习题１——数据库系统基本概念
１.１ 名词解释
DB——DB是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。DB能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。
DBMS——是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它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。
DBS——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硬件、软件和数据资源组成的系统，即它是采用数据库技术的计算机系统。
联系——是实体间的相互关系。
联系的元数——与一个联系有关的实体集个数。
１：１联系——如果实体集E1中每个实体至多和实体集E2中一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1和E2的联系称为“一对一联系”，记为“１：１”。
１：N联系——如果实体集E1中的每个实体可以与实体集E2中的任意个（０个或多个）实体有联系，而E2中的每个实体至多和E1中的一个实体有联系，那么称E1对E2的联系是一对多联系，记作：“１：N ”。
M：N联系——如果实体集E１中的每个实体可以与实体集E2中的任意个（０个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1和E2的联系是“多对多联系”，记作“M：N”。
数据模型——在数据库技术中，我们用数据模型的概念描述数据库的结构和语义，对现实世界的数据进行抽象。根据数据抽象级别定义了四种模型：概念数据模型、逻辑数据模型、外部数据模型和内部数据模型。
概念模型——表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型。
逻辑模型——表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型。主要有层次、网状、关系模型等三种。
外部模型——表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型。 内部模型——表达DB物理结构的模型。
层次模型——用树型（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。 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。 关系模型——是由若干个关系模式组成的集合。关系模式相当于记录类型，它的实例是关系，每个关系实际上是一张二维表格。
外模式——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。外模式由若干个外部记录类型组成。
逻辑模式——是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个逻辑记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性、安全性等要求。
内模式——是数据库在物理存储方面的描述，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织形式，以及数据控制方面的细节。
外模式/逻辑模式映像——存在于外模式和逻辑模式之间，用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性，一般放在外模式中描述。
逻辑模式/内模式映像——存在于逻辑模式和内模式之间，用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性，一般放在内模式中描述。
数据独立性——是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。在修改数据结构时，尽可能不修改应用程序。分物理数据独立性和逻辑数据独立性两个级别。
物理数据独立性——对内模式修改时，对逻辑模式/内模式像作相应修改，可以尽量不影响逻辑模式。
逻辑数据独立性——逻辑模式修改时，对外模式/逻辑模式映像作相应修改，可以使外模式和应用程序保持不变。
主语言——在数据库技术中，用于编写应用程序的高级程序设计语言。
DDL——数据定义语言。DBMS提供DDL定义数据库的三级结构、两级映像，定义数据的完整性约束、保密限制等约束。
DML——数据操纵语言。DBMS提供DML实现对数据的操作。基本的数据操作有两类：检索（查询）、更新（插入、删除、修改）。分为过程性DML和非过程DML两种。
过程性DML——是指用户编程时，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”（怎样获得这些数据）。如层次、网状的DML。
非过程性DML——用户编程时，只需要指出“做什么”，不需要提出“怎么做”。如关系型DML。
DD——数据库系统中存放三级结构定义的数据库。它还存放数据库运行时的统计信息。 DD系统——管理DD的子系统。
１.２ 人工管理阶段的数据管理有哪些特点？
答：①、数据不保存在计算机内。
②、没有专用的软件对数据进行管理。 ③、只有程序概念，没有文件概念。 ④、数据面向程序。
１.３ 文件系统阶段的数据管理有哪些特点？
答：①、数据以“文件”的形式可以长期保存在外部存储器的磁盘上。 ②、数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。
③、文件组织已多样化。有索引文件、链接文件和直接存取文件等。 ④、数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用。 ⑤、对数据的操作以记录为单位。
１.４ 文件管理阶段数据管理有哪些缺陷？试举例说明。
答：三个缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱。
例：一个单位的不同部门在一个计算机中分别建立职工档案文件、职工工资文件、职工保健文件三个独立数据文件就会造成上述三个缺陷。描述（略）。
１.５ 数据管理的数据库阶段产生的标志是哪三件事情？
