數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)大綱_第1頁
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數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)大綱_第3頁
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文檔簡介

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息開課單位信息科學(xué)與工程學(xué)院課程代碼CS05069課程名稱數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)英文名稱Database system Design課程性質(zhì)專業(yè)核心課學(xué)分4總 學(xué) 時72先修課程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),離散數(shù)學(xué)開課學(xué)期第三學(xué)年的第一學(xué)期適應(yīng)專業(yè)軟件工程二、課程描述中文:這是一門為軟件工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)核心課,通過該課程的教學(xué)使學(xué)生能夠掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念、基本理論和應(yīng)用技能,為學(xué)生將后從事數(shù)據(jù)管理規(guī)劃設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)維護、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)等工作打下基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整個教學(xué)過程,使學(xué)生理解和掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征和特性,領(lǐng)悟數(shù)據(jù)庫的本質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生分析問題、概括問題、處

2、理問題、解決問題的能力,具備數(shù)據(jù)庫設(shè)計能力。與此同時,縱觀數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展史,聯(lián)系中國國情,使學(xué)生明白對外開放開展國際合作,與自主研發(fā)和掌握核心關(guān)鍵技術(shù),兩者并不矛盾,而是相輔相成,兩者必須并舉,不能偏頗。課程重點突出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的架構(gòu)特性和數(shù)據(jù)的存儲組織特性。授課內(nèi)容包括:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu),數(shù)據(jù)庫三層模式,關(guān)系數(shù)據(jù)模型、SQL、實體關(guān)系建模方法、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)安全管理,事務(wù)處理與故障恢復(fù)、數(shù)據(jù)處理性能提升技術(shù),數(shù)據(jù)庫前沿技術(shù)(包括對象數(shù)據(jù)庫,分布式數(shù)據(jù)庫,NSQL,大數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)挖掘)等。英文:This is a specialty curse fr the majr f sftware engi

3、neering, aiming at the students mastery f the basic cncepts and theries f databases and f engineering techniques in data management planning, database designing, database maintenance, and the develpment f database applicatin,thus laying a slid fundatin fr their future prfessinal career. The study f

4、this curse develps the students ability t analyze, refine, and slve practical prblems, t understand and master the natures and characteristics f relatinal database , and t design database. The main cntents f this curse are the basic appraches and principles f database, including the evlutin f data p

5、rcessing technlgy, relatin data mdel, SQL, entity-relatinship mdel, methdlgy f database design, transactin prcessing, perfrmance f data prcessing,and advanced database technlgies.三、課程內(nèi)容(一)課程教學(xué)目標(biāo)知識與技能作為專業(yè)核心課程,從問題求解方面,深刻領(lǐng)會數(shù)據(jù)管理中要解決的五大問題,包括數(shù)據(jù)正確性問題、數(shù)據(jù)完整性問題、數(shù)據(jù)安全問題、數(shù)據(jù)處理性能問題,操作簡單性問題。從結(jié)構(gòu)方面,深刻領(lǐng)會層次化結(jié)構(gòu)具有的良好特性,熟

6、悉數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的三級模式、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)。熟練掌握關(guān)系模型,SQL語言,DBC/JDBC,范式理論,數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué),數(shù)據(jù)庫安全保障技術(shù),數(shù)據(jù)處理性能提升技術(shù),事物處理與故障恢復(fù)技術(shù),大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等專業(yè)知識。過程與方法本課程對教學(xué)各環(huán)節(jié)進行全過程管理,采用理論教學(xué)、小班討論與課程實驗相結(jié)合的教學(xué)模式。理論教學(xué)講授數(shù)據(jù)庫管理中要解決的主要問題,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫技術(shù),數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué)。小班討論以小組為單位開展分工與合作,通過對案例的思考,分析問題,解決問題,評價系統(tǒng)或者方案的特性,然后展開討論,以此提升工程技能和素養(yǎng)。課程實驗要求動手完成交代的任務(wù),得出結(jié)果。通過相互間的對照和對比,發(fā)現(xiàn)不足

