数据库系统(下)-管理与技术

开课班次:
开课时间: 2020-12-01 — 2021-12-31
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课程介绍

《数据库系统》不仅是计算机、软件工程等专业的核心课程,而且也是非计算机专业学生必修的信息技术课程。当前互联网+与大数据,一切都建立在数据库之上,以数据说话,首先需要聚集数据、需要分析和管理数据。数据库技术已成为各种计算系统的核心技术,数据库相关知识也已成为每个人必须掌握的知识。

本课程为《数据库系统》系列课程的第三门《数据库系统-管理与技术》,主要为你讲授数据库管理系统的实现技术和控制技术等,目的是使你具有信息管理和信息系统方面的抽象、设计、开发、应用和管理能力。

本系列课程的特色: (1)本课程是一门理论性为基础、应用性为目标,理论应用相结合的计算机类主干课程;(2)抽象内容的实例化讲解是本课程的特色,通过大量具体示例,来阐释数据库相关的抽象概念和原理;(3)知识学习与案例点评相结合是本课程的特色,本课程包含数据建模和数据库设计相关的内容,重要的是知识的运用,案例点评则成为知识运用能力训练的重要手段; (4)问题导引的知识学习是本课程的特色,深入浅出,图文并茂,案例配合,面向问题地阐释数据库系统的核心内容。本课程将为学生从事大型信息系统软件的设计、开发和应用打下基础,也将为学生今后从事大规模数据的存储、操纵和分析奠定很好的基础。

课程大纲

《数据库系统-管理与技术》主要面向应用程序员、系统程序员和数据库管理员,讲解数据库管理系统实现技术,强调算法理解和效率分析。包括7讲教学内容,如下所示:
   第1讲 数据库物理存储
   第2讲 数据库索引技术
   第3讲 数据库查询实现算法之一趟扫描算法
   第4讲 数据库查询实现算法之两趟扫描算法
   第5讲 数据库查询优化技术
   第6讲 数据库事务处理技术之并发控制
   第7讲 数据库事务处理技术之故障恢复
第1-2讲主要讲解数据库的基本存储与索引技术。包括:如磁盘空间的管理与分配、不同的数据组织方法、各种常见的数据索引方法,如B+Tree、可扩展散列索引与线性散列索引等。第3-4讲主要讲解数据库的基本实现算法。包括:数据库基本操作的实现算法,如迭代器算法、多路归并排序算法、并/交/差/积/选择/投影/连接等的实现算法;一趟算法、二趟算法、基于排序的算法、基于散列的算法等。第5讲主要讲解数据库查询优化算法。包括:数据库查询语句处理,数据库查询的语法优化,数据库查询的执行优化等。第6-7讲主要讲解事务与并发控制、故障恢复等。包括:数据库事务的概念,可串行性,并发控制及其主要方法;数据库备份、运行日志与故障恢复,故障恢复的主要方法等。

学习目标

1、掌握利用磁盘组织数据库的各种方法;
2、掌握多种类型的索引技术及其运用;
3、掌握如何将SQL语言/关系代数语言的查询语句转换为高级语言程序的基本方法;
4、掌握快速实现关系代数操作的各种算法,如一趟算法、两趟算法等;
5、掌握查询优化的基本技巧;
6、了解数据库并发存在的问题,进而掌握数据库并发控制的各种技巧;
7、了解数据库的各种故障及其影响,进一步掌握数据库故障恢复的各种处理技巧。

学习要求

本课程需要你先学习《数据库系统》系列课程的第一门《数据库系统-模型与语言》,了解关系代数的各种操作和SQL语言的基本知识。本门课程为高阶课程,重点强调算法的设计与实现,以及算法的效率分析及解决方案等。
同时应学习过相关的先修课程《离散数学》《数据结构》《操作系统》《高级语言程序设计》等。

考核标准

本课程总计100分。每讲5道题10分,七讲总计70分,均为客观题。一次期末考试20题20分,均为客观题。课内讨论分10分,参与讨论回帖14次以上(含14次)可获得10分。
本课程设置“合格”(达到60分)、"优秀"(达到80分)两档课程标准,由任课教师签发课程结业证书,其中成绩“优秀”者将颁发优秀证书。

教材教参

1. Database System Implementation(数据库系统实现,有中译本), 2nd Edition, 机械工业出版社,2010.
注:数据库系统的经典教材有很多,同学可任选一本作为主教材,其他可作为辅助教材。