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第1章数据库的基本概念一、问答题1.什么是数据？数据有什么特征？数据和信息有什么关系？数据是用于载荷信息的物理符号。数据的特征是：①数据有“型”和“值’之分；②数据受数据类型和取值范围的约束；③数据有定性表示和定量表示之分；④数据应具有载体和多种表现形式。数据与信息的关系为：数据是信息的一种表现形式，数据通过能书写的信息编码表示信息。信息有多种表现形式，它通过手势、眼神、声音或图形等方式表达，但是数据是信息的最佳表现形式。由于数据能够书写，因而它能够被记录、存储和处理，从中挖掘出更深层的信息。但是，数据不等于信息，数据只是信息表达方式中的一种。正确的数据可表达信息，而虚假、错误的数据所表达的是谬误，不是信息。2.什么是数据库？数据库中的数据有什么特点。数据库是数据管理的新方法和技术，它是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。数据库中的数据具有的特点是：①数据库中的数据具有数据整体性，即数据库中的数据要保持自身完整的数据结构；②数据库中的数据具有数据共享性，不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据，多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。3.什么是数据库管理系统？它的主要功能是什么？数据库管理系统简称DBMS（DatabaseManagementSystem），它是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。数据库管理系统的主要功能是数据存储、数据操作和数据控制功能。其数据存储和数据操作是：数据库的定义功能，指为说明库中的数据情况而进行的建立数据库结构的操作；数据库建立功能，指将大批数据录入到数据库的操作，它使得库中含有需要保存的数据记录；数据库维护功能，指对数据的插入、删除和修改操作，其操作能满足库中信息变化或更新的需求；数据查询和统计功能，指通过对数据库的访问，为实际应用提供需要的数据。数据库管理系统的数据控制功能为：数据安全性控制功能，即为了保证数据库的数据安全可靠，防止不合法的使用造成数据泄漏和破坏，即避免数据被人偷看、篡改或搞坏；数据完整性控制功能，指为了保证数据库中数据的正确、有效和相容，以防止不合语义的错误数据被输入或输出。4.什么是数据的整体性？什么是数据的共享性？为什么要使数据有整体性和共享性？数据的整体性是指在进行数据库设计时，要站在全局需要的角度进行抽象和组织数据；要完整地、准确地描述数据自身和数据之间联系的情况；要建立适合整体需要的数据模型。数据的共享性是指由于数据库系统是从整体角度上看待和描述数据的，数据不再是面向某个应用，而是面向整个系统。数据的整体性高会使得数据库中的数据冗余度变小，从而避免了由于数据冗余度大带来的数据冲突问题，也避免了由此产生的数据维护麻烦和数据统计错误问题。数据共享度高会提高数据的利用率，它使得数据更有价值和更容易、更方便地被使用。5.试述数据库系统的三级模式结构及每级模式的作用？数据库的三级模式是指逻辑模式、外模式（子模式）、内模式（物理模式）。逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。外模式是对各个用户或程序所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。内模式是数据的内部表示或底层描述。逻辑模式是系统为了减小数据冗余、实现数据共享的目标，并对所有用户的数据进行综合抽象而得到的统一的全局数据视图。通过外模式，可以方便用户使用和增强数据的安全性。通过设计内模式，可以将系统的模式（全局逻辑模式）组织成最优的物理模式，以提高数据的存取效率。改善系统的性能指标。6.什么是数据的独立性？数据库系统中为什么能具有数据独立性？数据独立性是指应用程序和数据之间的依赖程度低，相互影响小。数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两级。数据的物理独立性是指应用程序对数据存储结构的依赖程度。