《数据库原理与应用教程SQL Server》教学大纲教案.docx
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《数据库原理与应用教程SQLServer》教学大纲教案
《数据库原理与应用教程-SQLServer2012》
课程教学大纲
01课程说明
1．课程类别/课程性质：
专业课/必修课
2．学时/学分：
3+2/4
3．适用对象：
计算机类专业
4．先修课程：
高级语言程序设计，离散数学，数据结构，操作系统等
5．考核方式：
考试，实验成绩占30%。
6．课外自学要求：
每周都要求有2学时的课前预习及课后作业
7. 主要实践教学环节：
上机实践，完成教师布置的上机实践任务及项目开发。
02课程的目的和任务
相关专业的学生数据库理论够用便可,重要的是掌握数据库领域内的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力。
因此,本课程应把培养数据库应用与开发人才作为培养目标，比较系统、完整地讲述数据库的基本原理、基本概念和基本技术，适当介绍当今数据库的新技术和新应用，使学生掌握基础理论；而要求学生熟练掌握的是常用数据库管理系统基本操作、SQL语言，数据库应用系统分析、设计、实施和维护，最终掌握解决实际问题的数据库设计思想和养成良好的数据库程序设计习惯，具备用数据库的知识解决实际问题的能力。
03能力培养要求
使学生掌握数据库系统的基本原理、方法和应用技术，能有效使用现有的数据库管理系统和软件开发工具，掌握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方法。
培养学生分析、解决实际问题以及进行数据库应用系统开发的能力。
04教学基本要求
第1章 数据库系统概述
基本要求：
理论课时3学时，使学生掌握数据库基础理论1．掌握数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念2．了解数据库技术的发展3．掌握数据库系统的组成和功能以及数据库的体系结构
本章重点：
数据库系统的基本概念、组成和功能，数据库的体系结构。
本章难点：
数据库的体系结构。
第2章数据模型
基本要求：
理论课时3学时，使学生掌握数据库的模型的设计开发1．理解信息的三种世界及其基本概念2．熟练掌握概念模型的几个重要概念和E-R图的画法3. 掌握数据模型的基本概念及关系数据模型，了解层次模型和网状模型
本章重点：
概念模型的几个重要概念和E-R图的画法，数据模型的基本概念及关系数据模型。
本章难点：
E-R图的画法。
第3章 关系数据库
基本要求：
理论课时5学时，使学生掌握关系数据库的基本理论和操作1．理解关系数据结构的三个组成部分2．掌握关系的三种完整性3*．了解传统的集合运算，掌握专门的关系运算4.理解数据依赖中的函数依赖的概念5．掌握几种特定的函数依赖，了解码的函数依赖表示6．理解关系规范化的概念及目的7.熟练掌握常用的三种范式，8*.了解BC范式（BCNF）
本章重点：
关系的三种完整性，专门的关系运算；几种特定的函数依赖，关系规范化的概念及目的，常用的三种范式。
本章难点：
关系的参照完整性，专门的关系运算；规范化方法和过程。
第4章 数据库设计
基本要求：
理论课时3学时，使学生掌握数据库设计的流程和方法1．理解数据库设计的基本概念2．掌握需求分析的任务和方法3．熟练掌握概念结构设计的方法和步骤4．熟练掌握逻辑结构设计的完整过程：
E-R图向关系模型的转换、关系模式的优化及设计用户外模式5．了解如何确定数据库的物理结构和评价6．了解数据库实施和运行、维护
本章重点：
需求分析的任务和方法，概念结构设计的方法和步骤，E-R图向关系模型的转换
本章难点：
E-R图向关系模型的转换
第5章 SQLServer2012基础
基本要求：
理论课时1学时，使学生了解SQLServer2012软件的基本操作1*.了解SQLServer2012基本知识2*.掌握SQLServer2012的安装与配置3.掌握SQLServer2012的主要管理工具：
服务器管理器、SQLServerManagementStudio和SQLServer配置管理器，了解SQLServer2012的其他管理工具4．了解T-SQL语言的基本知识5．掌握T-SQL语言的分类和语法约定
本章重点：
SQLServer2012的安装与配置，SQLServer2012的主要管理工具：
服务器管理、SQLServerManagementStudio；T-SQL语言的分类和语法约定
本章难点：
SQLServerManagement
第6章 数据库的概念和操作
基本要求：
理论课时3学时，使学生掌握数据库的基本概念和操作1．掌握数据库基本概念：