7、,持續(xù)改進。情感態(tài)度和價值觀以課程知識為題材,展示工程問題求解中的藝術(shù)性和精妙之處,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,鼓勵學(xué)生探索解決問題的更好方法,超越別人,展示自我。另外,培養(yǎng)家國情懷。聯(lián)系中國當(dāng)前國情和特色,明白學(xué)習(xí)和引進外國先進技術(shù),先進理念,先進模式的重要性,同時也要想到我國是文明古國,曾為人類文明的進步做出過巨大貢獻。在近代,因為夜郎自大和閉關(guān)鎖國而落后,導(dǎo)致外部入侵,經(jīng)受了上百年的恥辱和磨難。在現(xiàn)代,在共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下通過艱苦卓絕的抗?fàn)帿@得了獨立自主的地位,取得了改革開放的巨大成功。在此條件下,沒有理由不高唱偉大復(fù)興,沒有理由不砥礪前行,沒有理由不恢復(fù)華夏文明的榮光,沒有理由不為世界發(fā)展作出貢獻

8、。課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的矩陣表 畢業(yè)要求課程目標(biāo)GA1GA2GA3GA4GA5GA6GA7GA8GA9GA10GA11GA12CT1CT2CT3CT4CT5CT6CT7本課程的目的是通過講授數(shù)據(jù)管理中存在某個單位的問題及其解決策略和方法,使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫原理及其關(guān)鍵技術(shù),具備將復(fù)雜問題進行層次化分解,進而分而治之的能力。CT1:掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邦聯(lián)特性,以及數(shù)據(jù)庫的三級模式特性。達成此目標(biāo)的手段:對數(shù)據(jù)庫中三級模式,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)的講解,從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性上展示分層帶來的好處,體會良好結(jié)構(gòu)特性的重要性。進而掌握SQL語言和DBC/JDBC;CT2:掌握數(shù)據(jù)管理中五種問題的解決方法。使學(xué)生清

9、楚數(shù)據(jù)管理中要解決的五大問題,體會分層處理復(fù)雜問題帶來的好處。達成此目標(biāo)的手段:以典型案例和場景,展示數(shù)據(jù)管理中五大問題的具體表現(xiàn)。進而引出數(shù)據(jù)庫安全保障技術(shù),數(shù)據(jù)處理性能提升技術(shù),事物處理與故障恢復(fù)技術(shù),以及存儲過程和視圖的前因后果。達成此目標(biāo)的手段:對數(shù)據(jù)管理中不同方面的問題,展示求解思路和策略,揭示技術(shù)內(nèi)涵和本質(zhì);CT3:掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué),以及設(shè)計的合理性驗證方法。達成此目標(biāo)的手段:從具體案例入手,揭示關(guān)系模型,函數(shù)依賴與范式理論,數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué)彼此之間的關(guān)系;CT4:了解NSQL,分布式數(shù)據(jù)庫,大數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)倉庫。達成此目標(biāo)的手段:結(jié)合具體應(yīng)用場景,對比分析各種數(shù)據(jù)模型的聯(lián)系和差異

10、,揭示其本質(zhì),然后引出NSQL,分布式數(shù)據(jù)庫,大數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)倉庫;CT5:掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計能力。達成此目標(biāo)的手段:對數(shù)據(jù)管理中的正確性問題展開討論,舉出數(shù)據(jù)冗余于更新異常的具體表現(xiàn)案例,從中洞察出關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的本質(zhì)特征,從而領(lǐng)會數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法學(xué);CT6:掌握數(shù)據(jù)管理中五種問題的分析與處理能力。達成此目標(biāo)的手段:對數(shù)據(jù)管理中特定問題展開討論,對比分析各種解決方案的聯(lián)系和差異,各自的特征和特點,從中洞察出改進的基本思路,從而實現(xiàn)自我改進和創(chuàng)新;CT7:知曉和遵循工程規(guī)范,對工程問題求解講究嚴(yán)謹(jǐn)、完備、規(guī)范。達成此目標(biāo)的手段:課堂講解工程規(guī)范及其重要性,然后在作業(yè),試驗,考試環(huán)節(jié)檢查,對發(fā)現(xiàn)不遵循的立

