《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》課程基本實驗設置_2090

1、目錄每個實驗包括：實驗內(nèi)容實驗要求實驗環(huán)境 (可選 )實驗背景知識(可選 )實驗步驟及結(jié)果分析實驗總結(jié)1/15第一章概述數(shù)據(jù)庫課程的學習需要理論和實踐的緊密結(jié)合，數(shù)據(jù)庫實驗是數(shù)據(jù)庫學習的重要的環(huán)節(jié)。我們將針對數(shù)據(jù)庫學習的實驗環(huán)節(jié)進行實驗設置和指導，包括數(shù)據(jù)庫實驗需要的知識、環(huán)境和內(nèi)容的設置。數(shù)據(jù)庫課程的目標是：理解和掌握數(shù)據(jù)庫的理論知識。 學生理解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念， 掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本理論，包括數(shù)據(jù)庫的特點、結(jié)構(gòu)、關(guān)系數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢及優(yōu)化、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設計、事務管理等內(nèi)容。了解和熟悉數(shù)據(jù)庫的使用和基本操作， 掌握數(shù)據(jù)訪問方法。 在學生掌握基本的數(shù)據(jù)庫概念和理論的基礎上，培養(yǎng)學

2、生的實踐能力，學生能掌握基本的數(shù)據(jù)庫的操作。全面理解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)， 能進行數(shù)據(jù)庫的設計， 最終能完成一個完整的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫實驗是為上面的目標服務，其內(nèi)容的設置要和數(shù)據(jù)庫的理論學習結(jié)合起來。根據(jù)課程進展和學生掌握的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)知識的提高， 數(shù)據(jù)庫的實驗分為兩個大的部分。 一個是和課程緊密相關(guān)的 ,和課程同步的實驗，一是在數(shù)據(jù)庫設計理論結(jié)束或在課程理論教學完成后進行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計實驗。這里的實驗指導將是針對和數(shù)據(jù)庫的理論學習同步的課程實驗。課程實驗目的 ：通過實驗加深學生對數(shù)據(jù)庫相關(guān)基本理論和概念的認識和理解， 通過對 SQL SERVER 的操作和使用，了解一種具體的數(shù)據(jù)庫

3、管理系統(tǒng)，熟悉數(shù)據(jù)庫的操作，提高學生數(shù)據(jù)庫實踐能力。課程實驗環(huán)境：在 實 驗中 ， 我 們 選 擇 Kingbase數(shù)據(jù)庫作為基本的 實驗環(huán)境，操作系統(tǒng)可以是Windows2000/XP, 在課程實驗中需要用到KingBase 的管理工具企業(yè)管理器，并用ISQL 語言完成實驗操作。實驗方式和要求：課程實驗要求每一個學生獨立完成；學生需要理解每一次實驗內(nèi)容，先掌握和了解相關(guān)的理論知識，然后制定實驗步驟，完成實驗內(nèi)容；課程實驗雖然分次完成， 但其在內(nèi)容上是連貫的， 前一次實驗的數(shù)據(jù)可能為后面的實驗所用，因此每一次實驗結(jié)果需要保留；實驗完后，要完成實驗報告，寫清楚實驗內(nèi)容、實驗步驟和實驗結(jié)果。實驗內(nèi)

4、容設置：課程基本實驗根據(jù)理論學習的內(nèi)容，包括如下8 組實驗：實驗一數(shù)據(jù)庫安裝、數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與維護實驗；實驗二數(shù)據(jù)庫表 /視圖的創(chuàng)建與維護實驗；實驗三數(shù)據(jù)查詢實驗；實驗四數(shù)據(jù)庫接口實驗；實驗五數(shù)據(jù)庫完整性與安全性實驗；實驗六數(shù)據(jù)查詢分析實驗；實驗七數(shù)據(jù)庫事務的創(chuàng)建與運行實驗；實驗八數(shù)據(jù)庫的備份與恢復實驗；2/15我們將在后面詳細給出每一次實驗的內(nèi)容和要求。第二章Kingbase 系統(tǒng)的主要內(nèi)容簡介 Kingbase 和實驗用到的管理工具。第三章ISQL 語言簡介實驗用到的ISQL 語句及語法。3/15第四章課程實驗內(nèi)容實驗一Kingbase安裝、數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與維護實驗實驗目的1通過對KINGBASE

