《數(shù)據(jù)庫原理》課程教學大綱

1、數(shù)據(jù)庫原理課程教學大綱適用專業(yè)：計算機科學與技術(shù)、信息管理與信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)工程學制：4年學時/學分：講授51/3 實驗17/1制定者：盧蕓審核人：曹玉輝一、說明1、課程的性質(zhì)、地位和任務： 數(shù)據(jù)庫原理是計算機學科各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，是計算機科學與技術(shù)和信息管理與信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)四年制本科的必修課程。本課程主要講述數(shù)據(jù)庫的基本概念、原理和方法。本課程的任務是使學生掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本原理，使學生能夠利用所學的數(shù)據(jù)庫知識設(shè)計數(shù)據(jù)庫應用程序，解決數(shù)據(jù)處理中的一些實際問題。通過本課程的學習，要求學生了解數(shù)據(jù)庫的基本概念；掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論；掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法；了解數(shù)據(jù)庫的恢復技術(shù)、并

2、發(fā)控制、安全性和完整性。2、課程教學的基本要求：全面介紹數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念，基本原理和基本技術(shù)。通過研究關(guān)系代數(shù)，函數(shù)依賴，多值依賴，Armstrong公理，關(guān)系模式的分解，關(guān)系模式的規(guī)范化讓學生建立扎實的關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論基礎(chǔ)；結(jié)合目前信息系統(tǒng)建設(shè)的實際全面講授關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言-SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程方法，使學生掌握現(xiàn)代信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)；在數(shù)據(jù)庫基本理論的基礎(chǔ)上，講授恢復技術(shù)、并發(fā)控制技術(shù)，數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)基本技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫安全性和完整性控制，使學生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)維護管理系統(tǒng)；對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究動態(tài)，如分布式數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘等也作簡略介紹，使學生簡單了解目前數(shù)據(jù)庫發(fā)展的前沿技術(shù)。在理論

3、和實踐上為學生的后續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。 此外，配合實驗課程的教學中，學生應理論聯(lián)系實際，理論指導實踐，通過規(guī)范地完成一系列數(shù)據(jù)庫原理實驗進一步鞏固所學的相關(guān)書本知識，在知識、能力、素質(zhì)上得到進一步的提高。3、教法特點：本課程教學以理論和實踐并重，采用講授與實驗、課程設(shè)計相結(jié)合，與科研相結(jié)合的方法。同時有選擇地介紹學科的新進展、新成果和新規(guī)定。課堂講授采用多媒體教學或傳統(tǒng)教學方法與投影、幻燈、演示相結(jié)合的方式。4、先修課程： 學習本門課程之前，必須掌握計算機的相關(guān)基礎(chǔ)知識，較為全面地了解和掌握計算機數(shù)據(jù)表示、存儲、管理等方面的專業(yè)知識，所以本門課程的先修課程為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、離散數(shù)學等。5、

4、課程學時分配： 章次內(nèi) 容總學時講授實驗一緒論330二關(guān)系數(shù)據(jù)庫660三關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL1798四數(shù)據(jù)庫安全性330五數(shù)據(jù)庫完整性532六關(guān)系數(shù)據(jù)理論990七數(shù)據(jù)庫設(shè)計1697八數(shù)據(jù)庫編程（自學）000九關(guān)系查詢處理與查詢優(yōu)化330十數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)330十一并發(fā)控制330合計6851176、考核方式：考試（平時成績20%，期末成績80%）； 實驗按要求提交實驗報告，指導教師根據(jù)上課情況和實驗結(jié)論給出成績，分為優(yōu)、良、中、及格、不及格五等。二、理論教學內(nèi)容與教學目標第一章 緒論【課程內(nèi)容】1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述：數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，數(shù)

5、據(jù)庫系統(tǒng)的特點；1.2 數(shù)據(jù)模型：兩大類數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型的組成要素，概念模型；1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)、兩級映像與數(shù)據(jù)獨立性； 1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成。 【教學目的和要求】本章教學目的是使學生了解數(shù)據(jù)庫的基本概念，了解數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的進展情況、數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的背景、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要研究領(lǐng)域等。學習本章應該將注意力放在基本概念和基本知識的把握方面，從而為以后的學習打好扎實的基礎(chǔ)?！局攸c】 數(shù)據(jù)庫的定義，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成及特點，數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)。【難點】 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點，三級模式和兩級映像如何保證數(shù)據(jù)的獨立性。第二章

6、 關(guān)系數(shù)據(jù)庫【課程內(nèi)容】2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義：關(guān)系的形式化定義，關(guān)系模式，關(guān)系數(shù)據(jù)庫； 2.2 關(guān)系操作：基本的關(guān)系操作，關(guān)系數(shù)據(jù)語言的分類； 2.3 關(guān)系的完整性：關(guān)系的三類完整性約束，實體完整性，參照完整性，用戶定義的完整性； 2.4 關(guān)系代數(shù)：傳統(tǒng)的集合運算（交、并、差、笛卡爾積），專門的關(guān)系運算（投影、選擇、連接、除）。 【教學目的和要求】本章教學目的是使學生了解數(shù)據(jù)庫理論產(chǎn)生和發(fā)展的過程，關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的發(fā)展沿革； 牢固掌握關(guān)系模型的三個組成部分及各部分所包括的主要內(nèi)容；關(guān)系的三類完整性約束的概念。要求學生能夠熟練掌握關(guān)系代數(shù)，會使用關(guān)系代數(shù)完成各種數(shù)據(jù)查詢?！局攸c】 關(guān)

