کتاب Database Systems

کتاب Database Systems (سیستم‌های پایگاه داده: یک رویکرد عملی) نسخه سوم از این کتاب است که به تازگی در سال 2022 به چاپ رسیده است. این کتاب در 21 فصل به صورت مفصل در مورد انواع سیستم پایگاه‌های داده و مطالب مربوط به آن بحث و بررسی می‌کند.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Database Systems را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب Database Systems:

این کتاب با در نظر گرفتن سه گروه هدف گردآوری شده است: این کتاب برای دانشجویان کارشناسی علوم کامپیوتر (CS) یا یک رشته مرتبط که در حال گذراندن دوره‌ای در سیستم‌های پایگاه داده هستند مناسب است. دانشجویان تحصیلات تکمیلی که در حال گذراندن یک دوره مقدماتی در این موضوع هستند نیز ممکن است آن را مفید بدانند.

در نهایت، مهندسین نرم‌افزار و/یا متخصصان فناوری اطلاعات (IT) که به یک مرجع سریع در مورد طراحی پایگاه داده نیاز دارند، ممکن است آن را مفید بدانند. انگیزه‌ای که این کار را هدایت کرد، تمایل به ارائه یک راهنمای مختصر اما جامع برای رشته طراحی، ساخت، پیاده‌سازی و مدیریت پایگاه داده بود. پس از چندین سال کار در مهندسی نرم‌افزار و صنایع IT قبل از تغییر شغلی به دانشگاه، مشاهده کردم که بسیاری از متخصصان فناوری اطلاعات و مهندسان نرم‌افزار تمایل چندانی به مهارت‌های طراحی پایگاه داده خود ندارند.

این اغلب در تکثیر برنامه‌های نرم‌افزاری با پایگاه داده‌های زیربنایی طراحی ناکافی منعکس می‌شود. در این متن، رشته طراحی و مدیریت سیستم‌های پایگاه داده در چارچوب یک تصویر بزرگتر – مهندسی نرم‌افزار مورد بحث قرار می‌گیرد. خواننده از همان ابتدا متوجه می‌شود که پایگاه داده جزء مهمی از یک سیستم نرم‌افزاری است و طراحی و مدیریت صحیح پایگاه داده جزء لاینفک موفقیت سیستم نرم‌افزاری است. علاوه بر این و به طور همزمان، خواننده به درک ارزش عظیم یک پایگاه داده به درستی طراحی شده برای موفقیت یک شرکت تجاری هدایت می‌شود.

کتاب Database Systems از یادداشت‌های سخنرانی که در طی چندین سال جمع‌آوری و آزمایش شده‌اند و نتایج برجسته‌ای داشته است، اقتباس شده است. یادداشت‌های سخنرانی از تجربیات شخصی به دست آمده در صنعت در طول سال‌ها و همچنین پیشنهادات متخصصان و دانشجویان مختلف استفاده می‌کنند. فصل‌ها به گونه‌ای سازماندهی شده اند که منعکس کننده رویکرد من در تدریس درس باشد، اما هر فصل ممکن است به تنهایی خوانده شود.

متن به طور خاص برای رسیدن به سه هدف تهیه شده است: پوشش جامع، مختصر و مرتبط. پوشش جامع و مختصر اغلب به عنوان اهداف رقابتی عمل می‌کنند. برای دستیابی به هر دو، من رویکردی عمل‌گرایانه را اتخاذ کرده‌ام که مستقیماً به موضوعات مهم برای هر موضوع می‌پردازد و از مطالب غیرضروری اجتناب می‌کند، در حالی که از مسئله مربوط بودن به عنوان نیروی متعادل کننده استفاده می‌کند. علاوه بر این، خوانندگان باید ویژگی‌های زیر را بسیار راحت بیابند:

◾ پاراگراف‌های کوتاهی که جنبه‌های برجسته موضوع مورد بحث را بیان می‌کند

◾ نقاط یا اعداد برای مشخص کردن موارد مهمی که باید به خاطر بسپارید

◾ نمودارها و تصاویر برای افزایش درک خواننده

◾ مثال‌های واقعی

◾ معرفی چند روش اصلی که برای طراحی پایگاه داده قابل اجرا هستند. موارد اصلی عبارتند از: لیست روابط-ویژگی‌ها (RAL مانند بخش 3.8). کنوانسیون نامگذاری اشیاء (ONC در بخش 3.9)؛ شبکه مشخصات شی/ نهاد (O/ESG مانند بخش 5.8). نمودار توپولوژی رابط کاربری (UITC در بخش 6.3)؛ طراح رابط منوی پویا (DMID مانند بخش 21.3)؛ و نمودار توپولوژی اطلاعات (ITC در بخش 21.4.9)

