工程数据库系统 (2008 年度畅销榜NO.52095 )

本书全面系统地论述了工程数据库系统的理论和技术，其内容分为三大部分：第一部分介绍了与工程数据库有关的基础知识，包括工程数据库发展史、计算机辅助设计和计算机辅助制造基础，详尽论述了工程数据库与商用数据库的特点分析，充分展示了工程数据库的客观需求等等；第二部分为工程数据库概论，分别对几何元素在数据库中的模式表示、工程数据库的特性、工程数据库的各种数据模型、工程数据库语言、工程数据库管理系统、工程数据库的物理组织方法、工程数据库体系结构、长事务和版本管理、工程数据的完整性安全性检查等项具体实现技术都作了较详细的论述．与此同时，还对在集成工程系统中如何嵌入工程数据库的方法，以及复杂系统通用的设计分析方法(IDEF和IDEF)作了详细的介绍；最后一部分介绍了具有特色的一些工程数据库系统，如工程专家数据库系统、地理数据库以及6个典型的工程数据库管理系统。因为工程数据库涉及到多种学科，本书结合应用对关键技术给出了一些解决方法。\r\n\r\n 本书可作为数据库研究人员的研究参考书，也可作为研究生和本专业高年级大学生的教材。\r\n\r\n \r\n
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第一部分 工程数据库管理的基础 \r\n\r\n 第一章 数据库技术的发展 \r\n\r\n l. 1 数据库管理发展历程 \r\n\r\n 1. 2 数据库管理系统与文件管理系统的主要区别 \r\n\r\n 1. 3 数据库技术的新进展 \r\n\r\n 1. 3. 1 数据库的争论——历史的回顾 \r\n\r\n l. 3. 2 数据库技术的新进展 \r\n\r\n 1. 4 为何要研究工程数据库 \r\n\r\n 第二章 工程数据库的发展史及其定义 \r\n\r\n 2. 1 工程数据库的发展史 \r\n\r\n 2. 2 工程数据库的定义 \r\n\r\n 第三章 工程数据库结构 \r\n\r\n 第四章 计算机辅助设计和计算机辅助制造基础 \r\n\r\n 4. 1 CAD／CAM技术发展概况 \r\n\r\n 4. 2 CAD／CAM的定义范畴 \r\n\r\n 4. 3 CAD系统主要组成部分 \r\n\r\n 4. 4 CAD／CAM的作业方式及配置 \r\n\r\n 4. 5 CAD／CAM系统的定义 \r\n\r\n 4. 6 CAD/CAM系统的支撑软件 \r\n\r\n 第五章 工程数据库与商用数据库的特点分析 \r\n\r\n 第二部分 工程数据库概论 \r\n\r\n 第六章 几何元素在数据库中的表示 \r\n\r\n 6. 1 前言 \r\n\r\n 6. 2 坐标系 \r\n\r\n 6. 3 曲线 \r\n\r\n 6. 4 曲面 \r\n\r\n 6. 5 体素 \r\n\r\n 6. 6 立体造型的几何模型及模式描述 \r\n\r\n 6. 6. 1 几何造型中的基本概念 \r\n\r\n 6. 6. 2 线框(Wire—Frame)模型 \r\n\r\n 6. 6. 3 边界表示(B—rep)模型 \r\n\r\n 6, 6. 4 结构的立体几何表示(CSG树)模型 \r\n\r\n 6. 6. 5 CSG树与B—rep边界表示 \r\n\r\n 6. 6. 6 几何交线和网格组 \r\n\r\n 6. 6. 7 立体造型系统的一种数据模式 \r\n\r\n 6. 7 结语 \r\n\r\n 第七章 工程数据库的特性 \r\n\r\n 7. 1 数据的工程性 \r\n\r\n 7. 2 数据的形态 \r\n\r\n 7. 3 复杂实体的处理 \r\n\r\n 7. 4 变长数据实体的处理 \r\n\r\n 7. 5 动态模式修改和可扩展数据类型 \r\n\r\n 7. 6 图形数据和数据库版本管理 \r\n\r\n 7. 7 长事务及并发控制 \r\n\r\n 第八章 工程数据库的数据模型 \r\n\r\n 8. 1 引言 \r\n\r\n 8. 2 一种CAD数据模型 \r\n\r\n 8. 2. 1 CAD数据模型的基本构造 \r\n\r\n 8. 2. 2 CAD数据模型的操纵和实现 \r\n\r\n 8. 2. 3 实例 \r\n\r\n 8. 3 面向CAD/CAPP／CAM集成的数据模型 \r\n\r\n 8. 3. 1 面向对象数据模型的方法 \r\n\r\n 8. 3. 2 建立面向CAD/CAPP／CAM集成的数据模型 \r\n\r\n 8. 4 扩充的网状数据模型(面向工程的网状数据组织) \r\n\r\n 8. 5 扩展的关系数据模型 \r\n\r\n 8. 5. 1 背景 \r\n\r\n 8. 5. 2 新型扩展的关系数据模型 \r\n\r\n 8. 6 语义网络数据模型 \r\n\r\n 8. 6. 1 语义网络表达 \r\n\r\n 8. 6. 2 语义约束 \r\n\r\n 8. 