数据物理独立性高是指当数据的物理结构发生变化时，应用程序不需要修改也可以正常工作。数据的逻辑独立性是指应用程序对数据全局逻辑结构的依赖程度。数据逻辑独立性高是指当数据库系统的数据全局逻辑结构改变时，它们对应的应用程序不需要改变仍可以正常运行。数据库系统之所以具有数据物理独立性高的特点，是因为数据库管理系统能够提供数据的物理结构与逻辑结构之间的映像或转换功能。这种数据映像功能使得应用程序可以根据数据的逻辑结构进行设计，并且一旦数据的存储结构发生变化，系统可以通过修改其映像来适应变化。所以数据物理结构的变化不会影响到应用程序的正确执行。数据库系统之所以具有较高的数据逻辑独立性，是由于数据库系统能够提供数据的全局逻辑结构和局部逻辑结构之间的映像和转换功能。这种数据映像功能使得数据库可以按数据全局逻辑结构设计，而应用程序可以按数据局部逻辑结构进行设计。这样，当全局逻辑结构中的部分数据结构改变时，即使那些与变化相关的数据局部逻辑结构受到了影响，也可以通过修改与全局逻辑结构的映像而减小其受影响的程度，使数据局部逻辑结构基本上保持不变。由于数据库系统中的程序是按局部数据逻辑结构进行设计的，并且当全局数据逻辑结构变换时可以使局部数据逻辑结构基本保持不变，所以数据库系统的数据逻辑独立性高。7.试述数据库系统中的二级映像技术及作用。数据库系统的二级映像技术是指外模式与模式之间的映像、模式与内模式之间的映象技术，这二级映像技术不仅在三级数据模式之间建立了联系，同时也保证了数据的独立性。外模式／模式之间的映像，定义并保证了外模式与数据模式之间的对应关系。当模式变化时，DBA可以通过修改映像的方法使外模式不变，由于应用程序是根据外模式进行设计的，只要外模式不改变，应用程序就不需要修改，保证了数据的逻辑独立性。模式／内模式之间的映像，定义并保证了数据的逻辑模式与内模式之间的对应关系。当数据库的存储结构改变时，DBA可以通过修改模式／内模式之间的映像使数据模式不变化。由于用户或程序是按数据的逻辑模式使用数据的，所以只要数据模式不变，用户仍可以按原来的方式使用数据，程序也不需要修改，从而保证了数据的物理独立性。8.数据库设计过程包括几个主要阶段？这里只概要列出数据库设计过程的六个阶段：(l）需求分析；(2）概念结构设计；(3）逻辑结构设计；(4）数据库物理设计；(5）数据库实施；(6）数据库运行和维护。这是一个完整的实际数据库及其应用系统的设计过程。不仅包括设计数据库本身，还包括数据库的实施、运行和维护。设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。二、选择题1.在下面所列出的条目中，哪些是数据库管理系统的基本功能__ABC____。A.数据库定义B.数据库的建立和维护C.数据库存取D.数据库和网络中其他软件系统的通信2.在数据库的三级模式结构中，内模式有___A___。A.1个B.2个C.3个D.任意多个3.下面列出的条目中，哪些是数据库技术的主要特点___ABC___。A.数据的结构化B.数据的冗余度小C.较高的数据独立性D.程序的标准化4.__B___是按照一定的数据模型组织的，长期储存在计算机内，可为多个用户共享的数据的聚集。A.数据库系统B.数据库C.关系数据库D.数据库管理系统5.数据库（DB）、数据库系统（DBS）、数据库管理系统（DBMS）三者之间的关系，正确的表述是__B____。A.DB和DBS都是DBMS的一部分B.DBMS和DB都是DBS的一部分C.DB是DBMS的一部分D.DBMS包括数据库系统和DB6.用于对数据库中数据的物理结构描述的是___C_____。A.逻辑模式B.用户模式C.存储模式D.概念模式7.用于对数据库中全体数据的逻辑结构和特征描述的是___A_____。A.公共数据视图B.外部数据视图C.内模式D.存储模式8.用于对数据库中数据库用户能够看得见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述的是____B____。A.逻辑模式B.外模式C.内模式D.概念模式9.数据库三级模式体系结构的划分，有利于保持数据库的___A_____。A.数据对立性B.数据安全性C.结构规范化D.操作可行性第2章概念模型设计一、问答题1.