5、的安裝和簡單使用：（ 1）了解安裝 KINGBASE 的軟硬件環(huán)境和安裝方法；（ 2）熟悉 KINGBASE 相關(guān)使用；（ 3）熟悉 KINGBASE 的構(gòu)成和相關(guān)工具；（ 4）通過 KINGBASE 的使用來理解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念;2通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、并進行相應的維護，了解并掌握 Kingbase 數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和維護的不同方法和途徑，并通過這一具體的數(shù)據(jù)庫理解實際數(shù)據(jù)庫所包含的各要素。實驗內(nèi)容1 Kingbase 安裝（ 1） 在 windows2000/XP 上安裝并運行 Kingbase。（ 2） 練習啟動和停止數(shù)據(jù)庫服務。（ 3） 通過 Kingbase ES 交互式工具連接數(shù)據(jù)庫。（

6、 4） 熟悉 Kingbase ES 交互式工具的各項功能。（ 5） 熟悉數(shù)據(jù)庫服務器的啟動和停止運行。（ 6）指定具體的安裝位置。2數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與維護（ 1） 創(chuàng)建學生選課數(shù)據(jù)庫。（ 2） 對數(shù)據(jù)庫屬性和參數(shù)進行查詢、相應的修改和維護，內(nèi)容包括：- 最大連接數(shù)- 服務器端口- 共享緩存數(shù)- 為 DBA 保留的連接數(shù)- 死鎖檢測時間- 日志緩沖數(shù)- 設置系統(tǒng)同步寫（ 3） 練習數(shù)據(jù)庫的刪除等維護；（ 4） 用 Kingbase 管理工具和交互式的 ISQL 語句分別完成以上操作。4/15實驗要求及說明1SQL Server 的安裝實驗要求學生在微機上安裝SQL Server 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為后續(xù)各

7、個實驗搭建實驗環(huán)境。2數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與維護實驗則要求面向具體應用領域，利用SQL Server 相關(guān)機制，創(chuàng)建并維護數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為后續(xù)各個實驗提供前期準備3要求學生根據(jù)以上要求確定實驗步驟，獨立完成以上實驗內(nèi)容。并在安裝和數(shù)據(jù)庫運行后熟悉 SQL SERVER 的各種運行管理。4實驗完成后完成實驗報告實驗步驟（待定）Kingbase 的安裝過程實驗報告要求實驗報告需要完成以下內(nèi)容：實驗目的描述本次實驗的目的。實驗平臺及環(huán)境介紹自己實驗所基于的軟硬件環(huán)境及所用到的工具。實驗內(nèi)容介紹本次實驗的具體內(nèi)容。實驗步驟根據(jù)實驗內(nèi)容和實驗過程情況介紹實驗步驟。實驗結(jié)果及分析對實驗結(jié)果進行總結(jié)和分析。說明建立的數(shù)

8、據(jù)庫的相關(guān)內(nèi)容，和維護后的相關(guān)屬性的改變。實驗小結(jié)總結(jié)本次實驗遇到的問題和心得。5/15實驗二數(shù)據(jù)庫表 /視圖的創(chuàng)建與維護實驗實驗目的1 通過進行數(shù)據(jù)庫表的建立操作，熟悉并掌握Kingbase 數(shù)據(jù)庫表的建立方法，理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)，鞏固SQL 標準中關(guān)于數(shù)據(jù)庫表的建立語句。2 通過進行數(shù)據(jù)庫表數(shù)據(jù)的增加、刪除和插入等維護操作，熟悉并掌握Kingbase 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作方法，鞏固SQL 中關(guān)于數(shù)據(jù)維護的語句3 通過對 Kingbase 中建立、維護視圖的實驗，熟悉Kingbase 中對視圖的操作方法和途徑，理解和掌握視圖的概念實驗內(nèi)容數(shù)據(jù)庫表實驗：（ 1） 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表創(chuàng)建學生選課數(shù)據(jù)庫

