第1章  概述

1.1  數據庫技術的產生與發展

1.1.1  數據處理和數據管理

1.1.2  數據管理技術的發展

1.1.3  數據庫技術的特點和展望

1.2  數據庫繫統的組成

1.2.1  數據庫

1.2.2  數據庫管理繫統等軟件

1.2.3  數據庫管理員

1.3  數據庫的體繫結構

1.3.1  模式的概念

1.3.2  三級模式結構

1.3.3  二級映像和二級獨立性

習題1

第2章  關繫數據庫

2.1  數據模型

2.1.1  數據模型的定義和基本要求

2.1.2  數據模型的三個層次

2.1.3  數據模型的三個組成要素

2.2  概念模型概述

2.2.1  信息世界中的基本概念

2.2.2  實體間的聯繫

2.2.3  概念模型的表示方法——ER圖

2.3  邏輯數據模型概述

2.3.1  層次模型

2.3.2  網狀模型

2.3.3  關繫模型

2.4  關繫模型概述

2.4.1  關繫數據結構

2.4.2  關繫的完整性

2.4.3  關繫操作的特點與分類

2.5  關繫代數

2.5.1  傳統的集合運算

2.5.2  專門的關繫運算

2.5.3  擴展的關繫代數運算

2.5.4  關繫代數運算的應用實例

習題2

第3章  結構查詢語言(SQL)

