數據庫原理及應用教程（SQL Server版）

目錄

第1章數據庫系統概論1

1.1數據庫概述1

1.1.1數據庫的基本概念1

1.1.2數據庫系統的特點10

1.1.3數據庫技術的發展15

1.2數據庫系統的組成19

1.3數據庫系統的結構21

1.3.1數據庫系統的內部結構21

1.3.2數據庫系統的外部結構24

1.4三級模式和二級映像31

1.4.1三級模式結構31

1.4.2二級映像功能34

1.5SQL Server 2022安裝與配置36

1.5.1獲取SQL Server36

1.5.2安裝SQL Server36

1.5.3配置SQL Server39

1.5.4管理SQL Server服務44

第2章關系數據庫理論47

2.1關系的定義及性質47

2.1.1關系的定義47

2.1.2關系的性質50

2.2關系模式51

2.3關系的碼52

2.4關系的完整性53

第3章SQL的基本概念57

3.1SQL簡介57

3.2SQL的發展歷程58

3.3SQL的語言分類60

3.4SQL的語法特點64

3.5SQL與其他數據庫技術的關聯65

第4章數據庫的管理67

4.1創建數據庫67

4.2查看數據庫71

4.3選擇數據庫72

4.4修改數據庫73

4.5刪除數據庫78

第5章數據表的管理和基本操作81

5.1TSQL的基本數據類型81

5.1.1數字類型81

5.1.2字符類型82

5.1.3時間日期類型83

5.1.4其他類型84

5.2數據表管理85

5.2.1創建數據表85

5.2.2數據表的約束86

5.2.3修改數據表88

5.2.4刪除數據表91

5.2.5查看數據表92

5.3數據表基本操作92

5.3.1添加數據92

5.3.2修改數據94

5.3.3刪除數據95

第6章數據表的查詢97

6.1單表查詢97

6.1.1單表查詢語法格式97

6.1.2無條件查詢98

6.1.3條件查詢100

6.1.4排序查詢102

6.1.5分組查詢和聚合查詢107

6.2多表查詢114

6.2.1多表查詢基礎概念114

6.2.2內連接117

6.2.3外連接120

6.2.4交叉連接124

6.2.5自連接126

6.2.6多表查詢的綜合應用128

6.2.7多表查詢的性能優化131

6.3子查詢134

6.3.1子查詢的基本概念134

6.3.2子查詢的分類137

6.3.3子查詢的嵌套141

6.4集合查詢145

6.4.1集合查詢基礎概念145

6.4.2集合查詢在教學信息系統中的應用146

第7章索引149

7.1索引概述149

7.1.1索引的定義與作用149

7.1.2索引在數據庫系統中的重要性150

7.1.3與教學信息系統關系模式的關聯引入151

7.2索引的類型151

7.2.1聚集索引151

7.2.2非聚集索引153

7.2.3唯一索引155

7.2.4復合索引157

7.3SQL Server 2022中索引的創建與管理158

7.3.1創建索引的語法與參數158

7.3.2查看索引信息161

7.3.3修改索引162

7.3.4刪除索引164

7.4索引與查詢優化165

7.4.1索引對查詢執行計劃的影響165

7.4.2索引覆蓋查詢167

7.4.3避免索引失效的情況168

7.5索引在教學信息系統中的綜合案例分析169

7.5.1復雜查詢場景下的索引設計169

7.5.2隨著數據量增長的索引優化170

7.5.3索引優化前後的性能對比171

第8章視圖173

8.1視圖的基本概念173

8.1.1視圖的定義與作用173

8.1.2視圖與基本表的區別175

8.2視圖的創建與刪除178

8.2.1在 SQL Server 2022 中創建視圖178

8.2.2視圖的刪除操作180

8.3視圖的查詢與更新181

8.3.1視圖的查詢操作181

8.3.2視圖的更新規則184

8.4視圖與數據完整性186

8.4.1視圖對數據完整性的維護作用186

8.4.2視圖更新與數據完整性約束的關系188

8.5視圖與數據庫安全性189

8.5.1視圖在數據庫安全方面的應用189

8.5.2視圖與數據加密191

