Modern Database Management 11th Edition - Giáo trình quản lý cơ sở dữ liệu của Jeffrey A. Hoffer

• Tác giả: Jeffrey A. Hoffer
• Chuyên ngành: Quản trị cơ sở dữ liệu
• Đề tài: Modern Database Management
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Boston

Tóm tắt

I. Tổng quan về Modern Database Management 11th Edition

Modern Database Management 11th Edition là giáo trình hàng đầu về quản lý cơ sở dữ liệu hiện đại. Tác phẩm do Jeffrey A. Hoffer từ Đại học Dayton, V. Ramesh từ Đại học Indiana, và Heikki Topi từ Đại học Bentley đồng biên soạn. Cuốn sách cung cấp nền tảng toàn diện về các khái niệm cốt lõi trong quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ. Nội dung bao gồm ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc SQL, mô hình dữ liệu, và các nguyên tắc thiết kế hệ thống. Phiên bản thứ 11 cập nhật những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Mỗi chương mở đầu bằng mục tiêu học tập rõ ràng. Phần tổng kết giúp người học nắm bắt khái niệm chính một cách hệ thống. Tài liệu đi kèm bao gồm câu hỏi ôn tập, bài tập vấn đề, và bài tập thực địa. Hệ thống glossary chạy ở lề trang định nghĩa thuật ngữ quan trọng khi xuất hiện. Cuốn sách cũng cung cấp nguồn tài liệu trực tuyến bổ sung. Các trang web liên kết cho phép tìm hiểu chủ đề ở chiều sâu hơn. Đây là nguồn tài liệu không thể thiếu cho sinh viên và chuyên gia công nghệ thông tin.

1.1. Cấu trúc và tổ chức nội dung sách

Cuốn sách được tổ chức theo từng chương logic. Mỗi chương tập trung vào một khía cạnh cụ thể của quản lý cơ sở dữ liệu. Phần giới thiệu chương cung cấp cái nhìn tổng quan về nội dung sắp trình bày. Mục tiêu học tập đặt ra ở đầu mỗi chương giúp người đọc định hướng rõ ràng. Hệ thống đánh giá bao gồm câu hỏi ôn tập, bài tập vấn đề, và bài tập thực địa. Danh sách thuật ngữ chính kiểm tra khả năng nắm bắt khái niệm. Cuối sách có bảng thuật ngữ đầy đủ và danh mục viết tắt. Cấu trúc này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự học và nghiên cứu chuyên sâu.

1.2. Tài nguyên học tập và hỗ trợ trực tuyến

Modern Database Management 11th Edition cung cấp nhiều tài nguyên trực tuyến bổ sung. Các trang web được cập nhật thường xuyên với thông tin sản phẩm mới nhất. Người học tìm thấy các đổi mới xuất hiện kể từ khi sách in. Nền tảng trực tuyến cung cấp thông tin nền để khám phá chủ đề sâu hơn. Tài liệu nghiên cứu và nguồn lực viết báo cáo học thuật được tích hợp sẵn. Hệ thống này hỗ trợ cả giảng viên và sinh viên trong quá trình dạy và học. Các tài nguyên bao gồm video hướng dẫn, mô phỏng, và bài tập tương tác đa dạng.

II. Phân tích các vấn đề quản lý cơ sở dữ liệu hiện đại

Quản lý cơ sở dữ liệu đối mặt với nhiều thách thức trong môi trường công nghệ hiện đại. Một vấn đề nổi bật là sự phụ thuộc giữa chương trình và dữ liệu. Trong môi trường xử lý tệp, mô tả dữ liệu và logic truy cập được xây dựng trong từng ứng dụng riêng biệt. Thay đổi định dạng dữ liệu dẫn đến nhu cầu sửa đổi chương trình ứng dụng. Vấn đề năm 2000 là minh chứng điển hình. Các trường năm hai chữ số phải mở rộng thành bốn chữ số. Trong môi trường xử lý tệp, mỗi chương trình ứng dụng phải được sửa đổi riêng lẻ. Quá trình này tốn kém thời gian và nguồn lực. Dữ liệu bị trùng lặp giữa các tệp khác nhau. Không gian lưu trữ bị lãng phí nghiêm trọng. Dữ liệu không nhất quán giữa các nguồn khác nhau. Việc cập nhật trở nên phức tạp và dễ xảy ra lỗi. Các vấn đề bảo mật cũng gia tăng khi dữ liệu phân tán. Quản lý truy cập trở nên khó kiểm soát. Cần có giải pháp quản lý cơ sở dữ liệu tập trung và hiệu quả hơn.

