数据库管理系统原理与设计 第3版PDF电子书下载

第一部分 数据库基础 3

第1章 数据库系统概述 3

1.1 管理数据 4

1.2 历史回顾 5

1.3 文件系统和数据库管理系统 6

1.4 数据库管理系统的优点 7

1.5 数据库管理系统中数据的描述和存储 8

1.5.1 关系模型 8

1.5.2 数据库管理系统的抽象级别 9

1.5.3 数据独立性 11

1.6 数据库管理系统中的查询 11

1.7 事务管理 12

1.7.1 事务的并发执行 13

1.7.2 未完成的事务和系统崩溃 13

1.7.3 注意要点 14

1.8 数据库管理系统的结构 14

1.9 与数据库打交道的人 15

1.10 复习题 16

第2章 实体联系模型 19

2.1 数据库设计与ER图 20

2.1.1 其他步骤 20

2.2 实体、属性和实体集 21

2.3 联系和联系集 22

2.4 ER模型的其他特征 24

2.4.1 码约束 24

2.4.2 参与约束 25

2.4.3 弱实体 25

2.4.4 类层次 27

2.4.5 聚合 29

2.5 用ER模型进行概念数据库设计 29

2.5.1 实体对属性 30

2.5.2 实体与联系 31

2.5.3 二元与三元联系 32

2.5.4 聚合与三元联系 33

2.6 大型企业的概念数据库设计 34

2.7 统一建模语言 34

2.8 案例研究：网上书店 35

2.8.1 需求分析 36

2.8.2 概念设计 36

2.9 复习题 37

第3章 关系模型 42

3.1 关系模型简介 43

3.1.1 使用SQL创建和修改关系 45

3.2 关系的完整性约束 46

3.2.1 码约束 47

3.2.2 外码约束 48

3.2.3 一般约束 50

3.3 完整性约束的强制执行 50

3.3.1 事务与约束 52

3.4 查询关系数据 53

3.5 逻辑数据库设计：从ER模型到关系模型 55

3.5.1 从实体集到关系表 55

3.5.2 从联系集（不包括约束）到关系表 56

3.5.3 转换带码约束的联系集 57

3.5.4.转换带有参与约束的联系集 58

3.5.5 转换弱实体集 60

3.5.6 转换类层次 60

3.5.7 转换带聚合的ER图 61

3.5.8 ER模型到关系模型：更多的示例 62

3.6 视图简介 63

3.6.1 视图、数据独立性和安全 64

3.6.2 视图的更新 64

3.7 删除／修改关系表和视图 67

3.8 案例研究：网上书店 67

3.9 复习题 69

第4章 关系代数和演算 74

4.1 预备知识 74

4.2 关系代数 75

4.2.1 选择和投影 75

4.2.2 集合操作 76

4.2.3 重命名 78

4.2.4 连接 78

4.2.5 除 80

4.2.6 关系代数查询的其他示例 81

4.3 关系演算 85

4.3.1 元组关系演算 86

4.3.2 域关系演算 89

4.4 代数与演算的表达能力 91

4.5 复习题 92

第5章 SQL：查询、约束与触发器 96

5.1 概述 97

5.1.1 章 节 组织 97

5.2 基本SQL查询的形式 99

5.2.1 基本SQL查询的示例 102

5.2.2 SELECT命令中的表达式和字符串 103

5.3 UNION、INTERSECT和EXCEPT 104

5.4 嵌套查询 107

5.4.1 嵌套查询简介 107

5.4.2 相关嵌套查询 109

5.4.3 集合比较操作 109

5.4.4 有关嵌套查询的其他示例 110

5.5 聚集操作符 111

5.5.1 GROUP BY和HAVING子句 114

5.5.2 聚集查询的其他示例 117

5.6 空值 120

5.6.1 使用空值的比较 121

5.6.2 逻辑连接运算AND、OR和NOT 121

5.6.3 SQL构造符的作用 121

5.6.4 外连接 122

5.6.5 禁止使用空值 122

5.7 SQL中的复杂完整性约束 123

5.7.1 单个表上的约束 123

5.7.2 域约束与DISTINCT类型 123

5.7.3 断言：多个表上的完整性约束 124

5.8 触发器和主动数据库 125

5.8.1 SQL的触发器示例 125

5.9 设计主动数据库 127

5.9.1 为什么触发器难以理解 127

5.9.2 约束和触发器 127

5.9.3 触发器的其他用途 128

5.10 复习题 128

第二部分应用程序开发 139

第6章 数据库应用开发 139

6.1 从应用程序中访问数据库 140

6.1.1 嵌入式SQL 140

