数据库技术及应用开发

本书以启迪科学思想、培养创新精神为指导，秉承从理论概念入手，从技术应用出发，从能力培养着眼的

教学理念，对教学内容和教学方法进行精心设计，努力打造本课程特色。

•教学内容设计

以应用开发为课程主线：从概念到实例，从原理到实践，均以开发高校教学管理系统贯穿始终。

以最新技术为课程视野：创新性地构建了以“数据库原理＋SQL Server 2008数据库＋ADO.NET数据库访问技术＋C#主语言”为架构的数据库课程内容体系。

以综合应用为课程目标：全面介绍了开发实际应用系统所涉及的知识内容，以培养学生综合应用开发能力。

•教学方法设计

进阶式结构：在课程体系结构上注重内容的系统性、连贯性、逻辑性和条理性，并采用进阶式层次结构，将9章教学内容设计为基础篇→提升篇→综合篇。

案例式引导：始终贯穿提出问题、讨论问题、归纳问题的思路，从问题需求出发，引导学生进入学习意境，通过“问题点拨”，引导学生对典型问题举一反三，触类旁通，达到“即学即用”的教学效果。

解析式描述：针对本课程的特点，采用了解析式教学方法，即对基本概念、问题分析、设计过程以解题的形式，用几何图形逐步进行描述，达到事半功倍的教学效果。

本书内容新颖、重点突出、逻辑性强，注重知识的系统性、科学性和实用性，强化对学生探究能力和实践能力的培养，构建完整的知识－技能体系。通过与主教材配套的《数据库技术及应用开发学习辅导》，将教、学、做融为一体。

数据库技术自20世纪60年代产生至今已得到了迅猛的发展，是计算机应用领域中发展最快、应用最广的科学技术之一，已成为现代计算机信息系统与应用系统的核心技术。数据库的建设规模、数据库容量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。

目前，数据库技术的应用已从数据处理、信息管理、事务处理扩大到计算机辅助设计、决策支持、人工智能和网络应用等领域。数据库技术的推广使用也使得计算机的应用迅速地渗透到各行各业，如军事国防、航天航空、金融工商、交通能源、通信测控、文教卫生等领域。

伴随着数据库技术在国民经济、科学和文化等各个领域的广泛应用，基于数据库技术和数据库管理系统的应用软件研发，已经成为包括计算机科学与技术在内的各专业领域技术和管理人员必备的基本技能。因此，数据库技术课程已成为高等院校计算机科学与技术、软件工程、网络工程、管理工程、信息管理与信息系统、地理信息系统、电子商务等专业的核心专业基础课程或专业课程，在整个专业课程体系中起着承上启下、融会贯通的作用，是毕业设计、项目实践、软件开发的重要理论和实践基础，对提高学生信息管理与技术开发能力，起着非常关键的作用。

为了适应计算机科学技术人才培养和课程教学改革的需要，结合作者多年来教学方法的研究探索和项目实践，编写了《数据库技术及应用开发》教材。秉承从理论概念入手，从技术应用出发，从能力培养着眼的教学理念，对教学内容和教学方法进行精心设计，努力打造本课程特色。

1．教学内容的设计

教学思想的贯彻与实施，依赖于教学内容的精心设计与合理安排。教材是教学内容的载体，本教材教学内容设计的基本指导思想体现在以下3个方面。

（1）以应用开发为课程主线：本教材以开发高校教学管理系统为例，从建立数据模型到一个完整的数据库应用系统，都以开发高校教学管理系统贯穿始终。并注重理论与实践的紧密结合，从概念到操作，从理论到实践，由浅入深，循序渐进，尽量避免知识点重复。

（2）以最新技术为课程视野：本教材创新性地构建了以“数据库原理＋SQL Server 2008数据库＋ADO.NET数据库访问技术＋C#主语言”为架构的数据库课程内容体系。