11、馬通報。(二)基本教學(xué)內(nèi)容第一章、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論教學(xué)目的與要求:了解數(shù)據(jù)處理方式的演變歷史;掌握數(shù)據(jù)庫操作的五種類型;掌握數(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)等基本概念;掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征與特性,清楚數(shù)據(jù)庫技術(shù)要解決的五大工程問題;了解數(shù)據(jù)庫操作語言標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫訪問編程接口標(biāo)準(zhǔn);了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式與二級映象概念,數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域從業(yè)人員的類別,數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的背景,目前流行的主要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品,以及數(shù)據(jù)庫前沿技術(shù);教學(xué)重點:數(shù)據(jù)庫的特征和特性;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征和特性;數(shù)據(jù)庫技術(shù)要解決的五大問題;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邦聯(lián)式構(gòu)成特性;教學(xué)難點:數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)的抽象;程序與數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫管理系

12、統(tǒng)和應(yīng)用程序的相互獨立性和可對接組裝性;教學(xué)內(nèi)容:1)數(shù)據(jù)管理的內(nèi)容,包括數(shù)據(jù)定義,數(shù)據(jù)組織,數(shù)據(jù)存儲,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)表達;2)數(shù)據(jù)操作的五種類型:添加、修改、刪除、查詢、統(tǒng)計;3)數(shù)據(jù)庫技術(shù)要解決的六個問題,即數(shù)據(jù)的正確性問題,數(shù)據(jù)處理性能問題,數(shù)據(jù)操作簡單性問題,數(shù)據(jù)完整性問題,數(shù)據(jù)安全問題,數(shù)據(jù)共享性問題;4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能:對外提供數(shù)據(jù)操作接口,對內(nèi)進行數(shù)據(jù)管理;5)應(yīng)用程序的功能:捕獲用戶的數(shù)據(jù)操作意圖,將用戶的數(shù)據(jù)操作意圖使用SQL語言進行表達,并向數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)操作請求,將DBMS響應(yīng)的數(shù)據(jù)表達和呈現(xiàn)給用戶;6)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邦聯(lián)式構(gòu)成特性:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

13、程序的相互獨立性和可對接組裝性;7)達成邦聯(lián)的三大基石:數(shù)據(jù)操作的國際標(biāo)準(zhǔn)表達語言SQL,數(shù)據(jù)操作的編程接口國際標(biāo)準(zhǔn)JDBC/DBC,數(shù)據(jù)庫的三級模式與其映射關(guān)系;8)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的四類從業(yè)人員;9)數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的歷史,目前流行的主要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品,數(shù)據(jù)庫前沿技術(shù)。學(xué)時分配:講授4學(xué)時第二章、關(guān)系數(shù)據(jù)模型和關(guān)系代數(shù)教學(xué)目的與要求:掌握數(shù)據(jù)模型的含義,掌握關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本內(nèi)容;掌握關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的四大數(shù)據(jù)完整性約束;掌握關(guān)系代數(shù),了解關(guān)系演算。教學(xué)重點:掌握關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的四大數(shù)據(jù)完整性約束,尤其是主鍵、外鍵概念。教學(xué)難點:主鍵、外鍵的理解和掌握。教學(xué)內(nèi)容:數(shù)據(jù)模型的含義:是指描述一

14、個企業(yè)組織的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,以及對數(shù)據(jù)進行完整約束的概念;數(shù)據(jù)模型的三要素:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)操作,完整性約束。建立數(shù)據(jù)模型的目的:達成共識,方便溝通交流,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效管理。關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的基本概念:關(guān)系、元組、屬性,域,基,度,模式,實例,內(nèi)涵,外延。關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的四大數(shù)據(jù)完整性約束:實體完整性約束、引用完整性約束、域約束,業(yè)務(wù)規(guī)則約束。主鍵、外鍵概念。關(guān)系代數(shù)中的五大基本運算:選擇、投影、笛卡爾乘積,并,差,以及連接運算,交運算,除運算。關(guān)系代數(shù)的運算法則。關(guān)系演算的表達方式。學(xué)時分配:講授4學(xué)時;討論2學(xué)時;作業(yè)講解1學(xué)時。第三章、SQL中的數(shù)據(jù)操作教學(xué)目的與要求:了解SQL作為