7、系的三類完整性約束，關(guān)系代數(shù)?！倦y點】 除運算第三章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL【課程內(nèi)容】3.1 SQL概述：SQL的產(chǎn)生與發(fā)展，SQL的特點，SQL的基本概念； 3.2 學生課程數(shù)據(jù)庫；3.3 數(shù)據(jù)定義：模式的定義與刪除，基本表的定義、刪除與修改，索引的建立于刪除； 3.4 數(shù)據(jù)查詢：單表查詢，連接查詢，嵌套查詢，集合查詢； 3.5 數(shù)據(jù)更新：插入數(shù)據(jù)，修改數(shù)據(jù)，刪除數(shù)據(jù)； 3.6 視圖：定義視圖，查詢視圖，更新視圖，視圖的作用。 【教學目的和要求】本章教學目的是使學生了解SQL語言發(fā)展的過程，從而進一步了解關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)和RDBMS產(chǎn)品的發(fā)展過程。掌握SQL語言的特點、SQL語言與非關(guān)系模

8、型數(shù)據(jù)語言的不同，從而體會SQL語言之所以能夠為用戶和業(yè)界所接受并成為國際標準的原因；體會面向過程的語言和SQL語言的區(qū)別和優(yōu)點；要求學生熟練而正確的使用SQL語言完成對數(shù)據(jù)庫的查詢、插入、刪除、更新操作，特別是各種各樣的查詢，掌握SQL語言強大的查詢功能?！局攸c】 SQL語言的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新功能，視圖的概念及作用?！倦y點】 連接查詢、嵌套查詢，視圖的概念及作用。第四章 數(shù)據(jù)庫安全性【課程內(nèi)容】4.1 計算機安全性概述：計算機系統(tǒng)的三類安全性問題，安全標準簡介；4.2 數(shù)據(jù)庫安全性控制：用戶標識與鑒別，存取控制，自主存取控制（DAC）方法，授權(quán)與回收，數(shù)據(jù)庫角色，強制存取控制（M

9、AC）方法；4.3 視圖機制；4.4 審計；4.5 數(shù)據(jù)加密；4.6 統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫安全性?！窘虒W目的和要求】本章討論數(shù)據(jù)庫的安全性，主要是數(shù)據(jù)庫技術(shù)安全類問題，即從技術(shù)上如何保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性。要求學生了解什么是計算機系統(tǒng)安性問題，什么是數(shù)據(jù)庫的安全性問題，統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫的安全性問題；牢固掌握實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫安全性控制常用方法和技術(shù)有哪些，數(shù)據(jù)庫中的自主存取控制方法和強制存取控制方法；熟練運用SQL語言中的GRANT語句和REVOKE語句來實現(xiàn)自主存取控制?！局攸c】 數(shù)據(jù)庫中的兩種存取控制方式：自主存取控制方法（授權(quán)的SQL語句）和強制存取控制方法。【難點】 MAC機制中確定主體能否存取客體的存取規(guī)則

10、。第五章 數(shù)據(jù)庫完整性【課程內(nèi)容】5.1 實體完整性：實體完整性定義，實體完整性檢查和違約處理；5.2 參照完整性：參照完整性定義，參照完整性檢查和違約處理；5.3 用戶定義的完整性：屬性上的約束條件的定義，屬性上的約束條件的檢查和違約處理，元組上的約束條件的定義，元組上的約束條件檢查和違約處理；5.4 完整性約束命名子句；5.5 域中的完整性限制；5.6 觸發(fā)器：定義觸發(fā)器，激活觸發(fā)器，刪除觸發(fā)器?！窘虒W目的和要求】 本章教學目的要求學生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的三大類完整性約束，實體完整性和參照完整性的規(guī)則，各類完整性檢查和違約處理，掌握觸發(fā)器的用法?！局攸c】 實體完整性和參照完整性規(guī)則，觸發(fā)器。

11、【難點】 參照完整性的檢查和違約處理，觸發(fā)器的使用。第六章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論【課程內(nèi)容】6.1 問題的提出； 6.2 規(guī)范化：函數(shù)依賴、碼、范式、2NF、3NF、BCNF、多值依賴、4NF； 6.4 數(shù)據(jù)依賴的公理系統(tǒng)；6.5 模式分解?！窘虒W目的和要求】本章教學目的是要求學生了解什么是一個“不好”的數(shù)據(jù)庫模式，什么是模式的插入異常和刪除異常，規(guī)范化理論的重要意義；牢固掌握數(shù)據(jù)依賴的基本概念，范式的概念，從1NF到4NF的定義，規(guī)范化的含義和作用；深入理解各個級別范式中存在的問題和解決方法，能夠根據(jù)應用語義，完整地寫出關(guān)系模式的數(shù)據(jù)依賴集合，并能根據(jù)數(shù)據(jù)依賴分析某一個關(guān)系模式屬于第幾范式。【重點

