Principles of Database & Knowledge-Base Systems, Vol. 1

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出版者:Computer Science Press
作者:Jeffrey D. Ullman
出品人:
页数:631
译者:
出版时间:1990-1-1
价格:USD 82.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780716781585
丛书系列:
图书标签:
  • database
  • 数据库
  • 知识库
  • textbook
  • [技术.计算机理论]
  • 数据库
  • 知识库
  • 数据管理
  • 信息系统
  • 计算机科学
  • 人工智能
  • 数据模型
  • 查询语言
  • 数据存储
  • 数据库系统
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具体描述

数据库与知识库系统原理:深入探索数据管理与智能系统的基石 图书名称: Principles of Database & Knowledge-Base Systems, Vol. 1 图书简介: 本书是系统性阐述数据库和知识库系统基础理论与核心技术的权威著作。作为该领域研究者和从业者的重要参考,本书专注于构建现代信息系统的两大支柱——数据管理和智能知识表示——的底层逻辑与实现机制。全书结构严谨,内容涵盖了从经典关系模型到前沿知识推理机制的广泛领域,旨在为读者奠定坚实的理论基础,并指引其实际应用方向。 第一部分:数据模型与关系代数基础 (Foundations of Data Models and Relational Algebra) 本书伊始,即对数据管理的理论基石进行了深入剖析。我们首先从历史的角度回顾了数据模型的演变,重点阐述了层次模型 (Hierarchical Model) 和 网状模型 (Network Model) 的结构特点、优缺点及其局限性,为理解关系模型的优越性做铺垫。 随后,全书的核心篇章聚焦于关系模型 (Relational Model)。我们详细介绍了关系代数 (Relational Algebra) 的形式化定义,包括基本的集合操作(并、交、差)以及专门的关系操作(投影、选择、连接、除法)。通过大量的实例推导,读者将掌握如何使用纯粹的代数表达式来精确描述复杂的数据查询需求,这是理解SQL语言底层语义的关键。 数据完整性的维护是关系数据库设计的核心挑战。本书详尽阐述了实体完整性 (Entity Integrity)、参照完整性 (Referential Integrity) 以及函数依赖 (Functional Dependencies, FD) 的概念。在函数依赖的基础上,我们系统地介绍了范式理论 (Normal Forms),包括第一范式 (1NF)、第二范式 (2NF)、第三范式 (3NF) 和巴斯-科德范式 (BCNF)。深入分析了数据冗余的产生原因及其对性能和一致性的负面影响,并提供了一套完整的、基于分解算法的规范化设计流程。 第二部分:数据库查询、存储与事务管理 (Query Processing, Storage, and Transaction Management) 在确立了理论模型之后,本书转入数据库系统的实际操作层面。查询的效率直接决定了系统的性能。我们详细探讨了查询处理 (Query Processing) 的各个阶段:查询解析、查询优化和执行。重点分析了查询优化器 (Query Optimizer) 的工作原理,包括代价模型(Cost Model)的构建、查询重写技术(如谓词下推、连接顺序选择)以及不同连接算法(如嵌套循环连接、排序合并连接、哈希连接)的性能比较。 存储结构是实现高性能I/O的保障。本书剖析了磁盘I/O的特性,并详细介绍了B+树 (B+ Tree) 索引结构的设计原理、构建算法及其在范围查询和点查询中的优化表现。此外,对于哈希索引、位图索引等其他索引技术,也进行了必要的介绍和适用性分析。 现代数据库系统的核心在于并发控制和故障恢复。本书用大量篇幅论述了事务 (Transaction) 的ACID特性及其重要性。在并发控制方面,我们深入讲解了基于锁的协议 (Locking Protocols),包括两阶段封锁 (Two-Phase Locking, 2PL) 及其改进版本,并分析了由此可能导致的死锁问题及其检测与预防机制。 故障恢复机制是系统可靠性的最后一道防线。本书全面阐述了基于日志 (Logging) 的恢复技术,包括写前日志 (Write-Ahead Logging, WAL)、延迟更新 (Deferred Update) 和立即更新 (Immediate Update) 策略,以及如何在系统崩溃后通过重做 (Redo) 和撤销 (Undo) 操作保证数据的一致性和持久性。 第三部分:知识库系统与逻辑基础 (Knowledge-Base Systems and Logical Foundations) 区别于纯粹的数据管理系统,本书的后半部分将视角投向了知识表示与推理 (Knowledge Representation and Reasoning)。这是数据库系统向智能信息系统演进的关键桥梁。 知识库系统以逻辑为基础,本书首先构建了一阶逻辑 (First-Order Logic, FOL) 的形式化基础,包括原子公式、量词的使用以及逻辑等价性。在此基础上,我们阐述了如何将现实世界的陈述转化为逻辑公式,即知识的表示。 推理机制是知识库系统的核心能力。本书详细介绍了演绎推理 (Deductive Reasoning) 的基本方法,特别是归结原理 (Resolution Principle)。读者将学习如何将问题转化为合取范式 (Conjunctive Normal Form, CNF),并应用归结算法来证明定理或回答查询。 我们还探讨了更贴近实际应用的推理模式,如基于规则的系统 (Rule-Based Systems) 和语义网络 (Semantic Networks) 的结构。重点分析了前向链接 (Forward Chaining) 和后向链接 (Backward Chaining) 在知识发现和问题求解中的应用场景及其计算复杂性。 最后,本书涉及了不确定性知识的表示,初步介绍了概率逻辑(如贝叶斯网络的基础概念)在处理不完全或不确定信息时的优势,为后续高级智能系统研究埋下了伏笔。 本书内容全面、论证严密,不仅是理解现有数据库技术原理的必读教材,也是未来设计更复杂、更智能信息系统的理论指南。它要求读者具备一定的离散数学和编程基础,以充分吸收其形式化和算法层面的深度内容。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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坦白说,第一次接触到这本书的时候,我的第一反应是“这得学到什么时候才能看完?”。它厚实得像一本砖头,里面的文字也是密密麻麻的,各种公式、符号更是让人眼花缭乱。但当我真正沉下心来,开始逐字逐句地阅读时,我才发现,这本“砖头”里,蕴含着的是一座金矿。作者的叙事方式,绝对是那种“大巧若拙”的风格。他不会刻意去使用华丽的辞藻,而是用最朴实、最严谨的语言,将最核心的概念一层层地剥开,展现在读者面前。我特别喜欢他在解释数据库的底层原理时所下的功夫。比如,在讲解索引的原理时,他会详细介绍B树和B+树的结构,以及它们是如何通过平衡树的特性来保证查询效率的。他还会在书中插入各种图示,让我能够非常直观地看到这些数据结构是如何构建的,以及在插入、删除操作时,树的结构是如何调整的。这对于我这样希望深入理解数据库性能优化的人来说,简直是无价之宝。而对于数据库事务的管理,作者更是将我从一个“只知道有ACID”的初学者,变成了一个“理解ACID是如何实现的”的“内行”。他详细讲解了各种并发控制机制,从最简单的基于锁的方法,到更复杂的基于时间戳和多版本的方法。尤其是在解释MVCC(多版本并发控制)时,作者通过大量的细节描述和场景分析,让我对它如何有效地解决读写冲突,提高系统并发能力有了非常深刻的理解。这本书的内容几乎涵盖了数据库和知识库系统的所有关键领域,并且都进行了深入的剖析。