6.1.2 游标 142

6.1.3 动态SQL 145

6.2 JDBC简介 146

6.2.1 JDBC体系结构 147

6.3 JDBC类和接口 148

6.3.1 JDBC驱动器管理 148

6.3.2 连接到数据源 148

6.3.3 执行SQL语句 150

6.3.4 结果集 151

6.3.5 异常和警告 152

6.3.6 检查数据库元数据 153

6.4 SQLJ 154

6.4.1 编写SQLJ代码 155

6.5 存储过程 157

6.5.1 创建一个简单的存储过程 157

6.5.2 调用存储过程 158

6.5.3 SQL/PSM 159

6.6 案例研究：网上书店 160

6.7 复习题 163

第7章 Internet应用 166

7.1 引言 166

7.2 Internet的一些概念 167

7.2.1 统一资源标识符 167

7.2.2 超文本传输协议HTTP 168

7.3 HTML文档 170

7.4 XML文档 171

7.4.1 XML简介 172

7.4.2 XML DTD 174

7.4.3 特定领域的DTD 177

7.5 三层应用体系结构 178

7.5.1 单层和客户－服务器体系结构 178

7.5.2 三层体系结构 180

7.5.3 三层体系结构的优点 181

7.6 展示层 182

7.6.1 HTML表单 182

7.6.2 JavaScript 184

7.6.3 样式表 185

7.7 中间层 188

7.7.1 CGI：通用网关接口 188

7.7.2 应用服务器 189

7.7.3 Servlet 190

7.7.4 JSP 192

7.7.5 维护状态 193

7.8 案例研究：网上书店 195

7.9 复习题 197

第三部分存储与索引 207

第8章 存储与索引概述 207

8.1 外部存储上的数据 208

8.2 文件组织与索引 208

8.2.1 聚簇索引 209

8.2.2 主索引和次索引 210

8.3 索引数据结构 210

8.3.1 基于哈希的索引 211

8.3.2 基于树的索引 212

8.4 不同文件组织的比较 213

8.4.1 代价模型 214

8.4.2 堆文件 214

8.4.3 排序文件 215

8.4.4 聚簇文件 216

8.4.5 具有非聚簇树索引的堆文件 217

8.4.6 具有非聚簇哈希索引的堆文件 218

8.4.7 I/O代价的比较 219

8.5 索引和性能调整 219

8.5.1 工作负载的影响 220

8.5.2 聚簇索引组织 220

8.5.3 复合搜索码 222

8.5.4 SQL:1999中的索引规范 225

8.6 复习题 225

第9章 存储数据：磁盘和文件 230

9.1 存储层次 230

9.1.1 磁盘 231

9.1.2 磁盘结构对性能的影响 233

9.2 廉价冗余磁盘阵列（RAID） 233

9.2.1 数据划分 234

9.2.2 冗余 234

9.2.3 冗余的层次 235

9.2.4 RAID级别的选择 238

9.3 磁盘空间管理 238

9.3.1 跟踪空闲块 238

9.3.2 使用操作系统的文件系统来管理磁盘空间 238

9.4 缓冲区管理器 239

9.4.1 缓冲区替换策略 241

9.4.2 数据库管理系统和操作系统的缓冲区管理 241

9.5 记录文件 243

9.5.1 堆文件的实现 243

9.6 页格式 245

9.6.1 定长记录 245

9.6.2 变长记录 246

9.7 记录格式 247

9.7.1 定长记录 248

9.7.2 变长记录 248

9.8 复习题 249

第10章 树结构索引 253

10.1 树索引介绍 254

10.2 索引顺序存取方法 255

10.2.1 溢出页与加锁考虑 257

10.3 B＋树：一种动态索引结构 257

10.3.1 节 点格式 258

10.4 搜索 259

10.5 插入 260

10.6 删除 262

10.7 重复 266

10.8 实际的B＋树 267

10.8.1 码压缩 267

10.8.2 块加载B＋树 268

10.8.3 秩的概念 270

10.8.4 rid上插入和删除的影响 271

10.9 复习题 271

第11章 基于哈希的索引 277

11.1 静态哈希 278

11.1.1 记号与约定 279

11.2 可扩展哈希 279

11.3 线性哈希 283

11.4 可扩展哈希与线性哈希的关系 288

11.5 复习题 288

第四部分查询评估 295

第12章 查询求解概述 295