8.6視圖在實際項目中的應用案例193

8.6.1企業級應用中的視圖應用193

8.6.2互聯網應用中的視圖應用196

第9章數據庫設計201

9.1數據庫設計概述201

9.1.1數據庫設計的任務201

9.1.2數據庫設計的方法202

9.1.3數據庫設計的階段及主要內容203

9.2需求分析206

9.2.1需求分析的重要地位206

9.2.2需求分析的具體內容206

9.2.3需求分析的方法步驟208

9.2.4案例： 教學信息系統需求分析210

9.3概念結構設計216

9.3.1概念結構設計的任務216

9.3.2概念模型的ER圖表示217

9.3.3概念結構設計的方法218

9.3.4概念結構設計的步驟220

9.3.5局部ER圖設計221

9.3.6全局ER圖設計223

9.4邏輯結構設計225

9.4.1邏輯結構設計的任務和步驟225

9.4.2關系模式轉換原則226

9.4.3案例： 教學信息系統邏輯結構設計227

9.5物理結構設計231

9.5.1物理結構設計的任務231

9.5.2存儲結構選擇231

9.5.3索引策略設計233

9.5.4數據分布設計233

9.5.5形成物理結構設計文檔234

9.6實施和運行維護235

9.6.1數據庫實施235

9.6.2數據庫運行維護237

第10章關系模式的規範化理論241

10.1規範化理論的相關基本概念241

10.2關系模式設計中常見的問題241

10.3函數依賴243

10.3.1函數依賴基本概念243

10.3.2函數依賴的類型剖析244

10.3.3函數依賴的性質與規則244

10.3.4函數依賴在數據庫中的應用245

10.3.5函數依賴的檢測與問題處理246

10.4範式及模式分解247

10.4.1範式的定義與分類247

10.4.2第一範式（1NF）248

10.4.3第二範式（2NF）249

10.4.4第三範式（3NF）249

10.4.5案例解析250

10.4.6範式的優缺點255

第11章數據庫安全性管理257

11.1數據庫安全概述257

11.1.1安全性的重要性257

11.1.2安全體系框架259

11.1.3安全控制類型262

11.2數據庫安全威脅分析265

11.2.1典型威脅分類265

11.2.2威脅建模實踐269

11.3訪問控制機制272

11.3.1身份驗證體系272

11.3.2權限管理模型274

11.3.3行級安全性277

11.4數據加密技術278

11.4.1加密體系架構278

11.4.2密鑰管理實踐281

11.4.3加密操作演示283

11.5審計與監控285

11.5.1審計體系構建285

11.5.2實時監控技術288

11.5.3審計日誌分析290

11.6備份與恢復安全291

11.6.1備份加密291

11.6.2恢復策略292

11.7高級安全特性294

11.7.1動態數據脫敏294

11.7.2漏洞評估296

第12章數據庫並發控制299

12.1並發控制概述299

12.1.1並發控制的必要性299

12.1.2事務的概念與特性300

12.1.3並發操作帶來的問題302

12.2封鎖技術304

12.2.1封鎖的類型304

12.2.2三級封鎖協議305

12.2.3活鎖與死鎖307

12.2.4死鎖的預防與檢測308

12.3並發調度的可串行性309

12.3.1可串行化的概念309

12.3.2沖突可串行化310

12.3.3優先圖測試法311

12.4封鎖的粒度311

12.4.1封鎖粒度的概念311

12.4.2不同封鎖粒度的優缺點312

12.4.3多粒度封鎖314

12.5SQL Server 2022 中的並發控制315

12.5.1SQL Server 2022 的事務處理315

12.5.2SQL Server 2022 的鎖機制315

12.5.3隔離級別316

12.5.4並發控制相關的視圖317

第13章存儲過程和觸發器319

13.1存儲過程概述319

13.1.1存儲過程的定義與作用319

13.1.2存儲過程的優點321

13.1.3SQL Server 2022中存儲過程的特點324

