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出版者:高等教育

作者:李治洪

出品人:

页数:298

译者:

出版时间:2011-1

价格:33.60元

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isbn号码:9787040255430

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《现代数据库系统设计与优化》内容简介 导言：数据驱动时代的基石 在信息爆炸的今天，数据已成为驱动社会进步的核心动力。从商业决策到科学研究，再到日常生活中的智能推荐，高效、可靠地管理和利用数据是现代信息系统的生命线。《现代数据库系统设计与优化》正是为应对这一挑战而编写的专业著作。本书全面深入地探讨了当代主流数据库系统的原理、设计、实现与性能优化技术，旨在为读者构建坚实的数据管理理论基础，并提供实用、前沿的工程实践指导。本书不仅面向计算机科学、软件工程等专业的学生和研究人员，也面向希望深入理解和优化企业级数据系统的数据库管理员（DBA）、后端开发工程师和系统架构师。 第一部分：数据库系统的基础理论与结构 本书伊始，我们首先回归计算机科学的本质，构建对数据库系统的整体认知。 第一章：数据库系统概述与发展脉络 本章详细介绍了数据库系统的概念、基本功能以及它在信息技术架构中的核心地位。内容涵盖了从早期的网状模型、层次模型到关系模型的演进历史，并着重分析了当前面向对象数据库、对象关系数据库以及NoSQL数据库等多种范式的产生背景和适用场景。我们讨论了数据库系统的三级模式架构（外模式、概念模式、内模式）及其对应的“数据独立性”优势，这是理解现代数据库设计哲学的关键。此外，本章还对数据仓库（DW）、数据湖（Data Lake）等数据管理前沿概念进行了初步的界定。 第二章：关系代数与SQL语言精讲 关系模型是当前最主流的数据库范式。本章深入剖析了关系代数的运算规则，包括选择、投影、连接、除法等基本操作及其组合，为理解查询优化奠定理论基础。随后，本书详尽讲解了结构化查询语言（SQL）。我们不仅覆盖了标准SQL的DDL（数据定义）、DML（数据操作）和DCL（数据控制）语法，更侧重于复杂查询的构建，如窗口函数（Window Functions）、通用表表达式（CTE）以及存储过程和触发器的编写。对事务的隔离级别、原子性、一致性、隔离性、持久性（ACID）的深入解析，是理解并发控制的前提。 第三章：数据模型与实体关系（E-R）建模 有效的数据结构设计是系统成功的关键。本章聚焦于实体关系（E-R）模型的构建过程，详细讲解了实体、属性、关系、基数约束和参与约束的定义。我们随后将E-R图向关系模式的转换规则进行了系统化的梳理，并引入了“泛化/特化”等更高级的概念。重点在于讲解如何通过范式理论（1NF, 2NF, 3NF, BCNF）来消除数据冗余和更新异常，确保数据模型的高效和健壮性。 第二部分：数据库的内部实现与存储管理 本部分将视角转向数据库内部，探讨数据如何在磁盘上高效存储和检索。 第四章：文件组织与磁盘存取 数据库的性能瓶颈往往在于I/O操作。本章详细分析了数据的物理存储结构，包括堆文件、顺序文件、散列文件等组织方式的优缺点。特别关注了磁盘I/O操作的原理、缓存机制以及如何通过合理的块大小设计来优化顺序访问和随机访问的效率。 第五章：索引结构与查找算法 索引是提升查询速度的核心技术。本书对B树和B+树的结构进行了详尽的图解和算法推导，阐明了B+树为何成为大多数关系型数据库的首选索引结构。此外，我们还探讨了更高级的索引技术，如位图索引（Bitmap Index）、全文索引（Full-Text Index）以及针对特定数据类型（如空间数据）的R树、GiST等索引结构，并分析了复合索引的创建和使用准则。 第六章：事务管理与并发控制 并发事务的处理是数据库稳定运行的难点。本章系统介绍了事务的特性，以及解决并发控制问题的两大主流方法：基于锁的协议（两阶段锁定2PL、严格2PL）和时间戳协议。我们深入分析了各种锁的类型（共享锁、排他锁）以及死锁的检测与预防机制，确保多用户环境下数据的一致性。 第七章：恢复管理机制 数据持久性的保证依赖于强大的恢复机制。本章讲解了故障的分类（系统崩溃、事务故障等）以及恢复操作的原理，重点剖析了基于日志（Log-based Recovery）的恢复技术，包括预写式日志（WAL）、检查点（Checkpoint）技术，以及如何通过前滚（Redo）和回滚（Undo）操作实现系统从任意故障点安全恢复。 第三部分：查询处理与性能优化 高效的查询执行是衡量数据库性能的关键指标。 第八章：查询的词法分析、语法分析与查询重写 本章揭示了SQL查询语句从用户输入到执行计划生成的过程。内容涵盖了SQL的解析树生成、语义检查，以及如何将复杂的SQL转化为关系代数表达式。着重分析了查询重写（Query Rewriting）阶段，即利用等价变换规则（如谓词下推、连接消除）来简化查询结构。 第九章：查询优化器与执行计划生成 查询优化是现代数据库系统的“大脑”。本章详细介绍了启发式优化（基于规则的优化）和基于成本的优化（CBO）的工作流程。我们着重探讨了成本模型的建立，包括选择性（Selectivity）和基数（Cardinality）的估算方法，以及动态规划算法在连接顺序选择中的应用。理解优化器的决策过程，是进行高效SQL调优的前提。 第十章：连接算法的比较与选择 连接操作通常是查询中最耗时的部分。本章系统比较了三种主要的连接算法：嵌套循环连接（Nested-Loop Join, NLJ）、排序合并连接（Sort-Merge Join, SMJ）和哈希连接（Hash Join, HJ）的内部机制、适用场景及其性能特点，帮助读者根据数据分布和可用内存选择最佳的执行策略。 第四部分：分布式、NoSQL与前沿技术 面对海量数据和高并发的需求，传统集中式数据库面临瓶颈，本书引入了现代数据架构的解决方案。 第十一章：分布式数据库原理与数据分片 本章介绍了构建高可用、可扩展系统的关键技术——分布式数据库。内容覆盖了数据分片的策略（如哈希分片、范围分片、列表分片），以及数据冗余和复制（Replication）的实现方式。深入讨论了分布式事务的挑战，包括两阶段提交（2PC）协议及其在网络分区下的局限性，并引入了BASE理论的理念。 第十二章：NoSQL数据库的分类与应用 NoSQL数据库因其灵活性和高可扩展性在特定领域取得了巨大成功。本章系统分类讲解了四种主要类型：键值存储（Key-Value Stores）、文档数据库（Document Databases，如MongoDB）、列式数据库（Column-Family Stores，如Cassandra）和图数据库（Graph Databases）。每种类型都辅以实际应用场景分析，说明何时应选择NoSQL而非传统关系型数据库。 第十三章：数据安全、隐私保护与新兴趋势 在数据合规性要求日益严格的背景下，安全性和隐私保护至关重要。本章探讨了数据库安全的核心机制，包括身份验证、授权管理、数据加密（静态和传输中）技术。此外，我们还展望了数据库领域的前沿发展，如内存数据库（IMDB）的性能优势、多模型数据库的融合趋势，以及数据库即服务（DBaaS）的架构演变。 总结：构建健壮的数据库解决方案 《现代数据库系统设计与优化》力求在理论深度和工程实用性之间取得完美平衡。通过对数据存储、事务控制、并发处理和查询优化的全面覆盖，本书旨在培养读者设计、实现和维护高性能、高可靠性数据系统的能力，是数据架构师和高级开发人员不可或缺的案头参考书。