12.1 系统目录 296

12.1.1 目录中的信息 296

12.2 操作符求解概述 298

12.2.1 三种常用技术 298

12.2.2 访问路径 298

12.3 关系型操作的算法 300

12.3.1 选择 300

12.3.2 投影 301

12.3.3 连接 301

12.3.4 其他操作 302

12.4 查询优化概述 303

12.4.1 查询求解计划 303

12.4.2 多处理器查询：流水线求解 304

12.4.3 迭代操作的接口 305

12.5 可选计划：研究这一问题动机的示例 306

12.5.1 下推选择 306

12.5.2 使用索引 307

12.6 一个典型的优化器做些什么 310

12.6.1 考虑不同的查询计划 310

12.6.2 估算计划的代价 311

12.7 复习题 312

第13章 外排序 315

13.1 什么时候DBMS需要对数据进行排序 315

13.2 简单的两路归并排序算法 316

13.3 外归并排序 318

13.3.1 段数的最小化 320

13.4 最小化I/O开销和I/O的次数 321

13.4.1 块I/O 321

13.4.2 双缓冲 323

13.5 使用B＋树来排序 323

13.5.1 聚簇索引 324

13.5.2 非聚簇索引 324

13.6 复习题 326

第14章 关系操作求解 328

14.1 选择操作 329

14.1.1 无索引、未排序的数据 329

14.1.2 无索引、排序的数据 330

14.1.3 B＋树索引 330

14.1.4 哈希排序、等价选择 331

14.2 一般的选择条件 331

14.2.1 CNF和索引匹配 332

14.2.2 求解无析取的选择 332

14.2.3 求解有析取的选择 333

14.3 投影操作 334

14.3.1 基于排序的投影 334

14.3.2 基于哈希函数的投影 335

14.3.3 用于投影的排序和哈希 336

14.3.4 用于投影的索引使用 337

14.4 连接操作 337

14.4.1 嵌套循环连接算法 338

14.4.2 排序归并连接算法 341

14.4.3 哈希连接 345

14.4.4 一般的连接条件 348

14.5 集合操作 349

14.5.1 用于并和差的排序 349

14.5.2 用于并和差的哈希 349

14.6 聚集操作 350

14.6.1 使用索引实现聚集 351

14.7 缓冲的影响 351

14.8 复习题 352

第15章 典型的关系查询优化器 357

15.1 将SQL查询转换成关系代数表达式 358

15.1.1 将SQL查询分解成块 358

15.1.2 把查询块表示成关系代数表达式 359

15.2 估算执行计划的开销 360

15.2.1 估计结果的大小 360

15.3 关系代数的等价 364

15.3.1 选择 364

15.3.2 投影 364

15.3.3 叉积和连接 364

15.3.4 选择、投影和连接 365

15.3.5 其他的等价 366

15.4 列举可选的执行计划 366

15.4.1 单关系查询 367

15.4.2 多关系查询 370

15.5 嵌套子查询 375

15.6 System R优化器 377

15.7 查询优化的其他方法 377

15.8 复习题 378

第五部分 事务管理 389

第16章 事务管理概述 389

16.1 ACID属性 390

16.1.1 一致性和隔离性 390

16.1.2 原子性和持久性 391

16.2 事务和调度 391

16.3 事务的并发执行 392

16.3.1 并发执行的动机 392

16.3.2 可串行化 392

16.3.3 交叉执行带来的异常 394

16.3.4 包括中止事务的调度 396

16.4 基于加锁的并发控制 397

16.4.1 严格的两阶段加锁 397

16.4.2 死锁 398

16.5 加锁的性能 399

16.6 SQL对事务的支持 399

16.6.1 创建和结束事务 399

16.6.2 应该锁住什么 400

16.6.3 SQL中事务的特性 401

16.7 崩溃恢复简介 403

16.7.1 偷帧和强制写页 403

16.7.2 正常执行时与恢复相关的执行步骤 404

16.7.3 ARIES简介 405

16.7.4 原子性：实现回滚 405

16.8 复习题 405

第17章 并发控制 409

17.1 2PL、可串行性和可恢复性 410

17.1.1 观测可串行化 411

17.2 加锁管理简介 412

