本书系统地讲述数据库原理与SQL Server 2016的功能、应用及实践知识。 全书共分13章，主要内容包括关系数据库知识、SQL Server 2016的安装与配置、数据库的创建与维护、数据库表的操作与管理、数据库表的维护、完整性控制、查询与管理表数据、Transact-SQL编程、存储过程和触发器、数据库安全管理、数据库系统开发配置连接，并且详细介绍了C#和SQL Server 2016系统开发及实训等知识。 本书内容翔实、知识结构合理、语言流畅简洁、案例丰富，适合希望学习SQL Server 2016操作的初学者阅读，也适合作为高等学校计算机科学与技术、软件工程、信息技术等相关专业的数据库课程教材。

    数据库技术是计算机科学技术领域发展*快的，同时也是应用*为广泛的技术。数据库管理系统是信息技术基础设施的重要组成部分，也是国家信息技术的核心部分。数据库与网络技术融合是现代信息技术的基石。SQL Server 2016是一个可信任、高效、智能的数据库平台，能满足目前和将来的数据库管理与使用需求。通过本教材的学习，读者能够掌握数据库设计的基本理论，具有数据库设计能力，同时经过书中的习题与实训的练习，能使得学生在完成本书学习的同时，具有一定的数据库开发能力。

    数据库技术是计算机科学技术发展的基础，也是应用最广的技术之一。数据库管理系统是国家信息基础设施的重要组成部分，是社会进步的助推器，也是提高生产力、提高生产效率、改变民生、推动国家经济发展的重要技术工具。
    Microsoft SQL Server 是一个典型的关系型数据库管理系统，从SQL Server 7.0发展到现在的SQL Server 2016，功能越来越强大。SQL Server 2016为不同用户提供数据库解决方案，增强用户的生产实践能力、提高产品的市场竞争力，同时还解放了生产力。
本书有以下特色：
? 数据库原理与应用的充分融合。
? 内容上理论和实践结构安排合理，先理论后实践。
? 案例丰富经典。
? 系统开发软件升级到最新版本。
? 给出了较系统的系统开发典型案例。
? 结合学生实际学习情况给出大量实训练习。
本书内容
第1章 数据库基础知识，概述数据的发展和系统结构，以及数据库的组成要素、数据库模型、数据库的层次结构和数据库的系统组成等概要知识。
第2章 关系数据库，介绍关系数据库的基本理论知识，包括关系数据模型、结构、操作、完整性、关系代数与范式等知识。
第3章 关系数据库标准语言SQL，介绍SQL语言的特点、基本概念、定义和查询处理等操作。
第4章 数据库设计与编程，主要围绕数据库系统设计与开发的方法、步骤及编程介绍。
第5章 认识SQL Server 2016，简要介绍SQL Server 2016的发展、功能特点、安装与配置、体系结构、Transact-SQL、实用工具架构等。
第6章 SQL Server 2016创建和管理数据库，主要介绍数据库的创建、管理、维护等知识。
第7章 创建与管理SQL Server 2016数据库表，主要介绍数据库数据的类型、表的概念以及表的创建、操作、约束、视图、索引等的定义与实用。
第8章 操纵数据表的数据，涉及表的增、删、改的查询语言应用。
第9章 查询复杂数据，围绕数据库数据的复杂查询介绍。
第10章 存储过程与触发器，介绍自定义存储过程和触发器的创建、调用、修改和删除等操作。
第11章 数据库安全，介绍SQL Server 2016提供的安全管理方法，包括身份验证、账户、数据库用户管理、角色和权限等。
第12章 图书管理系统，介绍通过C#语言和SQL Server 2016开发一个图书管理系统。
第13章 实训，针对前面的知识给出经典实践案例。
除邓立国、佟强、杨姝、蒋宁外，参与本书编写的人员还有李文、周传生、齐振国、宋占峰、王剑辉、王兴辉、蔡云鹏、于涧、逄华、杨雪华、郑云霄、庄天宝、孙雪冬、张鑫、王宁、姚朋军、王凯丽、赵颖、王馨、王德伟、李赛男、于闯、李宇峰、宋芷萱、何明训、富豪等。
编者
2017年7月

    邓立国，东北大学计算机应用博士毕业。2005年开始在沈阳师范大学软件学院、教育技术学院任教，主要研究方向：数据挖掘、知识工程、大数据处理、云计算、分布式计算等。以第1作者发表学术论文30多篇（26篇EI），主编教材 1 部，主持科研课题6项，经费10余万元，多次获得校级科研优秀奖，作为九三社员提出的智慧城市提案被市政府采纳，研究成果被教育厅等单位采用。