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《WebGIS原理与实践》这本书，像是一本为WebGIS开发者量身定制的“武功秘籍”。它不仅仅罗列了各种技术名词，而是将这些技术有机地串联起来，形成了一套完整的“内功心法”。我印象最深刻的是书中关于前后端数据交互和API设计的章节。在WebGIS应用中，如何高效、可靠地在客户端和服务器之间传输地理空间数据，是至关重要的。作者详细讲解了RESTful API的设计原则，以及如何利用JSON、GeoJSON等格式来传递空间数据，这让我在理解和设计API时，有了明确的遵循和方向。我还特别欣赏书中关于地图投影和坐标系转换的讲解。虽然这些概念听起来有些基础，但作者深入浅出地剖析了它们在WebGIS中的重要性，以及在实际应用中可能遇到的问题和解决方法。这让我避免了一些在地图数据展示时可能出现的“跑偏”情况。这本书的系统性，让我对WebGIS的整体架构有了更全面的认识，也为我独立开发WebGIS应用打下了坚实的基础。

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这本书的价值，在于它能够帮助读者构建一个完整、清晰的WebGIS知识体系，并且这种体系是建立在扎实的原理和丰富的实践之上的。我尤其喜欢书中关于地理空间数据模型和数据库设计的讨论。如何有效地存储、管理和检索地理空间数据，是WebGIS应用的基础。作者不仅介绍了常见的地理空间数据库（如PostGIS），还详细阐述了如何设计合理的数据库表结构，以及如何利用空间索引来优化查询性能。这对于我之前在数据库设计方面遇到的困惑，提供了非常有价值的指导。此外，书中关于WebGIS安全性的论述，也引起了我的高度重视。在互联网环境下，如何保护地理空间数据的隐私和安全，如何防止未经授权的访问，是每一个WebGIS开发者都必须考虑的问题。作者在这方面给出的建议，既有理论高度，又有实践可操作性，非常实用。通过阅读这本书，我不仅提升了技术能力，也对WebGIS领域的安全性和规范性有了更深的认识。