物理数据库和逻辑数据库2．掌握数据库基本操作：
创建、修改和删除操作
本章重点：
数据库基本概念和操作概念模型的几个重要概念和E-R图的画法
本章难点：
物理数据库和逻辑数据库的理解
第7章表的操作
基本要求：
理论课时5学时，使学生掌握表的基本操作，列约束和表约束1．掌握表基本操作：
创建、修改和删除操作2. 掌握列约束和表约束的类型和实现3. 了解数据的导入导出
本章重点：
表的基本操作，列约束和表约束
第8章 数据库查询
基本要求：
理论课时6学时，使学生掌握数据库查询操作1．熟练掌握数据库的各种基本查询，包括简单查询、简单分组、连接查询、子查询和对查询结果排序。
2*．了解CUBE和ROLLUP、集合运算查询、存储查询结果3*.了解数据操作中如何使用SELECT子句
本章重点：
各种基本查询语句
本章难点：
分组、子查询、连接查询
第9章 T-SQL编程
基本要求：
理论课时3学时，使学生掌握数据库编程基础知识，函数的应用以及流程控制语句1.掌握数据库编程基础知识：
标识符、数据类型、变量、运算符等内容2.掌握流程控制语句的应用3.掌握函数的应用4*.了解游标的概念和应用
本章重点：
T-SQL的控制流语句，用户自定义函数
本章难点：
用户自定义函数
第10章 视图和索引
基本要求：
理论课时5学时，使学生掌握视图、索引基本概念和操作1．理解视图的基本概念2．掌握视图的基本操作3．理解索引的基本概念4．掌握索引的基本操作
本章重点：
视图的基本概念，索引的基本概念
本章难点：
视图的基本概念
第11章 存储过程和触发器
基本要求：
理论课时6学时，使学生掌握存储过程、触发器基本概念和操作
1．理解存储过程的基本概念
2．了解存储过程的分类
3．掌握存储过程的基本操作
4．理解触发器的基本概念
5．了解触发器的分类
6．掌握触发器的基本操作
本章重点：
存储过程的基本操作，触发器的基本概念和操作
本章难点：
触发器的操作
第12章 事务与并发控制
基本要求：
理论课时2学时，使学生掌握并发控制的基本概念和操作1．理解事务的基本概念2．了解事务的分类3．掌握事务的处理语句4．了解并发操作带来的问题5．理解锁的基本概念6*.掌握锁的分类和相关信息7*.了解死锁产生的情况和解决办法以及手工加锁的方法
本章重点：
事务的基本概念，事务的处理语句，锁的基本概念
本章难点：
锁的分类和相关信息
第13章 数据库系统的安全性
基本要求：
理论课时5学时，使学生掌握数据库的安全管理方法
1． 掌握SQLServer的身份验证模式和设置方法
2． 熟练掌握账号管理方法
3． 了解角色管理的分类和方法
4． 熟练掌握权限管理的类别和操作方法
5． 掌握数据加密的方法和操作
本章重点：
SQLServer的身份验证模式和设置方法，账号管理方法，权限管理的类别和操作方法，数据加密的方法和操作
本章难点：
账号管理方法，数据加密的方法和操作
第14章 数据库的备份与还原
基本要求：
理论课时2学时，使学生掌握数据库备份和还原的基本概念和操作。
本章可选择最基础内容进行讲解。
1．理解数据库备份和还原的基本概念
2．掌握数据库备份和还原操作
3．了解数据库分离与附加的基本概念和操作方法
本章重点：
数据库备份和还原的基本概念，数据库备份和还原操作
本章难点：
数据库备份和还原操作
第15章* 基于C#.NET的数据库应用系统开发
基本要求：
理论课时2学时，使学生了解数据库系统开发过程。
本章可由学生自学。
1． 了解C#语言的基本内容
2． 全面了解使用ADO.NET访问SQLServer2012数据库的方法
3． 掌握数据库系统开发中数据库设计过程
4． 掌握数据库系统开发中系统的实现过程
本章重点：
数据库系统开发中数据库设计和实现过程
本章难点：
数据库设计过程
注：
标有星号的内容可根据学生学习情况选讲或不讲，由学生自学或直接删减。
05教学学时分配
教学学时分配中，“机动”部分为星号的对应前面的教学基本要求，有些内容可根据学生学习情况选讲或不讲，由学生自学或直接删减。
序号
章节内容
讲课
上机
机动
1
第1章数据库系统概述
3学时
2
第2章数据模型
3学时
3
第3章关系数据库
5学时
2
*
4
第4章 数据库设计
3学时
4
5
第5章 SQLServer2012基础
1学时
1
*
6
第6章 数据库的概念和操作
3学时
2
7
第7章 表的操作
5学时
4
8
第8章 数据库查询
6学时
4
9
第9章 T-SQL编程
3学时
2
*
10
第10章 视图和索引
5学时
4
11
第11章 存储过程和触发器
6学时
4
12
第12章 事务与并发控制
2学时
2
*
13
第13章 数据库系统的安全性
5学时
4
14
第14章 数据库的备份与还原
2学时