2.1. Vấn đề phụ thuộc chương trình dữ liệu

Sự phụ thuộc chương trình-dữ liệu là vấn đề cốt lõi trong quản lý cơ sở dữ liệu truyền thống. Khi dữ liệu thay đổi định dạng, tất cả chương trình truy cập phải được cập nhật. Quá trình này đòi hỏi nguồn lực lớn và thời gian dài. Ví dụ điển hình là vấn đề năm 2000. Các trường năm hai chữ số phải mở rộng thành bốn chữ số. Mỗi chương trình ứng dụng trong môi trường xử lý tệp phải được sửa đổi riêng lẻ. Chi phí bảo trì tăng cao theo thời gian. Điều này tạo gánh nặng lớn cho đội ngũ phát triển phần mềm.

2.2. Dữ liệu trùng lặp và thiếu nhất quán

Dữ liệu trùng lặp là vấn đề nghiêm trọng trong hệ thống quản lý tệp truyền thống. Thông tin giống nhau tồn tại ở nhiều tệp khác nhau. Không gian lưu trữ bị lãng phí đáng kể. Dữ liệu không nhất quán khi cập nhật ở một nơi nhưng không cập nhật ở nơi khác. Người dùng có thể nhận thông tin mâu thuẫn từ các nguồn khác nhau. Quản lý bảo mật trở nên phức tạp khi dữ liệu phân tán. Việc kiểm soát truy cập khó thực hiện hiệu quả. Các vấn đề này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng quyết định kinh doanh.

III. Giải pháp và phương pháp quản lý cơ sở dữ liệu hiệu quả

Modern Database Management 11th Edition trình bày nhiều giải pháp quản lý cơ sở dữ liệu hiệu quả. Giải pháp đầu tiên là áp dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ. Hệ thống này lưu trữ dữ liệu tập trung trong một cơ sở dữ liệu duy nhất. Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc SQL cho phép người dùng truy vấn dữ liệu dễ dàng. Câu lệnh SELECT với các mệnh đề FROM và WHERE tạo truy vấn đơn giản. Ngay cả người mới bắt đầu cũng có thể hiểu cấu trúc truy vấn cơ bản. Giải pháp thứ hai là tách biệt dữ liệu khỏi chương trình ứng dụng. Dữ liệu được lưu trữ độc lập với ứng dụng sử dụng. Thay đổi định dạng dữ liệu không ảnh hưởng đến chương trình. Giải pháp thứ ba là triển khai các mô hình dữ liệu chuẩn. Mô hình quan hệ tổ chức dữ liệu thành các bảng liên kết. Khóa chính và khóa ngoại đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu. Các giải pháp này giảm đáng kể chi phí bảo trì hệ thống.

3.1. Sử dụng ngôn ngữ truy vấn SQL hiệu quả

SQL là ngôn ngữ truy vấn tiêu chuẩn cho cơ sở dữ liệu quan hệ. Cú pháp đơn giản giúp người dùng không chuyên có thể truy vấn dữ liệu. Câu lệnh SELECT lấy dữ liệu từ bảng. Mệnh đề FROM chỉ định bảng nguồn. Mệnh đề WHERE lọc kết quả theo điều kiện. Ví dụ, câu lệnh SELECT từ bảng Product với điều kiện Product_Type cho phép tìm thông tin sản phẩm cụ thể. Người dùng cần hiểu cấu trúc và tên dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Khả năng này cho phép tìm câu trả lời mới mà không cần nhà phát triển chuyên nghiệp.

3.2. Tách biệt dữ liệu khỏi chương trình ứng dụng

Tách biệt dữ liệu khỏi chương trình là nguyên tắc quan trọng trong quản lý cơ sở dữ liệu hiện đại. Trong môi trường cơ sở dữ liệu, dữ liệu độc lập với ứng dụng sử dụng chúng. Thay đổi định dạng dữ liệu không yêu cầu sửa đổi chương trình ứng dụng. Nguyên tắc này giảm đáng kể chi phí bảo trì hệ thống. Ví dụ, khi mở rộng trường năm từ hai chữ số thành bốn chữ số, chỉ cần thay đổi mô tả dữ liệu. Các chương trình ứng dụng vẫn hoạt động bình thường mà không cần sửa đổi. Đây là lợi ích cốt lõi của hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế Modern Database Management