第1章 数据库基础知识 1 
1.1 数据库系统概论 1 
1.1.1 数据库系统的基本概念 1 
1.1.2 数据库技术的产生与特点 2 
1.2 数据模型 3 
1.2.1 数据模型的组成要素 4 
1.2.2 数据的概念模型 4 
1.2.3 数据的逻辑模型 9 
1.2.4 数据的物理模型 11 
1.3 数据库系统模式与结构 11 
1.3.1 数据库系统的三级模式结构 11 
1.3.2 数据库系统的二级映像功能 12 
1.4 数据库系统的组成 13 
1.4.1 计算机硬件 13 
1.4.2 计算机软件 13 
1.4.3 数据库系统中的人员 13 
1.5 习题 14 
第2章 关系数据库 16 
2.1 数学中关系的概念 16 
2.2 关系数据模型 18 
2.2.1 关系数据结构 18 
2.2.2 关系操作 19 
2.2.3 关系的完整性 19 
2.3 关系代数 21 
2.3.1 传统的集合运算 21 
2.3.2 专门的关系运算 22 
2.4 关系模式和范式理论 27 
2.4.1 关系模式与属性依赖 27 
2.4.2 范式理论 29 
2.5 习题 34 
第3章 关系数据库标准语言SQL 38 
3.1 SQL语言概述 38 
3.1.1 SQL的特点 38 
3.1.2 SQL的基本概念 39 
3.2 数据定义 40 
3.2.1 模式的定义与删除 41 
3.2.2 基本表的定义、删除与修改 42 
3.2.3 索引的建立与删除 46 
3.3 数据查询 47 
3.3.1 单表查询 47 
3.3.2 多表查询 59 
3.4 数据更新 70 
3.4.1 插入数据 70 
3.4.2 修改数据 72 
3.4.3 删除数据 73 
3.5 视图 74 
3.5.1 定义视图 74 
3.5.2 查询视图 77 
3.5.3 更新视图 78 
3.5.4 视图的作用 80 
3.6 习题 81 
第4章 数据库设计与编程 82 
4.1 数据库设计概述 82 
4.1.1 数据库设计的特点 82 
4.1.2 数据库设计的方法 83 
4.1.3 数据库设计的步骤 84 
4.1.4 数据库设计中的各级模式 85 
4.2 需求分析 86 
4.3 概念设计 88 
4.4 逻辑设计 90 
4.5 数据库的物理设计 93 
4.6 实施与维护 95 
4.7 ODBC编程 97 
4.8 JDBC编程 103 
4.9 习题 108 
第5章 认识SQL Server 2016 109 
5.1 SQL Server 2016简介及功能特点 109 
5.1.1 起源与发展 109 
5.1.2 主要功能特点 110 
5.2 SQL Server 2016的安装与配置 112 
5.2.1 SQL Server 2016的安装 112 
5.2.2 SQL Server 2016的体系结构 118 
5.2.3 SQL Server 2016的新特性 121 
5.2.4 SQL Server 2016的安全 123 
5.2.5 SQL Server 2016的系统配置 124 
5.3 SQL Server 2016的版本和管理工具 126 
5.3.1 使用SQL Server Management Studio 127 
5.3.2 SQL Server的配置管理器 135 
5.3.3 SQL Server Profiler 136 
5.3.4 SQL Server 2016数据库引擎中的新增功能 136 
5.3.5 实用工具 143 
5.3.6 PowerShell 144 
5.4 SQL Server 2016 数据库存储 145 
5.4.1 数据文件和文件组 145 
5.4.2 日志文件 146 
5.5 SQL Server 2016 数据库对象 146 
5.5.1 服务器 146 
5.5.2 数据库 147 
5.5.3 架构 148 
5.5.4 对象名称 149 
5.6 Transact-SQL 149 
5.6.1 Transact-SQL概述 150 
5.6.2 标识符 151 
5.6.3 常量和变量 152 
5.6.4 运算符 155 
5.6.5 表达式 159 
5.6.6 控制流语句 161 
5.6.7 常用函数 166 
5.7 习题 181 
第6章 SQL Server 2016创建和管理数据库 182 
6.1 SQL Server Management Studio 182 
6.1.1 打开SSMS并连接到数据库引擎 182 
6.1.2 显示“已注册的服务器” 184 
6.1.3 注册本地服务器 185 
6.1.4 启动数据库引擎 186 
6.1.5 连接对象资源管理器 187 
6.1.6 使用 SSMS编写代码 187 
6.2 创建数据库 189 
6.2.1 数据库对象 190 
6.2.2 数据库对象标识符 190 
6.2.3 数据库对象结构 191 
6.2.4 使用Management Studio创建数据库 191 
6.3 文件组及其创建与使用 196 
6.3.1 文件组 196 
6.3.2 创建文件组 197 
6.3.3 使用文件组 199 
6.4 管理数据库 200 
6.4.1 查看数据库 200 
6.4.2 修改数据库 202 
6.4.3 删除数据库 203 
6.5 扩大和收缩数据库 204 
6.5.1 扩大数据库 204 
6.5.2 收缩数据库 205 
6.6 导入/导出数据 206 
6.7 备份与恢复数据库 209 
6.7.1 备份类型 209 
6.7.2 恢复模式 210 
6.7.3 备份数据库 210 
6.8 生成SQL脚本 212 
6.8.1 将数据表生成SQL脚本 212 
6.8.2 将数据库生成SQL脚本 213 
6.9 习题 214 
第7章 创建与管理SQL Server 2016 数据库表 216 
7.1 数据类型 216 
7.2 表的概念 221 
