數據庫期末簡答題-第一章

1. 簡述概念：數據，數據庫，數據庫管理系統，數據庫系統

• 數據：描述事物的符號記錄稱為數據，描述事物的符號可以是數字，也可以是文字、圖形、圖像、音頻、視頻等，數據有多種表現形式，它們都可以經過數字化后存入計算機。

  數據與其語義是不可分的。
  數據是數據庫中存儲的基本對象。

• 數據庫：是長期存儲在計算機內、有組織的、可共享的大量數據的集合。數據庫中的數據是按一定的數據模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性，並可為各種用戶共享。

  數據庫數據具有永久存儲、有組織和可共享三個基本特點。
  數據模型是數據庫的核心概念。

• 數據庫管理系統：是位於用戶和操作系統之間的一層數據管理軟件。在數據庫建立、運用和維護時對數據庫進行統一控制，以保證數據的完整性和安全性，並在多用戶同時使用數據庫時進行並發控制，在發生故障后對數據庫進行恢復。

  數據庫管理系統和操作系統一樣是計算機的基礎軟件，也是一個大型復雜的軟件系統。

• 數據庫系統：是由數據庫、數據庫管理系統（及其應用開發工具）、應用程序和數據庫管理員組成的存儲、管理、處理和維護數據的系統。

2. 簡述數據庫管理系統的主要功能

• 數據定義功能；
• 數據組織、存儲和管理；
• 數據操縱功能；
• 數據庫的事務管理和運行管理；
• 數據庫的建立和維護功能；
• 其他功能，如不同數據庫之間的互訪和互操作功能等。

3. 使用計算機管理數據經歷了哪幾個階段？各階段的主要管理方式是什么？

階段	特點
人工管理階段	數據不保存、不共享、不具有獨立性、由應用程序管理數據，沒有專用軟件管理數據
文件系統階段	數據可以長期保存、由文件系統管理數據、數據共享性差，冗余度大、獨立性差
數據庫系統階段	數據結構化、數據的共享性高、冗余度低且易擴充、數據獨立性高、數據由數據庫管理系統統一管理和控制

數據庫的數據控制功能：（1）數據的安全性保護（2）數據的完整性檢查（3）並發控制（4）數據庫恢復

4. 列出數據庫技術的特點（至少3個以上）

• 數據結構化；
• 數據的共享性高，冗余度低且易擴充；
• 數據獨立性高；
• 數據由數據庫管理系統統一管理和控制。

5. 數據建模的三個要求是什么？

• 一是能比較真實地模擬現實世界；
• 二是容易為人所理解；
• 三是便於在計算機上實現。

6. 簡述數據建模過程中的概念模型、邏輯模型和物理模型

• 概念模型：也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數據和信息建模，主要用於數據庫設計（如E-R圖）。
• 邏輯模型：主要包括層次模型、網狀模型、關系模型、面向對象數據模型和對象關系數據模型、半結構化模型等，它是按計算機系統的觀點對數據建模，主要用於數據庫管理系統的實現。
• 物理模型：是對數據最底層的抽象，它描述數據在系統內部的表示方式和存取方法，或在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法，是面向計算機系統的。具體實現的是數據庫管理系統的任務，數據庫設計人員要了解和選擇物理模型，最終用戶則不必考慮物理級的細節。

7. E-R圖中，聯系有哪幾種？各表示了什么業務往來的含義？

• 一對一：對於實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯系，反之亦然。
• 一對多：對於實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯系，反之，對於實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯系。
• 多對多：對於實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯系，反之，對於實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯系。

8. 數據邏輯模型三要素是什么？

• 數據結構（系統的靜態特性）
• 數據操作（動態特性）
• 數據的完整性約束條件

9. 人們已經實現了的數據邏輯模型有哪些？（列出三種）

• 層次模型：典型代表是IBM公司的IMS。有且只有一個結點沒有雙親結點（根結點）；根以外的其他結點有且只有一個雙親結點。

  數據結構清晰簡單；查詢效率高；提供良好的完整性支持。
  不能自然地表示非層次性聯系；查詢必須按層次結構從根節點開始，對用戶要求高，用戶必須清楚所用數據庫的層次結構。

• 網狀模型：允許一個以上的結點無雙親；一個結點可以有多於一個的雙親。

  能夠更直接地描述現實世界；具有良好的性能，存取效率高。
  結構復雜，不利於用戶掌握；數據定義語言（DDL）、數據操縱語言（DML）較復雜，要求用戶掌握數據庫結構和存取路徑，不容易使用。

層次模型和網狀模型中的單位是基本層次聯系，是指兩個記錄以它們之間的一對多（一對一）的聯系。

• 關系模型

10. 關系型數據模型的三要素是什么？

• 關系數據結構
• 關系操作集合
• 關系完整性約束

11. 關系型數據模型中的完整性約束有哪些？簡單加以說明

• 實體完整性：若屬性（指一個或一組屬性）A是基本關系R的主屬性，則A不能取空值。
• 參照完整性：若屬性（或屬性組）F是基本關系R的外碼，它與基本關系S的主碼K_s相對應（基本關系R和S不一定是不同的關系），則對於R中的每個元組在F上的值必須：取空值或者等於S中某個元組的主碼值。
• 用戶定義的完整性：是針對某一具體關系數據庫的約束條件，反映某一具體應用所涉及的數據必須滿足的語義要求。如unique（唯一）、not null（不為空值）、check（滿足某一條件）等。

12. 關系型數據模型的優缺點是什么？

• 優點：
  （1）關系模型與格式化模型不同，它是建立在嚴格的數學概念的基礎上。
  （2）關系模型的概念單一。無論實體還是實體之間的聯系都用關系來表示。對數據的檢索和更新結果也是關系（即表）。所以其數據結構簡單、清晰，用戶易懂易用。
  （3）關系模型的存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數據獨立性、更好的安全保密性，也簡化了程序員的工作和數據庫開發建立的工作。

• 缺點：
  由於存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如非關系數據模型。因此為了提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優化，這就增加了開發數據庫管理系統軟件的難度。

13. 給出數據庫的三層模式結構，並加以說明

• 外模式：也稱子模式或用戶模式，它是數據庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征描述，是數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表達。
• 模式：也稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征描述，是所有用戶的公共數據視圖。

  模式描述的是數據的全局邏輯結構。外模式通常是模式的子集

• 內模式：也稱存儲模式，一個數據庫只有一個內模式。它是數據物理結構和存儲方式的描述，是數據在數據庫內部的組織方式。

14. 什么是數據獨立性？在數據庫系統中是如何實現的？

• 數據獨立性是指應用程序和數據之間相互獨立、不受影響，即數據結構的修改不會引起應用程序的修改。
  包括：數據的物理獨立性和數據的邏輯獨立性。

  數據的物理獨立性：是指用戶的應用程序與數據庫中的數據的物理存儲是相互獨立的。也就是說，當數據庫的存儲結構改變時，模式保持不變，不必修改現有的應用程序。
  數據的邏輯獨立性：是指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。也就是說，當數據庫的邏輯結構即模式改變時，外模式保持不變，不必修改現有的應用程序。

• 數據獨立性是由DBMS提供的的二級映像功能來實現的。

  當數據庫的邏輯結構即模式改變時（增加記錄類型、增加數據項），由DBMS對各個外模式／模式的映像作相應改變，從而保證了數據的邏輯獨立性。
  當數據的存儲結構改變時，由DBMS對模式／內模式的映像作相應改變，從而保證了數據的物理獨立性。