Modern Database Management 11th Edition là tài liệu học tập toàn diện về quản lý cơ sở dữ liệu hiện đại. Cuốn sách cung cấp kiến thức nền tảng vững chắc cho sinh viên công nghệ thông tin. Nội dung bao gồm lý thuyết và thực hành quản lý cơ sở dữ liệu. Các bài tập thực hành giúp củng cố kiến thức đã học. Ứng dụng thực tế của cuốn sách rất rộng rãi. Doanh nghiệp sử dụng nguyên tắc quản lý cơ sở dữ liệu để tối ưu hóa hoạt động. Ngành tài chính áp dụng để quản lý giao dịch và khách hàng. Ngành y tế sử dụng để lưu trữ hồ sơ bệnh nhân. Ngành giáo dục áp dụng để quản lý thông tin sinh viên. Cuốn sách cũng hữu ích cho chuyên gia CNTT muốn nâng cao kỹ năng. Kiến thức về SQL và mô hình dữ liệu là nền tảng cho nhiều vị trí việc làm. Quản trị cơ sở dữ liệu, phân tích dữ liệu, và phát triển ứng dụng là những lĩnh vực ứng dụng chính. Modern Database Management 11th Edition tiếp tục là nguồn tài liệu tham khảo không thể thiếu.

4.1. Ứng dụng trong doanh nghiệp và các ngành nghề

Doanh nghiệp áp dụng nguyên tắc quản lý cơ sở dữ liệu để tối ưu hóa quy trình kinh doanh. Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu giúp lưu trữ và truy xuất thông tin nhanh chóng. Ngành tài chính sử dụng để quản lý giao dịch và phân tích rủi ro. Ngành bán lẻ áp dụng để theo dõi tồn kho và hành vi khách hàng. Ngành sản xuất sử dụng để quản lý chuỗi cung ứng. Các ứng dụng này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về quản lý cơ sở dữ liệu. Modern Database Management 11th Edition cung cấp nền tảng lý thuyết và thực hành cần thiết.

4.2. Cơ hội nghề nghiệp và phát triển kỹ năng

Kiến thức quản lý cơ sở dữ liệu mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp hấp dẫn. Quản trị viên cơ sở dữ liệu chịu trách nhiệm vận hành và bảo trì hệ thống. Nhà phân tích dữ liệu sử dụng SQL để truy vấn và phân tích thông tin. Nhà phát triển ứng dụng xây dựng hệ thống dựa trên cơ sở dữ liệu. Kiến trúc sư dữ liệu thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu tối ưu. Các vị trí này yêu cầu hiểu biết sâu về mô hình dữ liệu và SQL. Modern Database Management 11th Edition là tài liệu chuẩn bị tốt nhất cho những vị trí này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