7.3 创建表 222 
7.3.1 使用图形界面创建数据表 222 
7.3.2 使用SQL的CREATE TABLE命令创建数据表 223 
7.4 操作表 225 
7.4.1 表结构的修改 225 
7.4.2 操作表数据 229 
7.5 表约束 235 
7.5.1 创建PRIMARY KEY约束 236 
7.5.2 创建UNIQUE约束 239 
7.5.3 创建CHECK约束 241 
7.5.4 比较列约束和表约束 243 
7.6 关系图 244 
7.6.1 创建新的数据库关系图 244 
7.6.2 关系图的使用 246 
7.7 视图 249 
7.7.1 视图概念 249 
7.7.2 创建视图 250 
7.7.3 操作视图 252 
7.8 索引 255 
7.8.1 数据表的存储结构 255 
7.8.2 索引类型 256 
7.8.3 创建表索引 257 
7.8.4 管理索引 259 
7.9 习题 261 
第8章 操纵数据表的数据 262 
8.1 标准查询 262 
8.1.1 SELECT语句的语法格式 262 
8.1.2 获取若干列 263 
8.1.3 获取所有列 264 
8.1.4 使用DISTINCT关键字 265 
8.1.5 使用TOP关键字 266 
8.2 使用WHERE子句 266 
8.2.1 使用比较运算符 266 
8.2.2 使用逻辑运算符 267 
8.2.3 使用范围运算符 268 
8.2.4 使用IN条件 269 
8.2.5 使用LIKE条件 270 
8.2.6 使用IS NULL条件 271 
8.3 格式化结果集 272 
8.3.1 排序结果集 272 
8.3.2 分组结果集 273 
8.3.3 统计结果集 274 
8.4 插入数据 275 
8.4.1 使用INSERT语句插入数据 275 
8.4.2 使用INSERT...SELECT语句插入数据 276 
8.4.3 使用SELECT...INTO语句创建表 277 
8.5 更新数据 278 
8.5.1 修改表数据 279 
8.5.2 根据其他表更新数据 279 
8.5.3 使用TOP表达式修改数据 280 
8.6 删除数据 281 
8.6.1 使用DELETE语句删除数据 281 
8.6.2 使用TRUNCATE TABLE语句 281 
8.6.3 删除基于其他表中的数据行 282 
8.7 习题 283 
第9章 查询复杂数据 284 
9.1 多表连接 284 
9.1.1 基本连接操作 284 
9.1.2 使用别名 285 
9.1.3 多表连接查询 286 
9.1.4 含有JOIN关键字的连接查询 286 
9.2 内连接 287 
9.2.1 等值连接查询 287 
9.2.2 非等值连接查询 288 
9.2.3 自然连接查询 289 
9.3 外连接 289 
9.3.1 左外连接查询 290 
9.3.2 右外连接查询 291 
9.3.3 完全外连接查询 291 
9.4 交叉连接 292 
9.4.1 不使用WHERE子句的交叉连接查询 292 
9.4.2 使用WHERE子句的交叉连接查询 293 
9.5 自连接 293 
9.6 联合查询 294 
9.7 子查询 294 
9.7.1 使用IN关键字 294 
9.7.2 使用EXISTS关键字 295 
9.7.3 使用比较运算符 296 
9.7.4 返回单值的子查询 296 
9.7.5 使用嵌套子查询 297 
9.8 习题 297 
第10章 存储过程与触发器 299 
10.1 存储过程 299 
10.1.1 使用存储过程 299 
10.1.2 管理存储过程 305 
10.1.3 处理错误信息 306 
10.1.4 优化存储过程 309 
10.2 触发器 310 
10.2.1 了解触发器 310 
10.2.2 创建触发器 313 
10.2.3 管理触发器 317 
10.3 习题 319 
第11章 数据库安全 320 
11.1 数据库安全威胁 320 
11.2 安全策略 322 
11.3 SQL Server 2016安全机制 324 
11.3.1 登录名管理 325 
11.3.2 数据库用户管理 328 
11.3.3 数据库角色 330 
11.4 权限管理 335 
11.4.1 权限类型 336 
11.4.2 常见对象的权限 337 
11.4.3 授予权限 337 
11.4.4 收回和否认权限 338 
11.5 习题 339 
第12章 图书管理系统 341 
12.1 系统概述 341 
12.1.1 需求分析 341 
12.1.2 功能分析 342 
12.2 数据库设计 343 
12.2.1 设计数据表 343 
12.2.2 设计存储过程 344 
12.3 创建图书管理系统项目 345 
12.3.1 搭建项目 345 
12.3.2 应用引用 346 
12.3.3 提取公共模块 347 
12.4 管理员登录 370 
12.5 主界面功能模块实现 375 
12.5.1 主窗体设计与代码实现 376 
12.5.2 系统管理功能模块 415 
12.5.3 图书管理 423 
12.5.4 类型管理 435 
第13章 实训 442 
13.1 SQL Server 2016的安装与配置 442 
13.2 创建管理SQL Server 2016数据库和表 443 
13.3 表的基本操作 448 
13.4 数据查询 449 
13.5 Transact-SQL 453 
13.6 视图 454 
13.7 索引操作 456 
13.8 存储过程与触发器 457 
13.9 数据完整性 459 
13.10 函数的应用 461 
13.11 程序设计 463 
13.12 数据库备份与还原 464 
13.13 数据库导入/导出 465 
13.14 SQL Server 2016数据库的安全 466 
参考文献 468 

