數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)課程教學(xué)大綱

1、數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(shí)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(kù)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(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)等工作打下基礎(chǔ)。通過數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生理解和掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特征和特性，領(lǐng)悟數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)設(shè)計(jì)能力。與此同時(shí)，縱觀數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史，聯(lián)系中國(guó)國(guó)情，使學(xué)生明白對(duì)外開放開展國(guó)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(diǎn)突出數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的架構(gòu)特性和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織特性。授課內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)三層模式，關(guān)系數(shù)據(jù)模型、SQL、實(shí)體關(guān)系建模方法、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、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(kù)前沿技術(shù)（包括對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，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(shí)與技能作為專業(yè)核心課程，從問題求解方面，深刻領(lǐng)會(huì)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(jiǎn)單性問題。從結(jié)構(gòu)方面，深刻領(lǐng)會(huì)層次化結(jié)構(gòu)具有的良好特性，熟

6、悉數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的三級(jí)模式、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)。熟練掌握關(guān)系模型，SQL語(yǔ)言，DBC/JDBC，范式理論，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)，數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)。過程與方法本課程對(duì)教學(xué)各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程管理，采用理論教學(xué)、小班討論與課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式。理論教學(xué)講授數(shù)據(jù)庫(kù)管理中要解決的主要問題，數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)。小班討論以小組為單位開展分工與合作，通過對(duì)案例的思考，分析問題，解決問題，評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)要求動(dòng)手完成交代的任務(wù)，得出結(jié)果。通過相互間的對(duì)照和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不足

7、，持續(xù)改進(jìn)。情感態(tài)度和價(jià)值觀以課程知識(shí)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(lì)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(guó)情懷。聯(lián)系中國(guó)當(dāng)前國(guó)情和特色，明白學(xué)習(xí)和引進(jìn)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)，先進(jìn)理念，先進(jìn)模式的重要性，同時(shí)也要想到我國(guó)是文明古國(guó)，曾為人類文明的進(jìn)步做出過巨大貢獻(xiàn)。在近代，因?yàn)橐估勺源蠛烷]關(guān)鎖國(guó)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(dú)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(xiàn)

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(gè)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(kù)原理及其關(guān)鍵技術(shù)，具備將復(fù)雜問題進(jìn)行層次化分解，進(jìn)而分而治之的能力。CT1：掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的邦聯(lián)特性，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式特性。達(dá)成此目標(biāo)的手段：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中三級(jí)模式，數(shù)據(jù)庫(kù)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(huì)良好結(jié)構(gòu)特性的重要性。進(jìn)而掌握SQL語(yǔ)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(huì)分層處理復(fù)雜問題帶來的好處。達(dá)成此目標(biāo)的手段：以典型案例和場(chǎng)景，展示數(shù)據(jù)管理中五大問題的具體表現(xiàn)。進(jìn)而引出數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)過程和視圖的前因后果。達(dá)成此目標(biāo)的手段：對(duì)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(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)，以及設(shè)計(jì)的合理性驗(yàn)證方法。達(dá)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(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)彼此之間的關(guān)系；CT4：了解NSQL，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。達(dá)成此目標(biāo)的手段：結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)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(kù)，大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；CT5：掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)能力。達(dá)成此目標(biāo)的手段：對(duì)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(kù)的本質(zhì)特征，從而領(lǐng)會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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(dá)成此目標(biāo)的手段：對(duì)數(shù)據(jù)管理中特定問題展開討論，對(duì)比分析各種解決方案的聯(lián)系和差異，各自的特征和特點(diǎn)，從中洞察出改進(jìn)的基本思路，從而實(shí)現(xiàn)自我改進(jìn)和創(chuàng)新；CT7：知曉和遵循工程規(guī)范，對(duì)工程問題求解講究嚴(yán)謹(jǐn)、完備、規(guī)范。達(dá)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(yàn)，考試環(huán)節(jié)檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)不遵循的立

11、馬通報(bào)。（二）基本教學(xué)內(nèi)容第一章、數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)操作的五種類型；掌握數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等基本概念；掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特征與特性，清楚數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)要解決的五大工程問題；了解數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問編程接口標(biāo)準(zhǔn)；了解數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式與二級(jí)映象概念，數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域從業(yè)人員的類別，數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品，以及數(shù)據(jù)庫(kù)前沿技術(shù)；教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)的特征和特性；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特征和特性；數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)要解決的五大問題；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的邦聯(lián)式構(gòu)成特性；教學(xué)難點(diǎn)：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(kù)管理系

