数据库原理与应用：基于SQLServer

（1）技术性和实践性强，内容通俗易懂，同时又兼顾应有的理论基础知识，理论知识和实践知识按照适当比例有机结合。（2）实例翔实、逻辑性强、结构清晰、条理清楚、重点突出，每章后面都配有适量的习题（包括上机题）以及习题答案，供教师和学生参考使用。

本书首先介绍关系数据库的理论基础知识和数据库的设计技术和方法，然后结合SQL Server 2014详细介绍了基于关系数据库基础知识的数据库开发和应用技术。全书共13章，内容包括数据库概述、关系数据库理论基础、数据库设计技术、SQL Server 2014简介与安装、数据库查询语言SQL、Transact-SQL程序设计、数据库的创建和管理、索引与视图、存储过程和触发器、事务管理与并发控制、数据的完整性管理、数据的安全性控制、数据库备份和恢复等。

第1章数据库概述/1
1.1数据管理技术1
1.1.1数据管理的概念1
1.1.2数据管理技术的发展过程2
1.2大数据分析与管理技术5
1.2.1大数据5
1.2.2大数据存储技术6
1.2.3大数据处理模式9
1.2.4大数据处理的基本流程11
1.3数据库系统概述12
1.3.1数据库系统12
1.3.2数据库系统的模式结构13
1.3.3数据库管理系统15
1.4数据模型16
1.4.1数据模型的基本要素16
1.4.24种主要的逻辑模型17
1.5概念模型的描述20
1.5.1概念模型20
1.5.2实体及其联系21
1.5.3ER图22
习题124
第2章关系数据库理论基础/26
2.1关系模型26
2.1.1关系模型的数据结构——关系26
2.1.2关系操作29
2.1.3关系的完整性约束29
2.2关系代数32
2.2.1基本集合运算32
2.2.2关系运算33
2.3关系数据库36
2.3.1关系数据库的概念36
2.3.2关系数据库的特点37
2.4函数依赖37
2.4.1函数依赖的概念37
2.4.2候选码和主码39
2.4.3函数依赖的性质40
2.5关系模式的范式40
2.5.1第一范式(1NF)41
2.5.2第二范式(2NF)42
2.5.3第三范式(3NF)44
2.5.4BC范式(BCNF)46
2.6关系模式的分解和规范化48
2.6.1关系模式的规范化48
2.6.2关系模式的分解49
习题251
〖1〗数据库原理与应用——基于SQL Server 2014目录〖3〗〖3〗第3章数据库设计技术/55
3.1数据库设计概述55
3.2需求分析56
3.2.1系统调研过程56
3.2.2需求分析的方法57
3.2.3形成数据字典61
3.3数据库结构设计62
3.3.1概念结构设计62
3.3.2逻辑结构设计66
3.3.3物理结构设计68
3.4数据库的实施、运行和维护70
3.4.1数据库的实施70
3.4.2数据库系统的运行和维护72
习题373
第4章SQL Server 2014简介与安装/75
4.1SQL Server的发展历史75
4.2SQL Server 2014的组件和管理工具77
4.2.1SQL Server 2014的组件77
4.2.2SQL Server 2014的管理工具78
4.3SQL Server 2014的几个版本78
4.4SQL Server 2014的安装79
4.4.1安装SQL Server 2014的要求79
4.4.2SQL Server 2014的安装过程81
4.4.3SQL Server 2014的使用方法88
习题490
第5章数据库查询语言SQL/91
5.1SQL概述91
5.1.1SQL的发展91
5.1.2SQL的特点92
5.1.3SQL的基本功能93
5.2SQL的数据类型93
5.2.1字符串型94
5.2.2数值型94
5.2.3日期时间型95
5.2.4货币型96
5.2.5二进制型96
5.2.6其他数据类型96
5.2.7自定义数据类型97
5.3SQL的数据定义功能97
5.3.1数据表的创建和删除97
5.3.2数据表的修改101
5.4SQL的数据查询功能102
5.4.1基本查询104
5.4.2带DISTINCT的查询106
5.4.3带WHERE子句的条件查询107
5.4.4带BETWEEN的范围查询108
5.4.5带IN的范围查询109
5.4.6带GROUP的分组查询109
5.4.7带LIKE的匹配查询和空值的查询111
5.4.8使用ORDER排序查询结果112
5.4.9连接查询113
5.4.10嵌套查询119
5.4.11查询的集合运算122