17.2.1 实现加锁和解锁请求 412

17.3 锁转换 413

17.4 死锁处理 414

17.4.1 死锁预防 415

17.5 特殊的加锁技术 416

17.5.1 动态数据库和幻影问题 416

17.5.2 B＋树的并发控制 417

17.5.3 多粒度锁 419

17.6 不加锁的并发控制 420

17.6.1 乐观的并发控制 420

17.6.2 基于时间戳的并发控制 422

17.6.3 多版本并发控制 424

17.7 复习题 425

第18章 崩溃恢复 431

18.1 ARIES算法简介 432

18.2 日志 433

18.3 与恢复相关的其他数据结构 435

18.4 写优先日志协议 435

18.5 检查点 436

18.6 从系统崩溃中恢复 436

18.6.1 分析阶段 437

18.6.2 重做阶段 438

18.6.3 反做阶段 439

18.7 介质恢复 442

18.8 其他算法以及与并发控制的交互作用 442

18.9 复习题 443

第六部分数据库设计与调整 451

第19章 模式求精与范式 451

19.1 模式求精简介 452

19.1.1 冗余导致的问题 452

19.1.2 模式分解 453

19.1.3 模式分解中的一些问题 454

19.2 函数依赖 455

19.3 函数依赖推理 456

19.3.1 函数依赖集的闭包 456

19.3.2 属性闭包 457

19.4 范式 458

19.4.1 鲍依斯－柯德范式 458

19.4.2 第三范式 459

19.5 分解的特性 461

19.5.1 无损连接分解 461

19.5.2 保持依赖分解 462

19.6 规范化 463

19.6.1 分解为BCNF 463

19.6.2 分解为3NF 464

19.7 数据库设计中的模式求精 467

19.7.1 一个实体集上的约束 467

19.7.2 一个联系集上的约束 468

19.7.3 识别实体的属性 468

19.7.4 识别实体集 469

19.8 其他类型的依赖 470

19.8.1 多值依赖 470

19.8.2 第四范式 472

19.8.3 连接依赖 473

19.8.4 第五范式 473

19.8.5 包含依赖 473

19.9 案例研究：网上书店 474

19.10 复习题 475

第20章 物理数据库设计和调整 482

20.1 物理数据库设计简介 483

20.1.1 数据库负载 483

20.1.2 物理设计与调整决策 484

20.1.3 数据库调整的必要性 484

20.2 索引选择的指导方针 485

20.3 索引选择的基本示例 486

20.4 聚簇和索引 488

20.4.1 两个关系的协同聚簇 489

20.5 使只需索引的计划成为可能的索引 490

20.6 用于确定索引的辅助工具 491

20.6.1 自动的索引选择 491

20.6.2 索引调整向导如何工作 492

20.7 数据库调整简介 494

20.7.1 调整索引 494

20.7.2 调整概念模式 495

20.7.3 调整查询和视图 496

20.8 调整概念模式时的选择 496

20.8.1 设置一个弱范式 497

20.8.2 非规范化 497

20.8.3 分解的选择 497

20.8.4 BCNF关系的垂直分解 498

20.8.5 水平分解 499

20.9 调整查询和视图中的选择 499

20.10 并发控制的影响 501

20.10.1 减少锁的保持时间 501

20.10.2 减少热点 502

20.11 案例研究：网上书店 503

20.11.1 数据库的调整 504

20.12 DBMS评测基准 504

20.12.1 著名的DBMS评测基准 505

20.12.2 评测基准的使用 505

20.13复习题 506

第21章 安全与认证 512

21.1 数据库安全简介 513

21.2 访问控制 513

21.3 任意访问控制 514

21.3.1 授予和回收视图的访问控制和完整性约束 520

21.4 强制性访问控制 522

21.4.1 多级关系和多实例化 523

21.4.2 转换通道，DoD安全级别 524

21.5 Internet应用的安全性 525

21.5.1 加密 525

21.5.2 认证服务器：SSL协议 526

21.5.3 数字签名 527

21.6 有关安全的其他问题 528

21.6.1 数据库管理员的任务 528

21.6.2 统计数据库的安全 529

21.7 案例研究：网上书店 530

21.8 复习题 531

第七部分 高级主题 537