1
15
第15章 基于C#.NET的数据库系统开发
2学时
2
*
合计
54
36
06配套教材
部分教案
章节
第1章 数据库系统概述
日期
第1周
重点
理解DB、DBMS、DBA概念以及数据库三级模式和两级映像
难点
理解数据库分成三级模式结构的目的和两级映像的作用
数据库——通俗地讲就是存放数据的仓库。
而数据库技术所研究的问题是如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，是当代计算机科学的重要组成部分。
本章主要介绍数据库技术的发展历史、数据库系统的基本概念、组成和功能以及数据库的体系结构三个问题。
1.1 数据库技术发展史
从20世纪60年代末开始到现在，数据库技术己经发展了40多年。
在这40多年的历程中，人们在数据库技术的理论研究和系统开发上取得了辉煌的成就，数据库系统己经成为现代计算机系统的重要组成部分。
1.1.1 数据处理技术
1.信息（Information）
信息是对各种事物的存在方式、运动状态和相互联系特征的一种表达和陈述，是自然界、人类社会和人类思维活动普遍存在的一切物质和事物的属性，它存在于人们的周围。
2.数据（Data）
数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是信息的具体表现形式。
除了常用的数字数据外，文字（如名称）、图形、图像、声音等信息，也都是数据。
通俗地讲，信息是从数据中提炼出来的有用（有一定意义）的数据。
但实际应用中，二者经常混用。
3.数据处理（DataProcess）
数据处理是指将数据转换成信息的过程，也称信息处理，如对数据的分类、组织、编码、存储、查询、维护、加工、计算、传播以及打印等一系列的活动。
其目的就是从大量的数据中提取出有效的信息资源。
在数据处理中，通常数据的计算比较简单，而数据的管理比较复杂。
数据管理是数据处理的核心，指数据的收集、整理、组织、存储和查询等操作。
1.1.2 数据库技术的三个发展阶段*
随着计算机硬件和软件的发展，计算机在数据处理方面应用越来越广泛，数据库技术也不断地发展。
从数据管理的角度数据库技术经历了三个阶段**。
1. 人工管理阶段
2. 文件系统阶段
3. 数据库系统阶段
1. 人工管理阶段
20世纪50年代中期以前属于人工管理阶段，它是数据管理的初级阶段。
这一阶段的计算机主要用于科学计算。
特点：
（1）数据不能被长期保存，没有文件的概念。
（2）没有对数据进行管理的软件系统。
（3）数据采用批处理方式。
（4） 数据和应用程序一一对应，应用程序依赖于数据的物理组织，因此数据的独立性差。
程序与数据是一个整体，一个程序中的数据无法被其他程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据。
2. 文件系统阶段
20世纪50年代后期至60年代中后期，计算机的应用范围不断扩大，不仅用于科学计算，还大量用于管理。
硬件方面，磁盘成为计算机的主要外存储器；软件方面，出现了高级语言和操作系统。
程序通过数据文件访问数据。
特点：
（1）数据可以长期保存
（2）由文件系统管理数据
（3）处理方式上不仅有文件批处理，且能够联机实时处理
（4）数据具有一定的独立性
3.数据库系统阶段
20世纪60年代后期以来，计算机应用越来越广泛，数据量急剧增加，数据的共享要求越来越高。
硬件方面，有了大容量的磁盘；软件方面，出现了能够统一管理和共享数据的数据库管理系统（DBMS） 。
所以，此阶段将数据集中存储在一台计算机上（数据库中），进行统一组织和管理
数据库系统的特点如下（优点）：
（1）数据结构化
（2）较高的数据共享性 （3）较高的数据独立性
（4）数据由DBMS统一管理和控制
1.2 数据库系统介绍
数据库指长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合，即在计算机系统中按一定的数据模型组织、存储和使用的相关联的数据集合。
数据库中的数据由数据库管理系统进行统一管理和控制，用户对数据库进行的各种数据操作都是通过数据库管理系统实现的。
1.2.1 数据库系统的组成
数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、数据库开发工具、数据库应用系统、数据库管理员和用户构成。
1.数据库（DataBase, DB）
数据库就是存放数据的仓库，是将数据按一定的数据模型组织、描述和存储，能够自动进行查询和修改的数据集合。
它不仅包括描述事物的数据本身，还包括相关事物之间的联系。
2.数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS）**