15、國際標(biāo)準(zhǔn),在數(shù)據(jù)庫操作中的重要性;掌握SQL語法規(guī)則;熟練掌握五大數(shù)據(jù)操作的DML語言表達;熟練掌握兩個有聯(lián)系的表之間的自然聯(lián)接運算,以及兩個模式相同的表之間的差運算,并運算,交運算,熟練掌握SQL語句的嵌套用法,臨時結(jié)果表的存儲方法。教學(xué)重點:五大數(shù)據(jù)操作的DML語言表達;教學(xué)難點:分組統(tǒng)計,關(guān)聯(lián)查詢與統(tǒng)計;教學(xué)內(nèi)容:SQL的歷史;SQL的非過程化語言特性;SQL基本語法規(guī)則;數(shù)據(jù)操作的基本框架:以表中的行為基本操作單元;五大數(shù)據(jù)操作(添加、修改、刪除、查詢、統(tǒng)計)的SQL表達;查詢統(tǒng)計中操作中結(jié)果的排序、唯一性表達方法;模糊查詢的表達方法;復(fù)雜查詢條件的表達方法;聯(lián)接運算的SQL表達;五種

16、統(tǒng)計形式的表達;分組統(tǒng)計的概念;分組統(tǒng)計后結(jié)果的過濾表達方法;分組統(tǒng)計的約束。學(xué)時分配:講授4學(xué)時;討論2學(xué)時;試驗4學(xué)時:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的安裝,數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建,表的創(chuàng)建,五大數(shù)據(jù)操作;作業(yè)講解1學(xué)時;小考0.5學(xué)時。第四章、SQL中的對象定義教學(xué)目的與要求:熟練掌握表模式的DDL語言表達,以及四大完整性的DDL表達;掌握視圖概念,存儲過程概念,觸發(fā)器概念及其DDL表達;教學(xué)重點:表模式的DDL語言表達,視圖、存儲過程、觸發(fā)器的定義;教學(xué)難點:引用完整性的控制方式,業(yè)務(wù)規(guī)則的DDL表達;教學(xué)內(nèi)容:數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建,表的定義以及主鍵約束、外鍵約束、域約束、業(yè)務(wù)規(guī)則約束的DDL表達;引用完整性的三種控制

17、方式以及DDL表達;視圖的含義,視圖的優(yōu)點,以及視圖的定義;存儲過程的優(yōu)點,存儲過程的定義;基于觸發(fā)器的數(shù)據(jù)完整性實現(xiàn)方法。學(xué)時分配:講授3學(xué)時;討論2學(xué)時;試驗2學(xué)時:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的安裝,數(shù)據(jù)庫和表的創(chuàng)建,數(shù)據(jù)完整性約束的表達,視圖和存儲過程的定義;作業(yè)講解1小時。小考0.5學(xué)時。第五章、數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)教學(xué)目的與要求:掌握數(shù)據(jù)庫中的安全管理機制:用戶及其權(quán)限管理,訪問審計;權(quán)限管理的簡化方法;用戶及其權(quán)限管理的SQL表達。教學(xué)重點:安全管理機制。教學(xué)難點:權(quán)限關(guān)系鏈。教學(xué)內(nèi)容:聯(lián)接控制:只允許授權(quán)的用戶與數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)接,訪問數(shù)據(jù)庫。權(quán)限控制:只允許用戶訪問已被授權(quán)的數(shù)據(jù)。 審計:對用戶訪問

18、數(shù)據(jù)庫的過程進行跟蹤記錄,一旦發(fā)生了安全問題,便可追蹤溯源,破案。安全機制的四個概念:注冊用戶;數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象:表和視圖;數(shù)據(jù)對象的屬主;訪問權(quán)限; 賬戶(其標(biāo)識包括用戶id,和密碼passwrd)。權(quán)限是指對數(shù)據(jù)庫中的表或視圖的操作權(quán)限,包括SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、REFERENCES,其中INSERT,UPDATE和REFERENCES能進一步限定到表中的字段一級,而其它權(quán)限只能限定到表一級。授權(quán)操作:對于某個數(shù)據(jù)對象,將某種權(quán)限授予給某個用戶;收權(quán)操作:將某個用戶對某個數(shù)據(jù)對象擁有的某種權(quán)限收回。權(quán)限關(guān)系鏈:當(dāng)一個用戶創(chuàng)建一個表或者視圖時,他便成為了這