7 超图数据模型 \r\n\r\n 8. 7. 1 超因数据结构 \r\n\r\n 8. 7. 2 基于超图的数据模拟 \r\n\r\n 8. 8 结语 \r\n\r\n 第九章 工程数据库语言 \r\n\r\n 9. 1 扩充的NF数据语言 \r\n\r\n 9. 1. 1 NF关系的形式定义 \r\n\r\n 9. 1. 2 具有属性的NF关系表示 \r\n\r\n 9. 1. 3 扩充的NF模型 \r\n\r\n 9. 1. 4 数据定义语言 \r\n\r\n 9. 1. 5 无冗余顶点的边界表示模式 \r\n\r\n 9. 1. 6 查询语言 \r\n\r\n 9. 1. 7 小结 \r\n\r\n 9. 2 自描述数据模型语言 \r\n\r\n 9. 3 基于网状结构的数据语言 \r\n\r\n 9. 3. 1 几何信息的描述 \r\n\r\n 9. 3. 2 数据定义和数据操纵语言 \r\n\r\n 9. 4 面向对象数据语言 \r\n\r\n 9. 5 结语 \r\n\r\n 第十章 工程数据库管理系统 \r\n\r\n 10. 1 系统的功能 \r\n\r\n 10. 1. 1 工程数据的物理组织. 存储和管理 \r\n\r\n 10. 1. 2 工程数据库语言的实现 \r\n\r\n 10. 1. 3 缓冲区的调度和管理 \r\n\r\n 10. 1. 4 工程数据的一致性控制(并发控制) \r\n\r\n l0. 1. 5 工程数据的整体化处理 \r\n\r\n 10. 1. 6 安全性控制 \r\n\r\n l0. 1. 7 工程数据字典的维护 \r\n\r\n 10. 1. 8 “垃圾”收集和数据库重组 \r\n\r\n l0. 1. 9 事务处理 \r\n\r\n 10. 1. 10 出错和例外处理 \r\n\r\n 10. 1. 11 与其他软件和运行环境间的接口 \r\n\r\n 10. 1. 12 应用支撑和服务功能 \r\n\r\n 10. 2 工程数据库的体系结构 \r\n\r\n l0. 2. 1 多层数据库结构 \r\n\r\n 10. 2. 2 分布式工程数据库管理系统的组成和结构 \r\n\r\n l0. 2. 3 客户／服务器体系结构 \r\n\r\n 10. 3 面向CAD／CAM的工程数据库管理系统 \r\n\r\n 10. 3. 1 交互式服务子系统 \r\n\r\n 10. 3. 2 数据库管理子系统 \r\n\r\n l0. 3. 3 基本结构文件管理系统 \r\n\r\n 10, 3. 4 数据库接口子系统 \r\n\r\n 10. 3. 5 HEDBMS工程数据库管理系统特点 \r\n\r\n 10. 3. 6 HEDBMS的应用 \r\n\r\n 10. 4 工程数据库管理系统的特殊要求 \r\n\r\n 10. 4. 1 EDBMS的特殊要求 \r\n\r\n 10. 5 工程数据库管理系统的面向对象数据定义和操作 \r\n\r\n 10. 5. 1 模式表示 \r\n\r\n 10. 5. 2 模式定义框架 \r\n\r\n 10. 5. 3 模式的信息隐藏 \r\n\r\n 10. 5. 4 模式的名字空间 \r\n\r\n 10, 5. 5 引入模式 \r\n\r\n 10. 5. 6 模式演变操作分类 \r\n\r\n 10. 5. 7 工程数据库的数据操作 \r\n\r\n 10. 6 系统接口 \r\n\r\n 10. 6. 1 与操作系统的接口 \r\n\r\n 10. 6. 2 与主语言的接口 \r\n\r\n 10. 6. 3 与运行环境的接口 \r\n\r\n 10. 6. 4 与应用程序和最终用户的接口 \r\n\r\n 10. 7 系统的实现问题 \r\n\r\n 10. 8 工程数据库应用系统开发环境 \r\n\r\n 10. 8. 1 工程数据库设计工具 \r\n\r\n 10. 8. 2 应用系统测试工具 \r\n\r\n 10. 8. 3 工程数据转换工具 \r\n\r\n 10. 9 结语 \r\n\r\n 第十一章 工程数据库的物理组织 \r\n\r\n 11. 1 记录的存储结构 \r\n\r\n 11. 1. 1 记录的物理表示 \r\n\r\n 11. 1. 2 记录在物理块上的分配 \r\n\r\n 11. 1. 3 物理块在磁盘上的分配 \r\n\r\n 11. 1. 4 数据压缩技术 \r\n\r\n 11. 2 顺序文件 \r\n\r\n 11. 2. 1 文件的组织 \r\n\r\n 11. 2. 2 记录的插入和检索 \r\n\r\n 11. 3 散列文件 \r\n\r\n 11. 3. 1 线性散列文件 \r\n\r\n 11. 3. 2 随机散列文件 \r\n\r\n 11. 3. 3 溢出散列文件 \r\n\r\n 11. 3. 4 拉链散列文件 \r\n\r\n 11. 3. 5 指标散列文件 \r\n\r\n 11. 