数据库管理系统原型.doc

简介：
本文档《数据库管理系统原型》探讨了设计和实现一个基础数据库管理系统的概念框架与关键技术，包括数据模型、存储结构及查询处理机制。 第二部分：数据库管理原型系统 实践项目一：SQL语言的词法与语法分析 **实验目的** 熟练掌握基本SQL语句的编写，并为其定义文法规则。 **实验内容** 1. 为每个基础SQL语句制定文法。 2. 开发一个词法和语法解析器。 3. 执行相应的语义检查。 4. 构建查询的内部表示形式。 实践项目二：创建数据库及数据操作功能 **实验目的** 掌握在数据库管理系统中，实现创建数据库、关系模式维护以及数据管理的技术方法。 **实验内容** 1. 使用高级语言来建立数据库用户并完成权限管理： - 创建新用户 - 授权给特定的用户 - 撤销用户的权限 2. 用高级语言构建数据库表结构： - 设计文件存储方式和访问机制； - 属性数量不限，类型包括整数、实数及字符串； - 定义完整性约束条件； - 将相关信息存入数据字典。 3. 使用高级语言实现删除表格的功能： - 删除指定的表并维护数据字典信息 - 如果存在索引，则一并清除相关文件 4. 用编程手段添加或移除属性，并更新元数据记录。 5. 利用程序创建和消除视图，同时保持数据字典同步。 6. 使用高级语言进行数据库中表行的插入、删除及修改操作，在必要时维护索引结构 7. 构建一个展示数据库表格内容的功能模块以测试上述功能。 **说明** 实验任务2至7为必做项；其余可任选。 实践项目三：索引创建与撤销 **实验目的** 掌握数据库管理系统中的索引技术应用方法。 **实验内容** 1. 使用高级语言为主键属性建立索引，包括两种情况： - 主键有序 - 主键无序 2. 为非主属性生成B树型或散列式索引。 3. 创建任意属性的B-Tree索引结构； 4. 根据需要删除已创建的所有类型的索引文件，并更新数据字典条目。 **说明** 实验内容1、7是必做项，2和4中任选一项执行其余可自由选择完成。 实践项目四：查询优化 **实验目的** 掌握启发式关系代数的优化技巧。 **实验内容** 1. 将SQL语句转换成语法树的形式，并支持以下操作： - 选择（含AND/OR条件） - 投影 - 连接（等值连接和自然连接） - 集合运算（并、交、差） 2. 应用启发式关系代数优化策略，对初始查询树进行变换以生成更高效的执行计划； 3. 确定多表联合时的最佳连接顺序。 **说明** 实验内容1至2为必做项；第3条可选不做。 实践项目五：查询处理 **实验目的** 掌握关系代数操作的具体实现算法。 **实验内容** 1. 实现选择运算的两种不同方法： - 表扫描 - 索引搜索 2. 构建基于排序的分组和聚合过程； 3. 设计基于排序的投影处理程序。 4. 开发集合并、交、差操作算法，使用了先对数据进行排序的方法。 5. 实现连接操作（自然连接与等值链接）： - 循环嵌套 - 排序-归并 - 利用索引的查找方法 - 散列技术 **说明** 实验内容1至6为必做项；每个任务中包括多个算法时，可任选一个实现。 实践项目六：数据库恢复机制 **实验目的** 掌握使用日志进行数据保护的方法。 **实验内容** 1. 根据用户操作记录生成两种类型的日志： - 再现（REDO）日志 - 撤销/再现（UNDO/REDO）日志 2. 设置系统故障，采用即时写入技术恢复数据库。 3. 遇到错误时利用延迟更新策略来修复数据。 **说明** 实验内容2和3中选择一项执行即可；另一项可不做。 实践项目七：并发控制机制 **实验目的** 掌握两阶段锁协议以及基于时间戳的并发处理方式。 **实验内容** 1. 使用多进程技术同时访问数据库； 2. 实现两段式锁定策略以达成一致性。 3. 采用时间戳的方法来实施并行事务协调。 **说明** 选择执行任务2或任务3；另一项可不做。