1、一、課程內容概述 數據庫技術和系統已經成為信息基礎設施的核心技術和重要基礎。數據庫技術作為數據管理的最有效的手段，極大的促進了計算機應用的發展。本課程系統講述數據庫系統的基礎理論、基本技術和基本方法。內容包括：數據庫系統的基本概念、數據模型、關系數據庫及其標準語言SQL、數據庫安全性和完整性的概念和方法、關系規范化理論、數據庫設計方法和步驟，數據庫恢復和并發控制等事務管理基礎知識，關系查詢處理和查詢優化等。二、課程目標 通過本課程學習，使學生系統地掌握數據庫系統的基本原理和基本技術。要求在掌握數據庫系統基本概念的基礎上，能熟練使用SQL語言在某一個數據庫管理系統上進行數據庫

2、操作；掌握數據庫設計方法和步驟，具有設計數據庫模式以及開發數據庫應用系統的基本能力。三、預修課程 * 計算機程序設計方法和語言* 數據結構* 離散數學* 操作系統四、課程學時安排（參考） 講授學時：64實驗學時不包括在內，由學生課外完成。章節講授課時實驗課時1.緒論6 2.關系數據庫系統643.SQL語言10124.數據庫安全性345.數據庫完整性346.關系數據理論6 7.數據庫設計6128.數據庫編程6129.關系查詢處理和查詢優化6810.數據庫恢復技術6 11.并發控制6  6456五、課程內容組織結構 下

3、表列出了數據庫系統概論第4版的內容組織結構。數據庫系統概論第4版中第1章第11章是計算機專業和相關專業本科生的學習內容。第12章數據庫管理系統，新技術篇的數據庫技術新發展、分布式數據庫系統、對象關系數據庫系統、XML數據庫、數據倉庫與聯機分析處理技術等章節屬于高級教程，供本科生選讀或研究生學習使用，不在本科課程大綱范圍內，教師也可以根據學生具體情況選擇部分內容選講。六、參考書目和學習資源 1.王珊 薩師煊數據庫系統概論第4版 高教出版社 2006年5月本書內容豐富，講授時可根據學生及專業情況挑選本書不同章節的內容進行講解。例如，對于計算機專業本科學生，第2章2.5關系演算，第6章6.

4、4模式分解可適當壓縮。第12章數據庫管理系統，新技術篇中的章節，主要供學生參考閱讀，教師也可以根據學生具體情況選擇部分內容進行講解。2. J.D.Ullman, J Widom，A First Course in Database Systems，Pretice Hall, 1997本書是美國斯坦福大學（Stanford University） 計算機系本科生的第1門數據庫課程教材。3 王珊 朱青數據庫系統概論學習指導與習題解答高等教育出版社 2003年8月4. 中國人民大學 數據庫系統概論精品課程教學網站：/5. 高教出版社 立體化教材網：http:

5、/4A.HEP.EDU.CN七、考核方式 1書面作業2上機實驗和課程大作業（數據庫設計）3期中閉卷筆試4期末閉卷筆試5總成績=筆試成績（60/100）+作業成績（10/100）+上機實驗和大作業成績（30/100）第一章 緒論內容概述 闡述數據庫的基本概念，介紹數據管理技術的進展情況、數據庫技術產生和發展的背景，數據模型的基本概念、組成要素和主要的數據模型，概念模型的基本概念及ER方法，數據庫系統的3級模式結構以及數據庫系統的組成。本章目標本章講解的數據庫基本概念和基本知識是學習后續各個章節的基礎。學習本章的目的在于了解基本知識，掌握基本概念，為以后的學習打好扎實的基礎。重

6、點和難點重點：牢固掌握概念模型的基本概念及其主要建模方法ER方法；掌握關系數據模型的相關概念、數據庫系統三級模式和兩層映像的體系結構、數據庫系統的邏輯獨立性和物理獨立性等；對于如何通過ER方法描述現實世界的概念模型要做到能夠舉一反三的程度。難點：本章的難點是需要掌握數據庫領域大量的基本概念。有些概念一開始接觸會感到比較抽象，但不要緊，隨著學習的逐漸推進，在后續章節中，這些抽象的概念會逐漸變得清晰具體起來。此外，數據模型及數據庫系統的體系結構也是本章的難點。第二章 關系數據庫內容概述 系統地講解關系數據庫的重要概念，并著重對關系模型進行講解。關系模型包括關系數據結構、關系操作集合、以及