This page intentionally left blank Eleventh Edition MODERN DATABASE MANAGEMENT Jeffrey A. Hoffer University of Dayton V. Ramesh Indiana University Heikki Topi Bentley University Boston Columbus Indianapolis New York San Francisco Upper Saddle River Amsterdam Cape Town Dubai London Madrid Milan Munich Paris Montréal Toronto Delhi Mexico City São Paulo Sydney Hong Kong Seoul Singapore Taipei Tokyo Editor in Chief: Stephanie Wall Creative Director: Jayne Conte Executive Editor: Bob Horan Cover Designer: Suzanne Behnke Editorial Project Manager: Kelly Loftus Cover Art: Fotolia/business carte © Studio M #38140965 Editorial Assistant: Ashlee Bradbury Media Project Manager, Editorial: Allison Longley Director of Marketing: Maggie Moylan Media Project Manager, Production: Lisa Rinaldi Executive Marketing Manager: Anne Fahlgren Composition/Full-Service Project Management: PreMediaGlobal Senior Managing Editor: Judy Leale Printer/Binder: Edwards Brothers Production Project Manager: Jane Bonnell Cover Printer: Lehigh-Phoenix Color/Hagerstown Senior Operations Supervisor: Arnold Vila Text Font: 10/12 PalatinoLTStd Roman Operations Specialist: Maura Zaldivar-Garcia Credits and acknowledgments borrowed from other sources and reproduced, with permission, in this textbook appear on the appropriate page within text. Microsoft and/or its respective suppliers make no representations about the suitability of the information contained in the documents and related graphics published as part of the services for any purpose. All such documents and related graphics are provided “as is” without warranty of any kind. Microsoft and/or its respective suppliers hereby disclaim all warranties and conditions with regard to this information, including all warranties and conditions of merchantability, whether express, implied or statutory, fitness for a particular purpose, title and non- infringement. In no event shall Microsoft and/or its respective suppliers be liable for any special, indirect or consequential damages or any damages whatsoever resulting from loss of use, data or profits, whether in an action of contract, negligence or other tortious action, arising out of or in connection with the use or performance of information available from the services. The documents and related graphics contained herein could include technical inaccuracies or typographical errors. Changes are periodically added to the information herein. Microsoft and/or its respective suppliers may make improvements and/or changes in the product(s) and/or the program(s) described herein at any time. Partial screen shots may be viewed in full within the software version specified. Microsoft® and Windows® are registered trademarks of the Microsoft Corporation in the U. and other countries. This book is not sponsored or endorsed by or affiliated with the Microsoft Corporation. Oracle and Java are registered trademarks of Oracle and/or its affiliates. Other names may be trademarks of their respective owners. Copyright © 2013, 2011, 2009 by Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall. All rights reserved. Manufactured in the United States of America. This publication is protected by Copyright, and permission should be obtained from the publisher prior to any prohibited reproduction, storage in a retrieval system, or transmission in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or likewise. To obtain permission(s) to use material from this work, please submit a written request to Pearson Education, Inc., Permissions Department, One Lake Street, Upper Saddle River, New Jersey 07458, or you may fax your request to 201-236-3290. Many of the designations by manufacturers and sellers to distinguish their products are claimed as trademarks. Where those designations appear in this book, and the publisher was aware of a trademark claim, the designations have been printed in initial caps or all caps. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Hoffer, Jeffrey A. Modern database management/Jeffrey A. Ramesh, Heikki Topi. Includes bibliographical references and index.74—dc23 2012019799 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ISBN 10: 0-13-266225-6 ISBN 13: 978-0-13-266225-3 To Patty, for her sacrifices, encouragement, and support for more than 30 years of being a textbook author widow. To my students and colleagues, for being receptive and critical and for challenging me to be a better teacher. To Gayathri, for her sacrifices and patience these past 20 years. To my parents, for letting me make the journey abroad, and to my cat, Raju, who was a part of our family for more than 20 years. To Anne-Louise, for her loving support, encouragement, and patience. To Leila and Saara, whose laughter and joy of life continue to teach me about what is truly important. To my teachers, colleagues, and students, from whom I continue to learn every day. This page intentionally left blank BRIEF CONTENTS Part I The Context of Database Management 1 Chapter 1 