5.5SQL的数据操纵功能124
5.5.1数据插入125
5.5.2数据更新127
5.5.3数据删除129
习题5130
第6章TransactSQL程序设计/135
6.1TransactSQL概述135
6.1.1TransactSQL135
6.1.2TransactSQL元素136
6.2TransactSQL的变量和常量136
6.2.1变量的定义和使用137
6.2.2TransactSQL常量140
6.3TransactSQL运算符143
6.4TransactSQL流程控制145
6.4.1注释和语句块145
6.4.2IF语句146
6.4.3CASE语句149
6.4.4WHILE语句152
6.4.5GOTO语句153
6.4.6TRY…CATCH语句154
6.4.7RETURN语句154
6.4.8WAITFOR语句155
6.5TransactSQL函数155
6.5.1系统内置函数155
6.5.2用户自定义函数162
习题6167
第7章数据库的创建和管理/169
7.1数据库和数据库文件169
7.1.1数据库的组成169
7.1.2文件组170
7.2数据库的创建171
7.2.1创建数据库的SQL语法171
7.2.2创建使用默认参数的数据库173
7.2.3创建指定数据文件的数据库173
7.2.4创建指定大小的数据库174
7.2.5创建带多个数据文件的数据库175
7.2.6创建指定文件组的数据库176
7.3查看数据库177
7.3.1服务器上的数据库177
7.3.2数据库的基本信息178
7.3.3数据库中的数据表180
7.4修改数据库180
7.4.1更改数据库的名称180
7.4.2修改数据库的大小181
7.5数据库的分离和附加182
7.5.1用户数据库的分离182
7.5.2用户数据库的附加183
7.6删除数据库185
习题7185
第8章索引与视图/187
8.1索引概述187
8.1.1索引的概念187
8.1.2何种情况下创建索引188
8.1.3索引的原理——B_树188
8.2索引的类型189
8.2.1聚集索引和非聚集索引189
8.2.2唯一索引与非唯一索引191
8.2.3组合索引191
8.3创建索引192
8.3.1创建聚集索引192
8.3.2创建非聚集索引194
8.3.3创建唯一索引194
8.3.4创建组合索引195
8.4查看和删除索引195
8.4.1查看索引195
8.4.2删除索引196
8.5视图概述197
8.5.1视图的概念197
8.5.2视图的优缺点198
8.6视图的创建、更新与删除199
8.6.1创建视图199
8.6.2更新视图202
8.6.3删除视图202
8.7查看视图203
8.7.1视图的定义代码203
8.7.2视图的结构信息203
8.7.3数据库中的视图203
习题8204
第9章存储过程和触发器/207
9.1存储过程207
9.1.1存储过程的概念207
9.1.2存储过程的类型208
9.1.3存储过程的创建和调用209
9.1.4存储过程的修改和删除213
9.2触发器214
9.2.1关于触发器214
9.2.2创建触发器216
9.2.3修改触发器220
9.2.4禁用和删除触发器221
习题9223
第10章事务管理与并发控制/226
10.1事务的基本概念226
10.1.1事务226
10.1.2事务的ACID特性227
10.2事务的管理227
10.2.1启动事务228
10.2.2终止事务229
10.2.3嵌套事务234
10.3并发控制236
10.3.1并发控制的概念236
10.3.2几种并发问题237
10.3.3基于事务隔离级别的并发控制239
10.3.4基于锁的并发控制245
习题10251
第11章数据的完整性管理/253
11.1关于数据完整性253
11.1.1数据完整性的概念253
11.1.2数据完整性的分类253
11.2实体完整性的实现254
11.2.1实体完整性的定义254
11.2.2实体完整性的检查257
11.3参照完整性的实现257
11.3.1参照完整性的定义257
11.3.2参照完整性的检查258
11.4用户定义完整性的实现260
11.4.1域完整性的实现260
11.4.2表级约束完整性的实现264
习题11265
第12章数据的安全性控制/268
12.1SQL Server 2014安全体系结构268
12.1.1主体268
12.1.2安全对象270
12.1.3权限271
12.2角色272