3. 6 散列码的产生方法 \r\n\r\n 11. 4 索引文件 \r\n\r\n 11. 4. 1 索引顺序文件 \r\n\r\n 11, 4. 2 索引无序文件 \r\n\r\n 11. 4. 3 索引的组织 \r\n\r\n 11. 5 树结构文件 \r\n\r\n 11. 5. l 一般树结构 \r\n\r\n 11. 5. 2 二叉树结构 \r\n\r\n 11. 5. 3 二叉平衡树结构 \r\n\r\n 11. 5. 4 B树 \r\n\r\n 11. 5. 5 B树 \r\n\r\n 11. 5. 6 B树 \r\n\r\n 11. 5. 7 带稠密索引的B树 \r\n\r\n 11. 6 簇集索引文件 \r\n\r\n 第十二章 其他实现技术 \r\n\r\n 12. 1 版本管理 \r\n\r\n 12. 1. 1 版本 \r\n\r\n 12. 1. 2 版本管理模型 \r\n\r\n 12. 1. 3 版本管理的常用方法 \r\n\r\n 12. 1. 4 版本管理的新模型和新方法 \r\n\r\n 12. 2 安全性检查 \r\n\r\n 12, 3 一致性控制 \r\n\r\n 12. 3. 1 锁的种类 \r\n\r\n 12. 3. 2 “两阶段锁”协议 \r\n\r\n 12. 3. 3 死锁问题 \r\n\r\n 12. 4 完整性检查 \r\n\r\n 12. 5 查询优化 \r\n\r\n 12. 6 恢复 \r\n\r\n 12. 7 数据库语言的翻译 \r\n\r\n 12. 7. 1 数据库语言的解释执行方式 \r\n\r\n 12. 7. 2 数据库语言的编译执行方式 \r\n\r\n 12. 7. 3 编译程序的组成和结构 \r\n\r\n 12. 7. 4 状态矩阵法 \r\n\r\n 12. 7. 5 递归子程序法 \r\n\r\n 第十三章 在集成工程系统中嵌人工程数据库的方法 \r\n\r\n 13. 1 工程数据库嵌入到集成工程系统的方法 \r\n\r\n 13. 1. 1 设计活动的一个多维模型 \r\n\r\n 13. 1. 2 技术实体的表示 \r\n\r\n 13. 1. 3 工程设计系统的交互性 \r\n\r\n 13. 1. 4 工程设计系统的软件构造 \r\n\r\n 13. 2 复杂系统通用的设计分析方法(IDEF及IDEF) \r\n\r\n 13. 2. 1 IDEF方法 \r\n\r\n 13. 2. 2 1DEF方法 \r\n\r\n 第三部分 工程数据库系统 \r\n\r\n 第十四章 地理数据库 \r\n\r\n 14. 1 系统概述 \r\n\r\n 14. 2 信息源 \r\n\r\n 14. 3 数据库结构 \r\n\r\n 14. 4 地理信息加工算法 \r\n\r\n 14. 5 查询语言 \r\n\r\n 14. 6 应用 \r\n\r\n 14. 7 结语 \r\n\r\n 第十五章 工程专家数据库系统 \r\n\r\n 15. 1 系统的功能 \r\n\r\n 15. 2 系统的结构 \r\n\r\n 15. 3 知识库在CAD中的应用 \r\n\r\n 第十六章 几个典型的工程数据库管理系统 \r\n\r\n 16. 1 面向CAD/CAM的多层数据库系统(MLDB) \r\n\r\n 16. 2 满足CIMS工程要求的最新工程数据库管理系统(IPIP) \r\n\r\n 16. 3 面向CAD／CAM系统用的工程数据库管理系统(TORNADO) \r\n\r\n 16. 4 为CAD/CAM应用软件用的工程数据库管理系统(PHIDAS) \r\n\r\n 16. 5 为CAD/CAM交互设计的工程数据库管理系统(ARDBID) \r\n\r\n 16. 6 面向集成电路CAD的工程数据库管理系统(DAMOKLES) \r\n\r\n 附录1 关系型数据库13条规则 \r\n\r\n 附录2 CI系统简介 \r\n\r\n 附录3 几种典型坐标变换 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n \r\n
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计算机是当代发展最为迅猛的科学技术, 其应用几乎已深入到人类社会活动和生活的一切领域, 大大提高了社会生产力, 引起了经济结构. 社会结构和生活方式的深刻变化和变革, 是最为活跃的生产力之一. 计算机本身在国际范围内已成为年产值达2500亿美元的巨大产业, 国际竞争异常剧烈, 预计到本世纪末将发展为世界第一大产业. 计算机科技具有极大的综合性质, 与众多科学技术相交叉而反过来又渗入更多的科学技术, 促进它们的发展. 计算机科技内容十分丰富, 学科分支生长尤为迅速, 日新月异, 层出不穷. 因此在我国计算机科技尚比较落后的情况下, 加强计算机科技的传播实为当务之急.