数据库管理系统是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。
它建立在操作系统的基础上，位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的创建、查询、更新及各种数据控制等。
数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，其功能主要包括以下4个方面。
（1）数据定义和操纵功能
DBMS提供数据定义语言DDL对数据库中的对象进行定义和数据操纵语言DML检索、插入、修改、删除数据库中的数据。
（2）数据库运行控制功能:
对数据库进行并发控制、安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部维护等。
（3）数据库的组织、存储和管理
DBMS确定以何种文件结构和存取方式物理地组织数据，如何实现数据之间的联系，以便提高存储空间利用率和各种操作的时间效率。
（4）建立和维护数据库
初始数据的输入与数据转换，数据库的转储与恢复、数据库的重组织与重构造、性能的监视与分析等。
3.数据库应用系统
凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统。
数据库应用系统的应用非常广泛，它可以用于事务管理、计算机辅助设计、计算机图形分析和处理以及人工智能等系统中。
4.数据库用户
（1）终端用户:
终端用户是数据库的使用者，通过应用程序与数据库进行交互。
（2）应用程序员:
应用程序员负责分析、设计、开发、维护数据库系统中各类应用程序，数据库系统一般需要一个以上的应用程序员在开发周期内完成数据库结构设计、应用程序开发等任务。
（3）数据库管理员（Database Administrator,DBA）*
数据库管理员是高级用户，其职能是管理、监督、维护数据库系统的正常运行，负责全面管理和控制数据库系统。
职责：
设计数据库的结构和内容，定义数据库的安全性和完整性，监督数据库的运行等等。
1.2.2 数据库的体系结构
1. 数据库的三级模式结构*
为了保障数据与程序之间的独立性，使用户能以简单的逻辑结构操作数据而无需考虑数据的物理结构，简化应用程序的编制和程序员的负担，增强系统的可靠性。
DBMS将数据库的体系结构分为三级模式：
外模式、模式和内模式。
（1）模式 模式也称概念模式或逻辑模式，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
键字或码（Key）。
7）候选关键字或候选码
如果在一个关系中，存在多个属性（或属性组合）都能用来唯一标识该关系中的元组，这些属性（或属性组合）都称为该关系的候选关键字或候选码，候选码可以有多个。
8）主键或主码
在一个关系的若干候选关键字中，被指定作为关键字的候选关键字称为该关系的主键或主码（PrimaryKey），一般，我们习惯选择号码作为一个关系的主码。
9）主属性和非主属性
在一个关系中，包含在任何候选码中的各个属性称为主属性；不包含在任一候选码中的属性称为非主属性。
例如，17页表2-1：
职工信息表中的职工号和姓名是主属性，而性别、年龄和工资是非主属性。
10）外键或外码
一个关系的某个属性（或属性组合）不是该关系的主码或只是主码的一部分，却是另一个关系的主码，则称这样的属性为该关系的外键或外码（ForeignKey）。
外码是表与表联系的纽带。
课后习题：
教材第2章习题，1-5题
课后作业：
教材第2章习题，6、7题
教 日
学 志
章节
第3章关系数据库
3.1-3.3节
日期
第3周
重点
清楚关系模型的三要素、理解关系的性质、理解关系的实体完整性和参照完整性规则、掌握专门的关系运算。
难点
理解参照完整性规则，掌握专门的关系运算。
关系数据库系统就是支持关系模型的数据库系统。
关系数据模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。
本章介绍三个问题：
关系数据结构、关系数据库完整性、关系运算：
关系数据库操作
3.1关系数据结构
关系模型的数据结构非常简单，现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示。
在用户看来，关系模型中数据的逻辑结构就是一张二维表。
3.1.1 关系的定义和性质
关系就是一张二维表，但并不是任何二维表都叫关系，我们不能把日常生活中所用的任何表格都当成一个关系直接存放到数据库里。
关系：
D1×D2×…×Dn的任意一个子集叫做D1×D2×…×Dn上的一个关系（Relation），用R（D1，D2 ，…，Dn）表示。
