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王亞平 著

圖書標籤:

• 數據庫
• 數據庫係統
• 數據庫工程
• 王亞平
• 數據庫教程
• SQL
• 數據建模
• 數據庫設計
• 數據庫原理
• 高等教育

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302481577

商品編碼：29780324669

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2018-04-01

基本信息

書名：數據庫係統工程師教程(第3版)

定價：128.00元

作者：王亞平

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787302481577

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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數據庫係統工程師教程（第5版）依據2018年審定通過的數據庫係統工程師考試大綱大綱編寫，涵蓋數據庫係統工程師（中級）崗位所要求的主要知識及應用技術。通過數據庫係統工程師考試的考生可以獲得由人力資源和社會保障部、工業和信息化部認可的職業資格證書，本考試為中級資格認證。

內容提要

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本書作為計算機技術與軟件專業技術資格（水平）考試的中級職稱的指定教材，具有比較的指導意義。本書根據2018年審定通過的《數據庫係統工程師考試大綱》的重點，闡述瞭14章的內容，考生在學習教材內容的同時，還須對照考試大綱認真學習和復習大綱的知識點。 本書是在《數據庫係統工程師考試大綱》的指導下，對《數據庫係統工程師教程（第2版）》進行瞭認真修編，重寫而成。 本書適閤參加本考試的考生和大學在校生作為教材。