定义并解释术语：实体、实体型、实体集、属性、码、实体联系图（E-R图）、数据模型。①实体：现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念称为实体。例如，一个学生、一个工人、一台机器、一部汽车等是具体的事物实体，一门课、一个班级等称为概念实体。②实体型：现实世界中，对具有相同性质、服从相同规则的一类事物（或概念，即实体）的抽象称为实体型。实体型是实体集数据化的结果，实体型中的每一个具体的事物（实体）为它的实例。③实体集：具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合称为实体集。例如，学生、工人、汽车等都是实体集。④属性：属性为实体的某一方面特征的抽象表示。如学生，可以通过学生的“姓名”、“学号”、“性别”、“年龄”及“政治面貌”等特征来描述，此时，“姓名”、“学号”、“性别”、“年龄”及“政治面貌”等就是学生的属性。⑤码：码也称关键字，它能够惟一标识一个实体。例如，在学生的属性集中，学号确定后，学生的其他属性值也都确定了，学生记录也就确定了由于学号可以惟一地标识一个学生，所以学号为码。⑥实体联系图（E-R图）：实体-联系方法（Entity-RelationshipApproach,即E-R图法）是用来描述现实世界中概念模型的一种著名方法。E-R图法提供了表示实体集、属性和联系的方法。⑦数据模型：数据模型是一组严格定义的概念集合。这些概念精确地描述了系统的数据结构、数据操作和数据完整性约束条件。2.试述数据模型的概念、数据模型的作用和数据模型的三个要素。数据模型是一组严格定义的概念集合，这些概念精确地描述了系统的数据结构、数据操作和数据完整性约束条件。数据模型是通过概念模型数据化处理得到的。数据库是根据数据模型建立的因而数据模型是数据库系统的基础。数据模型的三要素是数据结构、数据操作和完整性约束条件。其中：数据结构是所研究的对象类型的集合，它包括数据的内部组成和对外联系；数据操作是指对数据库中各种数据对象允许执行的操作集合，它包括操作对象和有关的操作规则两部分内容；数据约束条件是一组数据完整性规则的集合，它是数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存规则。3.试述概念模型的作用。概念模型也称信息模型，它是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。概念模型不依赖计算机及DBMS，它是现实世界的真实而全面的反映。概念模型通过系统需求分析得到，对概念模型数据化处理后就得到了数据库的数据模型。4.试给出三个实际部门的E-R图，要求实体型之间具有一对一，一对多，多对多各种不同的联系。图中：一个部门有一个负责人，一个负责人负责一个部门的工作，部门和负责人间的联系是一对一的联系；一个学生可以借阅多本书，一本书只能一个人借。学生和借阅间的联系为一对多的联系；一个学生可以参加多个社会团体，一个社会团体有多个学生参加，学生和社会团体间的联系为多对多的联系。5.试述数据库概念结构设计的重要性和设计步骤。重要性：数据库概念设计是整个数据库设计的关键，将在需求分析阶段所得到的应用需求首先抽象为概念结构，以此作为各种数据模型的共同基础，从而能更好地、更准确地用某一DBMS实现这些需求。设计步骤：概念结构的设计方法有多种，其中最经常采用的策略是自底向上方法，该方法的设计步骤通常分为两步：第1步是抽象数据并设计局部视图，第2步是集成局部视图，得到全局的概念结构。6.什么是E-R图？构成E-R图的基本要素是什么？E-R图为实体-联系图，提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。构成E-R图的基本要素是实体型、属性和联系，其表示方法为：（1）实体型，用矩形表示，矩形框内写明实体名；（2）属性，用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来；（3）联系，用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1：1，1：n或m：n）。二、选择题1．下述哪一条不属于概念模型应具备的性质__AD_____。A.有丰富的语义表