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数据库原理与应用
第13次开课
开课时间: 2025年02月17日 ~ 2025年07月15日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第12周,共22周 已有 2033 人参加
认证学习
认证成绩和证书
智能问答和解析
视频学习辅助
立即参加
课程详情
课程评价(416)
spContent=在大数据时代的今天,为更好实现用数据说话、用数据管理、用数据决策,首先要有效组织、存储和管理数据,数据库技术就是一门现代计算环境中数据管理的基础技术。来吧!加入我们的队伍,一起进入数据库的精彩世界,学会利用数据库技术来组织和管理企业机构中的大量业务数据,为大数据时代的你充电加油!
在大数据时代的今天,为更好实现用数据说话、用数据管理、用数据决策,首先要有效组织、存储和管理数据,数据库技术就是一门现代计算环境中数据管理的基础技术。来吧!加入我们的队伍,一起进入数据库的精彩世界,学会利用数据库技术来组织和管理企业机构中的大量业务数据,为大数据时代的你充电加油!
—— 课程团队
课程概述

    数据库课程是高等学校计算机科学与技术专业中的核心课程之一,是一门专业基础课程,与信息类相关课程有着极为紧密的关系。

    我们的数据库原理与应用课程,以教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会和全国高等学校计算机教育研究会研制的《培养计算机类专业学生解决复杂工程问题的能力》为指导,涵盖其中“数据库原理”课程的教学内容及要求,主要介绍关系数据库的基本理论及其应用,分七个主题来讲授。前五讲为理论部分,后两讲为应用部分。 

    课程教学的目标是使学习者能够在理解第1讲的数据库、数据库管理系统及数据库系统等概念的基础上,利用第2讲的概念模型在需求分析的结果上进行应用系统底层数据库的概念结构设计,利用第3讲的关系数据模型和第5讲的关系规范化理论进行数据库的逻辑结构设计,利用第4讲的SQL语言的数据定义功能针对具体的DBMS进行数据库的物理结构设计。遵循第6讲的数据库设计步骤,完成满足数据库应用系统需求的底层数据库的设计,在选定的数据库管理系统(DBMS)上加以实施,为应用系统提供数据支持,在应用程序中可使用SQL语言,通过DBMS来实现对磁盘上的数据库中的数据进行查询和更新。并可在学习第7讲后,有能力在数据库系统的应用程序设计中,定义由复杂的数据库操作构成的可高效并发执行的业务操作,即事务。每讲的具体内容参见后面的课程大纲。

    需要说明的是,虽然在实际的信息管理系统开发中,可不采用课程中所讲授的E-R模型进行数据库的概念结构设计,或不采用关系数据库模型来组织数据,甚至是不采用数据库技术来管理数据,但数据的抽象与建模过程是类似,计算思维能力的培养是等效的。这也是课程教学致力于要达到的目标。

授课目标

   希望通过我们的努力,帮助学习者能够利用数据库技术,对应用领域中所要管理的数据,借助概念模型进行数据抽象, 利用数据模型进行数据建模,借助数据管理工具(DBMS)实现数据的组织、存储和管理,从而具备一定的抽象建模能力,能够设计一个满足应用需求的关系数据库并实现对数据库的操作。同时能够清楚计算机系统中数据管理所要解决的问题,以及解决问题的方式和方法,有能力面对新的应用领域,如大数据环境下的数据管理。