目錄

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目錄

章 計算機係統知識... 1

1.1 計算機係統基礎知識... 1

1.1.1 中央處理單元... 1

1.1.2 數據錶示和校驗... 5

1.2 計算機體係結構... 13

1.2.1 概述... 13

1.2.2 存儲係統... 19

1.2.3 輸入輸齣技術... 29

1.2.4 總綫結構... 33

1.3 安全性、可靠性與係統性能評測
基礎知識... 36

1.3.1 計算機安全概述... 36

1.3.2 加密技術和認證技術... 38

1.3.3 計算機可靠性... 45

1.3.4 計算機係統的性能評價... 48

1.4 多媒體基礎知識... 52

1.4.1 多媒體計算機係統... 53

1.4.2 聲音... 55

1.4.3 圖形和圖像... 60

1.4.4 動畫和視頻... 66

1.4.5 虛擬現實... 73

第2章 程序語言基礎知識... 76

2.1 程序語言概述... 76

2.1.1 程序語言的基本概念... 76

2.1.2 程序語言的基本成分... 81

2.2 程序語言翻譯基礎... 87

2.2.1 匯編程序基本原理... 87

2.2.2 編譯程序基本原理... 90

2.2.3 解釋程序基本原理... 110

第3章 數據結構與算法... 113

3.1 綫性結構... 113

3.1.1 綫性錶... 113

3.1.2 棧和隊列... 119

3.1.3 串... 124

3.2 數組和矩陣... 128

3.3 樹和圖... 131

3.3.1 樹... 131

3.3.2 圖... 139

3.4 常用算法... 143

3.4.1 算法概述... 143

3.4.2 排序... 148

3.4.3 查找... 156

3.4.4 遞歸算法... 165

3.4.5 圖的相關算法... 167

第4章 操作係統知識... 172

4.1 操作係統基礎知識... 172

4.1.1 操作係統的基本概念... 172

4.1.2 操作係統分類及特點... 173

4.1.3 操作係統的發展... 177

4.2 進程管理... 177

4.2.1 基本概念... 177

4.2.2 進程的控製... 181

4.2.3 進程間的通信... 181

4.2.4 管程... 185

4.2.5 進程調度... 187

4.2.6 死鎖... 189

4.2.7 綫程... 193

4.3 存儲管理... 194

4.3.1 基本概念... 194

4.3.2 存儲管理方案... 195

4.3.3 分頁存儲管理... 197

4.3.4 分段存儲管理... 199

4.3.5 段頁式存儲管理... 201

4.3.6 虛擬存儲管理... 202

4.4 設備管理... 207

4.4.1 概述... 207

4.4.2 I/O軟件... 208

4.4.3 設備管理采用的相關技術... 209

4.4.4 磁盤調度... 212

4.5 文件管理... 215

4.5.1 基本概念... 215

4.5.2 文件的結構和組織... 216

4.5.3 文件目錄... 218

4.5.4 存取方法和存儲空間的管理... 220

4.5.5 文件的使用... 221

4.5.6 文件的共享和保護... 222

4.5.7 係統的安全與可靠性... 224

4.6 作業管理... 225

4.6.1 基本概念... 225

4.6.2 作業調度... 226

4.6.3 用戶界麵... 228

第5章 網絡基礎知識... 230

5.1 計算機網絡概述... 230

5.1.1 計算機網絡的概念... 230

5.1.2 計算機網絡的分類... 233

5.1.3 網絡的拓撲結構... 234

5.2 網絡硬件基礎... 236

5.2.1 網絡設備... 236

5.2.2 網絡傳輸介質... 239

5.3 ISO/OSI網絡體係結構... 241

5.4 網絡的協議與標準... 243

5.4.1 網絡的標準... 244

5.4.2 局域網協議... 245

5.4.3 廣域網協議... 249

5.4.4 TCP/IP協議簇... 252

5.5 Inter基礎知識... 257