◾ دستورالعمل‌های گام‌به‌گام و خواننده پسند برای حل مشکلات سیستم‌های پایگاه داده عمومی

◾ هر فصل با یک مرور کلی شروع می‌شود و با خلاصه‌ای به پایان می‌رسد

◾ یک فصل با نمونه سوالات تکلیف (برای دانش‌آموز) و مطالعات موردی (برای دانش‌آموز و همچنین پزشک)

موارد جدید در ویرایش 3 کتاب Database Systems

این نسخه نشان دهنده بهبود نسخه دوم است. در هر فصل، مطالب اصلاح شده است. شکل‌ها و تصاویر اصلاح شده و موارد جدیدی اضافه شده است. و مطالب اضافی اضافه شده است. فصل 26 اطلاعات جدیدی را نشان می‌دهد که در نسخه‌های قبلی پوشش داده نشده است.

در این فصل، من جایگزین‌های DBMS مانند مدل Entity–Attributes–Value، پایگاه‌های داده NoSQL، چارچوب‌های پشتیبانی از پایگاه داده و سایر فناوری‌های پایگاه داده در حال رشد را مورد بحث قرار می‌دهم. سازماندهی متن متن در 31 فصل (26 فصل منظم و 5 ضمیمه) تنظیم شده است که در شش بخش قرار داده شده است. از ابتدا تا انتها، متن به عنوان یک مکالمه دوستانه با دانش‌آموزان نوشته می‌شود – روشی که جلسات کلاس درس سازماندهی می‌شود. سرفصل‌های بیان شده به شرح زیر است:

قسمت الف: مباحث مقدماتی

فصل 01: مقدمه ای بر سیستم‌های پایگاه داده

فصل 02: محیط سیستم پایگاه داده

بخش B: مدل پایگاه داده رابطه‌ای

فصل 03: معرفی مدل رابطه‌ای

فصل 04: قوانین یکپارچگی و عادی‌سازی

فصل 05: مدل‌سازی و طراحی پایگاه داده

فصل 06: طراحی رابط کاربری پایگاه داده

فصل 07: جبر رابطه‌ای

فصل 08: حساب رابطه‌ای

فصل 09: نگاه بازتابی به مدل رابطه‌ای

بخش C: زبان پرس و جو ساختاریافته (SQL)