12.2.1服务器角色272
12.2.2数据库角色272
12.2.3应用程序角色273
12.3服务器级的安全控制274
12.3.1身份验证模式274
12.3.2创建登录275
12.3.3查看登录278
12.3.4登录的权限管理279
12.3.5删除登录283
12.4数据库级的安全控制283
12.4.1数据库用户的管理283
12.4.2安全对象的权限管理289
12.5架构级的安全控制296
12.5.1架构及其管理296
12.5.2安全对象的权限管理301
习题12303
第13章数据库备份和恢复/305
13.1备份和恢复305
13.1.1备份和恢复的概念305
13.1.2恢复模式及其切换305
13.1.3备份类型307
13.2完整数据库备份与恢复308
13.2.1完整数据库备份308
13.2.2完整数据库恢复309
13.3差异数据库备份与恢复310
13.3.1差异数据库备份310
13.3.2差异数据库恢复311
13.4事务日志备份与恢复312
13.4.1事务日志备份312
13.4.2事务日志恢复313
13.5一种备份案例314
习题13318
参考答案/319
参考文献/342

第3章数据库设计技术本章主要介绍数据库设计的方法和步骤,包括从数据库设计的需求分析开始,到数据库概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计以及数据库的实施、运行和维护的整个过程。如果说第2章学的是数据库设计理论,那么本章介绍的是这些理论的应用方法。通过本章的学习,读者应该了解和掌握下列内容:
 了解数据库设计的一般步骤,掌握需求分析的过程和方法。
 掌握数据库结构设计的方法,包括概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。
 理解数据库的实施、运行和维护方法。
3.1数据库设计概述
在应用数据库技术解决实际问题时,需要针对给定应用环境,构造最优的数据库模式,然后基于该模式创建相应的数据库及其应用系统,使得形成的数据库系统能够有效地进行各种数据存储和管理任务,满足用户的各种应用需求,而这个过程就是数据库设计。
一般地,数据库设计是指在现有的应用环境下,从建立问题的概念模型开始,逐步建立和优化问题的逻辑模型,最后建立其高效的物理模型,并据此建立数据库及其应用系统,使之能够有效地收集、存储和管理数据,满足用户的各种应用需求。简单而言,数据库设计是数据库及其应用系统的设计。本章介绍的数据库设计主要是针对数据库本身的设计,较少涉及应用系统的设计。
图3.1数据库设计的基本步骤
数据库设计是数据库应用系统开发的关键技术之一,其最终目的归结为两点: (1)满足用户的需求; (2)简化应用程序的编程设计,实现系统协同、高效的开发,减少开发成本。从过程看,数据库设计主要分为6个步骤: 系统需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库系统运行和维护,各步骤的先后关系如图3.1所示。其中,对每个步骤,如果设计结果不满足要求,都可以返回前面的任一步骤,直到满足要求为止。
由于实际问题的时空复杂性,数据库设计过程中也存在诸多的不确定因素,加上应用程序运行环境的制约,使得数据库设计变得异常复杂。一般来说,数据库设计不是“一次到位”,而是“认识—设计—纠正—认识”的一种反复并逐步求精的过程。但是经过长期的积累,人们还是总结了数据库设计有关理论和方法,形成数据库设计的一些基本规律,为实际的数据库设计提供理论和经验参考。
3.2需 求 分 析
需求分析是了解用户需求,然后明确用户需求,最后形成需要文字表达(需求分析说明书)的一个过程。需求分析的最终结果是形成一份有效的需求分析说明书。本节将从系统调研方法、需求分析所需要的技术和方法,以及数据字典的形成等方面来阐述需求分析的过程。
〖1〗数据库原理与应用——基于SQL Server 2014第3章数据库设计技术〖3〗〖3〗3.2.1系统调研过程
系统调研也称项目调研,即把系统开发当作项目来运作,其主要目的是通过接触用户,以了解并最终明确用户的实际需求。这个过程是一个系统分析人员理解和掌握用户业务流程的过程,是一个需要不断与用户进行沟通和磋商的过程。系统调研方法比较灵活,因人和系统而异,但大致的调研过程基本一样,可以分为3个步骤来完成。
(1) 充分了解项目背景以及开发的目的。
