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数据库原理课程教学大纲

课程名称：数据库原理/ Database Principles
学时/学分：58学时/3.5学分（其中课内教学48学时，实验上机10学时）
先修课程：C语言、数据结构
适用专业：信息与计算科学
开课院（系、部、室）：数学与计算机科学学院
一、课程的性质与任务
数据库技术是计算机科学技术发展的重要内容，是构成信息系统的重要基础。《数据库原理》是信息与计算科学专业本科生的专业课程。
通过本课程的学习，学生应熟悉数据库的基本概念和基本技术，要求学生熟悉关系数据库的数据模型、掌握关系代数的基本理论，关系数据库设计的基本理论和方法，数据库管理的技术，并能初步从事数据库系统的开发工作，了解数据库应用技术的最新发展动态。
二、课程内容、基本要求与学时分配
（一）绪论 6学时
1.引言
（1）了解数据库技术的三个发展阶段；
（2）理解数据（Data）、数据库（Database）、数据库管理系统（DBMS）、数据库系统（DBS）、数据库系统管理员（DBA）的概念。
2.数据模型
（1）知道数据的三个范畴；
（2）了解数据模型的三个要素；
（3）掌握概念模型的实体－联系E-R表示方法；
（4）了解层次数据模型的数据结构、操纵与完整性约束、存储结构；
（5）了解网状数据模型的数据结构、操纵与完整性约束、存储结构；
（6）理解关系数据模型的数据结构、操纵与完整性约束、存储结构；
（7）理解各类数据模型的优缺点。
3.数据库系统结构
（1）理解数据库系统的三级模式结构；
（2）理解数据库的两级映象功能与数据独立性；
（3）了解数据库系统的体系结构：单用户数据库系统、主从式结构的数据库系统、分布式结构的数据库系统、客户／服务器结构的数据库系统。
4.数据库管理系统
（1）了解数据库管理系统的功能与组成；
（2）了解数据库管理系统的工作过程；
（3）了解数据库管理系统的实现方法。
难点：数据库系统的三级模式结构，两级映象功能与数据独立性。
重点：概念模型的实体－联系（E-R）表示方法，关系数据模型，数据库系统的三级模式结构，两级映象功能与数据独立性。
（二）关系运算 7学时
1.关系数据模型
（1）理解关系数据模型的定义；
（2）理解关键码与表的关系。
2.关系模型的完整性规则
理解实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性。
3.关系代数
（1）掌握关系代数（并、交、差、广义笛卡尔积、选择、投影、连接、除）的运算；
（2）熟练掌握关系代数的应用。
4.查询优化
（1）了解关系代数表达式的等价变换规则；
（2）了解优化的一般策略和优化算法。
难点：关系模型的完整性规则，关系运算。
重点：关系的定义、性质，关系代数的应用。
（三）关系数据库标准语言SQL 9学时
1.SQL概述
了解SQL的特点，SQL语言的基本概念。
2.数据定义
掌握定义、删除与修改基本表，建立与删除索引。
3.查询
熟练掌握单表查询、连接查询、嵌套查询、集合查询。
4.数据更新
掌握插入数据、修改数据、删除数据。
5.视图
掌握定义视图、查询视图、更新视图。
6.数据控制
了解授权与收权的操作。
7.嵌入式SQL
了解嵌入式SQL 与主语言的通讯，了解游标概念，知道动态SQL。
难点：单表查询、连接查询、嵌套查询、集合查询。
重点：单表查询、连接查询、嵌套查询、集合查询。
（四）关系规范化设计 8学时
1.数据依赖
（1）了解关系中的数据依赖；
（2）了解关系模式的冗余和异常问题。
2.函数依赖
（1）理解和掌握函数依赖的定义（函数依赖、完全依赖、局部依赖、平凡依赖、非平凡依赖）；
（2）掌握FD的逻辑蕴涵与推理规则；
（3）了解FD与关键码的联系；
（4）掌握属性闭包的概念与计算；
（5）掌握FD集的最小依赖集及计算。
3.关系模式的分解
（1）理解模式分解的问题；
（2）掌握无损分解与有损分解的概念、无损分解的测试方法；
（3）掌握保持函数依赖的概念及测试方法。
4.关系模式的范式
（1）理解第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、BC范式（BCNF）概念；
（2）掌握分解成2NF、3NF的算法步骤。
难点：函数依赖的定义，关系模式分解特性及测试方法，各个级别范式的定义。
重点：FD的逻辑蕴涵与推理规则，属性闭包的概念与计算，无损分解保持依赖的分解的测试方法，关系模式2NF、3NF规范化方法。
（五）数据库设计 12学时
1.理解数据库设计的目标与特点；
2.了解数据库设计的步骤。
3.需求分析
（1）了解需求分析的任务；
（2）掌握需求分析的方法；
（3）掌握数据流图、数据字典的概念和设计方法。
4.概念结构设计
（1）掌握概念结构设计的方法与步骤；
（2）掌握数据抽象的方法；
（3）掌握局部概念结构设计、全局概念结构设计的思想方法。
5.逻辑结构的设计
（1）了解逻辑设计的步骤；
（2）熟练掌握E-R模型向关系模式的转换及其优化；
（3）了解用户子模式设计。
6.数据库物理设计
（1）掌握物理结构的确定；
（2）理解物理结构的评价。
7.数据库实施、运行与维护
（1）理解定义结构的方法；
（2）了解数据装载、编制与调试程序的过程；
（3）了解数据库试运行、转储和恢复。
难点：局部概念结构设计、全局概念结构设计，E-R模型向关系模式转换。
重点：数据库设计的步骤，数据流图、数据字典的概念和设计，局部概念结构设计、全局概念结构设计的方法，E-R模型向关系模式的转换。
（六）数据库管理 4学时
1.并发控制
（1）掌握事务的概念和性质；
（2）理解并发操作带来的问题；
（3）掌握并发操作的调度机制；
（4）掌握锁、死锁、活锁；
（5）理解并发操作的可串行化。
2.恢复
（1）掌握恢复的分类、原则和方法；
（2）理解恢复的实现技术；
（3）了解数据库复制与数据库镜象。
3.完整型
了解完整性约束条件、完整性控制。
4.安全性
了解用户标识和鉴定、存取控制、视图机制、审计和数据加密。
难点：并发操作的调度机制。
重点：事务的概念和性质，并发操作的调度机制，恢复概念及实现技术。
（七）数据库新技术 2学时
1．了解关系数据库产品的发展过程，简要介绍几个典型关系数据库产品。
2.了解数据库技术的最新发展，介绍新一代数据库技术的研究和发展，数据库技术与其他相关技术的结合等。
重点：数据库技术发展三个阶段，数据库新技术（Web数据库、多媒体数据库）的新发展。
三、推荐教材和主要参考书
1．推荐教材：
（1）丁宝康编，数据库实用教程（第二版），清华大学出版社，2003.11。
2．推荐参考书：
（1）王珊、陈红，数据库系统原理教程，清华大学出版社，1998。
（2）萨师煊、王珊，数据库系统原理（第三版），高等教育出版社，2001。
（3）李昭原，数据库技术新进展，清华大学出版社，1997。
（4）崔巍，数据库系统及应用（第二版），高等教育出版社，2003.7。

大纲制订者：应　宏
大纲审定者：刘福明