فصل 10: مروری بر SQL

فصل 11: بیانیه‌های تعریف SQL

فصل 12: بیانیه‌های دستکاری داده‌های SQL

فصل 13: دیدگاه‌های منطقی و امنیت

فصل 14: کاتالوگ سیستم

فصل 15: برخی از محدودیت‌های SQL

بخش D: موضوعات پیشرفته

فصل شانزدهم: مدیریت پایگاه داده

فصل 17: سیستم‌های پایگاه داده توزیع شده

فصل 18: پایگاه داده‌های شی

فصل 19: انبار داده و استخراج اطلاعات

فصل 20: پایگاه‌های داده قابل دسترسی به وب

فصل 21: استفاده از پایگاه‌های داده رابطه‌ای برای تقویت سیستم‌های پشتیبانی مدیریت

بخش e: مروری بر معاصر

مجموعه‌ها و فناوری‌های DBMS

فصل 22: مروری بر اوراکل

فصل 23: مروری بر DB2

فصل 24: مروری بر MySQL

فصل 25: مروری بر SQL Server

فصل 26: سایر روش‌های پایگاه داده در حال ظهور

بخش F: ضمائم

پیوست 1: بررسی درختان

پیوست 2: بررسی هشینگ

پیوست 3: بررسی تکنیک‌های جمع آوری اطلاعات

پیوست 4: نحو BNF برای بیانیه‌های انتخاب شده SQL

پیوست 5: نمونه تمرینات و سوالات امتحانی

مروری بر فصول

فصل 1 کتاب Database Systems به معرفی دوره در سیستم‌های پایگاه داده، تعیین اهمیت، دامنه و ارتباط آن می‌پردازد. فصل تحت عناوین فرعی زیر ادامه می‌یابد: تعریف و منطق. اهداف یک سیستم پایگاه داده، مزایای سیستم پایگاه داده؛ رویکردهای طراحی پایگاه داده؛ ویژگی‌های مطلوب یک سیستم پایگاه داده؛ چرخه عمر توسعه پایگاه داده، خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 2 کتاب Database Systems دانش‌آموز را در معرض محیط یک سیستم پایگاه داده قرار می‌دهد. این شامل بحث درباره عناوین زیر است: سطوح معماری، نگاشت بین سطحی؛ پرسنل پایگاه داده؛ سیستم مدیریت پایگاه داده؛ اجزای مجموعه DBMS؛ چشم‌اندازهای ظاهری و سمت سرور. معماری سیستم پایگاه داده، طبقه بندی سیستم پایگاه داده، خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 3 کتاب Database Systems دانش‌آموز را با اصول اساسی مدل رابطه‌ای برای طراحی پایگاه داده آشنا می‌کند. این فصل موارد زیر را مورد بحث قرار می‌دهد: مفاهیم اساسی. دامنه‌ها؛ روابط؛ سیستم پایگاه داده رابطه‌ای، شناسایی روابط؛ نمایندگی روابط؛ پیاده‌سازی روابط؛ Relation-Atributes List و Relationship List. کنوانسیون نامگذاری پایگاه داده؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 4 کتاب Database Systems قوانین مختلف یکپارچگی و عادی سازی داده‌ها را مورد بحث قرار می‌دهد. این فصل عناوین زیر را پوشش می‌دهد: قوانین یکپارچگی اساسی؛ مفهوم کلید خارجی؛ منطق عادی سازی؛ وابستگی عملکردی و تجزیه بدون تلفات. اولین فرم عادی؛ فرم عادی دوم؛ فرم سوم عادی؛ فرم معمولی Boyce–Codd، فرم چهارم عادی؛ فرم نرمال پنجم؛ سایر اشکال عادی؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 5 اصول بحث شده در فصل‌های 3 و 4 را در مورد مسئله مدل‌سازی و طراحی پایگاه داده اعمال می‌کند. در این فصل رویکردهای مختلف برای مدل‌سازی و طراحی پایگاه داده مورد بحث قرار می‌گیرد. موضوعات فرعی شامل مدل پایگاه داده و طراحی پایگاه داده است. مدل E-R مورد بازبینی قرار گرفت. طراحی پایگاه داده با مدل E-R. مدل رابطه‌ای گسترده. طراحی پایگاه داده با مدل رابطه‌ای توسعه یافته. مدل UML؛ طراحی پایگاه داده با مدل UML. نوآوری: شبکه مشخصات شی/ موجودیت. طراحی پایگاه داده با استفاده از تئوری عادی سازی. مدل پایگاه داده و ابزار طراحی. خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 6 کتاب Database Systems اصول اساسی طراحی رابط کاربری (پایگاه داده) را خلاصه می‌کند. این فصل کوتاه با عناوین زیر ادامه می‌یابد: مقدمه، تصمیم گیری در مورد رابط کاربری؛ مراحل طراحی رابط کاربری؛ توسعه و پیاده سازی رابط کاربری؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 7 کتاب Database Systems خواننده را با جبر رابطه‌ای به عنوان پایه‌ای برای درک نحوه پیاده سازی پایگاه‌های داده آشنا می‌کند. همچنین شامل یک پایگاه داده کالج نمونه است که به عنوان مرجع برای فصل‌های بعدی استفاده می‌شود. موضوعات فرعی مورد بحث عبارتند از: مقدمه، عملیات اساسی جبر رابطه‌ای، نحو جبر رابطه‌ای، نام مستعار، تغییر نام و انتساب رابطه‌ای. سایر عملیات؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل هشتم کتاب Database Systems دانش‌آموز را با حساب رابطه‌ای به عنوان مکمل و معادل جبر رابطه‌ای فصل قبل آشنا می‌کند. پس از مقدمه، این فصل بحث را از طریق عنوان‌های زیر ادامه می‌دهد: نمادهای حساب دیفرانسیل و انتگرال و تصاویر. کمیت، متغیرهای آزاد و محدود. قوانین جایگزینی و قوانین استانداردسازی؛ بهینه‌سازی پرس و جو؛ حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبط با دامنه. خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 9 کتاب Database Systems مدل رابطه‌ای را با جزئیات بیشتر با بحث در مورد الزامات فنی مدل رابطه‌ای و همچنین 12 قانون Codd برای سیستم‌های پایگاه داده رابطه بررسی می‌کند. عناوین فرعی عبارتند از: مدل رابطه‌ای خلاصه شده، پیامدهای مدل رابطه‌ای، خلاصه و سخنان پایانی.

پس از پایه‌گذاری در فصل‌های قبلی، فصل 10 کتاب Database Systems به مطالعه متمرکز زبان پرس و جو ساخت‌یافته (SQL)، زبان منتخب پایگاه داده جهانی می‌پردازد. این فصل یک نمای کلی از زبان ارائه می‌دهد: حقایق مهم. مزایای SQL؛ خلاصه و سخنان پایانی.

