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資料庫系統與實現原理

發布時間: 2023-02-18 13:08:24

資料庫系統原理的內容簡介

《資料庫系統原理》是一本全面介紹資料庫系統理論、技術和方法的大學教科書,全書分為基礎篇、設計篇、實現篇、專題篇和新技術篇。基礎篇介紹資料庫的基本概念和體系結構、關系資料庫系統和資料庫的安全性與完整性。設計篇討論資料庫設計的基本步驟和設計方法,並介紹實體-聯系模型、擴展的實體-聯系模型和關系資料庫的函數依賴理論。實現篇介紹資料庫的物理存儲結構、數據字典、關系代數操作演算法、查詢優化技術和事務處理技術。專題篇介紹新一代資料庫技術及應用、擴展的關系資料庫系統、面向對象與對象關系資料庫系統、分布式資料庫系統和並行資料庫技術。新技術篇介紹資料庫領域的新進展,包括數據倉庫與聯機分析、數據挖掘、Web信息檢索與Web數據管理技術等。
《資料庫系統原理》內容豐富,系統性強,知識體系新穎,理論與實踐結合,具有先進性和實用性,是高校計算機、信息與科學計算及信息管理與信息系統等專業本科生和研究生資料庫課程教材,也可作為資料庫領域從業人員的參考書。《資料庫系統原理》還將提供電子課件和實驗指導等教輔材料。

❷ 資料庫系統原理 什麼是存儲過程有什麼優點

存儲過程也可以看成是函數的一種, 而且存儲過程中的過程如果放到了開發 系統的 D 層的時候執行效果也是相同的。 存儲過程是存儲在資料庫中的一個程序 塊, 裡麵包含了自己定義的一段程序來實現相應的功能,比如要選擇資料庫的表 裡面的記錄,就可以使用下面的存儲過程的框架:
這個實現的過程比較簡單, 就是利用的是資料庫自帶的存儲過程的模版,新 建存儲過

程的時候就可以非常方便的實現自己所需要的功能。 存儲過程中使用的 是資料庫的語言, 跟其他的高級語言的用法相似,熟練的使用資料庫的語言可以 加快開發的效率,技術也是很厲害的。 存儲過程的到底有什麼好處呢?一定要用存儲過程嗎? 存儲過程的優點: 1.存儲過程只在創造時進行編譯,以後每次執行存儲過 程都不需再重新編譯,而一般 SQL 語句每執行一次就編譯一次,所以使用存儲過 程可提高資料庫執行速度。 2.當對資料庫進行復雜操作時,可將此復雜操作用 存儲過程封裝起來與資料庫提供的事務處理結合一起使用。更多資料庫的知識, 盡在南京寶雲官網。 3.存儲過程可以重復使用,可減少資料庫開發人員的工作量 4.安全性高,可設定只有某此用戶才具有對指定存儲過程的使用權。 存儲過程有利於實現一系列的操作簡化,提高系統的執行效率,而且放在存 儲過程中的 SQL 語句是直接在資料庫中編譯過了的, 系統在執行的時候就可以減 少這部分代碼的資源開銷。 但是對於機房重構中,有時候我們只需要更新一個記錄中的某一個欄位的值, 這個時候用存儲過程就有點不劃算了,這個時候系統如 果不用存儲過程直接用 SQL 語句來說,是比較方便的。所以存儲過程並不是所有 的地方用都好,凡事都有一個合適的問題,一個度的問題。 可能有的人想存儲過程這么有用,而且對系統的性能有提升,那就強迫症的 都去使用存儲過程。 這里又有一個問題了,存儲過程的作用主要是對資料庫進行 操作, 那麼學過資料庫系統原理的我們就需要注意一個問題了,如何防止死鎖? 毫無節制的使用存儲過程, 而不考慮資料庫結構是不科學的。對於相同的表進行 不同的操作,所產生的結果也是不一樣的,產生的順序也是不一樣的,如何在存 儲過程中進行有效的操作來使系統健康強壯,這是需要注意的。 通過使用存儲過程, 可以更加清晰的理解資料庫和系統是如何相互關聯工作 的,存儲過程的使用不僅是一種技術上的提升,更是思想上的一種啟發,在今後 的開發工作中是否有相同的地方需要這樣的抽象封裝呢。 面對更多的重復出現的 封裝,我們的工作也將更加高效、簡潔。