7、關系完整性約束三個組成部分。講解關系代數、元組關系演算和域關系演算。從具體到抽象，先講解實際的語言ALPHA（元組關系演算語言）和QBE（域關系演算語言），然后講解抽象的元組關系演算。本章目標掌握關系模型的三個組成部分及各部分所包括的主要內容；牢固掌握關系數據結構及其定義；關系的三類完整性約束的概念。為學習后面關系數據庫系統打好基礎。重點和難點重點：掌握關系數據結構及其定義；關系的三類完整性約束的概念。需要舉一反三的是：關系代數（包括抽象的語言及具體的語言）；關系代數中的各種運算（包括并、交、差、選擇、投影、連接、除、及廣義笛卡爾積等）、元組關系演算語言ALPHA及域關系演算語言QBE等，能夠

8、使用這些語言完成各種數據操縱。難點：由于關系代數較為抽象，因此在學習的過程中一定要結合具體的實例進行學習。同時，要注意把握由具體語言到抽象語言的原則，即通過對具體語言如ALPHA和QBE的學習過渡到對抽象的關系演算的把握。本章目標實驗內容實驗1 學習安裝某一個數據庫管理系統，通過對某個商用數據庫管理系統的安裝使用，初步了解DBMS的工作環境和系統構架，熟悉對DBMS的安裝，為后面的實驗做準備。第三章 關系數據庫標準語言SQL內容概述 詳細介紹關系數據庫語言SQL。SQL是關系數據庫的標準語言。它內容十分豐富，功能非常強大。因為關系數據庫系統的主要功能是通過SQL來實現的，因此講解SQ

9、L的同時要進一步講述關系數據庫的基本概念。本章目標牢固掌握SQL，達到舉一反三的掌握SQL的功能。同時通過實踐，體會面向過程的語言和SQL的區別和優點。體會關系數據庫系統為數據庫應用系統的開發提供良好環境，減輕用戶負擔，提高用戶生產率的原因。重點和難點重點：關系模型和關系數據庫是數據庫系統概論課程的重點，第3章又是重點中的重點。要熟練正確的使用SQL完成對數據庫的查詢、插入、刪除、更新操作。在使用具體的SQL時，能有意識地和關系代數、關系演算等語言進行比較，了解他們各自的特點。難點：用SQL語言正確完成復雜查詢，掌握SQL語言強大的查詢功能。因此在學習過程中一定要多練習，要在安裝好的數據庫系統

10、上進行實際操作，檢查你的答案，你查詢的結果是否正確。只有通過大量練習才能真正達到舉一反三的熟練程度。本章目標實驗內容實驗2 在安裝好的數據庫系統下創建數據庫、創建表、創建索引；使用SQL對數據庫進行各類查詢操作（單表查詢，連接查詢，嵌套查詢，集合查詢）和更新操作（插入數據，修改數據，刪除數據）。練習數據定義操作，包括基本表的創建、修改及刪除；索引的創建和刪除；視圖的創建和刪除。對視圖的查詢，更新（注意更新的條件）。完成書后作業的SQL練習。第四章 數據庫安全性內容概述 介紹計算機以及信息安全技術標準的進展。詳細講解數據庫安全性問題和實現技術。RDBMS實現數據庫系統安全性的技術和方法

11、有多種，本章講解最重要的存取控制技術、視圖技術和審計技術。講解存取控制機制中用戶權限的授權與回收，合法權限檢查。數據庫角色的概念和定義等。本章目標掌握什么是數據庫的安全性問題，牢固掌握數據庫管理系統實現數據庫安全性控制的常用方法和技術。重點和難點重點：使用SQL中的GRANT 語句和 REVOKE 語句來實現數據庫的實現自主存取控制功能。使用SQL中CREATE ROLE語句創建角色，用GRANT 語句給角色授權。掌握視圖機制在數據庫安全保護中的作用。難點：強制存取控制（MAC）機制中確定主體能否存取客體的存取規則，同學們要理解并掌握存取規則為什么要這樣規定。本章目標實驗內容實驗3 在安裝好的