برخلاف چندین متن در این زمینه، مطالعه SQL (در ابتدا) با بحث در مورد عبارات زبان تعریف داده (DDL) در فصل 11 کتاب Database Systems آغاز می‌شود. زیرنویس‌های تحت پوشش عبارتند از: مروری بر محیط SQL Oracle. ایجاد پایگاه داده؛ مدیریت پایگاه داده؛ ایجاد فضای جدول. مدیریت فضای جدول؛ ویژگی‌های Oracle Cloud. بیانیه ایجاد جدول؛ حذف یا تغییر جدول. کار با شاخص‌ها؛ ایجاد و مدیریت دنباله‌ها؛ تغییر و حذف توالی. ایجاد و مدیریت مترادف‌ها؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 12 کتاب Database Systems عبارات زبان دستکاری داده (DML) SQL را مورد بحث قرار می‌دهد. این شامل: درج داده‌ها. عملیات به روز رسانی؛ حذف داده‌ها؛ عملیات تعهد و بازگشت. نحو پایه برای پرس و جوها. پرس و جوهای ساده؛ پرس و جوهای شامل جداول متعدد. پرس و جوهای مربوط به استفاده از توابع. پرس و جو با استفاده از LIKE و BETWEEN اپراتورها. پرس و جوهای تودرتو؛ پرس و جوهای مربوط به عملیات مجموعه. پرس و جو با متغیرهای زمان اجرا. پرس و جوهای مربوط به دستورات فرمت SQL Plus. SQL تعبیه شده؛ پرس و جوهای پویا؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 13 کتاب Database Systems دیدگاه‌های منطقی SQL و امنیت را مورد بحث قرار می‌دهد. مناطق تحت پوشش عبارتند از: دیدگاه‌های منطقی سنتی. امنیت سیستم؛ نماهای مادی شده خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 14 کتاب Database Systems کاتالوگ سیستم (که به عنوان فرهنگ لغت داده نیز نامیده می‌شود) و اهمیت آن برای یک DBMS بحث می‌کند. دیکشنری داده اوراکل به عنوان مطالعه موردی استفاده می‌شود. عناوین زیر پوشش داده شده است: مقدمه، سه جدول کاتالوگ مهم، سایر جداول کاتالوگ، پرس و جو از کاتالوگ سیستم. به روز رسانی کاتالوگ سیستم؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 15 کتاب Database Systems برخی از محدودیت‌های SQL را برجسته می‌کند. این موارد عبارتند از: محدودیت‌های برنامه نویسی. محدودیت در مشاهده اجرای دقیق یکپارچگی ارجاعی؛ محدودیت در ستون‌های محاسبه شده. اگر–پس محدودیت؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 16 کتاب Database Systems به موضوع مدیریت پایگاه داده می‌پردازد. تحت عنوان زیر ادامه می‌یابد: نصب، ایجاد و پیکربندی پایگاه داده. امنیت پایگاه داده؛ مدیریت پایگاه داده؛ پشتیبان گیری و بازیابی پایگاه داده؛ تنظیم پایگاه داده؛ حذف پایگاه داده؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 17 کتاب Database Systems سیستم‌های پایگاه داده توزیع شده را در زمینه‌های زیر مورد بحث قرار می‌دهد: مقدمه. مزایای سیستم‌های پایگاه داده توزیع شده. دوازده قانون برای سیستم‌های پایگاه داده توزیع شده. چالش‌های سیستم‌های پایگاه داده توزیع شده؛ دروازه‌های پایگاه داده؛ آینده سیستم‌های پایگاه داده توزیع شده. خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 18 کتاب Database Systems پایگاه داده‌های شی‌گرا (OO) را به عنوان جایگزینی برای پایگاه‌های داده رابطه‌ای مورد بحث قرار می‌دهد. فصل تحت عنوان زیر پیش می رود: مقدمه، مروری بر سیستم‌های مدیریت پایگاه داده شی‌گرا. چالش‌های سیستم‌های مدیریت پایگاه داده شی گرا. رویکردهای ترکیبی؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 19 کتاب Database Systems انبار داده را در زمینه‌های زیر مورد بحث قرار می‌دهد: مقدمه. منطق ذخیره‌سازی داده‌ها؛ ویژگی‌های یک انبار داده، معماری انبار داده، استخراج، تبدیل و بارگذاری؛ خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 20 کتاب Database Systems مروری بر پایگاه‌های داده قابل دسترسی به وب در زمینه‌های زیر ارائه می‌کند: مقدمه و منطق. معماری پایگاه داده قابل دسترسی به وب. فن آوری های حمایتی؛ پیاده سازی با اوراکل؛ پیاده سازی با DB2، پیاده سازی عمومی از طریق ابزارهای Front-end و Back-end. خلاصه و سخنان پایانی.