(2) 深入用户单位(指使用该系统的机构和组织)进行调查,包括了解单位的组织结构、运作方式,了解各部门的职责和功能。然后从数据流的角度分析各个部分的特性以及它与其他部门之间的关系,如各部门的输入(输出)数据及其格式是什么,这些数据来自哪里、去向何方等,并作相应的记录。
这个步骤是调查的重点,而且难度比较大,难点在于如何建立与用户理性沟通的渠道。因为用户与系统分析人员一般都具有不同的技术背景,所以经常导致出现这种情况: 用户认为已经说清楚的东西,而分析人员也许对之还不理解,或者用户提出的要求过高,超出了计算机能够处理的范围等。当出现这种情况时,分析人员需要不断地询问或说明,可能导致用户厌倦。因此,在进行这项调查前,分析人员应该做好充分的准备,如拟好调查方案、设计合理而简洁的调查表等。
下面给出了一种调查方法,供读者参考和选用。
……

前言
数据库技术是计算机技术的重要组成部分,也是发展最快、应用最广的计算机技术之一,自20世纪60年代中后期出现以来,经历了50多年的发展,目前日臻完善,造就了诸多的辉煌,带动了一系列的软件产业,出现了Oracle、DB2、SQL Server等十分成熟且深受用户喜爱的数据库产品。如今不管是在工作,还是在生活和学习中,数据库已经成为各类信息系统和应用系统的技术基础,与人们的生活息息相关。随着信息技术的进一步发展,数据库技术将发挥更重要的基础作用。
“数据库原理”课程是计算机科学与技术和相关专业的主干课程。这门课程的主要特点是实践性强,同时又要求具备较好的理论基础。根据多年的教学体会,我们发现有的学生学完这门课后,仍然难以胜任数据库设计、创建、开发、维护和管理的基本工作,觉得所学的数据库知识比较混乱。出现这种现象的原因可能是多方面的,但我们认为其主要原因之一就是学生类型与教材的搭配问题。高校培养的人才类型大致可以分为研究型人才、应用型人才和应用研究型人才。应该说,后二者占的比例比较高,他们希望能掌握技术性、实践性比较强的数据库知识,以便为他们毕业后的工作提供技术和方法支持。如果使用理论性很强、内容比较广泛的教材,他们内心深处可能产生一种抵触情绪而导致学习积极性欠佳,进而导致学习效果差。因此,针对技术型、应用研究型人才的培养,编写合适的、与时俱进的学习教材,以开发学生的实践性思维能力和概括能力,是教学工作者面临的一项重要任务。
基于以上考虑,我们组织人手,在总结多年教学经验的基础上编写了这部数据库教材。为了避免内容的分散,本教材阐述的数据库知识主要依托SQL Server 2014,其中涉及的SQL代码都是在SQL Server 2014中调试完成的(实际上,绝大部分SQL代码也适用于其他版本的SQL Server)。全书共13章,第1章介绍数据库系统涉及的基本概念;第2章介绍关系数据库理论基础;第3章介绍数据库设计技术;第4章介绍SQL Server 2014简介与安装;第5章比较系统地介绍了数据库查询语言SQL,以及数据表的创建方法;第6章介绍TransactSQL程序设计;第7章介绍数据库的创建和管理;第8章介绍索引与视图的创建、管理和使用方法;第9章介绍存储过程和触发器的开发和使用方法;第10章介绍事务管理与并发控制的技术和方法;第11章和第12章分别介绍如何实现和保证数据的完整性和安全性;第13章比较全面地介绍数据库的备份方法及其恢复技术。
本书的特点是由浅入深、通俗易懂、技术性和实践性强,同时又兼顾应有的理论基础知识,理论知识和实践知识按照适当比例有机结合。本书实例翔实、逻辑性强、结构清晰、条理清楚、重点突出,此外,每章后面都配有适量的习题(包括上机题)并在书末附有习题答案,供教师和学生参考使用。
本书主要面向应用型和应用研究型本科院校,可作为计算机及相关专业的数据库课程教材,也可作为数据库爱好者和初学者的学习用书,还可以作为从事数据库系统开发人员的参考用书。本书中所有的实例代码以及教学用的教学大纲和PPT课件都可以从清华大学出版社网站(http: //www.tup.com.cn/)上免费下载。读者如有问题或需要技术支持,可与编辑联系,也可以直接与作者联系mengzuqiang@163.com。
全书由蒙祖强教授执笔,许嘉副教授修订了第1章和第2章并对全书进行审阅。此外,参与本书编写、资料整理和调试程序的还有秦亮曦、刘智斌、黄柏雄、顾平、姚怡、李虹利、郭英明等。
感谢所有关心、支持本书编写和出版的人员,包括广西大学李陶深教授、陈宁江教授以及其他一些老师、研究生和技术人员,同时感谢清华大学出版社的领导和编辑,他们为本书的编写和出版提供了很大帮助。本书还参考了相关文献和网络资源,在此对这些资料的著者们表示衷心感谢。
蒙祖强
2018年1月〖1〗数据库原理与应用——基于SQL Server 2014