The Database Environment and Development Process 2 Part II Database Analysis 53 Chapter 2 Modeling Data in the Organization 55 Chapter 3 The Enhanced E-R Model 112 Part III Database Design 151 Chapter 4 Logical Database Design and the Relational Model 153 Chapter 5 Physical Database Design and Performance 206 Part IV Implementation 241 Chapter 6 Introduction to SQL 243 Chapter 7 Advanced SQL 289 Chapter 8 Database Application Development 336 Chapter 9 Data Warehousing 375 Part V Advanced Database Topics 433 Chapter 10 Data Quality and Integration 435 Chapter 11 Data and Database Administration 463 Chapter 12 Overview: Distributed Databases 513 Chapter 13 Overview: Object-Oriented Data Modeling 518 Chapter 14 Overview: Using Relational Databases to Provide Object Persistence 528 Appendices Appendix A Data Modeling Tools and Notation 538 Appendix B Advanced Normal Forms 548 Appendix C Data Structures 554 Glossary of Acronyms 566 Glossary of Terms 568 Index 576 Available Online at www.com/hoffer Chapter 12 Distributed Databases 12-1 Chapter 13 Object-Oriented Data Modeling 13-1 Chapter 14 Using Relational Databases to Provide Object Persistence 14-1 v This page intentionally left blank CONTENTS Preface xxiii Part I The Context of Database Management 1 An Overview of Part One 1 Chapter 1 The Database Environment and Development Process 2 Learning Objectives 2 Data Matter! 2 Introduction 3 Basic Concepts and Definitions 5 Data 5 Data Versus Information 6 Metadata 7 Traditional File Processing Systems 8 File Processing Systems at Pine Valley Furniture Company 8 Disadvantages of File Processing Systems 8 PROGRAM-DATA DEPENDENCE 8 DUPLICATION OF DATA 9 LIMITED DATA SHARING 9 LENGTHY DEVELOPMENT TIMES 9 EXCESSIVE PROGRAM MAINTENANCE 9 The Database Approach 10 Data Models 10 ENTITIES 10 RELATIONSHIPS 10 Relational Databases 10 Database Management Systems 11 Advantages of the Database Approach 12 PROGRAM-DATA INDEPENDENCE 13 PLANNED DATA REDUNDANCY 13 IMPROVED DATA CONSISTENCY 13 IMPROVED DATA SHARING 13 INCREASED PRODUCTIVITY OF APPLICATION DEVELOPMENT 13 ENFORCEMENT OF STANDARDS 13 IMPROVED DATA QUALITY 14 IMPROVED DATA ACCESSIBILITY AND RESPONSIVENESS 14 REDUCED PROGRAM MAINTENANCE 14 IMPROVED DECISION SUPPORT 15 Cautions About Database Benefits 15 Costs and Risks of the Database Approach 15 NEW, SPECIALIZED PERSONNEL 15 INSTALLATION AND MANAGEMENT COST AND COMPLEXITY 15 CONVERSION COSTS 15 NEED FOR EXPLICIT BACKUP AND RECOVERY 15 ORGANIZATIONAL CONFLICT 16 Components of the Database Environment 16 vii viii Contents The Database Development Process 17 Systems Development Life Cycle 18 PLANNING—ENTERPRISE MODELING 19 PLANNING—CONCEPTUAL DATA MODELING 19 ANALYSIS—CONCEPTUAL DATA MODELING 20 DESIGN—LOGICAL DATABASE DESIGN 20 DESIGN—PHYSICAL DATABASE DESIGN AND DEFINITION 20 IMPLEMENTATION—DATABASE IMPLEMENTATION 21 MAINTENANCE—DATABASE MAINTENANCE 21 Alternative Information Systems (IS) Development Approaches 21 Three-Schema Architecture for Database Development 23 Managing the People Involved in Database Development 23 Evolution of Database Systems 25 1960s 25 1970s 27 1980s 27 1990s 27 2000 and Beyond 27 The Range of Database Applications 28 Personal Databases 28 Two-Tier Client/Server Databases 29 Multitier Client/Server Databases 29 Enterprise Applications 30 Developing a Database Application for Pine Valley Furniture Company 31 Database Evolution at Pine Valley Furniture Company 33 Project Planning 33 Analyzing Database Requirements 34 Designing the Database 36 Using the Database 39 Administering the Database 41 Future of Databases at Pine Valley 41 Summary 41 • Key Terms 42 • Review Questions 43 • Problems and Exercises 44 • Field Exercises 45 • References 46 • Further Reading 46 • Web Resources 47 ▶ CASE: Mountain View Community Hospital 48 Part II Database Analysis 53 An Overview of Part Two 53 Chapter 2 Modeling Data in the Organization 55 Learning Objectives 55 Introduction 55 The E-R Model: An Overview 57 Sample E-R Diagram 57 E-R Model Notation 59 Modeling the Rules of the Organization 60 Overview of Business Rules 61 THE BUSINESS RULES PARADIGM 61 Contents ix Scope of Business Rules 62 GOOD BUSINESS RULES 62 GATHERING BUSINESS RULES 63 Data Names and Definitions 63 DATA NAMES 63 DATA DEFINITIONS 64 GOOD DATA DEFINITIONS 64 Modeling Entities and Attributes 66 Entities 66 ENTITY TYPE VERSUS ENTITY INSTANCE 66 ENTITY TYPE VERSUS SYSTEM INPUT, OUTPUT, OR USER 66 STRONG VERSUS WEAK ENTITY TYPES 67 NAMING AND DEFINING ENTITY TYPES 68 Attributes 70 REQUIRED VERSUS OPTIONAL ATTRIBUTES 70 SIMPLE VERSUS COMPOSITE ATTRIBUTES 71 SINGLE-VALUED VERSUS MULTIVALUED ATTRIBUTES 71 STORED VERSUS DERIVED ATTRIBUTES 72 IDENTIFIER ATTRIBUTE 72 NAMING AND DEFINING ATTRIBUTES 73 Modeling Relationships 75 Basic Concepts and Definitions in Relationships 76 ATTRIBUTES ON RELATIONSHIPS 77 ASSOCIATIVE ENTITIES 77 Degree of a Relationship 79 UNARY RELATIONSHIP 79 BINARY RELATIONSHIP 81 TERNARY RELATIONSHIP 82 Attributes or Entity?