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当我第一次接触这本书时,我正在为我的研究生课程寻找一本能够真正深入理解数据库技术核心的书籍,市面上同类书籍琳琅满目,但大多数都流于表面,或者过于侧重某个特定技术点,而这本书,如同一股清流,迅速吸引了我的目光。它并非那种“速成”读物,而是更像一位经验丰富的导师,循序渐进地引导我穿越数据库和知识库系统的广阔天地。我特别欣赏作者在解释复杂概念时的严谨性,每一个定义都经过仔细推敲,每一个定理都附有清晰的证明。例如,在讨论关系模型时,作者不仅详细阐述了关系代数和元组演算,更深入地分析了它们在理论上的等价性,以及这种等价性对数据库设计和查询优化的重要意义。这让我茅塞顿开,原来我们日常使用的SQL语言背后,竟然隐藏着如此深厚的数学理论支撑。而在并发控制的章节,作者对各种锁机制、多版本并发控制(MVCC)等技术的阐述,更是细致入微,通过大量的图示和实例,将原本抽象的概念变得触手可及。我记得尤其深刻的是关于死锁的分析,作者不仅讲解了死锁的产生条件,还详细介绍了各种预防、检测和解除死锁的算法,以及它们在实际系统中的应用场景。这本书还有一个显著的特点,就是它对知识库系统的探讨,这部分内容通常在其他数据库书籍中较少涉及,但这本书却给予了足够的重视,从知识表示方法,到推理引擎的设计,再到不确定性推理和学习,都进行了深入的阐述。这让我意识到,数据库技术不仅仅是存储和检索数据,它与人工智能、知识工程等领域有着千丝万缕的联系,这本书成功地架起了这座桥梁。