❸ 資料庫系統原理與應用的內容簡介

本書通過兩個完整的案例,全面地介紹了SQL Server 2005資料庫管理系統的各種操作技術和應用程序開發方法,寓原理於應用,於應用中解釋原理。通過「圖書管理系統」詳細闡述了關系資料庫的管理和開發過程,同時,利用「B?C電子商務系統」供讀者進行模仿、練習和提高。本書共12章,分別介紹了資料庫技術基礎、資料庫操作、表的管理、數據查詢、索引和視圖操作、T?SQL基礎和存儲過程、資料庫完整性、資料庫安全性、數據管理、事務和鎖、資料庫設計以及資料庫應用程序開發等內容。同時,書後還配套有綜合實訓和模擬試題,以方便學生上機實訓並鞏固所學知識內容。本書適合作為高職高專、中職院校IT類專業資料庫相關課程的教材,也可作為資料庫管理和程序開發人員的參考用書。

❹ 資料庫系統原理方面的知識點

default '???' 意思是預設值為??? 也就是默認值。
當你插入記錄的時候,如果color沒有指定顏色值,也就是空值。系統就自動賦值為???

CHECK (VALUE IN(『Red』,『Yellow』,『Blue』,『Green』,『???』)) 是一個約束。約束插入的顏色值只能是Red』,『Yellow』,『Blue』,『Green』,『???』其中的一種。

❺ 資料庫系統原理:第一章 資料庫系統概述

第一節 資料庫基本概念

1. 數據:描述事物的符號記錄,是指用物理符號記錄下來的,可以鑒別的信息。

2. 資料庫:存儲數據的倉庫,是指長期存儲在計算機中,有組織可共享的數據集合。

3. 資料庫管理系統:是指專門用於建立和管理資料庫的軟體,介於應用程序和操作系統之間。

資料庫管理系統主要功能:

(1)數據定義功能。

(2)數據操縱功能。

(3)資料庫的運行管理功能。

(4)資料庫的建立和維護。

(5)數據組織、存儲和管理功能。

4. 資料庫系統:一個完整的資料庫系統包括 資料庫、資料庫管理系統以及相關使用工具、應用程序、數據管理員和用戶等。

第二節 數據管理技術的發展

1.人工管理階段

20世紀50年代中期以前,基本上都是依靠手工方式來進行。

特點:1 數據不保存 2 應用程序管理數據 3 數據面向應用。

2.文件系統階段

20世紀50年代以後到60年代中期。

特點:數據可以長期保存 可以專門管理,提供了物理數據的獨立性。不能在記錄或數據項級實現數據的共享,存在大量的數據冗餘。

3.資料庫系統階段

20世紀0年代後期。出現資料庫管理系統。

特點:(1)數據集成(最大成俗共享、且冗餘小)。(2)數據共享性高 (3)數據冗餘小(4)數據一致性(5)數據獨立性高(6)實施統一管理與控制(7)減少應用程序開發與維護的工作量

第三節 資料庫系統結構

一、資料庫系統的三級模式結構

由模式、外模式、和內模式三級結構重組成。

模式:也為概念模式或者邏輯模式

外模式:也成為子模式或者用戶模式

內模式:也成為存儲模式。

三級模式結構的兩層映像:外模式/模式映像 模式/內模式映像,從而保證了資料庫系統中的數據能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。

二、資料庫系統的運行與應用結構

1.客戶/伺服器結構 (C/S)2.瀏覽器/伺服器結構(B/S)

第四節 數據模型

是現實時間特徵的模擬和抽象表達。

一、數據特徵與數據模型組成要素

數據模型三要素:數據結構、數據操作、數據約束。

二、數據模型的分類

1.概念層數據模型

基本概念:

實體:客觀存在並可以相互區別的事物

屬性:實體所具有的某種特性

碼或鍵:可以唯一標識實體屬性集

域:屬性的取值范圍

實體型:具有相同屬性的實體必然具有共同的特徵和性質。

實體集:同型實體的集合

聯系:事物內部以及事物之間的關系。

標識方法:1976年提出的實體-關系法(ER圖)