12、統(tǒng)和應(yīng)用程序的相互獨(dú)立性和可對(duì)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(chǔ)，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)表達(dá)；2）數(shù)據(jù)操作的五種類型：添加、修改、刪除、查詢、統(tǒng)計(jì)；3）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)要解決的六個(gè)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(jiǎn)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(kù)管理系統(tǒng)的功能：對(duì)外提供數(shù)據(jù)操作接口，對(duì)內(nèi)進(jìn)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(yǔ)言進(jìn)行表達(dá)，并向數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)操作請(qǐng)求，將DBMS響應(yīng)的數(shù)據(jù)表達(dá)和呈現(xiàn)給用戶；6）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的邦聯(lián)式構(gòu)成特性：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

13、程序的相互獨(dú)立性和可對(duì)接組裝性；7）達(dá)成邦聯(lián)的三大基石：數(shù)據(jù)操作的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)語(yǔ)言SQL，數(shù)據(jù)操作的編程接口國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JDBC/DBC，數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式與其映射關(guān)系；8）數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的四類從業(yè)人員；9）數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品，數(shù)據(jù)庫(kù)前沿技術(shù)。學(xué)時(shí)分配：講授4學(xué)時(shí)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(diǎn)：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(diǎn)：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(gè)企業(yè)組織的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(dá)成共識(shí)，方便溝通交流，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(shí)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(yùn)算：選擇、投影、笛卡爾乘積，并，差，以及連接運(yùn)算，交運(yùn)算，除運(yùn)算。關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算法則。關(guān)系演算的表達(dá)方式。學(xué)時(shí)分配：講授4學(xué)時(shí)；討論2學(xué)時(shí)；作業(yè)講解1學(xué)時(shí)。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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)據(jù)庫(kù)操作中的重要性；掌握SQL語(yǔ)法規(guī)則；熟練掌握五大數(shù)據(jù)操作的DML語(yǔ)言表達(dá)；熟練掌握兩個(gè)有聯(lián)系的表之間的自然聯(lián)接運(yùn)算，以及兩個(gè)模式相同的表之間的差運(yùn)算，并運(yùn)算，交運(yùn)算，熟練掌握SQL語(yǔ)句的嵌套用法，臨時(shí)結(jié)果表的存儲(chǔ)方法。教學(xué)重點(diǎn)：五大數(shù)據(jù)操作的DML語(yǔ)言表達(dá)；教學(xué)難點(diǎn)：分組統(tǒng)計(jì)，關(guān)聯(lián)查詢與統(tǒng)計(jì)；教學(xué)內(nèi)容：SQL的歷史；SQL的非過程化語(yǔ)言特性；SQL基本語(yǔ)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(jì))的SQL表達(dá)；查詢統(tǒng)計(jì)中操作中結(jié)果的排序、唯一性表達(dá)方法；模糊查詢的表達(dá)方法；復(fù)雜查詢條件的表達(dá)方法；聯(lián)接運(yùn)算的SQL表達(dá)；五種

16、統(tǒng)計(jì)形式的表達(dá)；分組統(tǒng)計(jì)的概念；分組統(tǒng)計(jì)后結(jié)果的過濾表達(dá)方法；分組統(tǒng)計(jì)的約束。學(xué)時(shí)分配：講授4學(xué)時(shí)；討論2學(xué)時(shí)；試驗(yàn)4學(xué)時(shí)：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的安裝，數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)；小考0.5學(xué)時(shí)。第四章、SQL中的對(duì)象定義教學(xué)目的與要求：熟練掌握表模式的DDL語(yǔ)言表達(dá)，以及四大完整性的DDL表達(dá)；掌握視圖概念，存儲(chǔ)過程概念，觸發(fā)器概念及其DDL表達(dá)；教學(xué)重點(diǎn)：表模式的DDL語(yǔ)言表達(dá)，視圖、存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器的定義；教學(xué)難點(diǎn)：引用完整性的控制方式，業(yè)務(wù)規(guī)則的DDL表達(dá)；教學(xué)內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫(kù)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(dá)；引用完整性的三種控制