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这本书的出现,对我而言,更像是一场知识的“洗礼”。我一直以来对数据库的理解,可能更多地停留在“如何用”的层面,但这本书,则带领我走向了“为何是这样”的深层探索。作者的写作风格,我只能用“炉火纯青”来形容。他能够将非常抽象、非常底层的概念,用一种引人入胜的方式呈现出来。比如,在解释关系代数中的各种运算时,他会精心设计例子,让我能够直观地理解“选择”、“投影”、“连接”等操作的实际含义,而不是仅仅停留在符号的层面。而当他谈到数据库的存储结构和索引机制时,他更是将抽象的算法用清晰的图示和逐步的演进过程来展现,让我能够清晰地看到一个B+树是如何构建起来的,以及它为何能够如此高效地加速查询。让我印象深刻的是,书中对于数据库事务的ACID特性以及并发控制的讲解。作者并没有简单地抛出各种锁机制,而是非常细致地分析了不同锁类型(共享锁、排他锁)的特点,以及它们如何被用来保证隔离性。他还会讨论到多版本并发控制(MVCC)的工作原理,并通过大量的场景分析,让我理解了它在提高系统吞吐量方面的巨大优势。当然,这本书的知识体系是相当庞大的,从关系模型的基础,到SQL的深入,再到事务管理、查询优化、存储结构,以及知识库系统的高级概念,几乎无所不包。它要求读者具备一定的数学基础和逻辑思维能力,但对于愿意投入时间和精力的读者来说,这本书的回报将是巨大的。

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这本书的阅读体验,对我来说,更像是一次“学术探险”。它不是那种轻松愉快的读物,而是需要你投入极大的耐心和精力,去一点点地挖掘其蕴含的知识宝藏。作者的写作风格,我用“沉静而有力”来形容。他不会用花哨的语言去吸引眼球,而是用最严谨、最扎实的学术语言,构建起一个逻辑严密的知识体系。我特别欣赏作者在基础概念的讲解上所付出的努力。比如,在介绍数据模型时,他不仅详细阐述了关系模型,还追溯了它与早期数据模型(如网状模型、层次模型)的演进关系,让我能够更深刻地理解关系模型为何能够成为主流。在关于SQL语言的部分,作者更是将我从一个“SQL命令的使用者”提升到了一个“SQL命令的理解者”。他详细讲解了各种SQL语句的底层实现机制,以及它们如何被数据库系统进行优化,从而实现高效的查询。让我印象最深刻的是,在处理数据库事务的ACID特性以及并发控制的部分。作者花了大量的篇幅,深入浅出地讲解了各种并发控制技术,包括各种锁的类型、使用场景,以及多版本并发控制(MVCC)的工作原理。他会通过大量的图示和场景分析,让我能够直观地理解这些技术是如何在复杂的并发环境中,保证数据的完整性和一致性的。这本书的知识密度非常高,但也正是这种高密度,让我能够在一个相对较短的时间内,建立起对数据库和知识库系统核心原理的全面认识。

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这本书的封面设计就透着一股浓浓的学术范儿,厚重而严谨,金属蓝和深灰的搭配,还有那个朴素却极具辨识度的字体,一眼就能看出这是要深入钻研的教材。我拿到手的时候,心里其实是忐忑的,毕竟“数据库与知识库系统原理”这个标题听起来就不是轻松的读物。第一眼翻开,映入眼帘的是密密麻麻的公式、图表和细致入微的解释,这绝对不是那种可以随便翻翻就懂的书。它更像是一本武功秘籍,每一招每一式都蕴含着深厚的功力,需要耐心去揣摩,去练习,去领悟。从基础概念的铺陈,到各种模型、算法的详述,再到实际应用中的权衡与取舍,这本书几乎涵盖了数据库和知识库系统领域的方方面面。那些关于关系模型、SQL语言的严谨定义,以及其背后的数学原理,让我对原本以为已经熟悉的领域有了更深的认识。更不用说后面关于事务管理、并发控制、故障恢复等核心章节,那简直是数据库系统稳定运行的基石,作者花了大量的篇幅去解释这些复杂机制的运作原理,以及它们如何共同保障数据的完整性和一致性。即便是在知识库系统这一部分,作者也没有简单地介绍概念,而是深入探讨了表示方法、推理机制、不确定性处理等关键技术,这对于想要理解更高级智能系统的读者来说,无疑是一笔宝贵的财富。这本书的优点在于它的深度和广度,它不仅仅停留在表面的操作层面,而是追根溯源,揭示了隐藏在技术背后的逻辑和原理,让读者能够从根本上理解这些系统是如何工作的。当然,这也意味着阅读这本书需要投入大量的时间和精力,需要扎实的数学基础和逻辑思维能力,但正是这种挑战,才使得最终的收获更加丰厚。