12、】 關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論，從1NF到4NF的定義?！倦y點】 函數(shù)依賴、多值依賴、模式分解。第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計【課程內(nèi)容】7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述：數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點，數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟，數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的各級模式； 7.2 需求分析：需求分析的任務，需求分析的方法，數(shù)據(jù)字典； 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計：概念結(jié)構(gòu)，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟，數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計，視圖的集成； 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計：E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化，設(shè)計用戶子模式；7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計：數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法，關(guān)系模式存取方法選擇，確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)，評價物理結(jié)構(gòu)；7.6 數(shù)據(jù)庫實施

13、和維護：數(shù)據(jù)的載入和應用程序的調(diào)試，數(shù)據(jù)庫的試運行，數(shù)據(jù)庫的運行和維護。 【教學目的和要求】本章講解數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和技術(shù)，內(nèi)容的實踐性較強。要求學生了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點，數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的內(nèi)容和評價，數(shù)據(jù)庫的實施和維護；牢固掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟，數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容，數(shù)據(jù)庫設(shè)計各個階段的具體設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計描述、設(shè)計方法等。熟練掌握E-R圖的設(shè)計，E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換?！局攸c】 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟，概念模型和邏輯模型的設(shè)計?！倦y點】 需求分析，概念模型的設(shè)計，數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。第八章 數(shù)據(jù)庫編程（自學）【課程內(nèi)容】8.1 嵌入式SQL：嵌入式SQL的處理過程，嵌入式SQL語句與主語言

14、之間的通信，不用游標的SQL語句，使用游標的SQL語句，動態(tài)SQL；8.2 存儲過程：PL/SQL的塊結(jié)構(gòu)，變量常量的定義，控制結(jié)構(gòu)，存儲過程；8.3 ODBC編程：數(shù)據(jù)庫互連概述，ODBC工作原理概述，ODBC API基礎(chǔ)，ODBC的工作流程。【教學目的和要求】了解嵌入式SQL的使用方式，什么是存儲過程，數(shù)據(jù)庫互連，ODBC工作原理。【重點】 嵌入式SQL語句的使用，存儲過程的使用，ODBC數(shù)據(jù)庫連接?！倦y點】 ODBC工作原理。第九章 關(guān)系查詢處理與查詢優(yōu)化【課程內(nèi)容】9.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)查詢處理：查詢處理步，實現(xiàn)查詢操作的算法示例；9.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢優(yōu)化：查詢優(yōu)化概述，一個實

15、例；9.3 代數(shù)優(yōu)化：關(guān)系代數(shù)表達式等價變換規(guī)則，查詢樹的啟發(fā)式優(yōu)化；9.4 物理優(yōu)化：基于啟發(fā)式規(guī)則的存取路徑選擇優(yōu)化，基于代價的優(yōu)化?！窘虒W目的和要求】本章要求學生了解RDBMS必須進行查詢優(yōu)化的必要性和可能性，能夠畫一個查詢的語法樹以及優(yōu)化后的語法樹，會做簡單的代數(shù)優(yōu)化處理。【重點】 查詢處理步驟，查詢優(yōu)化的必要性?！倦y點】查詢優(yōu)化的過程。第十章 數(shù)據(jù)庫恢復技術(shù)【課程內(nèi)容】10.1 事務的基本概念；10.2 數(shù)據(jù)庫恢復概述；10.3 故障的種類；10.4 恢復的實現(xiàn)技術(shù)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，登記日志文件；10.5 恢復策略：事務故障的恢復，系統(tǒng)故障的恢復，介質(zhì)故障的恢復；10.6 具有檢查點的恢復

16、技術(shù)；10.7 數(shù)據(jù)庫鏡像。【教學目的和要求】本章教學目的是要求學生了解什么是數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)，數(shù)據(jù)庫運行中可能產(chǎn)生的故障類型，他們?nèi)绾斡绊懯聞盏恼?zhí)行，如何破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲的概念及分類，什么是數(shù)據(jù)庫鏡像功能；牢固掌握事務的基本概念和事務的ACID性質(zhì)，數(shù)據(jù)庫恢復的實現(xiàn)技術(shù)，日志文件的內(nèi)容及作用，登記日志文件所要遵循的原則，具有檢查點的恢復技術(shù)，恢復的基本原理，針對不同的故障的恢復策略和方法?！局攸c】 數(shù)據(jù)庫故障恢復的策略和方法。【難點】 事務的特性，具有檢查點的恢復技術(shù)。第十一章 并發(fā)控制【課程內(nèi)容】11.1 并發(fā)控制概述；11.2 封鎖；11.3 活鎖和死鎖；11.4 并發(fā)調(diào)度的可串行性：可串