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这本书的阅读体验，可以说是“欲罢不能”。一旦开始，就很难停下来。作者以一种引人入胜的方式，将WebGIS的复杂技术娓娓道来。我特别喜欢书中关于地理编码和逆地理编码的讲解。在很多WebGIS应用中，都需要将地址转换为地理坐标，或者将地理坐标显示为易于理解的地址信息。作者详细介绍了各种地理编码服务的原理和实现方式，以及如何利用它们来构建地址查询和地点搜索功能。这对于我之前在用户界面设计时遇到的“地址输入”难题，提供了非常实用的解决方案。此外，书中还对WebGIS中的时空数据可视化技术进行了深入的探讨，包括如何利用图表、热力图、轨迹回放等多种方式来展示时空数据，这让我对如何更直观、更有效地传达地理信息有了更深刻的理解。这本书的广度和深度，都令人赞叹，它涵盖了WebGIS的方方面面，并且在每一个方面都做到了深入浅出。

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作为一名在地理空间领域摸爬滚打多年的老兵，我深知理论与实践的脱节对一个项目的推进有多么大的阻碍。《WebGIS原理与实践》这本书，正是弥合这一鸿沟的绝佳范本。它不仅仅是知识的搬运工，更像是经验的传递者。作者在阐述WebGIS的各类技术点时，并非空穴来风，而是引用了大量实际案例和行业内的最佳实践。例如，在讲解地图瓦片生成与服务部署时，书中详细对比了不同服务器架构和缓存策略的优劣，并给出了性能优化的具体建议，这对于我之前在处理海量地图数据加载缓慢问题时遇到的瓶颈，提供了非常有效的指导。我特别欣赏书中关于用户体验和交互设计的论述，这往往是很多技术书籍容易忽略的环节。作者通过分析不同类型的WebGIS应用场景，给出了如何设计直观易用的用户界面、如何优化地图加载速度以提升用户体验等方面的实用建议。此外，书中对时空数据管理和分析在Web环境下的挑战与解决方案的探讨，也为我提供了一个全新的视角。如何高效地存储、查询和分析海量的移动轨迹、传感器数据等，是当前WebGIS领域面临的重要课题，而这本书的讲解，让我看到了解决这些问题的曙光。这本书的价值在于，它不仅仅教会你“怎么做”，更让你理解“为什么这么做”，并且能够举一反三，将学到的知识灵活运用到自己的项目中。

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这本书的出现，对于我来说，无异于一次“及时的雨露”。我之前在WebGIS的学习过程中，总是感觉自己像是在黑暗中摸索，缺乏明确的方向和系统的指导。《WebGIS原理与实践》就像是一盏明灯，它为我指明了方向，并提供了通往知识彼岸的捷径。我特别欣赏书中关于WebGIS的常用设计模式和开发实践的介绍。作者不仅仅停留在技术层面，更注重于如何高效、规范地进行WebGIS项目的开发。他分享了一些在实际项目中积累的宝贵经验，比如如何进行代码重构，如何进行单元测试，以及如何进行项目部署和维护。这些实用的开发技巧，让我觉得这本书的价值远不止于技术知识本身。此外，书中还对WebGIS的未来发展趋势进行了展望，这让我能够更好地把握行业动向，并为自己的职业发展做好规划。总的来说，这本书是一本集理论、实践、经验于一体的优秀著作，我强烈推荐给所有对WebGIS感兴趣的朋友。

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《WebGIS原理与实践》这本书，不仅仅是一本技术手册，更是一本能够激发创意的“灵感之源”。它让我看到了WebGIS在各个行业领域的应用潜力，并提供了实现这些应用的强大工具和技术支撑。我尤其对书中关于WebGIS与大数据、人工智能的结合部分印象深刻。作者探讨了如何利用机器学习算法来分析地理空间数据，如何构建智能化的地理信息系统，这让我看到了WebGIS未来的发展方向，也激发了我对将新技术应用于WebGIS领域的兴趣。书中还对WebGIS的性能优化和可扩展性进行了深入的分析，这对于我构建大型、复杂的WebGIS项目至关重要。作者提出的各种优化策略和架构设计模式，为我提供了宝贵的借鉴，让我能够避免一些在项目开发过程中可能遇到的性能瓶颈。总的来说，这本书不仅提升了我的技术能力，更拓宽了我的视野，让我对WebGIS的未来充满期待。

