具体描述
数据库技术是现代信息系统开发与应用中一项极为重要的基础技术。《高级数据库系统及其应用》全面介绍数据库的基本原理、技术体系、实现方法和发展动态。全书包括4个部分共14章。第1部分介绍数据库系统基础，涵盖数据库技术的基本原理、体系结构和应用方面的主题；第2部分介绍数据库系统实现，涵盖关系数据库在系统实现方面的相关主题知识；第3部分介绍对象数据及web数据库方面的相关主题知识；第4部分涉及数据库的一些高级主题，介绍数据仓库、数据挖掘和演绎数据库方面的相关主题知识。
《高级数据库系统及其应用》概念清晰、知识体系完整，内容组织合理实用，并且适度地介绍了数据库技术的发展趋势和最新动态。
《高级数据库系统及其应用》可作为高等院校计算机及信息技术相关专业研究生和高年级本科生的教材，同时也可作为数据库研究和开发人员的参考书。
数据库系统原理与实践 面向对象与关系模型的深度融合：从理论基石到前沿应用 本书导览 本书旨在为读者构建一个全面而深入的数据库系统知识体系，涵盖从基础理论到现代实践的各个层面。我们着重探讨关系代数、范式理论等经典基石，并将其与面向对象数据库（OODBMS）及面向对象关系数据库（ORDBMS）的最新发展进行有机结合。全书内容力求严谨性与应用性的平衡，确保读者不仅理解“如何做”，更能洞悉“为何如此做”。 第一部分：基础理论与数据模型 本部分奠定坚实的理论基础，是理解复杂数据库系统的先决条件。 第一章：数据库系统的演进与核心概念 本章追溯了数据管理技术的发展历程，从早期的层次模型和网状模型，到关系模型的革命性突破。详细阐述了数据、信息、知识之间的层级关系，并清晰界定数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）以及数据库系统的概念范畴。我们深入探讨了数据独立性（物理和逻辑）的重要性及其实现机制，这是现代数据库设计的基本要求。 第二章：实体-关系（E-R）模型与数据建模 E-R模型作为概念数据建模的首选工具，在本章得到详尽阐述。内容包括实体、属性、联系的定义，以及基数约束（一对一、一对多、多对多）的精确表达。着重分析了超键、候选键、主键的概念，并引入了弱实体集的处理方法。最后，通过多个实际案例演示如何将复杂的业务需求转化为清晰的E-R图。 第三章：关系模型与关系代数 本章是理解SQL及关系运算的理论核心。详细介绍了关系模型的形式化定义，包括域、元组、关系（表）的严格规范。关系代数部分，我们不仅覆盖了传统的并、差、交、选择（$sigma$）、投影（$pi$）、连接（$Join$）等基本运算，更深入探讨了自然连接、左/右外连接、半连接等实用运算。通过代数表达式的推导，展示了复杂查询的数学基础。 第四章：函数依赖与范式理论 范式理论是保证数据库设计质量的关键。本章系统讲解了函数依赖（FD）的定义、闭包计算、以及无损连接和保持函数依赖的分解。依次深入剖析了第一范式（1NF）到巴斯-科德范式（BCNF）的规范过程，并对比了2NF和3NF的细微差别与实际应用中的取舍。对于更高范式（如4NF、5NF），本章提供了概念介绍和其在处理多值依赖（MVD）及连接依赖（JD）时的作用。 第二部分：关系数据库的实现与查询优化 本部分聚焦于数据如何在存储介质上高效组织，以及如何优化查询执行路径。 第五章：SQL：结构化查询语言 SQL作为应用最广泛的DML和DDL语言，在本章进行全面覆盖。除了标准的数据定义（CREATE, ALTER, DROP）和数据操作（INSERT, UPDATE, DELETE），重点讲解了复杂查询的编写技巧，包括子查询、视图的创建与限制、集合操作。特别强调了窗口函数（Window Functions）在OLAP场景下的强大能力，以及事务的ACID特性在SQL中的体现。 第六章：关系数据库的存储结构与索引技术 本章深入探讨了数据在磁盘上的物理组织。讨论了堆文件、顺序文件等基本组织方式。索引技术是性能的关键，详细分析了B+树索引的结构、插入、删除和查询过程，解释了为何B+树是现代关系型数据库的首选。此外，还对比了散列索引、位图索引的适用场景和局限性。 第七章：查询处理与优化 一个高效的查询优化器是高性能DBMS的核心。本章讲解了查询处理的四个主要阶段：查询重写、代数表达式优化、关系代数到物理执行计划的转换，以及最终的执行。重点剖析了成本模型的建立，以及启发式优化（如连接顺序的选择）与基于成本的优化（CBO）的工作原理。通过实例分析，展示了不同执行计划的成本差异。 第八章：事务管理与并发控制 事务的四个基本特性（ACID）是数据库可靠性的保证。本章详细介绍了并发控制的必要性，并系统地分析了各种并发控制机制，包括基于封锁的协议（两阶段封锁2PL及其改进）、时间戳协议、乐观并发控制（OCC）以及多版本并发控制（MVCC）的工作原理及其在现代数据库中的应用。 第三部分：高级数据库概念与扩展 本部分关注数据库系统在特定复杂环境下的扩展和发展方向。 第九章：数据完整性与安全机制 本章探讨了保证数据质量和系统安全的策略。数据完整性包括实体完整性、参照完整性（外键约束）和用户自定义完整性（CHECK约束）。安全机制方面，涵盖了授权（GRANT/REVOKE）、角色管理、以及基于视图的访问控制模型。 第十章：数据备份、恢复与容错机制 可靠性是企业级数据库不可或缺的部分。本章详细介绍了数据库的故障类型（如系统崩溃、介质故障）以及恢复机制。重点讨论了基于日志（如Write-Ahead Logging, WAL）的恢复技术，包括脏页处理、系统重启恢复、以及前滚（Redo）和回滚（Undo）操作的精确流程。 第十一章：面向对象数据库（OODBMS）的概念基础 虽然关系模型占据主导地位，但OODBMS在处理复杂对象和多媒体数据时显示出优势。本章介绍面向对象数据库的基本特征，包括对象标识（OID）、封装性、继承性以及多态性在数据模型中的体现。对比了对象持久化与传统关系表的区别。 第十二章：分布式数据库系统的基本架构 随着数据量的爆炸式增长，分布式数据库成为研究热点。本章介绍了分布式系统的分类（同构/异构、集中式/分散式）。深入讨论了数据在网络中的数据划分（水平、垂直、混合）策略，以及数据复制的优缺点和同步机制。简要介绍了分布式事务的两阶段提交（2PC）协议。 总结与展望 本书的最终目标是培养读者构建、管理和优化复杂数据存储系统的能力。我们通过对理论的深刻理解和对工程实践的细致描述，确保读者能够应对未来数据库技术发展带来的挑战，无论是传统的关系型、面向对象的，还是新兴的NoSQL领域，都能找到其原理的根源。
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