2.邏輯層數據模型

有 層次模型、網狀模型、關系模型、面向對象模型

3.物理層數據模型

本人會成體系的把每本書相關知識重點一一總結,供同僚參考。

❻ 資料庫得查詢功能是怎麼實現的

資料庫的查詢功能實現原理:

資料庫查詢是資料庫的最主要功能之一。我們都希望查詢數據的速度能盡可能的快,因此資料庫系統的設計者會從查詢演算法的角度進行優化。最基本的查詢演算法當然是順序查找(linear search),這種復雜度為O(n)的演算法在數據量很大時顯然是糟糕的,好在計算機科學的發展提供了很多更優秀的查找演算法,例如二分查找(binary search)、二叉樹查找(binary tree search)等。如果稍微分析一下會發現,每種查找演算法都只能應用於特定的數據結構之上,例如二分查找要求被檢索數據有序,而二叉樹查找只能應用於二叉查找樹上,但是數據本身的組織結構不可能完全滿足各種數據結構(例如,理論上不可能同時將兩列都按順序進行組織),所以,在數據之外,資料庫系統還維護著滿足特定查找演算法的數據結構,這些數據結構以某種方式引用(指向)數據,這樣就可以在這些數據結構上實現高級查找演算法。這種數據結構,就是索引。

圖1展示了一種可能的索引方式。左邊是數據表,一共有兩列七條記錄,最左邊的是數據記錄的物理地址(注意邏輯上相鄰的記錄在磁碟上也並不是一定物理相鄰的)。為了加快Col2的查找,可以維護一個右邊所示的二叉查找樹,每個節點分別包含索引鍵值和一個指向對應數據記錄物理地址的指針,這樣就可以運用二叉查找在O(log2n)O(log2n)的復雜度內獲取到相應數據。

❼ 資料庫的基本原理是

是計算機科學與技術專業的專業基礎課,主要討論資料庫系統的基本概念,基本原理,基本方法以及有關的應用。主要內容包括:資料庫的結構與特點、資料庫系統的組成及各部分的功能、關系資料庫、面向對象資料庫、結構化查詢語言(SQL)、資料庫設計以及數據保護等,同時講解一種重要的資料庫系統的應用。學生通過本課程的學習能夠了解有關資料庫系統的基本概念,掌握對資料庫查詢、更新等相關的知識,初步掌握資料庫設計方法,並能用資料庫系統建立資料庫及簡單的應用。

