que

作者:Thomas Moore

出品人:

页数:456

译者:

出版时间:2006-07-31

价格:USD 34.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780789735881

丛书系列:

图书标签:

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《数据库系统设计与实现：从理论到实践》 内容提要： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践指导意义的数据库系统知识体系。我们聚焦于关系型数据库的核心原理、现代数据库管理系统的架构、高效的数据建模技术，以及在真实世界中设计、开发、部署和维护高性能、高可靠性数据库系统的全过程。全书结构清晰，理论阐述严谨，同时配有大量的实际案例和代码示例，确保读者能够将所学知识迅速应用于解决实际的工程问题。 第一部分：数据库基础与理论基石 本部分是构建坚实理论基础的关键。我们将从信息时代的本质需求出发，探讨数据、信息与知识的层次结构，并详细介绍数据库系统的发展历程及其在各类应用中的核心地位。 第1章：数据管理范式的演进与选择 本章深入剖析了从文件系统到早期数据库系统，再到现代关系模型（RDBMS）的发展路径。重点讲解了数据模型的抽象层次，包括概念模型、逻辑模型和物理模型。我们将详尽阐述关系代数（Relational Algebra）和元组演算（Tuple Calculus）的数学基础，这是理解SQL和查询优化器工作原理的先决条件。此外，我们还会对当前流行的NoSQL模型（如键值存储、文档型、图数据库和列式存储）进行初步的分类介绍，帮助读者理解不同场景下的适用性权衡。 第2章：关系模型与完整性约束 深入探讨关系模型的规范化理论。从函数依赖（Functional Dependencies, FDs）的定义入手，系统性地讲解了第一范式（1NF）到BCNF（Boyce-Codd Normal Form）的分解过程。我们不仅会演示如何识别和消除冗余，还会探讨反范式化（Denormalization）在特定性能需求下的合理应用场景。完整性约束（实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性）的定义、实现机制及其对数据一致性的保障作用将作为本章的重点。 第二部分：数据建模与SQL精通 本部分侧重于如何将现实世界的业务需求转化为精确的、可执行的数据库蓝图，并掌握用于操作和管理这些蓝图的标准语言——SQL。 第3章：实体关系模型（E-R）与统一建模语言（UML） 详细介绍E-R图的设计原理、符号表示及其在需求分析中的作用。重点讲解如何将复杂的业务规则（如多对多关系、递归关系、约束条件）准确地映射到E-R模型中。随后，我们将引入UML类图作为更现代、更具表达力的建模工具，演示如何使用类图来辅助概念模型的设计，并讨论从UML到逻辑模式（Schema）的转换步骤。 第4章：关系代数与SQL高级应用 本章超越基础的CRUD操作。我们精讲了SQL的标准结构化查询语言（SQL）的各个子集：数据定义语言（DDL）、数据操作语言（DML）和数据控制语言（DCL）。高级内容包括窗口函数（Window Functions）在复杂报表生成中的应用、公共表表达式（CTE）的嵌套使用、集合操作的优化处理，以及存储过程（Stored Procedures）、触发器（Triggers）和自定义函数（User-Defined Functions）的编写与调试技巧。我们将通过大量实际的OLTP和OLAP场景案例来巩固这些知识点。 第三部分：数据库系统实现与内部机制 理解数据库如何“工作”是性能优化的前提。本部分将揭示数据库管理系统（DBMS）的内部结构和核心算法。 第5章：存储管理与文件结构 系统介绍磁盘I/O的原理、缓冲池管理机制（Buffer Pool Management）和数据页（Page）的组织方式。深入探讨堆文件（Heap Files）、有序记录文件（Sorted Files）和各种索引结构（如B+树、哈希索引）的物理布局、维护策略和查找性能分析。我们将详细剖析B+树的插入、删除和分裂操作，解释为何它成为现代关系型数据库的首选索引结构。 第6章：事务管理与并发控制 事务的ACID特性是数据库可靠性的核心保障。本章将详细解释原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）的实现细节。重点讲解并发控制技术：锁机制（如共享锁、排他锁、意向锁）、两阶段封锁协议（2PL）及其改进形式。同时，我们会对比基于锁的并发控制与无锁并发控制（如多版本并发控制MVCC）的工作原理和优劣势。 第7章：数据恢复与日志系统 数据丢失是灾难性的。本章聚焦于持久性和恢复机制。我们将深入探讨事务日志（Transaction Log）的结构、写入方式（如Write-Ahead Logging, WAL）。系统讲解基于日志的恢复算法：延迟保证（Deferred Guarantee）和立即保证（Immediate Guarantee），以及如何有效地执行检查点（Checkpoints）操作，以实现快速的系统重启和数据恢复。 第四部分：性能优化与高级主题 本部分将读者带入数据库调优的实战领域，解决“为什么我的查询这么慢？”这一核心问题。 第8章：查询处理与优化 本章是性能调优的灵魂。首先介绍查询处理的阶段：查询分析、查询重写和查询计划生成。随后，深入剖析查询优化器的工作原理，包括成本模型（Cost Model）、统计信息收集的重要性。重点讲解各种连接算法（如嵌套循环连接、哈希连接、合并连接）的执行效率对比，以及启发式优化规则的应用。我们将提供一套系统化的流程，指导读者如何通过分析执行计划（Execution Plan）来诊断和改进慢查询。 第9章：数据库安全与管理 讨论数据库系统的安全架构，包括用户认证、授权模型（基于角色的权限管理RBAC）和数据加密技术（静态加密与传输中加密）。同时，介绍数据库的日常运维工作，如备份策略的制定（全量、增量、差异备份）、性能监控工具的使用、容量规划和故障转移（Failover）机制的设置。 第10章：分布式数据库架构概述 展望现代数据系统的发展方向，初步介绍分布式数据库的基本概念，包括数据分区（Sharding/Partitioning）、数据复制（Replication）策略（如主从复制、多主复制）以及分布式事务处理面临的一致性挑战（如CAP理论的权衡）。 本书特色： 理论与实践的完美结合： 每一个核心概念后都紧跟一个或多个经过精心设计的实战案例。 跨平台思维： 讲解的原理适用于Oracle、SQL Server、PostgreSQL和MySQL等主流DBMS，培养读者的通用设计能力。 深度剖析优化器： 不停留在“使用索引”的层面，而是深入探究优化器如何选择最佳执行路径。 面向工程实践： 强调在设计阶段就避免性能陷阱，而非事后打补丁。 本书是数据库工程师、数据架构师、软件开发人员以及任何希望深入理解和精通数据存储与管理技术的专业人士的理想参考书和学习指南。通过系统学习，读者将能够自信地设计和构建下一代数据驱动型应用。

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