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当我拿到这本书的时候,我并没有立刻开始阅读。它实在太厚重了,散发着一种“不容小觑”的气场。我心里清楚,这绝对不是一本可以“速读”或者“泛读”的书。我花了几天时间,只是翻阅目录和一些章节的开头,就被其中细致的逻辑和严谨的论述所震撼。作者在编写这本书时,一定是投入了极大的心血,将自己多年来在数据库和知识库系统领域的积累,毫无保留地倾注其中。我特别欣赏作者对于基础概念的讲解。例如,在介绍关系模型时,作者并没有仅仅停留在“表”的概念上,而是从集合论的角度出发,详细解释了关系、属性、元组等基本概念,并深入阐述了函数依赖和多值依赖等规范化理论的基础。这些看似“遥远”的理论,却直接指导着数据库的设计和优化,让我对如何构建一个高效、可靠的数据库有了全新的认识。在处理并发控制的部分,作者更是将我从一个“使用者”变成了一个“洞察者”。他详细讲解了各种锁协议,包括两阶段锁协议(2PL),以及它所带来的潜在问题,如死锁。然后,他会引出基于时间戳的并发控制方法,并进一步探讨了多版本并发控制(MVCC)这一在现代数据库系统中广泛应用的机制。这种循序渐进、层层深入的讲解方式,让我能够逐步理解这些复杂技术的设计哲学和实现细节。这本书的深度和广度,让我在阅读过程中不断产生“原来如此”的感叹,它不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的启迪。

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在我拿到这本书的那一刻,我的内心是充满期待的,但也有一丝忐忑。毕竟,“数据库与知识库系统原理”这个书名,就预示着这是一本严肃而深入的学术著作。然而,当我翻开第一页,并开始阅读时,这种忐忑很快就被作者的专业功底和清晰的讲解所取代。作者在书中展现出的,是对数据库和知识库系统领域深刻的理解和洞察。他并没有仅仅停留在对各种技术名词的介绍,而是深入挖掘了它们背后的原理和逻辑。例如,在讲解关系模型时,作者不仅详细阐述了关系代数和元组演算,还深入分析了它们之间的等价性,以及这种理论基础如何影响着SQL语言的设计和查询优化。我尤其欣赏作者在处理并发控制这一复杂话题时的细致。他详细介绍了各种并发控制机制,包括基于锁的方法(如两阶段锁协议)和基于时间戳的方法,并深入分析了它们在保证事务隔离性方面的优缺点。更重要的是,作者通过大量的实例和图示,将原本抽象的算法变得易于理解。我记得特别深刻的是关于死锁的部分,作者不仅讲解了死锁的产生条件,还详细介绍了各种检测和预防死锁的策略,这对于理解分布式数据库系统的健壮性至关重要。此外,书中对知识库系统的探讨,也为我打开了新的视野,让我认识到数据库技术在人工智能领域的广阔应用前景。这本书的内容之丰富、讲解之深入,让我感觉仿佛经历了一次彻底的“知识升级”。

