数据库原理综合习题答案
1.1名词解释
(1) DB:即数据库(Database),是统一管理的相关数据的集合。DB能为各种用户共享,具有最小冗余度,数据间联系密切,而又有较高的数据独立性。
(2) DBMS:即数据库管理系统(Database Management System),是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,为用户或应用程序提供访问DB的方法,包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMS总是基于某种数据模型,可以分为层次型、网状型、关系型、面向对象型DBMS。
(3) DBS:即数据库系统(Database System),是实现有组织地、动态地存储大量关联数据,方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统,即采用了数据库技术的计算机系统。
(4) 1:1联系:如果实体集E1中的每个实体最多只能和实体集E2中的一个实体有联系,反之亦然,那么实体集E1对E2的联系称为“一对一联系”,记为“1:1”。
(5) 1:N联系:如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个(零个或多个)实体有联系,而E2中每个实体至多和E1中的一个实体有联系,那么E1对E2的联系是“一对多联系”,记为“1:N”。
(6) M:N联系:如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个(零个或多个)实体有联系,反之亦然,那么E1对E2的联系是“多对多联系”,记为“M:N”。
(7) 数据模型:模型是对现实世界的抽象。在数据库技术中,表示实体类型及实体类型间联系的模型称为“数据模型”。它可分为两种类型:概念数据模型和结构数据模型。
(6) 概念数据模型:是独门于计算机系统的模型,完全不涉及信息在系统中的表示,只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构。
(9) 结构数据模型:是直接面向数据库的逻辑结构,是现实世界的第二层抽象。这类模型涉及到计算机系统和数据库管理系统,所以称为“结构数据模型”。结构数据模型应包含:数据结构、数据操作、数据完整性约束三部分。它主要有:层次、网状、关系三种模型。
(10) 层次模型:用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
(11) 网状模型:用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
(12) 关系模型:是目前最流行的数据库模型。其主要特征是用二维表格结构表达实体集,用外鍵表示实体间联系。关系模型是由若干个关系模式组成的集合。
(13) 概念模式:是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个概念记录类型组成。概念模式不仅要描述概念记录类型,还要描述记录间的联系、操作、数据的完整性、安全性等要求。
(14) 外模式:是用户与数据库系统的接口,是用户用到的那部分数据的描述。
(15) 内模式:是数据库在物理存储方面的描述,定义所有的内部记录类型、索引和文件的组成方式,以及数据控制方面的细节。
(16) 模式/内模式映象:这个映象存在于概念级和内部级之间,用于定义概念模式和内模式间的对应性,即概念记录和内部记录间的对应性。此映象一般在内模式中描述。
(17) 外模式/模式映象:这人映象存在于外部级和概念级之间,用于定义外模式和概念模式间的对应性,即外部记录和内部记录间的对应性。此映象都是在外模式中描述。
(18) 数据独立性:在数据库技术中,数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立,不受影响。数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两级。
(19) 物理数据独立性:如果数据库的内模式要进行修改,即数据库的存储设备和存储方法有所变化,那么模式/内模式映象也要进行相应的修改,使概念模式尽可能保持不变。也就是对模式的修改尽量不影响概念模式。
(20) 逻辑数据独立性:如果数据库的概念模式要进行修改(如增加记录类型或增加数据项),那么外模式/模式映象也要进行相应的修改,使外模式尽可能保持不变。也就是对概念模式的修改尽量不影响外模式和应用程序。
(21) 宿主语言:在数据库技术中,编写应用程序的语言仍然是一些高级程序设计语言,这些语言称为宿主语言(host language),简称主语言。
(22) DDL:数据定义语言(Data Definition Language),用于定义数据库的三级结构,包括外模式、概念模式、内模式及其相互之间的映象,定义数据的完整性、安全控制等约束。
(23) DML:数据操纵语言(Data Manipulation Language),由DBMS提供,用于让用户或程序员使用,实现对数据库中数据的操作。DML分成交互型DML和嵌入型DML两类。依据语言的级别,DML又可分成过程性DML和非过程性DML两种。
(24) 交互型DML:如果DML自成系统,可在终端上直接对数据库进行操作,这种DML称为交互型DML。
(25) 嵌入型DML:如果DML嵌入在主语言中使用,此时主语言是经过扩充能处理DML语句的语言,这种DML称为嵌入型DML。
(26) 过程性DML:用户编程时,不仅需要指出“做什么”(需要什么样的数据),还需要指出“怎么做”(怎么获得数据)。层状、网状的DML属于过程性语言。
(27) 非过程性DML:用户编程时,只需要指出“做什么”,不需要指出“怎么做”。
Notice:以上关于DML的各个概念单独出现时,首先要解释DML的含义。
(28) DD:数据字典(Data Dictionary),数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典。对数据库的操作都要通过访问DD才能实现。
(29) DD系统:管理DD的实用程序称为“DD系统”。
1.2 文件系统阶段的数据管理有些什么缺陷?试举例说明。
文件系统有三个缺陷:
(1)数据冗余性(redundancy)。由于文件之间缺乏联系,造成每个应用程序都有对应的文件,有可能同样的数据在多个文件中重复存储。
(2)数据不一致性(inconsistency)。这往往是由数据冗余造成的,在进行更新操作时,稍不谨慎,就可能使同样的数据在不同的文件中不一样。
(3)数据联系弱(poor data relationship)。这是由文件之间相互独立,缺乏联系造成的。
1.3数据库阶段的数据管理有些什么特点?