课程大纲
数据库系统概论
课时目标:本讲介绍计算机应用的一个重要方面——数据管理,介绍数据库管理技术的发展历史,突出数据库技术相对于人工管理和文件系统这两种数据管理方式所具有的优点,优势在于采用数据模型表示数据。阐明数据库系统的三级模式结构以及二级映像机制的作用,帮助学习者了解虽然目前实际的数据库管理系统产品种类很多,但它们通常遵循ANSI/SPARC体系结构,该体系结构提供了数据独立性,减轻了用户使用系统的负担,使DBMS产品得以广泛使用。
1.0 数据库系统概论
1.1 数据管理技术发展
1.2 数据库的概念
1.3 数据库的体系结构
1.4 数据独立性
1.5 小结
数据模型
课时目标:本讲介绍了数据抽象与建模的过程,着重介绍了概念模型的概念,数据模型的组成要素。阐明数据模型的发展是数据管理技术发展的一条主线,随着信息社会海量数据的产生,以及数据呈现多态性等,数据模型必将得到相应的发展。
2.0 数据模型概述
2.1 概念模型
2.2 数据模型的组成要素
2.3 数据模型的演变
2.4 小结
关系数据模型
课时目标:从数据模型的三个组成要素的角度,介绍关系数据模型所采用的数据结构、关系操作能力的表达方法、关系模型对于存储在数据库中的数据具有的约束能力。帮助学习者认识关系模型之所以被广泛的使用和发展,在于其可用单一的数据结构(关系)来表达实体以及实体间的联系,能比较真实地模拟现实世界,容易被人所理解且便于在计算机上实现。
3.0 关系模型概述
3.1.1 关系及关系模式的概念
3.1.2 候选键和外键
3.2 关系模型的完整性约束
3.3.1 关系代数概述
3.3.2 关系代数-并、差、交运算
3.3.3 关系代数-投影、选择运算
3.3.4 关系代数-乘积、连接运算
3.3.5 关系代数-除运算
3.3.6 关系代数表达式-综合案例分析
3.4.1 关系演算
3.4.2 关系演算与关系代数的等价性
3.4.3 用元组关系演算实现查询
3.5 小结
关系数据库标准查询语言SQL
课时目标:介绍SQL语言对关系模型的支持,以及数据库管理系统软件(DBMS)对SQL语言标准的支持。主要介绍SQL语言的数据定义、查询、更新和控制功能。
4.0 SQL语言概述
4.1 基本表的定义
4.2 查询结果显示
4.3 查询满足条件的元组
4.4 分组聚集查询
4.5 连接查询
4.6 嵌套查询
4.7 集合查询
4.8 更新操作
4.9 视图
4.10 索引
4.11 授权控制
4.12 SQL综合练习
关系模式的规范化设计
课时目标:介绍不良的关系模式设计可能带来的数据冗余、更新异常和数据不一致问题,指出了产生问题的根源,给出了基于关系模式属性间的函数依赖来解决此类问题的关系规范化理论的相关概念和方法。
5.0 关系模式的规范化设计概述
5.1 函数依赖
5.2 范式
5.3 Armstrong公理
5.4 最小函数依赖集
5.5 候选键的确定方法
5.6 模式分解的概念
5.7 模式分解算法
5.8 综合例题
5.9 小结
数据库设计
课时目标:介绍了设计数据库应用系统中底层数据库的方法。数据库设计是基于应用系统需求分析中对数据的需求,解决数据的抽象、数据的表达和数据的存储等问题,其目标是设计出一个满足应用要求、简洁、高效、规范合理的数据库。基于E-R模型的规范设计方法,介绍数据库设计各个阶段所做的工作。
6.0 数据库设计概述
6.1 数据库概念结构设计
6.2 数据库逻辑结构设计
6.3 数据库物理结构设计
6.4 小结
事务处理
课时目标:为了将来能够在数据库系统的应用程序设计中,定义由复杂的数据库操作构成的可高效并发执行的业务操作,即事务,需要了解数据库管理系统DBMS实现的事务处理技术。本讲介绍了事务的概念和事务处理的两个方面。
7.0 事务处理概述
7.1 事务的概念
7.2 事务的特性
7.3.1 恢复机制
7.3.2 恢复的实现技术
7.3.3 恢复策略
7.4.1 并发控制
7.4.2 封锁技术
7.4.3 死锁
7.4.4 多粒度封锁
7.4.5 隔离级别
7.5 小结
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预备知识

    要求具备计算机基础,了解程序设计、离散数学、数据结构、操作系统等课程基本概念。

参考资料

    宋金玉等编著,数据库原理与应用(第3版),清华大学出版社,ISBN 978-7-302-59692-9, 2022年1月。

    宋金玉等编著,数据库原理与应用学习和实验指导,清华大学出版社,ISBN 978-7-302-64173-5, 2023年9月。

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常见问题

Q : 课程对预备知识要求高吗?

A : 这门课程是计算机及其相关专业的一门专业基础课,需要一些基础课程的先修知识做基础,但先修知识要求不是很高,掌握基本概念、基本原理即可。在本课程的讲解中也会对相关先修概念出解释和引导。

Q : 为什么课程教学演示用数据库管理系统DBMS采用的是Microsoft SQL Server?

A : 因课程教学内容立足于数据库基本理论和技术原理的讲授,相关内容均能在Microsoft SQL Server数据库管理系统上加以体现,故课程教学采用该DBMS产品来进行演示教学。且该软件具有应用较为广泛、功能较强、操作方便等特点,且对运行环境要求不高,是一个较好的教学系统软件。学习者也可以选择其他数据库管理系统软件,如MySQL、Oracle等,可能在少部分内容上支持程度略有差别。

中国人民解放军陆军工程大学
10 位授课老师
宋金玉

宋金玉

教授

郝建东

郝建东

讲师

张所娟

张所娟

副教授

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