3.1  SQL概述

3.1.1  SQL的產生與發展

3.1.2  SQL的功能與特點

3.2  數據定義

3.2.1  數據庫的創建、修改與刪除

3.2.2  SQL中的數據類型

3.2.3  基本表的創建、修改與刪除

3.3  完整性約束的實現

3.3.1  數據庫完整性的概念

3.3.2  各類完整性約束的實現

3.3.3  表中完整性約束的增加與刪除

3.4  數據查詢

3.4.1  單表查詢

3.4.2  連接查詢

3.4.3  嵌套查詢

3.4.4  集合查詢

3.5  數據更新

3.5.1  插入數據

3.5.2  修改數據

3.5.3  刪除數據

習題3

第4章  索引與視圖

4.1  索引

4.1.1  索引的概念

4.1.2  創建索引的基本原則

4.1.3  索引的創建與刪除

4.1.4  SQL  Server  2014中的索引

4.2  視圖

4.2.1  視圖的定義與刪除

4.2.2  查詢視圖

4.2.3  更新視圖

4.2.4  視圖的作用

4.2.5  SQL  Server  2014中的索引視圖

習題4

第5章  數據庫安全技術

5.1  安全性控制技術概述

5.1.1  計算機繫統的三類安全性問題

5.1.2  安全標準簡介

5.1.3  數據庫安全性控制概述

5.2  用戶管理和角色管理

5.2.1  用戶管理

5.2.2  角色管理

5.3  權限管理

5.3.1  授予權限

5.3.2  收回權限

5.4  SQL  Server的安全機制

5.4.1  SQL  Server  2014的身份驗證模式

5.4.2  SQL  Server  2014的固定角色

5.4.3  拒絕權限

習題5

第6章  函數、遊標、存儲過程和觸發器

6.1  腳本、批和注釋符

6.1.1  腳本

6.1.2  批

6.1.3  注釋符

6.2  常量、變量和運算符

6.2.1  常量

6.2.2  變量

6.2.3  運算符

6.3  流程控制語句

6.3.1  塊語句

6.3.2  分支語句

6.3.3  循環語句

6.3.4  其他控制語句

6.4  函數

6.4.1  繫統函數

6.4.2  用戶自定義函數

6.5  遊標

6.5.1  定義遊標

6.5.2  打開遊標

6.5.3  通過遊標讀取數據

6.5.4  通過遊標修改和刪除數據

6.5.5  關閉遊標和釋放遊標

6.6  存儲過程

6.6.1  繫統存儲過程

6.6.2  用戶自定義存儲過程

6.6.3  使用存儲過程實現封裝業務邏輯

6.7  觸發器

6.7.1  觸發器概述

6.7.2  觸發器的創建和管理

6.7.3  使用觸發器實現強制業務規則

習題6

第7章  事務管理

7.1  事務

7.1.1  事務的定義

7.1.2  事務的ACID性質

7.1.3  事務的狀態

7.1.4  SQL  Server  2014中的事務

7.2  並發控制

7.2.1  並發操作與數據的不一致性

7.2.2  可串行性

7.2.3  封鎖及封鎖協議

7.2.4  兩段鎖協議

7.2.5  鎖的粒度

7.2.6  事務的隔離級別

7.2.7  SQL  Server  2014中的並發控制

7.3  數據庫恢復技術

7.3.1  恢復的實現技術

7.3.2  數據庫備份和登記日志方法

7.3.3  故障類型及恢復策略

7.3.4  具有檢查點的恢復技術

7.3.5  SQL  Server  2014中的數據庫備份與恢復

習題7

第8章  關繫數據庫設計理論

8.1  關繫模式規範化設計的必要性

8.2  函數依賴與碼

8.2.1  函數依賴的定義及分類

8.2.2  函數依賴的公理繫統和推理規則

8.2.3  屬性集X關於函數依賴集F的閉包

8.2.4  碼

8.2.5  候選碼的快速求解方法

8.3  關繫模式的規範化

8.3.1  範式

8.3.2  第二範式

8.3.3  第三範式

8.3.4  BC範式

8.3.5  規範化小結

8.4  關繫模式的分解

8.4.1  模式分解的概念

8.4.2  分解的無損連接性和函數依賴保持性

8.4.3  模式分解的算法

習題8

第9章  數據庫設計

9.1  數據庫設計概述

9.1.1  數據庫設計在軟件開發中的地位和作用

9.1.2  數據庫設計的基本步驟

9.2  基於ER圖的概念結構設計

9.2.1  實體與用戶需求

9.2.2  屬性及其分類

9.2.3  聯繫及其分類

9.2.4  弱實體類型

9.2.5  擴展的ER特性

9.2.6  ER圖實例

9.2.7  概念結構設計的方法和步驟

9.3  邏輯結構設計

9.3.1  強實體的表示

9.3.2  聯繫的表示

9.3.3  弱實體的表示

9.3.4  聚集的表示

9.3.5  邏輯結構設計的步驟

9.4  ER模型設計問題

9.5  物理結構設計

9.6  數據庫設計實例——學校管理信息繫統

9.6.1  繫統概述

9.6.2  學籍管理子繫統的需求與概念設計

9.6.3  行政管理子繫統的需求與概念設計

9.6.4  課表制定子繫統的需求與概念設計

9.6.5  子繫統視圖的集成

9.6.6  邏輯結構設計

習題9

第10章  Python數據庫應用繫統開發技術

10.1  Python語言及開發環境

10.1.1  Python語言概述

10.1.2  開發環境搭建

10.2  Python第三方庫及其安裝

10.2.1  第三方庫概述

10.2.2  安裝第三方庫

10.2.3  導入第三方庫

10.3  Python數據庫訪問模塊pymssql

10.3.1  connect函數

10.3.2  Connection對像

10.3.3  Cursor對像

10.3.4  Python訪問數據庫的主要步驟

10.4  Python圖形用戶界面編程

10.4.1  GUI編程概述