12、數據庫系統下對已經建立的數據庫創建用戶、角色、視圖；使用SQL對數據進行安全性控制，包括：授權和權力回收。操作完成后看看已授權的用戶是否真正具有授予的數據操作的權力了；權力收回操作之后的用戶是否確實喪失了收回的數據操作的權力。 本實驗可以分小組完成。例如，用戶A登錄、建表、建視圖等，授權一些數據操作權限用戶B，然后用戶B登錄，檢查是否具有授予的數據操作權限。也可以一個人建2個用戶來完成。第五章 數據庫完整性內容概述 詳細講解數據庫的完整性概念。包括，什么是數據庫的完整性，數據庫的完整性概念與數據庫的安全性概念的區別和聯系，RDBMS的數據庫完整性實現機制，包括實體完整性、參

13、照完整性和用戶自己定義的完整性約束的定義機制、完整性檢查機制和違背完整性約束條件時RDBMS采取的預防措施。觸發器的概念和在數據庫完整性檢查中的應用。本章目標掌握什么是數據庫的完整性，掌握用SQL語言定義關系模式的完整性約束條件。重點和難點重點：牢固掌握DBMS完整性控制機制的三個方面，即完整性約束條件的定義、完整性約束條件的檢查和違約反應。需要舉一反三的：用SQL語言定義關系模式的完整性約束條件。包括定義每個模式的主碼；定義參照完整性；定義與應用有關的完整性。難點：RDBMS如何實現完整性的策略，即當操作違反實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性約束條件時，RDBMS如何進行處理，以確保數

14、據的正確與有效。其中比較復雜的是參照完整性的實現機制。本章目標實驗內容實驗4 在安裝好的數據庫系統下對已經建立的數據庫使用SQL對數據進行完整性控制（包括三類完整性、CHECK短語、CONSTRAIN子句、觸發器等）。進行違約操作，用實驗證實，當操作違反了完整性約束條件時，系統是如何進行違約處理的。第六章 關系數據理論內容概述 詳細講解關系數據理論，主要是關系數據庫規范化理論。包括關系數據庫邏輯設計可能出現的問題，數據依賴的基本概念（包括，函數依賴、平凡函數依賴、非平凡的函數依賴、部分函數依賴、完全函數依賴、傳遞函數依賴的概念；碼、候選碼、外碼的概念；多值依賴的概念），范式的概念、1

15、NF、2NF、3NF、BCNF、4NF的概念和判定方法。數據依賴的Armstrong公理系統。本章內容分為基本要求部分（概論6.1-6.3）和高級部分（概論6.4）。前者是計算機大學本科學生應該掌握的內容。后者是研究生應該學習掌握的內容。本章目標關系數據理論既是關系數據庫的重要理論基礎也是數據庫邏輯設計的理論指南和有力工具。要掌握規范化理論和優化數據庫模式設計的方法。重點和難點重點：了解什么是一個"不好"的數據庫模式。什么是模式的插入異常和刪除異常。規范化理論的重要意義。牢固掌握數據依賴的基本概念，范式的概念，從1NF到4NF的定義，規范化的含義和作用。需要舉一反三的：四個

16、范式的理解與應用，各個級別范式中存在的問題（插入異常、刪除異常、數據冗余）和解決方法。難點：能夠根據應用語義，完整地寫出關系模式的數據依賴集合，并能根據數據依賴分析某一個關系模式屬于第幾范式。各個級別范式的關系及其證明。本章內容的理論性較強。要通過具體例子和習題練習理解和掌握理論知識。第七章 數據庫設計內容概述 講解數據庫設計方法和技術。數據庫設計的特點，數據庫設計的基本步驟，數據庫設計過程中數據字典的內容，數據庫設計各個階段的設計目標、具體設計內容、設計描述、設計方法等。本章內容的實踐性較強，教師可以少講，讓學生多讀書并進行實踐。本章目標了解數據庫設計的重要性和數據庫設計在信息系統