第22章 并行与分布式数据库 537

22.1 简介 537

22.2 并行数据库系统的可用结构 538

22.3 并行查询处理 539

22.3.1 数据划分 540

22.3.2 并行化顺序数据操作处理程序 541

22.4 数据操作的并行化 541

22.4.1 批量载入和扫描 541

22.4.2 排序 541

22.4.3 连接 542

22.5 并行查询优化 544

22.6 分布式数据库简介 544

22.6.1 分布式数据库系统的类型 545

22.7 分布式DBMS的体系结构 545

22.7.1 客户／服务器系统 545

22.7.2 协同服务器系统 546

22.7.3 中间件系统 546

22.8 分布式DBMS的数据存储 546

22.8.1 划分 547

22.8.2 复制 547

22.9 分布式目录管理 548

22.9.1 命名对象 548

22.9.2 目录结构 548

22.9.3 分布数据的独立性 549

22.10 分布式查询处理 549

22.10.1 分布式DBMS 中无连接的查询 550

22.10.2 分布式DBMS 中的连接操作 550

22.10.3 基于代价的查询优化 553

22.11 分布式数据的更新 554

22.11.1 同步复制 554

22.11.2 异步复制 555

22.12 分布式事务 557

22.13 分布式并发控制 557

22.13.1 分布式死锁 558

22.14 分布式事务恢复 559

22.14.1 事务正常执行和提交协议 559

22.14.2 发生故障后进行恢复 560

22.14.3 重新讨论两阶段提交 561

22.14.4 三阶段提交 562

22.15 复习题 563

第23章 对象数据库系统 571

23.1 研究动机示例 572

23.1.1 新的数据类型 573

23.1.2 操纵新类型数据 574

23.2 结构化数据类型 576

23.2.1 集合类型 576

23.3 结构化类型的数据操纵 577

23.3.1 行操作 577

23.3.2 数组操作 577

23.3.3 其他集合类型的操作 578

23.3.4 涉及嵌套集合的查询示例 578

23.4 封装和抽象数据类型 579

23.4.1 定义方法 580

23.5 继承 581

23.5.1 定义带有继承的类型 582

23.5.2 方法联编 582

23.5.3 集合层次 583

23.6 对象、对象标识符和引用类型 583

23.6.1 相等的概念 584

23.6.2 引用类型的解除 584

23.6.3 SQL:1999中的URL和oid 584

23.7 ORDBMS的数据库设计 585

23.7.1 集合类型和ADTs 585

23.7.2 对象标识符 587

23.7.3 扩展ER模型 588

23.7.4 使用嵌套集合 589

23.8 实现ORDBMS的挑战 590

23.8.1 存储和访问方法 590

23.8.2 查询处理 591

23.8.3 查询优化 593

23.9 OODBMS 594

23.9.1 ODMG数据模型和ODL 594

23.9.2 OQL 596

23.10 RDBMS与OODBMS和ORDBMS的比较 597

23.10.1 RDBMS和ORDBMS 597

23.10.2 OODBMS和ORDBMS的相似点 597

23.10.3 OODBMS和ORDBMS的不同点 597

23.11 复习题 598

第24章 演绎数据库 604

24.1 递归查询简介 605

24.1.1 Datalog 605

24.2 理论基础 607

24.2.1 最小模型语义 608

24.2.2 不动点操作符 609

24.2.3 安全的Datalog程序 610

24.2.4 最小模型＝最小不动点 610

24.3 带有否定的递归查询 611

24.3.1 分层 612

24.4 从Datalog到SQL 614

24.5 递归查询的求解 616

24.5.1 无重复推理的不动点求解 616

24.5.2 下移选择操作来避免不相关的推理 618

24.5.3 魔集算法 619

24.6 复习题 621

第25章 数据仓库与决策支持 625

25.1 决策支持简介 626

25.2 OLAP：多维数据模型 627

25.2.1 多维数据库设计 629

25.3 多维聚集查询 630

25.3.1 SQL:1999中的ROLLUP和CUBE 631

25.4 SQL:1999中的WINDOW查询 633

25.4.1 构造窗口 635

25.4.2 新的聚集函数 635