其中，ADO.NET是一种新的连接访问技术，可以使.NET上的任何编程语言能够连接并访问关系数据库与非数据库型数据源；C#采用了C++语言的面向过程和对象的语法，同时吸收了其它优秀程序设计语言的特征，以其简单、现代、通用、面向对象、支持分布式环境中的软件组件开发等特点被广为使用，并且成为国际标准。

（3）以综合应用为课程目标：为了突出综合能力的培养，教材自始至终围绕高校教学管理系统，系统地介绍了开发高校教学管理系统所涉及的知识内容，包括嵌入式SQL、数据库应用系统的体系结构、数据库应用程序接口、C#.NET、ADO.NET，以及数据库建模方法等，最后以课程设计——开发高校教学管理系统为例，全面介绍了开发实际应用系统的方法步骤和编程实现。

2．教学方法的设计

为了提高教与学的效果，教学方法的设计采用：进阶式结构、案例式引导、解析式描述。

（1）进阶式结构：本书在课程体系结构上注重内容的系统性、连贯性、逻辑性和条理性，并采用进阶式层次结构，将9章教学内容设计为基础篇→提升篇→综合篇。其中：“基础篇”包括第1章“数据库技术概述”，第2章“关系数据模型”，第3章“结构化查询语言——SQL”，第4章“Microsoft SQL Server 2008基础”；“提升篇”包括第5章“数据库保护”，第6章“关系模式规范化设计”，第7章“关系数据库设计”；“综合篇”包括第8章“数据库应用系统开发”，第9章“课程设计——开发高校高校教学管理系统”。

这种进阶式结构不仅自然形成课程基本概念、基本技术与综合应用的紧密结合，而且使课程教学目标明确、结构清晰、循序渐进、逻辑性好、实用性强。不仅能使学生掌握一定的理论知识，同时又能促进学生实际操作能力的培养和数据库系统应用开发能力的塑造。

（2）案例式引导：课程始终贯穿提出问题、讨论问题、归纳问题的思路，从问题需求出发，引导学生进入学习意境。通过“问题提出”，引导学生思考所要讨论的问题，以此激发学生学习的主动性和求知欲，避免学习的盲从性；通过“问题解析”，引导学生掌握分析问题和解决问题的方法和步骤，消除学习过程中的畏难情绪；通过“问题点拨”，引导学生对典型问题举一反三，触类旁通，达到“即学即用”的教学效果。

（3）解析式描述：为了便于理解教学内容，针对本课程的特点，采用了解析式教学方法，即对基本概念、问题分析、设计过程以解题的形式，用几何图形逐步进行描述。特别是第7章“关系数据库设计”，第8章“数据库应用系统开发”，第9章“课程设计”，这3章是前面各章教学内容的综合，概念性和系统性都很强，我们以图形方式对数据库的设计方法和设计步骤进行形象、生动、直观、详尽的描述。实践表明，用解析式教学法来描述那些难于用语言和文字表述清楚的抽象概念是极为有效的。一幅形象、生动、直观的图形，有时能胜过千言万语。

为了便于自学和提高，编写了配套的《数据库技术及应用开发学习辅导》，内容包括学习引导、习题解析、技能实训、知识拓展。

本书的编写，参照了全国“高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案”——“数据库系统课程教学实施方案”，兼顾了“数据库课程教学实施方案（工程型）”和“数据库课程教学实施方案（应用型）”的要求，其内容不仅覆盖了关系数据库原理、数据库应用系统设计方法和设计技术，而且系统地介绍了数据库互连技术（ODBC）、利用ADO.NET访问数据库的过程和方法、利用C#进行数据绑定的方法；给出了一个完整的教学管理系统的设计方案和设计过程。由于本书内容较多，任课教师应根据相应专业的教学要求，对授课内容进行适当删减。

本书由李云峰教授与李婷博士（副教授）编写，由李云峰整体设计和统稿。刘屹、丁萃婷、曹守富老师为程序验证和课程网站建设做了大量工作，丁红梅、刘冠群、孟劲松、周国栋、范荣、彭芳芳、李金辉、陆燕、姚波等老师参加了课程教学资源建设工作。在编写过程中，参阅了大量国内外同类优秀教材和专著，从中吸取了许多有益营养。在此，谨向这些著作者一并表示衷心感谢！