❽ 資料庫索引的實現原理

資料庫索引的實現原理
一、概述資料庫索引,是資料庫管理系統中一個排序的數據結構,以協助快速查詢、更新資料庫表中數據。索引的實現通常使用B樹及其變種B+樹。在數據之外,資料庫系統還維護著滿足特定查找演算法的數據結構,這些數據結構以某種方式引用(指向)數據,這樣就可以在這些數據結構上實現高級查找演算法。這種數據結構,就是索引。其實說穿了,索引問題就是一個查找問題。二、索引的原理當我們的業務產生了大量的數據時,查找數據的效率問題也就隨之而來,所以我們可以通過為表設置索引,而為表設置索引要付出代價的:一是增加了資料庫的存儲空間,二是在插入和修改數據時要花費較多的時間(因為索引也要隨之變動)。
上圖展示了一種可能的索引方式。左邊是數據表,一共有兩列七條記錄,最左邊的是數據記錄的物理地址(注意邏輯上相鄰的記錄在磁碟上也並不是一定物理相鄰的)。為了加快Col2的查找,可以維護一個右邊所示的二叉查找樹,每個節點分別包含索引鍵值和一個指向對應數據記錄物理地址的指針,這樣就可以運用二叉查找在O(log2n)的復雜度內獲取到相應數據。索引是建立在資料庫表中的某些列的上面。在創建索引的時候,應該考慮在哪些列上可以創建索引,在哪些列上不能創建索引。一般來說,應該在這些列上創建索引:在經常需要搜索的列上,可以加快搜索的速度;在作為主鍵的列上,強制該列的唯一性和組織表中數據的排列結構;在經常用在連接的列上,這些列主要是一些外鍵,可以加快連接的速度;在經常需要根據范圍進行搜索的列上創建索引,因為索引已經排序,其指定的范圍是連續的;在經常需要排序的列上創建索引,因為索引已經排序,這樣查詢可以利用索引的排序,加快排序查詢時間;在經常使用在WHERE子句中的列上面創建索引,加快條件的判斷速度。創建索引可以大大提高系統的性能第一,通過創建唯一性索引,可以保證資料庫表中每一行數據的唯一性。第二,可以大大加快數據的檢索速度,這也是創建索引的最主要的原因。第三,可以加速表和表之間的連接,特別是在實現數據的參考完整性方面特別有意義。第四,在使用分組和排序子句進行數據檢索時,同樣可以顯著減少查詢中分組和排序的時間。第五,通過使用索引,可以在查詢的過程中,使用優化隱藏器,提高系統的性能。也許會有人要問:增加索引有如此多的優點,為什麼不對表中的每一個列創建一個索引呢?因為,增加索引也有許多不利的方面。創建索引的弊端第一,創建索引和維護索引要耗費時間,這種時間隨著數據量的增加而增加。第二,索引需要佔物理空間,除了數據表占數據空間之外,每一個索引還要佔一定的物理空間,如果要建立聚簇索引,那麼需要的空間就會更大。第三,當對表中的數據進行增加、刪除和修改的時候,索引也要動態的維護,這樣就降低了數據的維護速度。同樣,對於有些列不應該創建索引。一般來說,不應該創建索引的的這些列具有下列特點:第一,對於那些在查詢中很少使用或者參考的列不應該創建索引。這是因為,既然這些列很少使用到,因此有索引或者無索引,並不能提高查詢速度。相反,由於增加了索引,反而降低了系統的維護速度和增大了空間需求。第二,對於那些只有很少數據值的列也不應該增加索引。這是因為,由於這些列的取值很少,例如人事表的性別列,在查詢的結果中,結果集的數據行佔了表中數據行的很大比例,即需要在表中搜索的數據行的比例很大。增加索引,並不能明顯加快檢索速度。第三,對於那些定義為text, image和bit數據類型的列不應該增加索引。這是因為,這些列的數據量要麼相當大,要麼取值很少。第四,當修改性能遠遠大於檢索性能時,不應該創建索引。這是因為,修改性能和檢索性能是互相矛盾的。當增加索引時,會提高檢索性能,但是會降低修改性能。當減少索引時,會提高修改性能,降低檢索性能。因此,當修改性能遠遠大於檢索性能時,不應該創建索引。三、索引的類型根據資料庫的功能,可以在資料庫設計器中創建三種索引:唯一索引、主鍵索引和聚集索引。唯一索引唯一索引是不允許其中任何兩行具有相同索引值的索引。當現有數據中存在重復的鍵值時,大多數資料庫不允許將新創建的唯一索引與表一起保存。資料庫還可能防止添加將在表中創建重復鍵值的新數據。例如,如果在employee表中職員的姓(lname)上創建了唯一索引,則任何兩個員工都不能同姓。主鍵索引資料庫表經常有一列或列組合,其值唯一標識表中的每一行。該列稱為表的主鍵。在資料庫關系圖中為表定義主鍵將自動創建主鍵索引,主鍵索引是唯一索引的特定類型。該索引要求主鍵中的每個值都唯一。當在查詢中使用主鍵索引時,它還允許對數據的快速訪問。