（R表示关系名，n表示关系的目或度）
关系的性质：
关系数据库要求关系必须是具有以下性质：
（1）在同一个关系中，同一个列的数据必须是同一种数据类型。
（2）在同一个关系中，不同的列的数据可以同一种数据类型，但各属性名必须是互不相同。
（3）同一个关系中，任意两个元组都不能完全相同。
第3章关系数据库
（4）在一个关系中，列的次序无关紧要。
即列的排列顺序是不分先后的。
（5）在一个关系中，元组的位置无关紧要，即排行不分先后。
（6）关系中的每个属性必须是单值，即不可再分，这就要求关系的结构不能嵌套。
这是关系应满足的最基本的条件。
在关系数据模型中，实体以及实体之间的联系都是用关系来表示的。
它是通过关系当中的冗余属性（一般是主码和外码的关系）来实现实体之间的联系。
3.1.2关系模式*
关系数据库中，关系模式是型，关系是值；关系模式是对关系的描述。
因此关系模式必须指出这个元组集合的结构，即它由哪些属性构成，这些属性来自哪些域。
1. 关系模式的定义
关系模式可以形式化地表示为：
R（U，D，dom，F）
其中：
R是关系名；U是组成该关系的属性名集合；D 是属性所来自的域；dom 是属性间域的映象集合；F 是属性间的数据依赖关系集合。
关系模式通常可以简记为*：
R（U） 或 R（A1，A2，…，An）
其中：
R 是关系名，A1，A2，…，An 为属性名。
关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。
关系模式是静态的、稳定的，而关系是动态的、随时间不断变化的，因为关系操作在不断地更新着数据库中的数据。
实际应用中，我们常常把关系模式和关系统称为关系。
3.1.3关系数据库
关系数据库就是采用关系模型的数据库。
3.2 关系的完整性
数据完整性是指关系模型中数据的正确性与一致性。
关系模型允许定义三类完整性约束* ：
实体完整性、参照完整性和用户自定义的完整性约束。
1、实体完整性规则*
实体完整性规则要求关系中元组在组成主码的属性上不能有空值*。
例如学生表中的学号属性不能为空。
选修关系的主码为学号和课程号都不允许为空。
2、参照完整性规则*
设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外码（Foreignkey），并称基本关系R为参照关系，基本关系S为被参照关系或目标关系。
参照完整性规则**：
若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S可能是相同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：
或者取空值（F的每个属性值均为空值）；或者等于S中某个元组的主码值* 。
【例】学生实体和专业实体可以用下面的关系表示，其中主码用下划线标识。
学生（学号，姓名，性别，年龄，系别号）
系别（系别号，系名）
“系别号”属性是学生关系的外码，是系别关系的主码。
系别关系是被参照关系，学生关系为参照关系。
所以，学生关系中的每个元组的“系别号”属性只能取下面两类值：
空值或系别关系中已经存在的值。
3、用户定义的完整性规则
用户定义的完整性规则由用户根据实际情况对数据库中数据的内容进行的规定，也称为域完整性规则*。
通过这些规则限制数据库只接受符合完整性约束条件的数据值，不接受违反约束条件的数据，从而保证数据库的中数据的有效性和可靠性。
例如，学生表中的性别数据只能是男和女，选课表中的成绩数据为1到100之间，等等。
3.3关系运算
关系代数是以关系为运算对象的一组高级运算的集合；关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种传统表达方式。
（数学方式的查询过程）
注意：
关系代数的运算对象是关系，运算结果也是关系。
关系代数中的操作可以分为两类：
传统的集合操作：
并、差、交、笛卡儿积。
专门的关系操作*：
投影、选择、连接、除法等。
第3章关系数据库
在两类集合运算中，除运算本身的运算符外（如并运算为∪），还将用到两类辅助操作符：
（1） 比较运算符：
＞、≥、＜、≤、＝、≠。
（2） 逻辑运算符：
∨（或）、∧（与）、┐（非）。
3.3.1传统的集合运算
1、笛卡儿积*
设关系R和S的元数（属性个数）分别为r和s，定义R和S的笛卡儿积是一个（r+s）元的元组集合，每个元组的前r个分量（属性值）来自R的一个元组，后s个分量来自S的一个元组，记为R×S。
若R有m个元组，S有n个元组，则R×S有m×n个元组。
2、并（Union）
设关系R和S具有相同的关系模式，R和S是
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