17、方式以及DDL表達(dá)；視圖的含義，視圖的優(yōu)點(diǎn)，以及視圖的定義；存儲(chǔ)過程的優(yōu)點(diǎn)，存儲(chǔ)過程的定義；基于觸發(fā)器的數(shù)據(jù)完整性實(shí)現(xiàn)方法。學(xué)時(shí)分配：講授3學(xué)時(shí)；討論2學(xué)時(shí)；試驗(yàn)2學(xué)時(shí)：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的安裝，數(shù)據(jù)庫(kù)和表的創(chuàng)建，數(shù)據(jù)完整性約束的表達(dá)，視圖和存儲(chǔ)過程的定義；作業(yè)講解1小時(shí)。小考0.5學(xué)時(shí)。第五章、數(shù)據(jù)庫(kù)安全技術(shù)教學(xué)目的與要求：掌握數(shù)據(jù)庫(kù)中的安全管理機(jī)制：用戶及其權(quán)限管理，訪問審計(jì)；權(quán)限管理的簡(jiǎn)化方法；用戶及其權(quán)限管理的SQL表達(dá)。教學(xué)重點(diǎn)：安全管理機(jī)制。教學(xué)難點(diǎn)：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(kù)建立聯(lián)接，訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。權(quán)限控制：只允許用戶訪問已被授權(quán)的數(shù)據(jù)。 審計(jì)：對(duì)用戶訪問

18、數(shù)據(jù)庫(kù)的過程進(jìn)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(jī)制的四個(gè)概念:注冊(cè)用戶;數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象：表和視圖;數(shù)據(jù)對(duì)象的屬主；訪問權(quán)限； 賬戶（其標(biāo)識(shí)包括用戶id,和密碼passwrd）。權(quán)限是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)一步限定到表中的字段一級(jí)，而其它權(quán)限只能限定到表一級(jí)。授權(quán)操作：對(duì)于某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，將某種權(quán)限授予給某個(gè)用戶；收權(quán)操作：將某個(gè)用戶對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象擁有的某種權(quán)限收回。權(quán)限關(guān)系鏈：當(dāng)一個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)表或者視圖時(shí)，他便成為了這

19、個(gè)被創(chuàng)建的對(duì)象的屬主，擁有全部權(quán)限，成為授權(quán)樹的”根節(jié)點(diǎn)”；對(duì)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(dá)。視圖在增強(qiáng)權(quán)限控制中的作用。學(xué)時(shí)分配：講授2學(xué)時(shí)，討論2學(xué)時(shí)，試驗(yàn)1學(xué)時(shí)：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(yǔ)言表達(dá)。了解四種故障類型。掌握故障恢復(fù)的含義，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)故障恢復(fù)中的日志、Red、und、檢查點(diǎn)、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(huì)日志方法實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)的本質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：事務(wù)的概念，故障類型，故障恢復(fù)方法。教學(xué)難點(diǎn)：日志的訪問與數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量。事務(wù)是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的一組操作，這些操作涉及對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行更新/修改，要求其中間狀態(tài)對(duì)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(gè)屬性。故障恢復(fù)包括2個(gè)部分:1） 正常執(zhí)行時(shí)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(gè)屬性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)故障恢復(fù)中的日志、Red、und、

21、檢查點(diǎn)、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(cuò)的本質(zhì)：數(shù)據(jù)庫(kù)磁盤中，由于數(shù)據(jù)量巨大，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)散布在整個(gè)磁盤面上，而且既要讀，又要寫。數(shù)據(jù)寫磁盤具有隨機(jī)性。如果每次都把改動(dòng)寫回到磁盤，磁頭就會(huì)在整個(gè)盤面上到處移動(dòng)：一會(huì)到這里讀，一會(huì)又到那里寫。磁頭移動(dòng)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此性能會(huì)很低。日志數(shù)據(jù)具有完全不同的特性，系統(tǒng)正常時(shí)，日志是只添加，沒有讀取，因此不存在磁頭來回移動(dòng)的問題；性能就會(huì)大大提高。這一實(shí)質(zhì)告訴我們，在安裝數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)時(shí)，日志和數(shù)據(jù)庫(kù)千萬(wàn)不能配置在一個(gè)物理磁盤上，一定要分開，否則性能將會(huì)極其低下。學(xué)時(shí)分配：講授3學(xué)時(shí)。試驗(yàn)1小時(shí)：日志存儲(chǔ)路徑、檢查點(diǎn)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(diǎn)：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織對(duì)性能至關(guān)重要，以及數(shù)據(jù)索引對(duì)數(shù)據(jù)處理性能的影響性。教學(xué)難點(diǎn)：索引的正確使用。教學(xué)內(nèi)容：物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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(kù)模型：所有數(shù)據(jù)處理要由CPU完成，但數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)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(gè)數(shù)量級(jí)；磁盤有不可替代的特質(zhì)：存儲(chǔ)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(jī)或停電之類的故障時(shí)，數(shù)據(jù)丟失