本书凝聚了作者多年教学、科研以及软件开发的经验和体会。尽管我们希望做到更好，但因作者水平所限，时间仓促，难免存在许多不足和错误之处，敬请专家和读者批评指正。

前言
课程导学
第一部分 基础篇

第1章 数据库技术概述 10
§1.1 数据管理技术 10
1.1.1 数据与信息 10
1.1.2 数据库 12
1.1.3 数据管理技术的发展 14
§1.2 数据模型 15
1.2.1 数据模型概念 16
1.2.2 层次数据模型 18
1.2.3 网状数据模型 20
1.2.4 关系数据模型 21
1.2.5 面向对象模型 23
§1.3 数据库管理系统 24
1.3.1 DBMS的基本组成 24
1.3.2 DBMS的基本结构 24
1.3.3 DBMS的功能特点 25
1.3.4 DBMS的基本类型 26
§1.4 数据库系统的组成与结构 27
1.4.1 数据库系统的基本组成 27
1.4.2 数据库系统的模式结构 28
1.4.3 数据库系统存取数据的过程 33
§1.5 数据库技术的研究与发展 34
1.5.1 数据库技术的研究 34
1.5.2 数据库技术的发展 35
本章小结 39
习题一 39
第2章 关系数据库模型 41
§2.1 关系数据库模型的组成 41
2.1.1 关系数据结构 41
2.1.2 关系数据的完整性规则 45
2.1.3 关系数据操作 47
§2.2 关系代数 49
2.2.1 传统的集合运算 49
2.2.2 专门的关系运算 51
2.2.3 关系代数运算在关系数据库查询
操作中的应用实例 54
*§2.3 关系演算 57
2.3.1 元组关系演算 57
2.3.2 域关系演算 60
*§2.4 关系代数表达式的查询优化 62
2.4.1 问题的提出 62
2.4.2 关系代数表达式的等价变换规则 63
2.4.3 查询优化的一般策略 64
2.4.4 查询优化的具体实现 66
本章小结 67
习题二 68
第3章 结构化查询语言—SQL 71
§3.1 SQL概述 71
3.1.1 SQL的发展过程 71
3.1.2 SQL的功能特点 72
3.1.3 SQL的语句类型与格式 73
§3.2 SQL的数据定义 75
3.2.1 定义数据库 75
3.2.2 定义基本表 76
3.2.3 定义索引 79
§3.3 SQL的数据查询 80
3.3.1 单表查询 80
3.3.2 连接查询 85
3.3.3 集合查询 87
3.3.4 嵌套查询 88
§3.4 SQL的数据更新 91
3.4.1 插入数据 91
3.4.2 修改数据 93
3.4.3 删除数据 93
§3.5 SQL的视图操作 94
3.5.1 视图的创建与删除 94
3.5.2 视图的查询与更新 96
本章小结 97
习题三 97
第4章 Microsoft SQL Server 2008基础 101
§4.1 SQL Server 2008概述 101
4.1.1 SQL Server 2008的版本 101
4.1.2 SQL Server 2008的性能 102
4.1.3 SQL Server 2008的体系结构 103
§4.2 SQL Server 2008的基本组成 104
4.2.1 SQL Server 2008数据库的类型 104
4.2.2 SQL Server 2008数据库文件 105
4.2.3 SQL Server 2008数据库对象 106
§4.3 SQL Server 2008的管理工具 106
4.3.1 SQL Server Management Studio 107
4.3.2 SQL Server 2008配置管理器 108
4.3.3 其它管理工具 109
4.3.4 实用工具 110
§4.4 Transact-SQL程序设计基础 112
4.4.1 Transact-SQL的语言要素 112
4.4.2 Transact-SQL的函数 116
4.4.3 Transact-SQL流程控制语句 119
§4.5 Transact-SQL对游标和存储过程
的支持 124
4.5.1 Transact-SQL对游标的支持 124
4.5.2 Transact-SQL对存储过程的支持 128
本章小结 132
习题四 132