13.2創建與執行存儲過程326

13.2.1創建存儲過程的語法326

13.2.2存儲過程的參數傳遞327

13.2.3執行存儲過程328

13.3存儲過程的管理與維護329

13.3.1修改存儲過程329

13.3.2刪除存儲過程330

13.3.3查看存儲過程的定義與依賴關系330

13.4觸發器概述331

13.4.1觸發器的定義與作用331

13.4.2觸發器的類型332

13.4.3SQL Server 2022 中觸發器的特點334

13.5創建與管理觸發器334

13.5.1創建觸發器的語法334

13.5.2管理觸發器336

13.5.3觸發器的嵌套與遞歸337

第14章數據庫備份與還原339

14.1數據庫備份與還原概述339

14.1.1數據庫備份與還原的定義與重要性339

14.1.2數據丟失的風險與備份策略的制定340

14.1.3SQL Server 2022備份與還原的特點與優勢342

14.2數據庫備份類型344

14.2.1全量備份344

14.2.2差異備份345

14.2.3事務日誌備份346

14.3使用SQL Server Management Studio進行備份與還原347

14.3.1備份操作步驟347

14.3.2還原操作步驟349

14.3.3備份與還原選項設置350

14.4使用TSQL語句進行備份與還原351

14.4.1備份語句詳解352

14.4.2還原語句詳解354

14.4.3自動化備份腳本編寫356

14.5備份存儲與管理358

14.5.1備份存儲介質選擇358

14.5.2備份文件命名與管理361

14.5.3備份的驗證與維護362

14.6數據庫還原策略與實戰364

14.6.1不同故障場景下的還原策略364

14.6.2還原到特定時間點367

14.6.3實戰演練與案例分析367

第15章TSQL編程基礎371

15.1TSQL 簡介371

15.1.1什麼是TSQL371

15.1.2TSQL與SQL Server 2022的關系373

15.2基本語法與數據類型374

15.2.1語句結構與語法規則374

15.2.2數據類型376

15.3變量與運算符377

15.3.1變量的定義與使用377

15.3.2運算符380

15.4流程控制語句383

15.4.1IF ELSE語句383

15.4.2CASE語句385

15.4.3WHILE循環386

15.5函數389

15.5.1內置函數389

15.5.2用戶自定義函數392

15.6錯誤處理395

15.6.1錯誤處理的重要性395

15.6.2TRY CATCH結構396

15.6.3錯誤信息的獲取與處理397

15.7實戰案例與練習399

15.7.1綜合案例分析： 學生成績管理系統399

15.7.2練習題與實踐項目404

第16章數據庫編程407

16.1數據庫編程概述407

16.1.1數據庫編程的重要性407

16.1.2常見數據庫編程語言介紹408

16.2Java數據庫編程411

16.2.1JDBC概述411

16.2.2JDBC核心接口與類413

16.2.3JDBC操作示例416

16.2.4ORM框架（以Hibernate為例）418

16.3Python數據庫編程419

16.3.1Python數據庫編程概述419

16.3.2使用pymysql進行MySQL數據庫編程421

16.3.3使用psycopg2進行PostgreSQL數據庫編程423

16.3.4使用sqlite3進行SQLite數據庫編程425

16.4數據庫編程實戰426

16.4.1綜合案例分析（以教學信息系統為例）426

16.4.2項目部署與測試432

第17章數據庫新技術435

17.1數據倉庫與數據挖掘435

17.1.1數據倉庫概述435

17.1.2數據挖掘438

17.1.3數據倉庫與數據挖掘的聯系441

17.2分布式數據庫442

17.2.1分布式數據庫的概念442

17.2.2分布式數據庫的特點443

17.3大數據技術443

17.3.1大數據的概念443

17.3.2大數據技術444

17.3.3大數據的發展趨勢445

17.4數據庫新技術的未來展望445