(1) 采用复杂的数据模型表示数据结构
(2) 有较高的数据独立性(数据结构分成用户的逻辑结构、整体逻辑结构和物理结构三级)
(3) 数据库系统为用户提供方便的用户接口,可以使用查询语言、终端命令或程序方式操作数据,也可以用程序方式操作数据库。
(4) 系统提供了四个方面的数据控制功能:数据库的恢复、并发控制、数据完整性和数据安全性,以保证数据库中数据是安全的、正确的和可靠的。
(5) 对数据的操作不一定以记录为单位,还可以数据项为单位,增加了系统的灵活性。
1.4你怎样理解实体、属性、记录、字段这些概念的类型和值的差别?试举例说明。
实体(entity):是指客观存在可以相互区别的事物。实体可以是具体的对象,如:一个学生,一辆汽车等;也可以是抽象的事件,如:一次借书、一场足球赛等。
属性(attribute):实体有很多特性,每一个特性称为属性。每个属性有一个值域,其类型可以是整数型、实数型、字符串型。比如,学生(实体)有学号、姓名、年龄、性别等属性,相应值域为字符、字符串、整数和字符串型。
字段(field):标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。它是可以命名的最小信息单位,所以又称为数据元素或初等项。字段的命名往往和属性名相同,比如,学生有学号、姓名、年龄、性别等字段。
记录(record):字段的有序集合称为记录。一般用一个记录描述一个实体,所以记录又可以定义为能完整地描述一个实体的字段集。如:一个学生记录,由有序的字段集(学号、姓名、年龄、性别等)组成。
1.5逻辑记录与物理记录,逻辑文件与物理文件有些什么联系和区别?
关系型数据库系统有哪些联系:
(1)逻辑记录与物理记录都是记录,是字段的有序集合;
(2)逻辑文件与物理文件都是文件,是同一类记录的汇集。
区别:
(1)逻辑记录与逻辑文件是逻辑数据描述,物理记录与物理文件是物理数据描述。
(2)物理数据描述是指数据在存储设备上的存储方式,物理记录、物理文件(还有物理联系、物理结构等术语),都是用来描述实际存储设备上的数据。
(3)逻辑数据描述是指程序员或用户用以操作的数据形式,是抽象的概念化数据。逻辑记录、逻辑文件(还有逻辑联系、逻辑结构等术语),都是用户观点的数据描述。
1.6为某百货公司设计一个ER模型。
百货管辖若干个连锁商店,每家商店经营若干商品,每家商店有若干职工,但每个职工只能服务于一家商店。实体类型“商店”的属性有:商店编号,店名,店址,店经理。实体类型“商品”的属性有:商品编号,商品名,单价,产地。实体类型“职工”的属性有:职工编号,职工名,性别,工资。在联系中应反映出职工参加某商店工作的开始时间,商店销售商品的月销售量。试画出反映商店、商品、职工实体类型及联系类型的ER图,并将其转换成关系模式集。
实体:商店(商店编号,店名,店址,店经理)
商品(商品编号,商品名,单价,产地)
职工(职工编号,职工名,性别,工资)
联系:SC(商店—商品之间1:N的联系,联系属性为“职工参加商店工作的开始时间”。
SE(商店—职工之间1:N的联系),联系属性为“月销售量”。
关系模式集:商店模式(商店编号,店名,店址,店经理)
商品模式(商品编号,商品名,单价,产地,商店编号,月销售量)
职工模式(职工编号,职工名,性别,工资,商店编号,开始时间)
1.7试述ER模型、层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型的主要特点。
ER模型的主要特点:
(1)优点:接近于人的思维,容易理解;与计算机无关,用户容易接受。
(2)缺点:只能说明实体间语义的联系,不能进一步说明详细的数据结构。
层次模型的特点:
(1)优点:记录之间的联系通过指针实现,查询效率较高。
(2)缺点:只能表示1:N联系,实现M:N结构较复杂;由于层次顺序的严格和复杂,引起数据的查询和更新操作也很复杂。
网状模型的特点:
(1)优点:记录之间联系通过指针实现,M:N联系也容易实现(每个M:N联系可拆成两个1:N联系),查询效率较高。
(2)缺点:编写应用程序比较复杂,程序员必须熟悉数据库的逻辑结构。
关系模型的特点:
用关鍵码而不是用指针导航数据,表格简单,用户易懂,编程时并不涉及存储结构、访问技术等细节。
1.8试述概念模式在数据库结构中的重要地位。
概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个概念记录类型组成。概念模式不仅要描述概念记录类型,还要描述记录间的联系、操作、数据的完整性、安全性等要求。数据按外模式的描述提供给用户,按内模式的描述存储在磁盘中,而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间观点,并使得两级的任何一级的改变都不受另一级的牵制。
1.9数据独立性与数据联系这两个概念有什么区别?