19、個被創(chuàng)建的對象的屬主,擁有全部權(quán)限,成為授權(quán)樹的”根節(jié)點”;對象的屬主可以把權(quán)限授予給他人,也可把權(quán)限收回。用戶及其權(quán)限管理的SQL表達。視圖在增強權(quán)限控制中的作用。學(xué)時分配:講授2學(xué)時,討論2學(xué)時,試驗1學(xué)時:用戶及其權(quán)限的配置。第六章、事務(wù)處理與故障恢復(fù)教學(xué)目的與要求:掌握事務(wù)的概念,事務(wù)的ACID屬性,事務(wù)的狀態(tài),事務(wù)的SQL語言表達。了解四種故障類型。掌握故障恢復(fù)的含義,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障恢復(fù)中的日志、Red、und、檢查點、備份等基本概念。掌握四類故障的恢復(fù)方法、步驟和過程。領(lǐng)會日志方法實現(xiàn)故障恢復(fù)的本質(zhì)。教學(xué)重點:事務(wù)的概念,故障類型,故障恢復(fù)方法。教學(xué)難點:日志的訪問與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的訪

20、問的不同特性。教學(xué)內(nèi)容:DBMS的數(shù)據(jù)處理模型:數(shù)據(jù)全部存儲在磁盤上,數(shù)據(jù)量巨大,散布在磁盤盤面空間中;內(nèi)存緩存是提高數(shù)據(jù)處理性能的有效方法,但是內(nèi)存量遠遠小于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量。事務(wù)是指對數(shù)據(jù)庫的一組操作,這些操作涉及對多個數(shù)據(jù)項進行更新/修改,要求其中間狀態(tài)對外部不可見。故障有四類:事務(wù)故障,系統(tǒng)崩潰故障,磁盤故障,災(zāi)難故障。事務(wù)的ACID屬性:原子性,一致性,隔離性,持久性。故障恢復(fù)是指在有故障可能的情況下,如何保證事務(wù)的四個屬性。故障恢復(fù)包括2個部分:1) 正常執(zhí)行時的防備措施,為故障恢復(fù)做準(zhǔn)備;2)在故障發(fā)生后的故障恢復(fù)措施,保證事務(wù)的四個屬性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障恢復(fù)中的日志、Red、und、

21、檢查點、備份等基本概念。掌握四類故障的恢復(fù)方法、步驟和過程。日志方法容錯的本質(zhì):數(shù)據(jù)庫磁盤中,由于數(shù)據(jù)量巨大,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)散布在整個磁盤面上,而且既要讀,又要寫。數(shù)據(jù)寫磁盤具有隨機性。如果每次都把改動寫回到磁盤,磁頭就會在整個盤面上到處移動:一會到這里讀,一會又到那里寫。磁頭移動是機械運動,因此性能會很低。日志數(shù)據(jù)具有完全不同的特性,系統(tǒng)正常時,日志是只添加,沒有讀取,因此不存在磁頭來回移動的問題;性能就會大大提高。這一實質(zhì)告訴我們,在安裝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時,日志和數(shù)據(jù)庫千萬不能配置在一個物理磁盤上,一定要分開,否則性能將會極其低下。學(xué)時分配:講授3學(xué)時。試驗1小時:日志存儲路徑、檢查點間隔、du