23、；數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)間中能夠處理的交易(事務(wù))數(shù)量；2）響應(yīng)時(shí)間(Respnse time)：完成單個(gè)交易所用的時(shí)間。提高數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)性能的方法包括：排序，索引，連續(xù)的磁盤存儲(chǔ)，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(chǔ)。其中與物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)有關(guān)的方法：排序，索引，連續(xù)的磁盤存儲(chǔ)，分類、聚簇，內(nèi)存緩沖，日志和數(shù)據(jù)分盤存儲(chǔ)；這些方法需要數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者和DBA在物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中加以考慮。學(xué)時(shí)分配：講授3學(xué)時(shí)，試驗(yàn)1

24、小時(shí)：排序、索引、連續(xù)磁盤存儲(chǔ)、聚簇、內(nèi)存緩沖，日志存儲(chǔ)的配置。第八章、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法學(xué)教學(xué)目的與要求：認(rèn)識(shí)軟件危機(jī)的含義，以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中存在問題的主要表現(xiàn)形式及其危害；認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)；認(rèn)識(shí)需求分析的重要性，掌握需求獲取技巧；掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法學(xué)；了解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過程及其環(huán)節(jié)；認(rèn)識(shí)使用工具在設(shè)計(jì)與開發(fā)中的重要性。教學(xué)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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(kù)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)。教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)的重要性。教學(xué)內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)目標(biāo)有三點(diǎn)：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(jì)方法；3）可伸展性：只要數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)設(shè)計(jì)要回答的三個(gè)問題：1）覆蓋性問題：確定一個(gè)單位有哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)（字段）；2） 劃分問題：確定哪些字段構(gòu)成一個(gè)表：設(shè)計(jì)；3）關(guān)系問題：確定表之間有什么關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)：1）業(yè)務(wù)表單和數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)；而業(yè)務(wù)表單則通常要求多個(gè)類別的數(shù)據(jù)綜合呈現(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中表的定義和現(xiàn)實(shí)中使用的業(yè)務(wù)表單不能直接一一對(duì)應(yīng)，如果直接把業(yè)務(wù)表單中的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成一個(gè)表，會(huì)帶來一系列的數(shù)據(jù)正確性問題；2）需求獲取時(shí)見到的

26、和聽到的是局部，而數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要站在全局來考慮。軟件危機(jī)的表現(xiàn)形式：新的需求不能快捷、簡(jiǎn)單、低成本地來滿足；為了滿足新的需求而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)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(kù)系統(tǒng)被淪陷進(jìn)問題重重，沒完沒了的夢(mèng)魔中。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過程及其環(huán)節(jié)：概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。學(xué)時(shí)分配：講授2學(xué)時(shí)。第九章、實(shí)體關(guān)系建模方法教學(xué)目的與要求：掌握基于UML語(yǔ)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(diǎn)：實(shí)體關(guān)系建模方法與過程；教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)體、關(guān)系、屬性三個(gè)概念的理解與把握；教學(xué)內(nèi)容：概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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(chǎng)觀察，調(diào)查問卷，當(dāng)面交流獲得業(yè)務(wù)詳細(xì)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(shí)體，活動(dòng)/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(shì)，形成需求分析報(bào)告；再使用實(shí)體關(guān)系建模技術(shù)，通過抽象/歸納/提煉出實(shí)體關(guān)系模型。完成概念數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)后，將高級(jí)模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，將同一含義的局部實(shí)體合并成全局實(shí)體，完成邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，再采用特定的DBMS產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)建模的含義是指對(duì)一個(gè)企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，準(zhǔn)確地表達(dá)出數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)建模的三個(gè)要素是：1）概念及其定義; 2）表達(dá)概念所用的符號(hào); 3）有關(guān)處理的規(guī)則。ER建模的內(nèi)容