فصل 21 کتاب Database Systems بینش هایی در مورد استفاده از پایگاه‌های داده رابطه‌ای برای لنگر انداختن سیستم‌های پشتیبانی مدیریت (MSS) ارائه می‌دهد. بسیاری از محتوای پوشش داده شده بر اساس تحقیقات قبلی انجام شده در این زمینه است.

موضوعات اصلی تحت پوشش عبارتند از: مروری بر سیستم‌های پشتیبانی مدیریت. ایجاد امنیت سیستم از طریق طراحی پایگاه داده. مطالعه موردی: طراح رابط منوی پویا. منتخب ایده‌های پروژه MSS. خلاصه و سخنان پایانی. فصل‌های 22 تا 25 به ارائه یک نمای کلی از چهار مجموعه برجسته DBMS، یعنی Oracle، DB2، MySQL، و SQL Server (یکی در هر فصل) اختصاص داده شده است.

هر فصل ویژگی‌های اصلی مجموعه DBMS مورد بحث را مشخص می‌کند، مروری بر اجزای اصلی ارائه می‌دهد، برخی از کاستی‌ها را ذکر می‌کند و با خلاصه و برخی نکات پایانی پایان می‌یابد.

در نهایت، فصل 26 سایر روش‌های پایگاه داده نوظهور مانند مدل Entity– Attributes–Value، چارچوب‌های پشتیبانی از پایگاه داده، پایگاه‌های داده NoSQL و سایر روندهای رو به رشد را بررسی می‌کند. ضمائم 1 و 2 به ترتیب مروری بر درختان و هش کردن ارائه می‌دهند که در یک دوره معمولی در ساختارهای داده و الگوریتم‌ها پوشش داده شده است.

پیوست 3 تکنیک‌های گردآوری اطلاعات را که معمولاً در دوره مهندسی نرم‌افزار پوشش داده می‌شود، مرور می‌کند. ضمیمه 4 نحو BNF را برای دستورات SQL انتخاب شده ارائه می‌کند. در نهایت، ضمیمه 5 نمونه سوالات امتحانی و مطالعات موردی را برای دانش‌آموز ارائه می‌دهد تا روی آنها تمرین کند.

سرفصل‌های کتاب Database Systems:

• Cover
• Half Title
• Title Page
• Copyright Page
• Table of Contents
• Preface
• Section A: Preliminary Topics
  • Chapter 1 Introduction to Database Systems
  • Chapter 2 The Database System Environment
• Section B: The Relational Database Model
  • Chapter 3 Introducing the Relational Model
  • Chapter 4 Integrity Rules and Normalization
  • Chapter 5 Database Modeling and Design
  • Chapter 6 Database User Interface Design
  • Chapter 7 Relational Algebra
  • Chapter 8 Relational Calculus
  • Chapter 9 Reflective Look at the Relational Database Model
• Section C: The Structured Query Language
  • Chapter 10 Overview of SQL
  • Chapter 11 SQL Data Definition Statements
  • Chapter 12 SQL Data Manipulation Statements
  • Chapter 13 Logical Views and System Security
  • Chapter 14 The System Catalog
  • Chapter 15 Some Limitations of SQL
• Section D: Advanced Topics
  • Chapter 16 Database Administration
  • Chapter 17 Distributed Database Systems
  • Chapter 18 Object Databases
  • Chapter 19 Data Warehousing
  • Chapter 20 Web-Accessible Databases
  • Chapter 21 Using Database Systems to Anchor Management Support Systems
• Section E: Overview of Selected DBMS Suites and Technologies
  • Chapter 22 Overview of Oracle
  • Chapter 23 Overview of Db2
  • Chapter 24 Overview of MySQL
  • Chapter 25 Overview of Microsoft SQL Server
  • Chapter 26 Other Emerging Database Methodologies
• Section F: Appendices
  • Appendix 1: Review of Ttrees
  • Appendix 2: Review of Hashing
  • Appendix 3: Review of Iinformation-Gathering Ttechniques
  • Appendix 4: BNnF Syntax for Selected SQL Statements
  • Appendix 5: Sample Eexercises and Eexamination Questions
• Index

جهت دانلود کتاب Database Systems می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.