第二部分 提升篇

第5章 数据库保护 135
§5.1 数据库的安全性 135
5.1.1 问题的提出 135
5.1.2 数据库的安全性控制 136
5.1.3 用户的角色 139
5.1.4 SQL Server 2008安全机制 141
§5.2 数据库的完整性 143
5.2.1 问题的提出 144
5.2.2 完整性约束类型 144
5.2.3 完整性约束规则 146
5.2.4 使用触发器 149
5.2.5 SQL Server 2008完整性约束机制 153
§5.3 数据库的事务处理 155
5.3.1 问题的提出 155
5.3.2 事务处理特性 155
5.3.3 事务的基本操作 156
5.3.4 SQL Server 2008的事务
处理机制 158
§5.4 事务的并发控制 159
5.4.1 问题的提出 159
5.4.2 封锁 161
5.4.3 封锁带来的问题 162
5.4.4 SQL Server 2008的并发控制机制 163
§5.5 数据备份与恢复 165
5.5.1 数据库备份 165
5.5.2 数据库恢复 168
5.5.3 数据库的复制与镜像 169
5.5.4 Microsoft SQL Server 2008备份和
恢复机制 169
本章小结 172
习题五 172
第6章 关系模式规范化设计 175
§6.1 关系模式的规范化 175
6.1.1 问题的提出 175
6.1.2 异常问题的解决 176
§6.2 关系模式的函数依赖 179
6.2.1 函数依赖的定义 179
6.2.2 函数依赖的类型 181
6.2.3 函数依赖与键的联系 182
§6.3 函数依赖的公理体系 183
6.3.1 函数依赖的逻辑蕴涵 183
6.3.2 函数依赖的推理规则 183
6.3.3 函数依赖集闭包 及属性
集闭包 185
6.3.4 函数依赖集的等价和最小函数
依赖集 186
§6.4 关系模式的分解 188
6.4.1 模式分解的规则 188
6.4.2 保持无损分解 190
6.4.3 保持依赖分解 192
§6.5 关系模式的范式 194
6.5.1 第一范式 194
6.5.2 第二范式 195
6.5.3 第三范式 197
6.5.4 BCNF 198
6.5.5 多值依赖与第四范式 199
6.5.6 连接依赖与第五范式 202
6.5.7 关系模式的规范化步骤 203
本章小结 204
习题六 204
第7章 关系数据库设计 207
§7.1 数据库设计概述 207
7.1.1 数据库设计的基本方法 207
7.1.2 数据库设计的基本要求 208
7.1.3 数据库设计的主要特点 209
7.1.4 数据库设计的基本步骤 211
§7.2 需求分析 213
7.2.1 收集用户需求 213
7.2.2 分析用户需求 214
7.2.3 撰写需求说明书 217
§7.3 概念结构设计 217
7.3.1 概念模型与E-R表示 217
7.3.2 概念设计的方法和步骤 221
7.3.3 局部概念设计 222
7.3.4 总体概念设计 223
§7.4 逻辑结构设计 227
7.4.1 E-R图向关系模型的转换 227
7.4.2 应用规范化理论优化逻辑模型 230
7.4.3 设计用户子模式 231
§7.5 物理结构设计 232
7.5.1 确定数据库的存取方法 232
7.5.2 确定数据库的物理结构 234
7.5.3 物理设计的性能评价 235
§7.6 数据库的实施与维护 235
7.6.1 数据库的实施 235
7.6.2 数据库的维护 236
本章小结 237
习题七 238
第三部分 综合篇
第8章 数据库应用系统开发 241
§8.1 数据库应用系统开发概述 241
8.1.1 数据库应用系统的结构组成 241
8.1.2 数据库应用系统开发的内容 242
§8.2 嵌入式SQL 243
8.2.1 问题的提出 244
8.2.2 嵌入式SQL技术 244
8.2.3 动态SQL语句 247
§8.3 数据库应用系统体系结构 249
8.3.1 集中式结构 249
8.3.2 文件服务器结构 250
8.3.3 客户机/服务器结构 250
8.3.4 浏览器/服务器结构 253
§8.4 数据库应用程序接口 255
8.4.1 ODBC接口 255
8.4.2 OLE DB/ADO接口 258
8.4.3 ADO.NET接口 261
8.4.4 JDBC接口 264
§8.5 使用C#和ADO.NET开发数据库
应用系统 266
8.5.1 C#简介 267
8.5.2 ADO.NET对象的使用 268
本章小结 276
习题八 277
第9章 课程设计—开发高校教学管理系统 279
§9.1 课程设计概述 279
9.1.1 课程设计的目标和任务 279
9.1.2 课程设计的主要内容 280
9.1.3 课程设计的基本要求 281
§9.2 系统总体设计 282
9.2.1 系统总体需求 283
9.2.2 系统结构设计 284
§9.3 系统设计步骤 285
9.3.1 系统需求分析描述 285
9.3.2 系统概念模型描述 289
9.3.3 系统逻辑结构设计 291
9.3.4 系统物理结构设计 294
§9.4 系统编程实现 298
9.4.1 创建数据库 298
9.4.2 创建数据表 299
9.4.3 创建系统主窗体 301
9.4.4 创建用户管理模块 303
本章小结 307
参考文献 308

1. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2019） [主 编 严晖 周肆清]
2. 数据库原理与应用——基于SQL Server 2016 [主编 彭浩 黄胜 邹竞]
3. Access数据库基础教程实验指导与习题集 [主 编 饶拱维 杨贵茂 吴华光]
4. Access 数据库基础教程 [主编 饶拱维 杨贵茂 郭其标]
5. 数据库原理及应用（MySQL版） [主编 高亮 韩玉民]
6. 数据库技术与应用（SQL Server 2008版）（第二版） [主编 严晖 王小玲]
7. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2008）（第二版） [主编 严晖 周肆清]
8. Access 2010数据库应用教程（第二版） [主编 李亚]
9. Access 2010数据库实用教程 [主编 张明 宣继涛]
10. 数据库原理及应用——SQL Server 2012 [主编 赖玲 李祥琴 胡秀]
11. 数据库原理及应用上机指导与习题解答——SQL Server 2012 [主编 王娅纷 赖玲 李祥琴 胡]
12. Visual FoxPro数据库程序设计教程（第四版） [主编 王凤领]
13. 数据库系统原理与应用 [主编 沈祥玖 张岳]
14. Access 2010数据库程序设计 [主编 纪澍琴 于雪晶]
15. Access 2010实做教程 [主编 王益斌 赵欣]
16. 数据库系统原理与应用（第三版）（SQL Server 2012） [主编 刘淳]
17. 数据库技术（第二版）——Access 2010及其应用系统开发 [李禹生 李承犁 刘渊源 等编著]
18. Access 2010数据库技术基础及应用 [主编 饶拱维 杨贵茂]
19. 数据库技术及应用开发学习辅导 [李云峰 李婷 编著]
20. Access应用技术基础教程（2010版） [主编 何春林 宋运康]
21. Access应用技术实验指导（2010版） [主编 何春林 宋运康]
22. Access 2010数据库技术与应用教程习题及实验指导 [主编 陈朝华 肖东]
23. Access 2010数据库技术与应用教程 [主编 赵义霞 季军杰]
24. Visual FoxPro程序设计 [主编 何樱]
25. Visual FoxPro程序设计教程（第二版）习题集与解答 [主编 何振林 欧剑]
26. Visual FoxPro程序设计教程（第二版） [主编 何振林 赵亮]
27. Access 数据库案例教程（第二版） [主编 应红]
28. Access 2010数据库应用教程 [主编 王迤冉 彭海云]
29. 数据库技术与应用（SQL Server 2008版）实践教程 [主编 王小玲 严晖]
30. 数据库技术与应用（SQL Server 2008版） [主编 王小玲 安剑奇]