22、mp的配置。第八章、數(shù)據(jù)處理性能提升技術(shù)教學(xué)目的與要求:掌握度量數(shù)據(jù)處理性能的指標(biāo),以及提升數(shù)據(jù)處理性能的基本策略、途徑、和方法。教學(xué)重點:數(shù)據(jù)的存儲組織對性能至關(guān)重要,以及數(shù)據(jù)索引對數(shù)據(jù)處理性能的影響性。教學(xué)難點:索引的正確使用。教學(xué)內(nèi)容:物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵問題就是考慮如何提升數(shù)據(jù)處理性能。數(shù)據(jù)庫模型:所有數(shù)據(jù)處理要由CPU完成,但數(shù)據(jù)全部存儲在磁盤上。CPU和磁盤很不匹配:CPU速度很快,磁盤速度很慢,相差四到五個數(shù)量級;磁盤有不可替代的特質(zhì):存儲容量大;其上的數(shù)據(jù)不受系統(tǒng)故障影響;內(nèi)存速度比磁盤高很多,起到緩沖作用,但其容量比磁盤小很多,其上的數(shù)據(jù)在發(fā)生死機或停電之類的故障時,數(shù)據(jù)丟失

23、;數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量通常比內(nèi)存容量大很多。數(shù)據(jù)處理性能的度量指標(biāo):1)事務(wù)吞吐量(Transactin thrughput):單位時間中能夠處理的交易(事務(wù))數(shù)量;2)響應(yīng)時間(Respnse time):完成單個交易所用的時間。提高數(shù)據(jù)庫性能的策略:挖掘和利用數(shù)據(jù)特性,硬件特性,以及數(shù)據(jù)訪問特性。提高數(shù)據(jù)庫性能的方法包括:排序,索引,連續(xù)的磁盤存儲,分類、聚簇,內(nèi)存緩沖,并發(fā)執(zhí)行,查詢優(yōu)化,日志和數(shù)據(jù)分盤存儲。其中與物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計有關(guān)的方法:排序,索引,連續(xù)的磁盤存儲,分類、聚簇,內(nèi)存緩沖,日志和數(shù)據(jù)分盤存儲;這些方法需要數(shù)據(jù)庫設(shè)計者和DBA在物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計中加以考慮。學(xué)時分配:講授3學(xué)時,試驗1

24、小時:排序、索引、連續(xù)磁盤存儲、聚簇、內(nèi)存緩沖,日志存儲的配置。第八章、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法學(xué)教學(xué)目的與要求:認(rèn)識軟件危機的含義,以及數(shù)據(jù)庫設(shè)計中存在問題的主要表現(xiàn)形式及其危害;認(rèn)識數(shù)據(jù)庫設(shè)計面臨的挑戰(zhàn);認(rèn)識需求分析的重要性,掌握需求獲取技巧;掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法學(xué);了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程及其環(huán)節(jié);認(rèn)識使用工具在設(shè)計與開發(fā)中的重要性。教學(xué)重點:認(rèn)識數(shù)據(jù)庫設(shè)計中存在問題的主要表現(xiàn)形式及其帶來的危害;數(shù)據(jù)庫設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)。教學(xué)難點:數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué)的重要性。教學(xué)內(nèi)容:數(shù)據(jù)庫設(shè)計目標(biāo)有三點:1)滿足和全覆蓋所有業(yè)務(wù)需求,要求需求獲取全面,分析到位;2)數(shù)據(jù)正確性:盡量少的冗余,無數(shù)據(jù)更新異常,數(shù)據(jù)一致,要

25、求使用正確的設(shè)計方法;3)可伸展性:只要數(shù)據(jù)庫中存在數(shù)據(jù)根子,任何業(yè)務(wù)需求想要的業(yè)務(wù)表單都能組合出來。數(shù)據(jù)庫設(shè)計要回答的三個問題:1)覆蓋性問題:確定一個單位有哪些數(shù)據(jù)項(字段);2) 劃分問題:確定哪些字段構(gòu)成一個表:設(shè)計;3)關(guān)系問題:確定表之間有什么關(guān)系。數(shù)據(jù)庫設(shè)計面臨的挑戰(zhàn):1)業(yè)務(wù)表單和數(shù)據(jù)庫中表的不一致性:數(shù)據(jù)正確性要求嚴(yán)格地按照類別概念來組織數(shù)據(jù),不能把不同類別的數(shù)據(jù)混合到一張表中存儲;而業(yè)務(wù)表單則通常要求多個類別的數(shù)據(jù)綜合呈現(xiàn)。因此,數(shù)據(jù)庫中表的定義和現(xiàn)實中使用的業(yè)務(wù)表單不能直接一一對應(yīng),如果直接把業(yè)務(wù)表單中的數(shù)據(jù)項組成一個表,會帶來一系列的數(shù)據(jù)正確性問題;2)需求獲取時見到的