17、開發和建設中的核心地位。掌握數據庫設計方法和步驟，使學生具有設計數據庫模式以及開發數據庫應用系統的基本能力，能在實際工作中運用這些知識、技術和方法，設計符合應用需求的數據庫及其應用系統。重點和難點重點：掌握數據庫設計步驟和數據庫設計過程中的各級模式設計方法。特別是數據庫概念結構的設計和邏輯結構的設計，這是數據庫設計過程中最重要的兩個環節。牢固掌握用E-R圖來表示概念模型的方法，掌握E-R圖的設計，E-R圖向關系模型的轉換。難點： 技術上的難點是E-R圖的設計和數據模型的優化，包括對現實世界進行抽象的能力，提取實體、屬性、實體型之間的聯系，正確劃分實體與屬性的能力。如何把第6章關系數據

18、理論與本章結合，用關系數據理論指導數據庫的邏輯設計。真正的難點是理論與實際的結合。同學們一般缺乏實際經驗，缺乏對實際問題解決的能力。特別是缺乏應用領域的知識。而數據庫設計需要設計人員對應用環境、專業業務有具體深入的了解，這樣才能設計出符合具體領域要求的數據庫及其應用系統。要在完成本章習題的基礎上認真完成大作業。體會這些要點，從而真正掌握本章講解的知識、方法和技術。課程大作業 數據庫設計與應用開發在某個RDBMS產品上，選擇合適的應用系統開發工具為某個部門或單位開發一個數據庫應用系統。通過實踐，掌握本章介紹的數據庫設計方法，同時培養團隊合作精神。要求56位同學組成一個開發小組，每位同學承擔不同角

19、色（例如：項目管理員、DBA、系統分析員、系統設計員、系統開發員、系統測試員）。具體要求： 給出數據庫設計各個階段的詳細設計報告； 寫出系統的主要功能和使用說明； 提交運行的系統； 寫出收獲和體會，包括已解決和尚未解決的問題，進一步完善的設想與建議； 每個小組進行60分鐘的報告和答辯，講解設計方案，演示系統運行，匯報分工與合作情況。第八章 數據庫編程內容概述 在數據庫應用系統的開發中常常使用編程方法對數據庫進行操縱。本章講解這些編程技術涉及的概念和使用的方法。主要包括嵌入式SQL、游標的概念；SQL的過程化擴展PL/SQL和存儲過程；使用ODBC設計開發數據庫應用程序的方法。因為JD

20、BC編程、OLEDB編程與ODBC編程的思路基本相同，限于篇幅本章就不講解JDBC和OLEDB編程，學生可以通過上機實驗了解這些技術。本章內容的實踐性較強，教師可以少講，讓學生多讀書并進行實踐。本章目標掌握開發數據庫應用系統的各種編程方法，具有正確選擇不同的方法和技術開發應用程序的能力。重點和難點重點：了解SQL編程技術可以有效克服SQL實現復雜應用方面的不足，提高應用系統和RDBMS間的互操作性。掌握嵌入SQL中游標的概念和使用方法；掌握PL/SQL和存儲過程的基本概念，基本結構，語句語法和用法。了解使用ODBC開發應用系統的體系結構，掌握ODBC API和ODBC的應用程序的工作流程。難點

21、： 理論聯系實際，能夠在實際安裝的RDBMS上通過編程的方式開發應用程序，完成對數據庫的各種操作。能夠使用ODBC來進行數據庫應用程序的設計，使設計的應用系統可移植性好，并且能同時訪問不同的數據庫，共享數據資源。實驗內容數據庫系統概論第4版給出了4個實驗，教師可以根據情況選擇其中部分實驗讓學生完成。具體實驗要求請參見教科書。實驗5 通過嵌入式SQL訪問數據庫。實驗6 使用PL/SQL編寫存儲過程訪問數據庫。實驗7 通過ODBC訪問數據庫。實驗8 通過JDBC訪問數據庫（注：因為JDBC編程與ODBC編程的思路基本相同，限于篇幅本章沒有講解JDBC，同學可以自學，也可以參考中國人民大學