5.5.1 Inter概述... 258

5.5.2 Inter地址... 258

5.5.3 Inter服務... 266

5.6 信息安全基礎知識... 272

5.7 網絡安全概述... 275

第6章 數據庫技術基礎... 280

6.1 基本概念... 280

6.1.1 數據庫與數據庫管理係統... 280

6.1.2 數據庫技術的發展... 282

6.1.3 DBMS的功能和特點... 285

6.1.4 數據庫係統的體係結構... 287

6.1.5 數據庫係統的三級模式結構... 290

6.2 數據模型... 293

6.2.1 數據模型的基本概念... 293

6.2.2 數據模型的三要素... 294

6.2.3 E-R模型... 294

6.2.4 基本的數據模型... 303

6.3 數據存儲和查詢... 307

6.3.1 存儲管理器... 307

6.3.2 查詢處理器... 307

6.4 數據倉庫和數據挖掘基礎知識... 307

6.4.1 數據倉庫... 308

6.4.2 數據挖掘... 312

作者介紹

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文摘

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序言

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《數據庫係統工程師教程（第3版）》是為 aspiring 數據庫係統工程師量身打造的深度學習指南。本書並非淺嘗輒止的入門讀物，而是緻力於為您構建堅實的理論基礎和全麵的實操技能，助您從容應對數據庫領域日益復雜的技術挑戰。本書涵蓋瞭從基礎概念到高級主題的廣泛內容，旨在培養具備係統設計、開發、管理和優化能力的復閤型人纔。 核心理念與設計哲學 本書的設計哲學始終圍繞著“理論與實踐並重”的核心理念。我們深知，光有理論知識難以轉化為解決實際問題的能力，而缺乏理論指導的實踐則可能陷入盲目和低效。因此，本書的每一章都力求在清晰講解理論概念的同時，輔以豐富的案例分析、代碼示例和實驗指導，幫助讀者將抽象的知識轉化為可執行的操作。 我們摒棄瞭碎片化的知識點羅列，而是力求構建一個邏輯嚴謹、層層遞進的學習體係。從數據庫的基本原理齣發，逐步深入到關係模型、SQL語言、數據庫設計、事務管理、並發控製、故障恢復，再到性能優化、安全性、分布式數據庫以及新興技術等前沿領域。這種結構化的學習方式，能夠幫助您建立起對數據庫係統全局的深刻理解，並能清晰地識彆不同技術之間的聯係和相互作用。 內容概覽 第一部分：數據庫係統基礎 本部分為讀者打下堅實的理論基礎。我們將從數據管理的基本概念開始，闡述數據、信息、數據庫、數據庫管理係統（DBMS）的角色和重要性。隨後，深入講解數據模型，重點介紹關係模型，包括實體-聯係（E-R）模型和麵嚮對象模型，這是理解現代數據庫設計基石。您將學習如何將現實世界的業務需求轉化為規範的數據庫模型，掌握實體、屬性、聯係、鍵等關鍵概念，並能熟練繪製E-R圖。 第二部分：關係數據庫與SQL語言 關係型數據庫是當今數據存儲的主流。本部分將詳細介紹關係代數和關係演算，這些是理解SQL查詢優化的理論基礎。隨後，我們將重點深入SQL語言。這不僅僅是掌握SQL的語法，更在於理解其背後的查詢處理機製。我們將講解DDL（數據定義語言）用於創建和管理數據庫結構，DML（數據操縱語言）用於數據的增刪改查，DCL（數據控製語言）用於權限管理，以及TCL（事務控製語言）用於控製事務的執行。本書將涵蓋各種SQL語句的編寫技巧，從基本的SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE到復雜的JOIN、子查詢、聚閤函數、窗口函數等，並提供大量的實踐練習，確保您能夠靈活運用SQL解決實際問題。 第三部分：數據庫設計與規範化 一個良好的數據庫設計是係統穩定性和性能的關鍵。本部分將引導您完成數據庫設計的全過程。從需求分析、概念設計、邏輯設計到物理設計，我們將逐一剖析。重點講解規範化理論，包括第一、第二、第三範式以及BC範式，理解範式的意義在於減少數據冗餘，避免數據不一緻性。您將學習如何進行函數依賴分析，並應用規範化技術對關係模式進行優化。此外，還會涉及數據字典的設計、索引的設計原則以及視圖的運用。 第四部分：數據庫事務與並發控製 數據庫的可靠性和一緻性離不開對事務的管理。本部分將深入探討事務的概念， ACID（原子性、一緻性、隔離性、持久性）特性是理解事務的關鍵。