26、和聽到的是局部,而數(shù)據(jù)庫設(shè)計要站在全局來考慮。軟件危機的表現(xiàn)形式:新的需求不能快捷、簡單、低成本地來滿足;為了滿足新的需求而對數(shù)據(jù)庫進行修改和調(diào)整后,導(dǎo)致原有的應(yīng)用功能受影響,冒出新的異常;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被淪陷進問題重重,沒完沒了的夢魔中。數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué),數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程及其環(huán)節(jié):概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計,邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計;物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計。學(xué)時分配:講授2學(xué)時。第九章、實體關(guān)系建模方法教學(xué)目的與要求:掌握基于UML語言的E-R建模方法,E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換方法。教學(xué)重點:實體關(guān)系建模方法與過程;教學(xué)難點:實體、關(guān)系、屬性三個概念的理解與把握;教學(xué)內(nèi)容:概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程與環(huán)節(jié):通過查閱規(guī)章制度,業(yè)務(wù)

27、表單,以及現(xiàn)場觀察,調(diào)查問卷,當(dāng)面交流獲得業(yè)務(wù)詳細情況的原始素材;再通過分析,研究,提煉出業(yè)務(wù)當(dāng)中的事情/實體,活動/事件,過程,業(yè)務(wù)表單/記錄,人員,規(guī)則,以及業(yè)務(wù)特征和發(fā)展趨勢,形成需求分析報告;再使用實體關(guān)系建模技術(shù),通過抽象/歸納/提煉出實體關(guān)系模型。完成概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計后,將高級模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型,將同一含義的局部實體合并成全局實體,完成邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計,再采用特定的DBMS產(chǎn)品實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫,完成物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計。數(shù)據(jù)建模的含義是指對一個企業(yè)的數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化處理,準(zhǔn)確地表達出數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)建模的三個要素是:1)概念及其定義; 2)表達概念所用的符號; 3)有關(guān)處理的規(guī)則。ER建模的內(nèi)容

28、:實體,關(guān)系,屬性三個概念;對實體的約束:實體標(biāo)識屬性,對關(guān)系的約束有3個:度,基,參;這些概念和約束的UML語言表達符號。實體的類別:強實體,弱實體。屬性的類別:簡單屬性,組合屬性;單值屬性,多值屬性。實體與實體之間的三種關(guān)系:一對一關(guān)系,一對多關(guān)系,多對多關(guān)系。實體關(guān)系建模中的兩種陷阱:扇子陷阱,裂口陷阱。實體關(guān)系建模中面對對象方法的引入,實體間的繼承關(guān)系,以及對繼承關(guān)系的約束。實體關(guān)系模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化方法:一對一關(guān)系,將主動邊的主鍵加入到被動邊中,構(gòu)成外鍵。一對多關(guān)系:將“多”邊的主鍵加入到“一”邊中,構(gòu)成外鍵。多對多關(guān)系:單獨創(chuàng)建一個表,將雙邊的主鍵加入,再考慮是一次性關(guān)系,還是可

29、重復(fù)性關(guān)系,以此來確定該表的主鍵。學(xué)時分配:講授3學(xué)時;討論1學(xué)時;試驗4學(xué)時:使用PwerDesigner完成一個案例的ER建模和數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建;作業(yè)講解1學(xué)時。小考0.5小時。第十章、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的合理性驗證理論教學(xué)目的與要求:掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計不合理時存在問題的表現(xiàn)形式;掌握函數(shù)依賴?yán)碚摷捌鋺?yīng)用;掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計合理性驗證的五個范式;掌握關(guān)系分解中的無損連接性、依賴保持性的含義。教學(xué)重點:數(shù)據(jù)庫設(shè)計不合理時存在問題的表現(xiàn)形式,一個屬性集是否是候選鍵的判定方法,五個范式;教學(xué)難點:五個范式的理解;教學(xué)內(nèi)容:好的關(guān)系模式的設(shè)計,能夠最小化數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)更新異常。同樣的數(shù)據(jù)如果多次存儲在一個關(guān)系中,則稱