10.4.2  PyQt5中應用程序的創建

10.4.3  PyQt5中的常用控件

習題10

第11章  NoSQL數據庫技術

11.1  NoSQL產生的根源和必要性

11.1.1  關繫數據庫的特點

11.1.2  大數據下關繫數據庫存在的問題

11.2  NoSQL數據庫技術概述

11.2.1  大數據4V特征

11.2.2  NoSQL定義

11.2.3  NoSQL技術介紹

11.3  NoSQL數據庫的存儲模式

11.3.1  鍵值存儲模式

11.3.2  文檔存儲模式

11.3.3  列族存儲模式

11.3.4  圖存儲模式

11.4  MongoDB實踐環境的創建

11.4.1  MongoDB安裝與配置

11.4.2  MongoDB數據類型

11.4.3  電商案例的數據模型設計方案

11.5  MongoDB基本操作實踐

11.5.1  數據庫的基本操作

11.5.2  插入文檔

11.5.3  查詢文檔

11.5.4  修改文檔

11.5.5  刪除文檔

11.5.6  索引

11.5.7  聚合

11.6  兩種數據庫技術的選擇

習題11

附錄A  實驗指導

實驗準備實驗背景介紹

實驗1  創建和管理數據庫和數據表

實驗2  實現數據完整性

實驗3  查詢數據

實驗4  視圖的定義與使用

實驗5  數據庫安全技術

實驗6  存儲過程與觸發器

實驗7  並發控制

實驗8  數據庫恢復技術

實驗9  索引與查詢優化

實驗10  導入導出及數據庫的分離與附加

參考文獻

數據庫技術始於20世紀60年代末，它的誕生極大地推動了計算機技術的應用和發展，已成為計算機信息繫統的核心技術和重要基礎。進入21世紀後，隨著雲計算、大數據和機器學習等技術的迅速發展，數據庫技術本身已是計算機科學技術中發展快的分支之一，也是高等學校計算機相關專業的核心專業課程。
本教材的作者長期從事數據庫技術的教學工作，在本書的內容選擇和結構組織上凝聚了作者近35年數據庫課程教學工作的實踐經驗。本書具有以下特點。
(1) 強調關繫數據庫，關注NoSQL技術。盡管關繫數據庫在某些大數據應用場景下顯得有些力不從心，但對於大多數應用來說關繫數據庫還是有效的解決方案。DBEngines數據庫排行榜上排名前三位的均為關繫數據庫，而且其分值遠高於其他產品，顯示出其強大的生命力。因此，本書用了8章的篇幅來闡述關繫數據庫技術，為今後從事數據庫應用繫統的開發奠定了堅實的基礎。同時，為了順應大數據時代的需求，用單獨一章來闡述蓬勃發展中的NoSQL數據庫的基本概念和技術特點，為今後進一步學習和使用NoSQL數據庫技術提供了良好的開端。現在這兩種數據庫技術也在相互融合，吸收彼此的優點，如關繫數據庫SQL Server中添加了文檔存儲功能，而NoSQL數據庫MongoDB中添加了對事務ACID的支持。因此本書內容的選擇，有利於學生充分了解兩種數據庫技術各自的長處，並能正確地選擇和合理地使用。
(2) 強調理論聯繫實際，注重實踐應用。選擇主流的商用關繫數據庫產品SQL Server作為實踐平臺，在介紹關繫數據庫的基本方法和基本技術的同時，穿插介紹SQL Server中的相應方法和技術，如SQL Server中數據庫和基本表的創建和管理、索引和視圖的創建和應用、數據庫安全技術、並發控制技術以及備份和恢復技術。選擇主流的商用NoSQL數據庫產品MongoDB來講解NoSQL技術。附錄中的實驗指導與教學同步，實驗內容具有針對性、啟發性和綜合設計性。所有這些安排都有利於學生掌握數據庫繫統的基本方法和基本技術。
第6章繫統地介紹了SQL Server中函數、遊標、存儲過程和觸發器的應用。第9章以“學校管理信息繫統”為例完整地介紹了數據庫設計的全過程。第10章以當前受關注的Python語言為例介紹數據庫應用繫統的開發技術。這些內容的闡述有利於學生今後從事數據庫應用繫統的開發。另外限於篇幅，一個以SQL Server 2014為數據庫、以Python 3.6為編程語言開發的針對中學的“排課繫統”完整案例將通過電子稿的形式贈送給讀者，用於加強實踐應用教學。
(3) 數據庫技術的概念眾多，原理比較抽像，不易理解。作者精心選擇和編寫了數量多而且題型豐富的練習題，這些練習題不但與教學同步，而且不同題型覆蓋不同的知識點，相互之間不重復。通過這些練習題的解答有利於學生對數據庫技術的理解、消化和應用。
本書的適應性十分廣泛，從初學者到有一定基礎的讀者，從師生到專業技術人員，具體來說： 
(1) 對於初學者可從本書全面繫統地了解數據庫技術的基本概念、基本方法和基本技術。
(2) 對於有一定基礎的讀者可從本書了解有關數據庫的一些新概念和新技術，如NoSQL基本概念和技術特征，Python連接和操作SQL Server技術。
(3) 對於教師和學生，本書除了可以作為教材外，也是一本很好的教學參考書。第9章中的數據庫設計實例、附錄中的實驗指導、各章的練習題以及贈送的中學排課繫統，都是很好的教學參考資料。
(4) 對於專業技術人員，可從本書了解主流的商用關繫數據庫產品SQL Server和NoSQL數據庫產品MongoDB的基本使用方法，從而在實踐中掌握數據庫技術。
考慮到學校機房以Windows 7平臺為主，書中關繫數據庫例題在SQL Server 2014環境下調試通過，NoSQL數據庫例題在MongoDB 3.4.18環境下調試通過，讀者可根據自己的具體情況靈活選用。需要說明的是，本書不是SQL Server和MongoDB的使用手冊，有關這兩種數據庫產品更詳細、更深入、更全面完整的技術文檔請查閱其官網。使用本書的老師若需要練習題答案、PPT文件、排課繫統源代碼、主要例題代碼和創建實驗用數據庫代碼、教學大綱、期末試卷等，可從清華大學出版社網站下載。
本書結構合理、概念清晰、圖文並茂、例題豐富，適合作為高等學校計算機、軟件工程、數據科學與大數據技術、大數據管理與應用、人工智能、物聯網工程、電子商務等相關專業本科生數據庫課程的教材，也可作為電器類專業研究生數據庫課程的教材，還可作為計算機等級考試（三級數據庫技術）的參考書和自學教材。
由於編者水平有限，雖然力求精準，但疏漏與不足之處在所難免，敬請專家和讀者指正。
編者
2020年4月於上海