Fundamentals of Database Systems（資料庫系統基礎）

引用

Elmasri, R., & Navathe, S. B. (2016). Fundamentals of Database Systems (7th ed.). Pearson.

章節概要

第7版有12個部分共30章，另有5個附錄，約1240頁。Pearson 稱它是面向大學部三、四年級或研究生的一到兩學期資料庫課程的教材，同時也是一本參考書。用出版社的話說，重點是資料庫建模與設計的基礎、資料庫管理系統提供的語言和模型，以及資料庫的實作技術。Pearson 說，這一版新增了兩章，並增加了更多真實世界的問題。

第1部分，第1–2章：資料庫與資料庫使用者；資料庫系統概念與架構

引入部分，介紹什麼是資料庫、誰在使用它，然後講資料庫系統的概念與架構。

第2部分，第3–4章：使用實體關係（ER）模型進行資料建模；增強實體關係（EER）模型

概念建模排在關聯式模型之前，佔兩章：ER模型及其增強擴充。

第3部分，第5–9章：關聯式資料模型與關聯式資料庫限制；基本SQL；更多SQL：複雜查詢、觸發器、檢視與綱要修改；關聯代數與關聯演算；透過ER和EER到關聯式的對映進行關聯式資料庫設計

先講關聯式模型及其限制，接著是分兩章的SQL（基本SQL，然後是複雜查詢、觸發器、檢視與綱要修改），以及關聯代數與關聯演算。第9章把ER和EER綱要映射為關聯式設計，與第2部分首尾呼應。

第4部分，第10–11章：SQL程式設計技術導論；使用PHP的Web資料庫程式設計

兩章講如何編寫資料庫應用，後一章與一種具體的Web技術PHP繫結。

第5部分，第12–13章：物件與物件—關聯式資料庫；XML：可擴充標記語言

物件與物件—關聯式資料庫，以及XML。（Pearson 的目錄把第二個標題印成了「XLM」，應為筆誤。）

第6部分，第14–15章：函數相依與關聯式資料庫正規化基礎；關聯式資料庫設計演算法與其他相依

本書的設計理論排在程式設計和物件、XML模型之後：先是函數相依與正規化，然後是設計演算法和其他種類的相依。

第7部分，第16–17章：磁碟儲存、基本檔案結構、雜湊與現代儲存架構；檔案的索引結構與實體資料庫設計

實體層：儲存裝置、檔案與雜湊，然後是索引結構和實體設計。

第8部分，第18–19章：查詢處理策略；查詢最佳化

查詢如何執行，以及如何選擇執行策略。

第9部分，第20–22章：交易處理概念與理論導論；併發控制技術；資料庫復原技術

交易、併發控制和復原，連續三章。

第10部分，第23–25章：分散式資料庫概念；NOSQL資料庫與大資料儲存系統；基於MapReduce和Hadoop的大資料技術

先是分散式，然後是NOSQL系統與大資料儲存，再是MapReduce和Hadoop。Pearson 說這一版有兩個新章，但沒有說明是哪兩章。

第11部分，第26–29章：增強資料模型（主動、時態、空間、多媒體和演繹資料庫）；資訊檢索與Web搜尋導論；資料探勘概念；資料倉儲與OLAP概述

講更多模型與應用的四章。它們的標題用了「導論」「概念」和「概述」這樣的詞，說明講解是入門層次的。

第12部分，第30章：資料庫安全

一章講安全，為正文收尾。

附錄A–E

ER模型的其他圖示表示法，磁碟參數，QBE語言概述，以及階層式資料模型和網狀資料模型的概述。

核心概念

第1–3部分：建模與關聯式模型

• ER與EER建模：先於關聯式設計的概念設計。
• 關聯式限制、SQL與關聯代數：關聯式模型及其語言。
• ER到關聯式的對映：把概念綱要轉換為表。

第4–6部分：應用、其他模型與設計理論

• 函數相依與正規化：良好關聯式設計的理論。
• 物件—關聯式資料與XML：超出普通表格的模型。
• SQL程式設計技術：把SQL嵌入應用，Web方面使用PHP。

第7–12部分：實作與較新的系統

• 檔案結構、雜湊與索引；查詢處理與最佳化。
• 交易、併發控制與復原。
• 分散式資料庫、NOSQL、MapReduce與Hadoop；資料探勘、資料倉儲與OLAP；資料庫安全。

評析

優點

• 概念建模有深度。 ER與EER佔兩章，向關聯綱要的映射有專門一章，附錄還概述了ER的其他表示法。相比之下，書單中另一本綜合性教材用一章講E-R設計。
• 從設計到內部實作的一條完整路徑。 從建模、關聯式模型、設計理論、儲存與索引、查詢處理、交易一直講到分散式，所以可以作為兩學期課程的唯一參考書。
• 涵蓋較新的系統。 Pearson 強調了兩個新章，第10部分涉及分散式資料庫、NOSQL系統和基於MapReduce的大資料技術。
• 教材與參考書合一。 出版社把它同時定位為這兩種用途，五個附錄把較舊或較專門的內容（QBE、階層式與網狀模型、磁碟參數）放在正文之外。

侷限

• 篇幅。 30章、超過1200頁，超出一到兩個學期的容量，教師必須取捨。
• 與具體技術繫結的章節。 第11章與PHP繫結，第12–13章講物件—關聯式模型和XML。使用其他技術堆疊的課程要換成自己的材料。
• 後面的章節偏概覽。 第26–29章的標題（「……導論」「概念」「……概述」）表明這些主題是入門介紹，而不是完整的論述。
• 無障礙提示。 Pearson 關於電子版的無障礙說明稱，影像可能沒有得到完整描述，這對使用螢幕閱讀器的讀者很重要。

在課程中的定位

Fundamentals of Database Systems 是書單中兩本綜合性資料庫教材之一。Silberschatz、Korth 和 Sudarshan 的 Database System Concepts 涵蓋大體相同的範圍，SQL有三章（本書為兩章），並且有更大一塊並行與分散式系統的內容；Elmasri 和 Navathe 則更重視概念建模。兩本都可以作主教材，選擇可能取決於課程是從設計（本書）入手，還是從SQL入手。

Hernandez 的 Database Design for Mere Mortals 是一套通俗的設計方法，適合覺得第2部分和第6部分困難的讀者。Ramakrishnan 和 Gehrke 的 Database Management Systems 是範圍相近的基礎性指南，Coronel 和 Morris 的 Database Systems 面向商業導向的設計、實作與管理。對於想深入瞭解交易實作的讀者，Gray 和 Reuter 的 Transaction Processing 比第20–22章走得遠得多。

如何使用本書

Pearson 說明，讀者應熟悉基本的程式設計和資料結構概念，並對電腦組織的基礎有所接觸。本書適合大學部三、四年級學生和研究生。

一個實用的讀法：

• 第一門課的核心： 第1至3部分（第1–9章），然後讀第6部分（第14–15章）學習設計理論。學SQL的章節（第6章和第7章）時，要開啟一個真實的資料庫。
• 實作： 第7至9部分（第16–22章），用於第二學期或偏實作的課程。
• 選讀： 第10章和第11章講應用程式設計，第10部分講分散式與NOSQL系統，第26–30章作為簡短的概覽。

用章末習題練習建模，並在閱讀映射一章之前，先自己畫出ER圖。