25.5 快速得到查询结果 635

25.5.1 得到前N个结果的查询 636

25.5.2 联机聚集 637

25.6 OLAP实现技术 638

25.6.1 位图索引 638

25.6.2 连接索引 640

25.6.3 文件组织 640

25.7 数据仓库 641

25.7.1 创建和维护数据仓库 641

25.8 视图和决策支持 642

25.8.1 视图、OLAP和数据仓库 642

25.8.2 视图上的查询 643

25.9 视图实体化 643

25.9.1 视图实体化的问题 644

25.10 实体化视图的维护 645

25.10.1 视图的增量维护 645

25.10.2 维护数据仓库视图 647

25.10.3 进行视图同步的时机 648

25.11 复习题 649

第26章 数据挖掘 655

26.1 数据挖掘简介 655

26.1.1 知识发现的过程 656

26.2 关联计数 657

26.2.1 频繁项集 657

26.2.2 冰山式查询 659

26.3 规则挖掘 660

26.3.1 关联规则 660

26.3.2 找出关联规则的算法 661

26.3.3 关联规则和ISA层次 661

26.3.4 通用化关联规则 662

26.3.5 顺序模式 663

26.3.6 使用关联规则进行预测 664

26.3.7 贝叶斯网络 664

26.3.8 分类和回归规则 665

26.4 树结构规则 666

26.4.1 决策树 667

26.4.2 建立决策树的算法 668

26.5 聚簇 670

26.5.1 一个聚簇算法 671

26.6 在序列上的相似搜索 671

26.6.1 找出相似序列的算法 673

26.7 增量挖掘和数据流 673

26.7.1 频繁项集的增量维护 674

26.8 其他的数据挖掘任务 675

26.9 复习题 676

第27章 信息检索和XML数据 681

27.1 冲突的世界：数据库、IR和XML 682

27.1.1 DBMS与IR系统 682

27.2 信息检索介绍 683

27.2.1 向量空间模型 683

27.2.2 词的TF/IDF权重 684

27.2.3 文档相似性排序 685

27.2.4 对成功的衡量：查准率和查全率 686

27.3 为文本搜索建立索引 686

27.3.1 倒排索引 686

27.3.2 签名文件 688

27.4 Web搜索引擎 689

27.4.1 搜索引擎体系结构 689

27.4.2 使用链接信息 690

27.5 管理DBMS中的文本 693

27.5.1 松耦合的倒排索引 693

27.6 一个XML的数据模型 693

27.6.1 松散结构的动机 694

27.6.2 图模型 694

27.7 XQuery：查询XML数据 695

27.7.1 路径表达式 696

27.7.2 FLWR表达式 696

27.7.3 元素的排序 697

27.7.4 分组以及集合值的生成 698

27.8 XML查询的有效求值 698

27.8.1 在RDBMS中存储XML 699

27.8.2 对XML库进行索引 701

27.9 复习题 704

第28章 空间数据管理 712

28.1 空间数据和查询类型 713

28.2 涉及空间数据的应用 714

28.3 空间索引简介 715

28.3.1 已提出的索引结构概述 716

28.4 基于空间填充曲线的索引 717

28.4.1 区域四叉树和z－排序区域数据 718

28.4.2 使用z－排序的空间查询 719

28.5 网格文件 719

28.5.1 使用网格文件来处理区域 721

28.6 R树：点和区域数据 721

28.6.1 查询 722

28.6.2 插入和删除操作 723

28.6.3 并发控制 724

28.6.4 通用化搜索树 725

28.7 高维索引问题 726

28.8 复习题 726

第29章 其他专题 729

29.1 高级事务处理 729

29.1.1 事务处理监视程序 729

29.1.2 新的事务模型 730

29.1.3 实时DBMS 730

29.2 数据集成 730

29.3 移动数据库 731

29.4 主存数据库 732

29.5 多媒体数据库 732

29.6 地理信息系统 733

29.7 时态数据库 734

29.8 生物数据库 734

29.9 信息可视化 734

29.10 小结 735

第30章 MINIBASE教学辅助软件 736

30.1 可用内容 736

30.2 MINIBASE作业概述 736

30.3 致谢 737

参考文献 738