中国计算机学会一直把出版图书刊物作为学术活动的重要内容之一. 我国计算机专家学者通过科学实践, 做出了大量成果, 积累了丰富的经验与学识. 他们有撰写著作的很大积极性, 但相当时期以来计算机学术著作由于印数不多, 出版往往遇到不少困难, 专业性越强越有深度的著作, 出版难度越大. 最近清华大学出版社与广西科学技术出版社为促进我国计算机科学技术及产业的发展, 推动计算机科技著作的出版工作, 特设土“计算机学术著作出版基金”, 以支持我国计算机科技工作者撰写高水平的学术著作, 并将资助出版的著作列为中国计算机学会的学术著作丛书. 我们十分重视这件事, 并已把它列为学会本届理事会的工作要点之一. 我们希望这一系列丛书能对传播学术成果. 交流学术思想. 促进科技转化为生产力起到良好作用, 能对我国计算机科技发展具有有益的导向意义, 也希望我国广大学会会员和计算机科技工作者, 包括海外工作和学习的神州学人们能积极投稿, 出好这一系列丛书.

中国计算机学会

l992年4月20日

随着CAD／CAM系统的迅猛发展和工程数据管理的迫切需求, 导致了数据库技术应用于工程数据管理领域的机遇, 这是数据库技术发展到一定阶段的必然结果. 人们从实践中认识到一般商用数据库管理系统不适合工程数据的管理, 必须开发工程数据库管理系统. 计算机集成制造系统(CIMS)在工作实践中证明, 在自动化领域中, 工程数据库是大中型工厂企业技术改造的支撑软件, 也是CIMS信息集成的核心.

工程数据库是用于存储工程数据的一个数据集合. 利用工程数据库管理技术, 工程设计人员能够方便地管理和存取有关工程设计的信息, 并对它们进行有效的查询. 插入. 删除和更新. 在CAD/CAM系统中使用数据库来管理工程数据时, 就形成了以工程数据库为中心的系统体系结构. 这种把CAD／CAM系统描绘成一个以工程数据库为中心的应用程序集合, 其思想就是通过所有应用程序对一个共用的数据库存. 取数据, 得到一个集成的系统. 在此集成系统中, 工程数据库通常被设计为用来支持数据(包括图形数据)的全局视图, 工程数据库以大量不同的记录型以及大量的实例为特征, 支持记录型之间的复杂关系, 支持变长数据实体的处理, 支持动态模式的修改与扩展, 支持长事务处理及并发控制等. 本书重点是几何元素在数据库中的模式表示, 工程数据库的可扩展数据模型, 工程数据库体系结构以及工程数据库的版本管理技术等, 这些方面都作了详细论述.

这本书是综合近10年来理论研究成果和实践工作的经验, 加之我在中国科学院研究生院和中国科学技术大学研究生院开设的《工程数据库》硕士课程(目前已讲授了10个学期)的教学讲稿, 以及曾在1986年主持编译的《工程数据库》专辑等素材基础上加以提炼而成. 由于本书涉及多种学科, 同时工程数据库技术正在工程领域中不断发展, 已逐步向面向对象技术及更新的技术领域融合, 特别是与人工智能相结合, 使计算机辅助设计／计算机辅助制造的辅助能力逐步向自动化方向过渡, 迈向21世纪自动化新时代. 所以, 书中如有些不妥之处, 甚至错误都在所难免, 恳请同行和读者批评指正.

值得提出的是, 在本书写作过程中得到复旦大学施伯乐教授和北京系统工程研究所何新贵研究员的热情指导和帮助, 与此同时还要对清华大学出版社的大力支持在此一并表示衷心感谢!

作 者

1998年11月于北京