30、之為數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)冗余帶來的問題包括:1)浪費存儲空間;2)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理性能下降;3)產(chǎn)生更新異常。規(guī)范化和ER建模是兩個獨立的概念。數(shù)據(jù)庫設(shè)計中,應(yīng)先執(zhí)行ER建模來設(shè)計數(shù)據(jù)庫,然后使用第三范式來核查是否存在數(shù)據(jù)冗余和更新異常隱患,并通過關(guān)系分解來消除這種隱患。ER建模做得好,自然會滿足3范式。在理論上,也可通過范式驗證理論來設(shè)計數(shù)據(jù)庫,其中牽涉標(biāo)識屬性,標(biāo)識函數(shù)依賴,任用范式化理論來拆分表。實際并不這樣做,而是做ER建模。對一個已經(jīng)上線,但設(shè)計得很差的數(shù)據(jù)庫進行改造時,通常使用范式化理論來檢測原有數(shù)據(jù)庫,把它改造成合理的數(shù)據(jù)庫。函數(shù)依賴?yán)碚摷捌湓跀?shù)據(jù)庫設(shè)計合理性驗證中的應(yīng)用包括:1)判斷某個

31、函數(shù)依賴是否成立;2)判斷某個屬性集是否是關(guān)系的候選鍵;3)計算函數(shù)依賴集的閉包,推理出其隱含的所有其它函數(shù)依賴(放大);4)構(gòu)建函數(shù)依賴集的最小集,也即特征集(精簡);5)判斷兩個函數(shù)依賴集是否等價。就驗證關(guān)系(Relatin)的模式(Schema)的合理性而言,可從五個層面來檢測關(guān)系是否會存在有潛在某個單位的冗余和更新異常。當(dāng)滿足第五個層面的檢測約束條件時,則不會有潛在某個單位的冗余和更新異常。這五個層面的檢測準(zhǔn)則分別是第一范式,第二范式,第三范式,第四范式,第五范式。在第三范式后面還有一個BCNF范式。六個范式中,后面的范式,以其前面的范式為基礎(chǔ),增加更多的約束條件,因此后面的范式要比其

32、前面的范式更嚴(yán)格,也就是說,能夠更進一步去除冗余和操作異常。關(guān)系分解中無損聯(lián)接性/依賴保留性的判別。學(xué)時分配:講授4學(xué)時,討論1小時;作業(yè)講解1學(xué)時;小考0.5小時。第十一章、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的開發(fā)教學(xué)目的與要求:掌握應(yīng)用程序通用性的實現(xiàn)方法;提升人機交互響應(yīng)速度的途徑和方法;提升業(yè)務(wù)安全的途徑和方法。教學(xué)重點:提升性能的技巧;提升業(yè)務(wù)安全的技巧。教學(xué)難點:批量處理的實現(xiàn)方法;注入攻擊的機理。教學(xué)內(nèi)容:應(yīng)用程序的開發(fā)追求的是一次開發(fā),到處使用。數(shù)據(jù)庫訪問編程接口國際標(biāo)準(zhǔn)DBC/JDBC,數(shù)據(jù)操作國際標(biāo)準(zhǔn)SQL,以及數(shù)據(jù)庫的外模式概念為這一目標(biāo)的達成鋪平了道路。對于應(yīng)用程序,除了功能完備和界面友好之外,還應(yīng)該做到響應(yīng)速度快,安全可靠。提升應(yīng)用程序響應(yīng)速度的途徑有:1)訪問數(shù)據(jù)庫采用聯(lián)接池技術(shù);2)數(shù)據(jù)操作盡量采用批量處理;3)盡量發(fā)揮數(shù)據(jù)庫中索引的功效;4)應(yīng)用端緩存。在安全方面,首先要防御SQL注入攻擊和HTML注入攻擊。另外,要使用安全的HHTP協(xié)議做好用戶對網(wǎng)站的認(rèn)證,以及網(wǎng)站對用戶的認(rèn)證。學(xué)

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