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数据库原理与应用：从理论到实践的全面指南 书籍名称：《数据库原理与应用：从理论到实践的全面指南》 作者： 张伟、李娜 出版社： 科技文献出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容提要： 《数据库原理与应用：从理论到实践的全面指南》是一本系统、深入地介绍现代数据库技术及其应用实践的权威著作。本书旨在为计算机科学、软件工程、信息管理等相关专业的学生、初级及中级数据库开发者、系统分析师以及对数据管理有浓厚兴趣的专业人士提供一个全面、扎实且具有前瞻性的学习平台。 本书的撰写基于对当前数据管理领域最新发展趋势的深刻洞察，结合数十年的教学和工程实践经验，力求在理论深度与实际操作性之间找到完美的平衡点。我们不仅详尽阐述了关系代数、规范化理论等经典核心概念，更融入了NoSQL数据库、大数据环境下的数据存储与查询优化等前沿技术，确保读者能够掌握应对未来数据挑战所需的知识体系。 全书内容结构清晰，逻辑严谨，从最基础的数据模型概念出发，逐步深入到复杂的数据组织、高效的查询处理、并发控制与事务管理，最终涵盖了数据库系统的设计、实现与维护。通过大量的实例分析、图表解释和配套的实践项目，读者将能够构建起坚实的理论基础，并迅速将其转化为实际的系统开发能力。 详细章节内容概览： 第一部分：数据库基础与数据模型 本部分是构建数据库知识体系的基石。我们首先界定了“数据”、“信息”与“数据库”的概念，阐明了数据库管理系统（DBMS）在现代信息系统中的核心地位及其必要性。 数据模型概述： 详细比较了层级模型、网状模型、关系模型、面向对象模型以及新型的文档模型、键值对模型等，帮助读者理解不同数据模型的适用场景和演变历史。 实体-关系（E-R）模型： 深入剖析了实体、属性、联系的概念，重点讲解了如何使用E-R图进行概念模型设计。内容涵盖了基数约束、参与约束、弱实体、泛化与特化等复杂建模技术，并辅以大量实际案例指导如何绘制规范、清晰的E-R图。 关系模型理论： 这是本书的重中之重。详细阐述了关系代数（选择、投影、连接、除法等运算）和元组关系演算，作为形式化查询语言的理论基础。随后，引入了SQL（结构化查询语言）作为实际应用中的操作工具，并将其与理论模型进行映射和对比。 第二部分：关系数据库设计与规范化 本部分聚焦于如何将概念模型转化为高质量的逻辑模型，确保数据的准确性、一致性和最小冗余性。 函数依赖： 详细定义了函数依赖、部分依赖、传递依赖等核心概念，并解释了它们对数据冗余和异常更新的影响。 规范化理论： 系统地讲解了从第一范式（1NF）到BCNF（巴斯-范式）的推导过程。对于4NF和5NF，本书也进行了深入的探讨，并提供了实用的“规范化诊断工具”，帮助设计者识别并消除设计中的缺陷。 数据依赖的无损连接与保持函数依赖的分解： 理论性内容与实践操作紧密结合，展示了如何进行有效的分解以达到高范式，同时保证分解过程的可逆性（无损连接）。 第三部分：SQL语言精讲与高级应用 本部分旨在使读者不仅掌握SQL的基本增删改查，更能驾驭复杂的数据操作和管理任务。 标准SQL详解： 全面覆盖DDL（数据定义）、DML（数据操纵）和DCL（数据控制）语句。特别强化了`JOIN`操作（内连接、外连接、交叉连接）的理解与高效编写。 视图、索引与存储过程： 深入讲解了视图的定义与作用，重点分析了索引（B树、Hash索引）对查询性能的影响，并详细介绍了存储过程、触发器和用户定义函数的编写规范与最佳实践。 查询优化基础： 介绍了关系代数表达式的等价变换，以及查询优化器的基本工作原理，为后续性能调优打下基础。 第四部分：数据库系统内部原理 本部分转向DBMS的“黑箱”内部结构，揭示数据库如何实现高性能、高可靠性的目标。 数据存储与文件组织： 讨论了数据在磁盘上的物理存储结构，包括堆文件组织、有序文件组织，以及ISAM和B+树在索引实现中的关键作用。 事务管理与并发控制： 这是确保数据完整性的核心。详细阐述了事务的ACID特性，并对比了封锁协议（两阶段封锁）和时间戳协议在并发控制中的优缺点。 恢复管理： 讲解了故障的类型、日志文件的作用（如重做日志、前滚恢复、回滚恢复），以及检查点机制，确保系统在发生崩溃后能够快速、一致地恢复到最近的有效状态。 第五部分：数据系统的前沿探索 认识到数据库技术正在快速迭代，本书用专门的章节介绍了超越传统关系模型的现代数据管理趋势。 NoSQL数据库概览： 对比分析了文档数据库（如MongoDB）、键值数据库、列族数据库和图数据库的架构特点、数据模型和适用场景，帮助读者进行技术选型。 分布式数据库与数据仓库： 介绍了数据分片（水平/垂直分片）的概念，以及分布式事务的基本挑战。同时，简要介绍了数据仓库的基本架构（ETL过程）和OLAP技术。 数据安全与隐私保护： 探讨了数据加密、访问控制模型（如DAC, MAC, RBAC）在数据库安全体系中的应用，以及数据脱敏和隐私计算的基本概念。 学习特色与实践指导： 1. 理论与代码并重： 每章理论阐述后，均配有大量的SQL代码示例、伪代码和算法流程图，确保知识的直观理解。 2. 案例驱动学习： 书中穿插了多个贯穿始终的真实业务场景案例（如库存管理系统、在线选课系统），引导读者从需求分析到最终设计实现的全过程。 3. 工具箱与参考： 附录部分提供了常用的数据库系统（如MySQL, PostgreSQL）的安装与基础配置指南，以及SQL语法速查表，便于读者快速上手。 《数据库原理与应用：从理论到实践的全面指南》不仅是课堂教学的优秀教材，更是数据库技术人员职业生涯中不可或缺的案头参考书。阅读本书，你将建立起一个坚固、全面且面向未来的数据管理知识体系。
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