數據庫原理與應用教學視頻

  • 名稱:數據庫原理與應用教學視頻
  • 分類:數據庫  
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  • 時間:2016/2/27 20:29:17
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數據庫原理與應用教學視頻-是北京師范大學一套遠程教育課程
資料來源:北京師范大學
內容簡介:北京師范大學數據庫原理與應用。37講。
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、1NF、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。
第一節 關系模式的設計問題
第二節 關系模式的規范化
第三節 數據依賴的公理系統
第四節 關系演算
第五節 關系模式的分解
第六節 小節

第五章 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5~6位同學組成一個開發小組,每位同學承擔不同角色(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。
第一節 數據庫設計概述
第二節 需求分析
第三節 概念結構設計
第四節 邏輯結構設計
第五節 數據庫物理設計
第六節 小節
第三篇 系統篇
第六章 數據庫管理系統
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。
第一節 DBMS 簡介
第二節 關系DBMS
第三節 關系DBS的查詢優化
第四節 職務作品的著作權
第七章 事務管理內容概述
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。
數據庫管理系統必須提供并發控制機制來協調并發用戶的并發操作以保證并發事務的隔離性和一致性,保證數據庫的一致性。本章討論數據庫并發控制的基本概念和實現技術。包括封鎖技術、封鎖協議、活鎖和死鎖的概念、并發調度的可串行性、沖突可串行化調度、兩段鎖協議、封鎖的粒度、意向鎖。
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。了解的數據庫并發控制技術的必要性和重要性。牢固掌握并發控制的基本概念。
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DBMS緩沖區管理策略、事務一致性級別密切相關,同學們要在學習完這些知識后把這些問題聯系起來,提升對這些技術的理解和掌握。掌握并發操作產生的數據不一致性(丟失修改、不可重復讀、讀“臟數據”)的確切含義。封鎖協議與數據一致性的關系;并發調度的可串行性概念。
難點: 掌握日志文件的使用,系統故障、介質故障的恢復方法。對于剛剛學習數據庫的學生來講并不體會數據庫故障恢復的復雜性和重要性。在實際工作中,則必須正確了解所用的DBMS產品提供的恢復技術和恢復方法,并且能夠根據這些機制正確制定系統的恢復策略,以保證數據庫系統7*24小時正確運行。保證數據庫系統在遇到故障時能及時恢復正常運行,提高抗故障抗災難的能力。兩段鎖協議與串行性的關系、與死鎖的關系。具有意向鎖的多粒度封鎖方法的封鎖過程。
本章內容有一定的深度和難度,可以通過對實例的學習和習題的練習來正確理解和掌握基本概念。
實驗內容
在安裝好的數據庫系統下對已經建立的數據庫人為地制造事務內部故障和系統故障,檢查系統是否進行了恢復。并發控制是數據庫管理系統的重要功能之一,它可以對用戶完全透明,即多個用戶訪問同一個數據庫對象時,DBMS可以自動完成對該數據庫對象的并發控制。同時數據庫管理系統通常又提供了SQL語句,允許用戶顯式地對數據庫對象加鎖,手工進行并發控制。本實驗就是通過顯式地對數據庫對象加鎖的方式,觀察各種鎖的相容關系、死鎖的產生及解鎖的方法。也可以兩人一組,用戶A建的表授權用戶B,然后兩人同時手工加鎖,檢查死鎖,一人手工回滾解鎖。
第一節 事務的基本概念
第二節 數據庫恢復概述
第三節 恢復的實現技術
第四節 故障恢復
第五節 SQL對事務管理的支持
第六節 事務并發控制
第七節 小節
第八章 數據庫的安全性與完整性內容概述
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。 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。
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: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。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: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。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3 在安裝好的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。
本章目標實驗內容
第一節 基本概念
第二節 數據庫安全控制
第三節 數據庫系統結構
第四節 數據庫系統
第五節 數據庫的完整性控制
第六節 觸發器
第七節 小節
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