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说实话，我曾尝试过阅读一些关于WebGIS的英文文献和技术博客，但总感觉碎片化，缺乏系统性。直到我接触到《WebGIS原理与实践》，才真正体会到“系统”二字的力量。这本书就像一个精心设计的地图，它将WebGIS的各个组成部分一一呈现，并清晰地标示出它们之间的联系。从最初的OGC标准，到RESTful API的设计，再到前后端分离的架构模式，作者层层递进，逻辑严谨。我尤其对书中关于地理空间数据标准化的讲解印象深刻，它让我明白了为什么不同的GIS软件和平台之间能够实现数据的互联互通，以及在Web环境下如何确保数据的准确性和一致性。同时，书中对几种主流的WebGIS前端框架（如React、Vue）与后端技术（如Node.js、Python Django）的集成方案进行了详细的分析和代码示例，这对于我这样的前端开发者来说，无疑是宝贵的财富。通过学习这些示例，我不仅掌握了如何调用各种地理空间服务，还学会了如何构建灵活、可扩展的WebGIS应用程序。书中关于地图服务的发布、管理和安全性的讨论，也为我提供了宝贵的参考，能够帮助我避免在项目部署过程中可能遇到的常见问题。总的来说，这本书以其宏观的视角和微观的细节，构建了一个完整的WebGIS知识体系，让我受益匪浅。

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这本书真是让我大开眼界！之前我对WebGIS的理解仅限于一些零散的地图应用，总觉得隔靴搔痒，无法深入。但翻开《WebGIS原理与实践》后，我才发现原来我之前的认知是多么的狭窄。作者以一种非常系统、且深入浅出的方式，一步步地剖析了WebGIS的核心原理。从最基础的地理信息系统概念，到网络传输协议在GIS中的应用，再到各种前端和后端技术的结合，这本书几乎涵盖了WebGIS领域的所有重要方面。我尤其喜欢其中关于地图渲染技术的部分，作者不仅解释了不同渲染引擎的优劣，还详细介绍了如何通过JavaScript和各种库（比如Leaflet、OpenLayers）来实现高度定制化的地图展示，这对于我这种想要将地图与业务逻辑深度融合的开发者来说，简直是雪中送炭。书中还涉及了空间数据处理、空间分析算法在Web环境下的实现，以及如何构建可扩展的WebGIS服务，这些内容都极具实践指导意义。读完这本书，我感觉自己仿佛打通了WebGIS的任督二脉，对整个技术栈有了更清晰的认识，也对未来如何设计和开发复杂的WebGIS应用充满了信心。很多书中提到的解决方案，都是我在实际工作中遇到的难题，而这本书恰好提供了清晰的思路和可行的技术路径，这让我觉得这本书的价值远超其价格。它不是一本简单堆砌概念的书，而是真正从读者的角度出发，将复杂的理论与实际应用巧妙地结合在一起，让学习过程变得既充实又充满乐趣。

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在我眼中，《WebGIS原理与实践》这本书，与其说是一本技术书籍，不如说是一位经验丰富的老师傅在传授他的绝学。书中对WebGIS技术栈的讲解，不是停留在表面，而是深入到每一个细节。比如，在解释浏览器端的地图渲染原理时，作者详细剖析了Canvas、WebGL等技术的应用，并给出了如何利用它们实现高性能、富交互地图的关键技巧。这对于我来说，是颠覆性的认识。我之前一直以为地图的流畅渲染是靠现成的库函数自动完成的，殊不知背后蕴含着如此精妙的技术。此外，书中关于空间索引和空间查询优化的章节，也给我留下了深刻的印象。如何在大规模地理空间数据集中快速准确地找到所需信息，是WebGIS性能的关键，作者提供的多种空间索引技术（如R-tree）及其在Web环境下的实现方法，让我茅塞顿开。他还对不同算法的适用场景进行了深入的对比分析，这对于我进行技术选型提供了非常重要的参考。读完这本书，我感觉自己不再是那个只知其然不知其所以然的初学者，而是对WebGIS的底层机制有了更深刻的理解，也更有信心去应对更复杂的技术挑战。

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阅读《WebGIS原理与实践》，我感觉就像是在与一位经验丰富的导师进行对话。他不仅慷慨地分享自己的知识，更重要的是，他能够引领我深入思考，启发我独立解决问题。书中关于地图服务发布与管理的部分，让我对如何构建可扩展、高性能的地图服务有了全新的认识。作者详细介绍了不同类型的地图服务（如WMS, WMTS, Vector Tiles），并分析了它们的优缺点和适用场景。这对于我之前在选择合适的地图服务方案时产生的困扰，提供了清晰的指引。他还深入探讨了服务器端空间分析的实现，以及如何将复杂的空间计算任务部署到Web环境中，这让我看到了WebGIS在科学计算领域的巨大潜力。书中还提供了大量代码示例，这些示例不仅仅是简单的演示，更是对书中理论知识的生动诠释，让我能够快速地将学到的知识应用到实际项目中。这本书的实践导向性，让我觉得每一页都充满了价值，让我觉得自己的时间和精力都得到了最好的回报。

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