22、 數據庫系統概論精品課程教學網站：/ 中的課程實驗）。第九章 關系查詢處理和查詢優化內容概述 通過實例講解關系數據庫查詢優化的重要性和可能性。講解RDBMS的查詢處理步驟，即查詢分析、查詢檢查、查詢優化和查詢執行；查詢優化的基本概念，查詢優化包括代數優化和物理優化；代數優化是指關系代數表達式的優化；物理優化則是指存取路徑和底層操作算法的選擇，所以先講解實現查詢操作的主要算法，主要是選擇操作和連接操作的主要算法思想，然后講解關系代數表達式等價變換規則，關系代數表達式的優化，物理優化方法（基于啟發式規則的存取路徑選擇優化，操作算法的執行代價估算方

23、法，基于代價的優化方法）。本章目標本章并不要求學生掌握RDBMS查詢處理和查詢優化的內部實現技術，因此沒有詳細講解技術細節。本章的目的是希望學生了解RDBMS查詢處理的基本步驟，查詢優化的概念、基本方法和技術，為數據庫應用開發中利用查詢優化技術提高查詢效率和系統性能打下基礎。重點和難點重點：了解關系數據庫查詢優化的重要性。掌握查詢處理各個步驟的主要功能。能夠把SQL語句轉換成查詢樹，對查詢樹進行代數優化，轉換成優化的查詢樹。掌握物理優化的基本方法。難點：能運用本章學習的查詢優化知識，對于比較復雜的查詢，尤其是涉及連接和嵌套的查詢，寫出適合RDBMS自動優化的SQL語句。對于RDBMS不能優化的

24、查詢需要重寫查詢語句，進行手工調整以優化性能。不要把優化的任務全部放在RDBMS上。實驗內容實驗9 查詢優化。通過本章實驗，了解你安裝使用的RDBMS的查詢優化方法和查詢計劃表示，能夠利用它分析查詢語句的實際執行方案和查詢代價，進而通過建立索引或者修改SQL語句來降低查詢代價，達到優化系統性能的目標。具體實驗內容：1 對單表查詢 例如以下的查詢(可以自己給出查詢語句)select * from student where age>20 ；2. 連接查詢，普通的兩表連接查詢或多表連接查詢3. 嵌套查詢，自己寫幾個帶有子查詢的例子，主要考慮帶有IN和EXISTS謂詞的子查詢，包括相關子查詢和

25、不相關子查詢。也可以使用數據庫系統概論書上列舉的例子。對以上各種查詢，通過建立索引或者刪除索引（單表查詢語句）、修改連接順序（連接查詢語句）、重寫SQL語句即查詢重寫(嵌套查詢)；比較不同查詢計劃執行的性能差異，達到降低查詢代價，優化性能的目標。第十章 數據庫恢復技術內容概述 事務處理技術主要包括數據庫恢復技術和并發控制技術。因為事務是數據庫恢復和并發控制的基本單位，所以首先講解事務的基本概念和事務的ACID性質。本章講解數據庫恢復技術。包括數據庫運行中可能發生的故障類型，數據庫恢復中最經常使用的技術數據轉儲和登錄日志文件。講解日志文件的內容及作用，登記日志文件所要遵循的原則，針對事務故障、系統故障和介質故障等不同故障的恢復策略和恢復方法。具有檢查點的恢復技術。數據庫鏡像功能。本章目標掌握事務的基本概念和事務的ACID性質。了解數據庫恢復技術的重要性，針對不同的故障類型，掌握恢復數據庫的策略和方法。重點和難點重點：牢固掌握事務的基本概念和事務的ACID性質。要掌握數據庫故障恢復的策略和方法。數據庫恢復的基本原理是數據備份，它貌似簡單，實際卻很復雜。數據庫的事務管理策略（不僅有數據庫恢復策略，還有并發控制策略）和DBM