第 1 章
? 数据库基础知识 ?
数据库是数据管理的最新技术，也是计算机科学的重要分支。本章主要介绍数据库的基础知识、数据库系统的组成等内容。
1.1 数据库系统概论
1.1.1 数据库系统的基本概念
数据库系统主要涉及数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统4个基本概念。
数据（Data）指能输入计算机并能被计算机程序处理的所有符号，是数据库中存储的基本对象。数据的种类很多，如数字、文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等都属于数据。必须赋予一定的含义才能使数据具有意义，这种含义称为数据的语义，数据与语义不可分。例如，63是一个数据，它可以代表一个学生的某科成绩、某个人的年龄、某系的学生人数等，只有把63赋予语义后，才能表示确定的意义。
数据库（DataBase，DB）是指在计算机存储设备上建立起来的用于存储数据的仓库，其中存放的数据是可以长期保留、有组织、可共享的数据集合。也就是按照一定的数学模型组织、描述和存储数据，使得数据库中的数据具有尽可能小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性的特点，并可在一定范围内共享给多个用户。
数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）是位于用户和操作系统之间的数据管理软件。用它实现数据定义、组织、存储、管理、操纵以及数据库建立、维护、事务管理、运行管理等功能。
数据库系统（DataBase System，DBS）是指带有数据库并利用数据库技术对计算机中的数据进行管理的计算机系统。它可以实现有组织地、动态地存储大量相关数据，并提供数据处理和信息资源等共享服务。数据库系统一般由满足数据库系统要求的计算机硬件和包括数据库、数据库管理系统、数据库应用开发系统在内的计算机软件以及数据库系统中的人员组成，如图1-1所示。
在不引起混淆的情况下，数据库系统也简称数据库。


图1-1 数据库系统
1.1.2 数据库技术的产生与特点
在数据库技术产生之前，对数据的管理经历了人工管理和文件系统两个阶段。
20世纪50年代中期以前属于人工管理数据的阶段。当时，计算机主要用于科学计算，数据采用批处理的方式，计算机硬件中没有磁盘外部存储设备，软件没有操作系统，因此只能采用人工的方式对数据进行管理。人工管理数据的特点：数据不保存、应用程序管理数据、数据不能共享、数据不具有独立性。人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系如图1-2所示。


图1-2 人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系
20世纪50年代后期到60年代中期属于文件系统阶段。此时，计算机硬件中已经配置了磁盘、磁鼓等外部存储设备，软件操作系统中已经具备专门进行数据管理功能的系统，即文件系统。文件系统的特点为：数据可以长期保留、有文件系统管理数据、数据的共享性和独立性差、冗余度大。文件系统应用程序与数据之间的对应关系如图1-3所示。
……