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说实话,刚拿到这本书的时候,我以为自己会因为里面的公式和理论而望而却步,毕竟我对数学的敏感度一直不算太高。然而,事实证明我低估了它。这本书的伟大之处,在于它不仅仅是堆砌理论,而是巧妙地将理论与实践紧密结合。作者非常擅长用生动形象的比喻和贴近实际的例子来解释抽象的概念。比如,在讲解索引的原理时,作者用了“图书馆的目录”来类比B树,形象地说明了索引如何加速数据查找,以及不同类型索引的优劣。再比如,在讨论事务的ACID特性时,作者会从银行转账这样的生活场景出发,生动地解释为什么必须保证原子性、一致性、隔离性和持久性,让那些原本枯燥的学术概念瞬间鲜活起来。我尤其喜欢书中那些“思考题”和“练习题”,它们并非简单的知识点复述,而是需要读者运用所学知识去分析问题、解决问题,这极大地激发了我主动学习的积极性。我曾经花费了数个小时去解决一个关于并发控制死锁检测的练习题,虽然过程很痛苦,但当最终找到答案时,那种成就感是无与伦比的。而且,这本书的知识体系构建得非常完整,从最基础的数据模型,到复杂的事务管理,再到前沿的知识库系统,层层递进,逻辑严谨,让读者能够建立起一个清晰而全面的知识框架。对于那些想要深入了解数据库和知识库系统背后机制的读者,这本书无疑是一本不可多得的宝典,它不仅传授了知识,更培养了解决问题的能力。

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在我接触了这本书后,我对数据库和知识库系统的看法发生了翻天覆地的改变。在此之前,我对这些概念的理解可能仅限于CRUD操作和SQL查询,认为它们不过是IT系统中实现数据存储和检索的工具。然而,这本书彻底颠覆了我的认知。它所展现的,是一个庞大、精巧且充满智慧的系统工程。作者以一种近乎“解剖”的方式,将数据库和知识库系统的每一个组成部分都进行了细致的剖析。从最基础的数据模型,如关系模型、网状模型、层次模型,到更复杂的面向对象模型和XML模型,作者都进行了详尽的阐述,并分析了它们的优缺点以及适用场景。这让我明白,数据在被存储之前,其结构的设计是多么重要,它直接关系到后续的查询效率和系统的可维护性。而SQL语言的部分,作者更是将我从一个“使用者”提升到了一个“理解者”,我开始明白各种SQL语句背后的查询优化原理,理解为什么有些查询会快如闪电,而有些查询却慢如蜗牛。更令我着迷的是关于事务管理和并发控制的章节。作者深入浅出地讲解了ACID特性,以及为了保证这些特性所设计的各种锁机制、时间戳排序、多版本并发控制等算法,这些复杂的机制在保障数据一致性和系统可用性方面发挥着至关重要的作用。我曾经花费大量时间去理解MVCC的运作机制,书中大量的图示和详细的步骤解释,帮助我最终掌握了这个相对复杂的概念。此外,书中对知识库系统的探讨,也为我打开了另一扇门,让我看到了数据库技术与人工智能的结合点,以及如何用结构化的方式来表示和处理知识。

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我必须承认,当我第一次翻开这本书时,我的内心是充满敬畏的,甚至带有一丝恐惧。这本书的厚度和其内容所包含的严谨学术性,让我一度怀疑自己是否能够完全消化。然而,随着阅读的深入,我逐渐被作者的专业知识和独特的讲解方式所吸引。作者并非仅仅罗列枯燥的定义和公式,而是试图从读者的角度出发,用清晰的逻辑和丰富的案例来阐释每一个概念。比如,在讲解数据模型时,作者不仅介绍了关系模型,还追溯了它出现的历史背景,以及它如何克服了早期数据模型的种种弊端,这使得读者能够更深刻地理解其价值。在讨论数据库设计时,作者详细阐述了范式理论,并通过大量的实例说明了如何通过规范化来消除数据冗余,提高数据一致性。我尤其欣赏作者在讲解事务管理和并发控制时所展现出的深度。他并没有简单地列举各种算法,而是详细分析了每种算法的设计思想、适用场景以及潜在的局限性。例如,在讲解两阶段锁协议时,作者不仅解释了其工作原理,还深入分析了它可能导致的死锁问题,并接着引出了各种死锁检测和避免的策略。这种层层递进、刨根问底的讲解方式,让我对这些复杂的技术有了更透彻的理解。此外,这本书对知识库系统的深入探讨,也为我提供了一个全新的视角。它让我认识到,数据库技术并不仅仅局限于结构化数据的管理,还可以应用于更广泛的知识表示和推理领域,这对于我未来在人工智能和数据科学方向的学习具有重要的指导意义。

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20年前的书,10年前读的,数据库理论方面的经典,05年Abiteboul除了一本数据库理论方面的新书,据说也不错,但没看过,因为逐渐地不研究数据库了。

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