9、中所包含的數(shù)據(jù)庫表，數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)如下：學生（學號，姓名，性別，年齡，系別，班級）課程（課程編號，課程名稱，學分）選修（學號，課程編號，學生成績）要求為各數(shù)據(jù)庫表屬性選擇合適的數(shù)據(jù)類型。列名、數(shù)據(jù)類型（長度列、精度、小數(shù)位數(shù)項）、是否允許空值等。（ 2） 查看和修改表結(jié)構(gòu)。選擇一個數(shù)據(jù)庫表，練習對其表結(jié)構(gòu)進行相應的修改。（ 3） 練習用交互式的 SQL 語句分別完成以上操作。（ 4） 對學生數(shù)據(jù)庫中的三張表分別插入數(shù)據(jù)；（ 5） 對表中的數(shù)據(jù)進行修改；（ 6） 對表中的數(shù)據(jù)進行刪除操作視圖實驗：視圖的建立、修改、刪除（ 1）建立如下視圖：學生選修課程信息視圖，包括以下內(nèi)容：學生學號、姓名、所在系

10、、選修的課程編號、課程名稱、成績（ 2）修改以上視圖，增加學生所在班級信息。（ 3）對以上視圖刪除。實驗要求（ 1） 用交互式語句完成以上操作；（ 2） 能夠?qū)φ麄€的過程進行批命令操作；6/15（ 3） 要求學生獨立完成以上內(nèi)容。（ 4） 根據(jù)以上內(nèi)容確定實驗步驟。（ 5） 實驗完成后完成要求的實驗報告內(nèi)容。實驗步驟 (待定 )實驗報告要求實驗報告需要完成以下內(nèi)容：實驗目的描述本次實驗的目的。實驗平臺及環(huán)境介紹自己實驗所基于的軟硬件環(huán)境及所用到的工具。實驗內(nèi)容介紹本次實驗的具體內(nèi)容。實驗步驟根據(jù)實驗內(nèi)容和實驗過程情況介紹實驗步驟。實驗結(jié)果及分析對實驗結(jié)果進行總結(jié)和分析。給出完成以上實驗內(nèi)容的S

11、QL 語句，并對相應的SQL 語句進行分析。說明建立的數(shù)據(jù)庫表的相關(guān)內(nèi)容，和進行的相關(guān)維護工作。實驗小結(jié)總結(jié)本次實驗遇到的問題和心得。7/15實驗三數(shù)據(jù)查詢實驗實驗目的通過對實驗二中建立的學生數(shù)據(jù)庫關(guān)系表和視圖的各種查詢的操作，加深對SQL 查詢語言的了解，掌握相關(guān)查詢語句的語法和使用方法。實驗內(nèi)容數(shù)據(jù)庫關(guān)系表查詢：（ 1） 簡單的查詢操作，包括單表的查詢、選擇條件、結(jié)果排序等的練習；（ 2） 多表的連接查詢，包括等值連接、自然連接等；（ 3） 復雜的查詢操作，包括使用分組函數(shù)等庫函數(shù)的查詢操作；（ 4） 練習帶有 IN 、比較符的嵌套查詢。具體內(nèi)容包括：（1）在簡單查詢實驗中，在sql 語句

12、完成以下查詢操作：查詢計算機系4 班的學生的學號和姓名；查詢“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理”課程的學分；查詢選修了課程編號為“C01”的學生的學號和成績，并將成績按降序輸出；查詢學號為“20040401”的學生選修的課程編號和成績；查詢選修了課程編號為“C01”且成績高于85 分的學生的學號和成績。（2）在多表連接的查詢實驗中， 在 SQL SERVER 提供的交互式語言環(huán)境下用 Transact SQL 語句完成以下查詢操作：查詢選修了課程編號為“ C01”且成績高于 85 分的學生的學號、姓名和成績；查詢所有學生的學號、姓名、選修的課程名稱和成績；查詢計算機系張紅同學選修的課程名稱、學分和成績。（3）在

13、復雜查詢實驗中，用SQL 語句完成以下查詢操作：查詢至少選修了三門課程的學生的學號和姓名；查詢計算機系學生的平均身高；查詢所有學生的學號和他選修課程的最高成績，要求他的選修課程中沒有成績?yōu)榭盏?。?）在嵌套查詢實驗中，在 kingbase 提供的交互式語言環(huán)境下用 iSQL 語句完成以下查詢操作，要求寫嵌套查詢語句：查詢選修了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學生的學號和姓名；查詢沒有選修數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學生的學號和姓名；查詢至少選修了學號為“20040401”的學生所選修的所有課程的學生的學號和姓名。視圖查詢：對實驗二建立的視圖進行相關(guān)的查詢操作，如：查詢選修了課程編號為“C01”的學生的學號和成績；查詢所有學生的學號、