28、：實(shí)體，關(guān)系，屬性三個(gè)概念；對(duì)實(shí)體的約束：實(shí)體標(biāo)識(shí)屬性，對(duì)關(guān)系的約束有3個(gè)：度，基，參；這些概念和約束的UML語(yǔ)言表達(dá)符號(hào)。實(shí)體的類別：強(qiáng)實(shí)體，弱實(shí)體。屬性的類別：簡(jiǎn)單屬性，組合屬性；單值屬性，多值屬性。實(shí)體與實(shí)體之間的三種關(guān)系：一對(duì)一關(guān)系，一對(duì)多關(guān)系，多對(duì)多關(guān)系。實(shí)體關(guān)系建模中的兩種陷阱：扇子陷阱，裂口陷阱。實(shí)體關(guān)系建模中面對(duì)對(duì)象方法的引入，實(shí)體間的繼承關(guān)系，以及對(duì)繼承關(guān)系的約束。實(shí)體關(guān)系模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化方法：一對(duì)一關(guān)系，將主動(dòng)邊的主鍵加入到被動(dòng)邊中，構(gòu)成外鍵。一對(duì)多關(guān)系：將“多”邊的主鍵加入到“一”邊中，構(gòu)成外鍵。多對(duì)多關(guān)系：?jiǎn)为?dú)創(chuàng)建一個(gè)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(shí)分配：講授3學(xué)時(shí)；討論1學(xué)時(shí)；試驗(yàn)4學(xué)時(shí)：使用PwerDesigner完成一個(gè)案例的ER建模和數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建；作業(yè)講解1學(xué)時(shí)。小考0.5小時(shí)。第十章、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的合理性驗(yàn)證理論教學(xué)目的與要求：掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不合理時(shí)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(kù)設(shè)計(jì)合理性驗(yàn)證的五個(gè)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(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不合理時(shí)存在問題的表現(xiàn)形式，一個(gè)屬性集是否是候選鍵的判定方法，五個(gè)范式；教學(xué)難點(diǎn)：五個(gè)范式的理解；教學(xué)內(nèi)容：好的關(guān)系模式的設(shè)計(jì)，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(chǔ)在一個(gè)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(fèi)存儲(chǔ)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(gè)獨(dú)立的概念。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)先執(zhí)行ER建模來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，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(huì)滿足3范式。在理論上，也可通過范式驗(yàn)證理論來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中牽涉標(biāo)識(shí)屬性，標(biāo)識(shí)函數(shù)依賴，任用范式化理論來拆分表。實(shí)際并不這樣做，而是做ER建模。對(duì)一個(gè)已經(jīng)上線，但設(shè)計(jì)得很差的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行改造時(shí)，通常使用范式化理論來檢測(cè)原有數(shù)據(jù)庫(kù)，把它改造成合理的數(shù)據(jù)庫(kù)。函數(shù)依賴?yán)碚摷捌湓跀?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)合理性驗(yàn)證中的應(yīng)用包括：1）判斷某個(gè)

31、函數(shù)依賴是否成立；2）判斷某個(gè)屬性集是否是關(guān)系的候選鍵；3）計(jì)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(jiǎn)）；5）判斷兩個(gè)函數(shù)依賴集是否等價(jià)。就驗(yàn)證關(guān)系(Relatin)的模式(Schema)的合理性而言，可從五個(gè)層面來檢測(cè)關(guān)系是否會(huì)存在有潛在某個(gè)單位的冗余和更新異常。當(dāng)滿足第五個(gè)層面的檢測(cè)約束條件時(shí)，則不會(huì)有潛在某個(gè)單位的冗余和更新異常。這五個(gè)層面的檢測(cè)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(gè)BCNF范式。六個(gè)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(jìn)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(shí)分配：講授4學(xué)時(shí)，討論1小時(shí)；作業(yè)講解1學(xué)時(shí)；小考0.5小時(shí)。第十一章、數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)現(xiàn)方法；提升人機(jī)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(diǎn)：提升性能的技巧；提升業(yè)務(wù)安全的技巧。教學(xué)難點(diǎn)：批量處理的實(shí)現(xiàn)方法；注入攻擊的機(jī)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(kù)訪問編程接口國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)DBC/JDBC，數(shù)據(jù)操作國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SQL，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的外模式概念為這一目標(biāo)的達(dá)成鋪平了道路。對(duì)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(kù)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(kù)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(duì)網(wǎng)站的認(rèn)證，以及網(wǎng)站對(duì)用戶的認(rèn)證。學(xué)