答：①、1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统；
②、1969年美国CODASYL（Conference On Data System Language）组织发布了DBTG（Data Base Task Group）报告；
③、1970年美国IBM公司的E .F.Codd连续发表论文，提出关系模型。
１.６ 数据库阶段的数据管理有哪些特色？
答：①、采用数据模型表示复杂的数据结构。 ②、有较高的数据独立性。
③、数据库系统为用户提供了方便的用户接口。 ④、数据库系统提供四个方面的数据控制功能：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据的完整性、数据的安全性。
⑤、增加了系统的灵活性。对数据的操作不一定以记录为单位，可以以数据项为单位。
１.７ 高级数据库阶段有哪些技术？
答：面向对象的概念建模、开放数据库互联技术。
１.８ 逻辑记录与物理记录，逻辑文件与物理文件有些什么区别和联系？
答：数据描述有两种形式：物理数据描述和逻辑数据描述。 物理数据描述是指数据在存储设备上的存储方式的描述，物理数据是实际存储在物理设备上的数据。物理记录和物理文件都是用来描述存储数据的细节。
逻辑数据描述是指程序员或用户用以操作的数据形式的描述，是抽象的概念化数据。逻辑记录、逻辑文件都是用户观点的数据描述。
１.９ 数据抽象的过程，有哪几个步骤？
答：第１步：根据用户的需求，设计数据库的概念模型；
第２步：根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型；
第３步：根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，供程序员使用； 第４步：根据逻辑模型设计内部模型，实现数据库。
1.10 概念模型、逻辑模型、外部模型、内部模型各具有哪些特点？
答：概念模型特点：
1) 表达了数据的整体逻辑结构，它是系统用户对整个应用项目涉及的数据的全面
描述；
2) 从用户的需求观点出发，对数据建模； 3) 独立于硬件和软件；
4) 是数据库设计人员和用户之间的交流工具。
逻辑模型的特点：
1) 表达了DB的整体逻辑结构，是设计人员对整个应用系统项目数据库的全面描
述；
2) 从数据库实现的观点出发，对数据建模； 3) 独立于硬件，但依赖于软件（DBMS）；
4) 是数据库设计人员与应用程序员之间的交流工具。
外部模型的特点：
1) 逻辑模型的一个逻辑子集； 2) 独立于硬件，但依赖于软件； 3) 反映了用户使用数据库的观点。
内部模型的特点：
1) 是数据库最低层抽象，它描述数据在外存上存储方式、存取设备和存取方法； 2) 与硬件和软件紧密相连。
1.11 试叙述层次、网状和关系三种逻辑模型的区别。
答：层次：用树型结构表示（复杂），只能表示1：N ，记录间联系用指针实现，过程性DML；
网状：用有向图表示（复杂），可以表示1：N 或M：N，记录间联系用指针实现，过程性DML；
关系：由关系模式集合表示（简单），可以表示1：N 或M：N，记录间的联系用关键码实现，非过程性DML。
1.12 外部模型使数据库系统有哪些优点？
答：简化了用户的观点；
有助于数据库的安全保护；
外部模型是对概念模型的支持，如果用户使用外部模型得心应手，那么说明当初根据用户需求综合成的概念模型是正确的、完善的。
1.13 数据独立性和数据联系这两个概念有什么区别？ 答：（略）
1.14 试叙述用户、DB的三级模式结构、磁盘上的物理文件之间有些什么联系和不同？
答：在用户到数据库间，DB的数据结构有三个层次：外部模型、逻辑模型、内部模型。这三个层次用DB的DDL定义后的内容分别是外模式、逻辑模式、内模式。
（叙述三个模式的概念）
内模式并不涉及物理设备的约束，那一部分由操作系统完成。如从磁盘读写数据的操作。
1.15 试述DBMS的工作模式和主要功能。
答：DBMS工作模式：
1) 接受应用程序的数据请求和处理请求；
2) 将用户的数据请求（高级指令）转换成复杂的机器代码（低级指令）； 3) 实现对数据库的操作；
4) 从对数据库的操作中接受查询结果； 5) 对查询结果进行处理（格式转换）； 6) 将处理结果返回给用户。
DBMS主要功能：
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) 数据库的维护功能； 5) 数据字典。
1.16 什么是DB的系统缓冲区？其作用是什么？ 答：DBMS为应用程序在内存中开辟的一个DB的系统缓冲区。用于数据的传输和格式的转换。
1.17 DBS由哪几部分组成？它有哪些系统软件？其中DD有什么作用？
答：由数据库、硬件、软件、数据库管理员组成。
包括DBMS、OS、各种主语言和应用开发支撑软件等系统软件。
DD用来存放三级数据结构定义的数据库，还用来存储数据库运行时的统计信息。
1.18 什么是DBA？DBA应具有什么素质？DBA的职责是什么？
答：DBA是控制数据整体结构的一组人员，负责DBS的正常运行，承担创建、监控和维护数据库结构的责任。
DBA应具有的素质：
1) 熟悉企业全部数据的性质和用途； 2) 对所有用户的需求有充分的了解； 3) 对系统的性能非常熟悉；
4) 兼有系统分析员和运筹学专家的品质和知识。
DBA的职责： 1) 定义模式； 2) 定义内模式； 3) 与用户的联络；
4) 定义安全性规则，对用户访问数据库授权； 5) 定义完整性规则，监督数据库的运行； 6) 数据库的转储和恢复工作。
1.19 试对DBS的全局结构作详细解释。
答：用户、DBMS（查询处理器、存储管理器）、磁盘存储器。
1.20 从模块结构观察，DBMS由哪些部分组成？ 答：查询处理器、存储管理器。
1.21 使用DBS的用户有哪几类？
答：DBA、专业用户、应用程序员、终端用户。
1.22 DBMS的查询处理器和存储管理器分别由哪几部分组成？
答：DBMS查询处理器：DDL解释器、DML编译器、嵌入式DML预编译器、查询求值引擎。
DBMS存储管理器：权限和完整性管理器、事务管理器、文件管理器、缓冲区管理器。
1.21 磁盘存储器中有哪五类主要的数据结构？
答：数据文件、数据字典、索引、统计数据、日志。
1.22 DBS能产生哪些效益？
答：灵活性、简易性、面向用户、有效的数据控制、加快应用系统的开发速度、维护方便、标准化。