14、姓名、選修的課程名稱和成績；查詢選修了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學生的學號和姓名。8/15實驗要求(1) 用 SQL 語句完成以上操作(2) 要求學生獨立完成以上內(nèi)容。(3) 實驗完成后完成要求的實驗報告內(nèi)容。實驗步驟 (待定 )實驗四數(shù)據(jù)庫接口實驗實驗目的1通過實驗了解通用數(shù)據(jù)庫應用編程接口ODBC 的基本原理和實現(xiàn)機制，熟悉主要的 ODBC接口的語法和使用方法；2利用 C 語言 (或其它支持ODBC 接口的高級程序設計語言)編程實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)庫應用程序，掌握基于ODBC 的數(shù)據(jù)庫訪問的基本原理和方法3學習 java 語言，并采用jdbc 接口方式對數(shù)據(jù)庫進行訪問實驗內(nèi)容與步驟1. 以教科書第四章關(guān)于 SQ

15、L 語言相關(guān)內(nèi)容為基礎， 課后查閱、 自學 ODBC 接口有關(guān)內(nèi)容，包括 ODBC 的體系結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)據(jù)訪問過程、主要API 接口的語法和使用方法等。2以實驗二建立的學生數(shù)據(jù)庫為基礎， 編寫 C 語言 (或其它支持 ODBC 接口的高級程序設計語言 ) 數(shù)據(jù)庫應用程序，按照如下步驟訪問數(shù)據(jù)庫(a) Step1. ODBC 初始化，為 ODBC 分配環(huán)境句柄(b) Step2. 建立應用程序與 ODBC 數(shù)據(jù)源的連接9/15(c) Step3. 利用 SQLExecDirect 語句，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫應用程序?qū)?shù)據(jù)庫的建立、查詢、修改、刪除等操作(d) Step4. 檢索查詢結(jié)果集(e) Ste

16、p5. 結(jié)束數(shù)據(jù)庫應用程序?qū)嶒炓?要求所編寫的數(shù)據(jù)庫訪問應用程序中使用到以下主要的ODBC API函數(shù)：(1) SQLALLocEnv：初始化 ODBC環(huán)境，返回環(huán)境句柄(2) SQLALLocConnect：為連接句柄分配內(nèi)存并返回連接句柄(3) SQLConnect：連接一個 SQL數(shù)據(jù)資源(4) SQLDriverConnect連接一個 SQL數(shù)據(jù)資源，允許驅(qū)動器向用戶詢問信息(5) SQLALLocStmt為語句句柄分配內(nèi)存 ,(6) SQLExecDirect把 SQL語句送到數(shù)據(jù)庫服務器，請求執(zhí)行由 SQL語句定義的數(shù)據(jù)庫訪問(7) SQLFetchAdvances將游標移動到到

17、查詢結(jié)果集的下一行( 或第一行 )(8) SQLGetData按照游標指向的位置，從查詢結(jié)果集的特定的一列取回數(shù)據(jù)(9) SQLFreeStmt釋放與語句句柄相關(guān)的資源(10) SQLDisconnect切斷連接(11) SQLFreeConnect釋放與連接句柄相關(guān)的資源(12) SQLFreeEnv2.10/15實驗五數(shù)據(jù)庫完整性與安全性實驗實驗目的1. 通過對完整性規(guī)則的定義實現(xiàn)，熟悉了解 kingbase 中完整性保證的規(guī)則和實現(xiàn)方法，加深對數(shù)據(jù)完整性的理解。2. 通過對安全性相關(guān)內(nèi)容的定義，熟悉了解 kingbase 中安全性的內(nèi)容和實現(xiàn)方法，加深對數(shù)據(jù)庫安全性的理解實驗內(nèi)容完整性實