我們將詳細講解事務的狀態轉換、事務的並發執行可能引發的問題，如髒讀、不可重復讀、幻讀。隨後，將重點介紹各種並發控製技術，包括鎖機製（共享鎖、排他鎖、意嚮鎖）、時間戳排序、多版本並發控製（MVCC）等，並分析它們的優缺點和適用場景。 第五部分：數據庫故障恢復 數據安全不容忽視。本部分將闡述數據庫可能遇到的各種故障類型（如介質故障、事務故障、係統崩潰等），以及DBMS如何保證數據的持久性和可靠性。您將學習到日誌技術，包括寫前日誌（WAL）、寫後日誌、延遲寫策略，以及檢查點（Checkpoint）機製，理解它們如何協同工作以實現數據的恢復。 第六部分：數據庫性能優化 隨著數據量的不斷增長，數據庫性能優化成為一項至關重要的任務。本部分將提供一套係統性的性能調優方法論。我們將深入分析查詢執行計劃，理解數據庫優化器的工作原理，學習如何通過SQL調優、索引優化、參數調優、硬件配置等多種手段來提升數據庫的響應速度和吞吐量。還會介紹緩存技術、分區技術等高級優化策略。 第七部分：數據庫安全性 保護敏感數據免受未經授權的訪問和破壞是數據庫管理員的首要職責。本部分將全麵講解數據庫安全的基礎知識和實踐。我們將涵蓋用戶認證、授權、訪問控製、SQL注入防護、數據加密、數據脫敏等關鍵技術。同時，還會介紹安全審計和安全策略的製定。 第八部分：分布式數據庫係統 隨著業務的全球化和數據量的爆炸式增長，分布式數據庫係統已成為必然趨勢。本部分將介紹分布式數據庫的基本概念，包括分布式數據存儲、分布式事務、分布式查詢處理、一緻性模型（如CAP定理）等。您將瞭解不同類型的分布式數據庫架構，如分片（Sharding）、復製（Replication），以及常見的分布式數據庫産品及其技術特點。 第九部分：新興數據庫技術與展望 數據庫領域技術發展日新月異。本部分將對NoSQL數據庫、NewSQL數據庫、內存數據庫、圖數據庫、時間序列數據庫等新興數據庫技術進行介紹和分析，探討它們在不同應用場景下的優勢和局限性。同時，還將展望數據庫技術的未來發展趨勢，如與大數據、人工智能、雲計算的深度融閤。 學習方法與配套資源 本書並非死記硬背的工具書，而是一份引導您深入思考和實踐的學習夥伴。我們鼓勵您在閱讀每一章內容後，積極動手進行實驗操作，利用提供的示例代碼和數據集進行驗證。書中提供的練習題和項目案例，將幫助您鞏固所學知識，並能將其應用於實際問題。 本書的編寫風格力求清晰易懂，避免使用過於晦澀的術語。對於關鍵概念，我們會提供詳細的解釋和類比，幫助讀者快速理解。同時，本書也具備良好的可讀性，即使是初學者，也能循序漸進地掌握數據庫係統的核心知識。 目標讀者 本書的目標讀者包括： 計算機科學與技術、軟件工程等專業的在校學生：為即將步入數據庫相關行業的學習者提供堅實的基礎。 初、中級數據庫開發工程師和DBA：希望係統性地提升自身數據庫理論知識和實踐技能的從業者。 對數據庫技術感興趣的技術人員：希望深入瞭解數據庫係統原理和工作機製的技術愛好者。 準備考取數據庫相關技術認證的考生：本書內容涵蓋瞭許多重要的數據庫技術考點。 通過本書的學習，您將能夠： 深刻理解數據庫係統的基本原理和體係結構。 熟練掌握SQL語言，並能編寫高效的數據庫查詢。 掌握數據庫設計的原則和方法，能夠設計齣滿足業務需求的數據庫。 理解事務、並發控製和故障恢復等核心概念，並能應對相關問題。 掌握數據庫性能優化的常用技術和方法。 瞭解數據庫安全的重要性，並能采取必要的安全措施。 初步認識分布式數據庫和新興數據庫技術。 《數據庫係統工程師教程（第3版）》將是您在數據庫技術領域不斷探索和成長道路上不可或缺的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容組織方式，仿佛是為我量身定製的學習路徑圖。它並沒有被陳舊的理論束縛，而是巧妙地將經典的數據庫理論與現代雲計算、大數據環境下的實際挑戰結閤起來。例如，在講解高可用性時，它不僅涵蓋瞭傳統的Master-Slave復製，還細緻地對比瞭Quorum機製在分布式一緻性中的應用，這對於理解雲原生數據庫的架構至關重要。作者對性能基準測試和負載模型的選擇也極具洞察力，他沒有簡單地給齣某個工具的參數設置，而是引導讀者思考如何構建一個能夠真實反映自身業務負載的測試環境，這纔是真正的工程思維。我個人覺得，這本書最令人驚喜的一點是，它對於數據安全和權限管理模塊的闡述也非常深入，從角色權限模型到透明數據加密（TDE）的實現細節都有涉及，這在很多同類教程中往往是一筆帶過的內容。總而言之，這是一部集理論深度、工程實踐、前沿視野於一體的綜閤性著作，讓我對整個數據庫係統有瞭更全麵、更立體的認知。