数据独立性是指应用程序与数据之间相互独立,不受影响。
数据联系是指同一记录内部各字段间的联系,以及记录之间的联系。
1.10试述DBMS在用户访问数据库过程中所起的作用.
用户对数据库进行操作,DBMS把操作从应用程序带到外部级、概念级、再导向内部级,进而操作存储器中的数据。
(结合P22“用户访问数据的过程”来理解)
1.11试述DBMS的主要功能。
DBMS的主要功能有:
(1)数据库的定义功能
(2)数据库的操纵功能
(3)数据库的保护功能
(4)数据库的存储管理
(5)数据库的维护功能
(6)数据字典
1.12试叙DBMS对数据库的保护功能。
DBMS对数据库的保护主要通过四个方面实现:
(1)数据库的恢复。
(2)数据库的并发控制。
(3)数据库的完整性控制。
(4)数据库的安全性控制。
1.13试叙DBMS对数据库的维护功能。
DBMS中有一些程序提供给数据库管理员运行数据库系统时使用,这些程序起着数据库维护的功能。
主要有四个实用程序:
(1)数据装载程序(loading)
(2)备份程序(backup)
(3)文件重组织程序
(4)性能监控程序
1.14从模块结构看,DBMS由哪些部分组成?
从模块结构看,DBMS由两大部分组成:查询处理器和存储管理器
(1)查询处理器有四个主要成分:DDL编译器,DML编译器,嵌入型DML的预编译器,查询运行核心程序(2)存储管理器有四个主要成分:授权和完整性管理器,事务管理器,文件管理器,缓冲区管理器
(以上几题具体可参照书上p20-21)
1.15DBS由哪几个部分组成?
DBS由四部分组成:数据库、硬件、软件、数据库管理员。
1.16什么样的人是DBA?DBA应具有什么素质?DBA的职责是什么?
DBA是控制数据整体结构的人,负责DBS的正常运行。DBA可以是一个人,在大型系统中也可以是由几个人组成的小组。DBA承担创建、监控和维护整个数据库结构的责任。
DBA应具有下列素质:
(1)熟悉企业全部数据的性质和用途;
(2)对用户的需求有充分的了解;
(3)对系统的性能非常熟悉。
DBA的主要职责有五点:
(1)概念模式定义
(2)内模式定义
(3)根据要求修改数据库的概念模式和内模式
(4)对数据库访问的授权
(5)完整性约束的说明
1.17 试对DBS的全局结构作详细解释。
参照教材p24-25。
1.18使用DBS的用户有哪几类?
使用DBS的用户有四类:
1)DBA
2)专业用户
3)应用程序员
4)最终用户
1.19 DBMS的查询处理器有哪些功能?
DBMS的查询处理器可分成四个成分:
1)DML编译器
2)嵌入型DML的预编译器
3)DDL编译器
4)查询运行核心程序
(各成分功能参照P24)
1.20DBMS的存储处理器有哪些功能?
DBMS的存储处理器提供了应用程序访问数据库中数据的界面,可分成四个成分:
1)授权和完整性管理器
2)事务管理器
3)文件管理器
4)缓冲区管理器
(各成分功能参照P25)
1.21 磁盘存储器中有哪四类主要的数据结构?
数据文件:存储了数据库中的数据;
数据字典(DD):存储三级结构的描述;
索引文件:为提高查询速度而设置的逻辑排序手段;
统计数据组织:存储DBS运行时统计分析数据。
(1)关系模型:用二维表格结构表示实体集,外键表示实体间联系的数据模型称为关系模型。
(2)关系模式:关系模式实际上就是记录类型。它的定义包括:模式名,属性名,值域名以及模式的主键。关系模式不涉及到物理存储方面的描述,仅仅是对数据特性的描述。
(3)关系实例:元组的集合称为关系和实例,一个关系即一张二维表格。
(4)属性:实体的一个特征。在关系模型中,字段称为属性。
(5)域:在关系中,每一个属性都有一个取值范围,称为属性的值域,简称域。
(6)元组:在关系中,记录称为元组。元组对应表中的一行;表示一个实体。
(7)超键:在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。
(8)候选键:不含有多余属性的超键称为候选键。
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