18、驗：（ 1） 分別定義學生數(shù)據(jù)庫中各基表的主鍵、外鍵，實現(xiàn)實體完整性約束和參照完整性約束；（ 2） 分別向?qū)W生表、課程表插入具有相同學號和相同課程編號的學生數(shù)據(jù)和課程數(shù)據(jù)，驗證其實體完整性約束；（ 3） 向?qū)W生選課表中插入一條數(shù)據(jù)， 課程編號是課程表中沒有的， 驗證參照完整性約束；（ 4） 刪除學生表中的所有數(shù)據(jù)，驗證參照完整性約束；（ 5） 定義存儲過程，完成查詢某個學生的選課情況，并執(zhí)行。（6）定義觸發(fā)器，當向?qū)W生表插入新的一條記錄時，將所有學生出生日期加1；并對其進行測試。（7）用 sql 完成以上操作。安全性實驗內(nèi)容（ 1） 定義一新的登陸帳號、數(shù)據(jù)庫用戶，并授予其訪問學生數(shù)據(jù)庫的讀權(quán)

19、限；（ 2） 分別用 sa 用戶和新定義的用戶訪問學生數(shù)據(jù)庫，并對其中的學生表數(shù)據(jù)進行修改；（ 3） 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫角色，并授予訪問學生數(shù)據(jù)庫的讀、寫權(quán)限；（ 4） 將角色賦予（ 1）中定義的用戶，建立用戶和角色聯(lián)系；（ 5） 再次用此用戶訪問學生數(shù)據(jù)庫，并對其中的學生表數(shù)據(jù)進行修改。11/15（6）用 SQL 語句分別完成以上內(nèi)容。實驗要求：實驗六數(shù)據(jù)查詢分析實驗實驗目的通過對不同情況下查詢語句的執(zhí)行分析，鞏固和加深對查詢和查詢優(yōu)化相關(guān)理論知識的理解，提高優(yōu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實踐能力，熟悉了解 kingbase中查詢分析器的使用，并進一步提高編寫復雜查詢的 SQL 程序的能力。實驗內(nèi)容1.索引對查詢

20、的影響（ 1） 對結(jié)果集只有一個元組的查詢分三種情況進行執(zhí)行（必如查詢一個具體學生的信息）：不建立索引，（學號上）建立非聚集索引，（學號上）建立聚集索引。用查詢分析器的執(zhí)行步驟和結(jié)果對執(zhí)行進行分析比較。（2）對結(jié)果集中有多個元組的查詢（例如查看某門成績的成績表）分類似（1）的三種情況進行執(zhí)行比較。（ 3） 對查詢條件為一個連續(xù)的范圍的查詢（例如查看學號在某個范圍內(nèi)的學生的選課情況）分類似（ 1）的三種情況進行執(zhí)行比較，注意系統(tǒng)處理的選擇。（4）索引代價。 在有索引和無索引的情況下插入數(shù)據(jù)（例如在選課情況表SC上插入數(shù)據(jù)） ，比較插入的執(zhí)行效率。2 對相同查詢功能不同查詢語句的執(zhí)行比較分析（1

21、） group byselect avg(grade) from scgroup by cno having cno =10012/15select avg(grade)from scwhere cno = 100有和沒有 group by ，比較其查詢效率，并分析。（ 2 ）select sno ， sname ，agefrom student s1where age =(select max(age)from student s2where s1.dept = s2.dept)另一個：select dept， max(age) as maxAge into tmpfrom studentg

22、roup by dept;select sno, sname , agefrom student ， tmpwhere student.age = tmp.maxAge and tmp.dept=student.dept drop table tmp;重寫后的查詢一定比原始查詢更優(yōu)嗎？通過執(zhí)行分析結(jié)果。（3）對下面兩個查詢進行比較select sname ， agefrom studentwhere dept != 10 and age > all(select agefrom studentwhere dept = 10)另：select sname ,agefrom studentwhere dept != 10 and age >( select max(age)from studentwhere dept = 10)3 查詢優(yōu)化除了建立適當索引，對 SQL 語句重寫外，還有其他手段來進行查詢調(diào)優(yōu)，例如調(diào)整緩沖區(qū)大小，事先建立視圖等。設計實現(xiàn)下列查詢，使之運行效率最高。13/15寫出你的查詢形式，以及調(diào)優(yōu)過程；并說明最優(yōu)情