評分☆☆☆☆☆

這本關於數據庫係統工程的書，我讀下來感覺它在理論深度和實際應用之間找到瞭一個非常巧妙的平衡點。它不是那種隻停留在概念層麵空泛討論的教材，而是深入到瞭很多實際操作中會遇到的細節問題。比如，它對索引結構的選擇和優化策略的講解就特彆到位，清晰地剖析瞭B樹、B+樹以及哈希索引在不同查詢場景下的性能差異。我特彆欣賞作者在講解事務管理時，不僅僅是羅列ACID特性，而是用生動的案例說明瞭並發控製中的鎖粒度、隔離級彆對係統吞吐量的影響，這對於我們日常設計高並發應用非常有指導意義。書裏對SQL優化的篇章也是我反復研讀的重點，它沒有止步於介紹`EXPLAIN`的用法，而是深入到瞭查詢優化器的工作原理，讓我明白瞭為什麼有時候一個簡單的JOIN順序調整能帶來性能上的天壤之彆。對我而言，這本書更像是一位資深的DBA在手把手教你如何構建和維護一個健壯、高效的數據庫係統，而不是一個冷冰冰的理論手冊。它成功地將抽象的計算機科學概念轉化為瞭可操作的工程實踐指南，這是很多同類書籍難以企及的高度。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，市麵上數據庫相關的書籍汗牛充棟，但大多要麼過於偏重理論而脫離實際，要麼就是過於偏重特定商業産品（如Oracle或MySQL）的配置手冊。而我手中的這本，成功地跨越瞭這種鴻溝。它選擇的是一種更具普適性的視角，聚焦於關係數據庫管理係統的核心通用原理，使得書中的知識體係能夠靈活遷移到PostgreSQL、SQL Server乃至自研係統中。我最欣賞它的實用主義色彩，書中提供的那些針對性能調優的Checklist和故障排查的步驟，簡直就是一本實戰手冊。例如，關於死鎖的診斷，書中不僅提到瞭如何通過係統視圖發現鎖鏈，還提供瞭預防死鎖發生的編碼實踐指南，這比純理論書高明太多瞭。它沒有迴避復雜性，但在講解復雜的性能指標和統計信息收集時，總是能找到一個恰當的比喻或模型來幫助讀者建立直觀的理解。讀完後，我感覺自己的數據庫“內功”紮實瞭不少，不再是寫SQL時碰運氣，而是心中有數，目標明確。

評分☆☆☆☆☆

作為一名主要從事後端服務的開發者，我過去在數據庫方麵總感覺有些“知其然，而不知其所以然”，這本書徹底改變瞭我的看法。它不僅僅是教會你如何寫齣能跑的SQL，更是告訴你為什麼要那樣寫纔能跑得快。書中關於存儲引擎底層實現的部分，比如頁如何在磁盤上組織，緩衝池的管理策略，對我理解數據庫的I/O瓶頸提供瞭全新的視角。我記得有一段講到MVCC（多版本並發控製）的實現細節，作者沒有簡單地停留在“創建新版本”這個層麵，而是詳細闡述瞭undo log、read view的生成時機以及快照讀與當前讀的細微差彆，這讓我在排查一些棘手的並發問題時，找到瞭問題的根源所在。此外，它對新興的數據庫技術，比如NewSQL和NewSQL的趨勢也做瞭適度的介紹和展望，顯示齣作者對行業前沿的關注。這本書的價值在於，它讓你從一個“數據庫用戶”升級為一個能夠理解並能參與到數據庫係統設計層麵的“數據庫工程師”，這種知識的遷移能力，是我認為它最大的亮點。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的排版和邏輯結構印象非常深刻，閱讀體驗堪稱一流。它的章節劃分極其清晰，從最基礎的關係代數和範式理論開始，逐步過渡到存儲結構、查詢處理，最後擴展到分布式和NoSQL領域，這種循序漸進的講解方式讓初學者也能平穩過渡，而有經驗的讀者則可以快速定位到自己感興趣的深入章節。書中大量使用的圖示和流程圖，對於理解復雜的數據流和算法至關重要，我尤其喜歡它在講解查詢執行計劃時繪製的那個詳細流程圖，一下子就打通瞭我對優化器內部運作的認知壁壘。更值得稱贊的是，作者在敘述技術點時，語言風格非常剋製和精準，沒有過多的修飾，直擊核心。比如在描述數據恢復機製時，它將WAL（Write-Ahead Logging）的寫入、檢查點（Checkpoint）的觸發以及不同恢復階段的日誌迴放邏輯，描述得井井有條，邏輯鏈條非常完整。這種嚴謹的學術態度和清晰的錶達能力，使得本書的知識點密度非常高，但閱讀起來卻不覺得吃力，是那種可以邊學邊實踐的典範之作。