聚集索引在聚集索引中,表中行的物理順序與鍵值的邏輯(索引)順序相同。一個表只能包含一個聚集索引。如果某索引不是聚集索引,則表中行的物理順序與鍵值的邏輯順序不匹配。與非聚集索引相比,聚集索引通常提供更快的數據訪問速度。四、局部性原理與磁碟預讀由於存儲介質的特性,磁碟本身存取就比主存慢很多,再加上機械運動耗費,磁碟的存取速度往往是主存的幾百分分之一,因此為了提高效率,要盡量減少磁碟I/O。為了達到這個目的,磁碟往往不是嚴格按需讀取,而是每次都會預讀,即使只需要一個位元組,磁碟也會從這個位置開始,順序向後讀取一定長度的數據放入內存。這樣做的理論依據是計算機科學中著名的局部性原理:當一個數據被用到時,其附近的數據也通常會馬上被使用。程序運行期間所需要的數據通常比較集中。由於磁碟順序讀取的效率很高(不需要尋道時間,只需很少的旋轉時間),因此對於具有局部性的程序來說,預讀可以提高I/O效率。預讀的長度一般為頁(page)的整倍數。頁是計算機管理存儲器的邏輯塊,硬體及操作系統往往將主存和磁碟存儲區分割為連續的大小相等的塊,每個存儲塊稱為一頁(在許多操作系統中,頁得大小通常為4k),主存和磁碟以頁為單位交換數據。當程序要讀取的數據不在主存中時,會觸發一個缺頁異常,此時系統會向磁碟發出讀盤信號,磁碟會找到數據的起始位置並向後連續讀取一頁或幾頁載入內存中,然後異常返回,程序繼續運行。五、B樹和B+樹數據結構1、B樹B樹中每個節點包含了鍵值和鍵值對於的數據對象存放地址指針,所以成功搜索一個對象可以不用到達樹的葉節點。成功搜索包括節點內搜索和沿某一路徑的搜索,成功搜索時間取決於關鍵碼所在的層次以及節點內關鍵碼的數量。在B樹中查找給定關鍵字的方法是:首先把根結點取來,在根結點所包含的關鍵字K1,…,kj查找給定的關鍵字(可用順序查找或二分查找法),若找到等於給定值的關鍵字,則查找成功;否則,一定可以確定要查的關鍵字在某個Ki或Ki+1之間,於是取Pi所指的下一層索引節點塊繼續查找,直到找到,或指針Pi為空時查找失敗。2、B+樹B+樹非葉節點中存放的關鍵碼並不指示數據對象的地址指針,非也節點只是索引部分。所有的葉節點在同一層上,包含了全部關鍵碼和相應數據對象的存放地址指針,且葉節點按關鍵碼從小到大順序鏈接。如果實際數據對象按加入的順序存儲而不是按關鍵碼次數存儲的話,葉節點的索引必須是稠密索引,若實際數據存儲按關鍵碼次序存放的話,葉節點索引時稀疏索引。B+樹有2個頭指針,一個是樹的根節點,一個是最小關鍵碼的葉節點。所以 B+樹有兩種搜索方法:一種是按葉節點自己拉起的鏈表順序搜索。一種是從根節點開始搜索,和B樹類似,不過如果非葉節點的關鍵碼等於給定值,搜索並不停止,而是繼續沿右指針,一直查到葉節點上的關鍵碼。所以無論搜索是否成功,都將走完樹的所有層。B+ 樹中,數據對象的插入和刪除僅在葉節點上進行。這兩種處理索引的數據結構的不同之處:1、B樹中同一鍵值不會出現多次,並且它有可能出現在葉結點,也有可能出現在非葉結點中。而B+樹的鍵一定會出現在葉結點中,並且有可能在非葉結點中也有可能重復出現,以維持B+樹的平衡。2、因為B樹鍵位置不定,且在整個樹結構中只出現一次,雖然可以節省存儲空間,但使得在插入、刪除操作復雜度明顯增加。B+樹相比來說是一種較好的折中。3、B樹的查詢效率與鍵在樹中的位置有關,最大時間復雜度與B+樹相同(在葉結點的時候),最小時間復雜度為1(在根結點的時候)。而B+樹的時候復雜度對某建成的樹是固定的。六、B/+Tree索引的性能分析到這里終於可以分析B-/+Tree索引的性能了。上文說過一般使用磁碟I/O次數評價索引結構的優劣。先從B-Tree分析,根據B-Tree的定義,可知檢索一次最多需要訪問h個節點。資料庫系統的設計者巧妙利用了磁碟預讀原理,將一個節點的大小設為等於一個頁,這樣每個節點只需要一次I/O就可以完全載入。為了達到這個目的,在實際實現B-Tree還需要使用如下技巧:每次新建節點時,直接申請一個頁的空間,這樣就保證一個節點物理上也存儲在一個頁里,加之計算機存儲分配都是按頁對齊的,就實現了一個node只需一次I/O。B-Tree中一次檢索最多需要h-1次I/O(根節點常駐內存),漸進復雜度為O(h)=O(logdN)。一般實際應用中,出度d是非常大的數字,通常超過100,因此h非常小(通常不超過3)。而紅黑樹這種結構,h明顯要深的多。由於邏輯上很近的節點(父子)物理上可能很遠,無法利用局部性,所以紅黑樹的I/O漸進復雜度也為O(h),效率明顯比B-Tree差很多。綜上所述,用B-Tree作為索引結構效率是非常高的。