的、准确的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，也避免可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。 8 答：
数据库管理系统是提供数据库管理的计算机系统软件，它为信息管理系统的设计提供了方法、手段和工具，利用数据库管理系统设计信息管理系统可以达到事半功倍的效果。信息管理系统是实现某种具体事物管理功能的应用软件。信息管理系统的数据存放在数据库中，利用数据库管理系统，信息管理可以更快、更好的设计和实施。 9 答
用文件系统管理数据会有三个缺陷：1)由于文件之间缺乏联系，会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，所以数据冗余度大。2)由于数据冗余，在进行更新操作时，稍不谨慎，就可能是同样的数据在不同的文件中不一样，从而产生少数局不一致缺陷。3)由于文件之间相互独立，缺乏联系，会造成数据联系弱的缺陷。 10 答：
数据库系统阶段的数据管理有5方面的特点：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。30数据库系统为用户提供了方便的用户接口。4)系统提供有数据库的恢复、并发控制、数据完整和数据安全性的数据控制功能，以保证数据库中的数据是安全的、正确的和可靠的。5)对数据的操作不一定以记录为单位，也可以以数据项为单位，从而增加了系统的灵活性。 11 答：
由于数据库系统是建立在计算机硬件的基础之上的，它在必须的硬件资源支持下才能工作。支持数据库系统的计算机硬件资源包括CPU、内存、外存及其他外部设备。外部设备主要包括某个具体的数据库系统所需的数据通信设备和数据输入输出设备。
因为数据库系统数据量大、数据结构复杂、软件内容多，所以要求起硬件设备能够处理并快速处理数据，这需要硬件的数据存储容量大、数据处理速度和数据输入输出速度快。具体要求为：1)计算机内存要尽量大；2)计算机外存也要尽量大；3)计算机的数据传输速度要快。 12 答：
数据库系统的软件中包括操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、主语言系统、应用程序软件和用户数据库。各软件之间的关系如图5-1所示。
应用系统、数据库 应用开发工具软件 DBMS、主语言编译系统 操作系统 计算机硬件 数据库系统中各种软件的作用如下： 1)操作系统或汉字操作系统：操作系统是所有计算机软件的基础，在数据库系统中它起着支持DBMS及主语言系统工作的作用。如果管理的信息中有汉字，则需要中文操作系统的支持，以提供汉字的输入、输出方法和汉字信息的处理方法。
2)数据库管理系统和主语言系统：数据库系统是为定义、建立、维护、使用及控制数据库而提供的有关数据管理的系统软件。主语言系统是为应用程序提供的诸如程序控制、数据输入输出、功能函数、图形处理、计算方法等数据处理功能的系统软件。
3)应用开发工具软件：应用开发工具是DBMS系统为应用开发人员和最终用户提供的高效率、多功能的应用生成器、第四代计算机语言等各种软件工具，如报表生成器、表单生成器、查询和视图设计器等，它们为数据库系统的开发和使用提供了良好的环境和帮助。
4)应用系统及数据库：数据库应用系统包括为特定的应用环境建立的数据库、开发的各类应用程序及编写的文档资料，它们是一个有机整体。通过运行数据库应用系统，可以实现对数据库中数据的维护、查询、管理和处理操作。 13 答：
数据库管理员（DBA）的职责为：
1） DBA应参与数据库和应用系统的设计。
数据库管理员只有参与数据库及应用程序的设计，才可能使自己对数据库结构及程序设计方法了解得更清楚，唯一后管理工作打下基础。同时，由于数据库管理员是用户，他们对系统应用的显示世界非常了解，能够提出更合理的要求和建议，所以有DBA参与系统及数据库的设计，可以是其设计更合理。
2） DBA应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。
数据库管理员要综合各用户的应用要求，和数据库设计员共同决定数据的存储结构和存取策略，是数据的存储空间利用的更合理，存取效率更高。
3） DBA要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。 数据库管理员的重要职责是保证数据库的安全性和完整性。DBA要负责定义个用户的数据使用权限、数据保密级别和数据完整的约束条件。
4） DBA负责监视数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作。 数据库管理员要负责监视系统的允许，及时处理系统允许过程中出现的问题，排除系统故障，保证系统能够正常工作。在日常工作中，数据流管理员要负责记录数据库使用的“日志文件”，通过日志文件了解数据库的被使用和更改的情况。数据库管理员还要定期对数据作“备份”，为以后的书记使用（几处理历史数据）各数据恢复作准备。当系统由于鼓掌而造成数据库被破坏是，数据库管理员要根据日志文件和数据备份进行数据恢复工作，是数据库能在最短的时间里恢复到正确状态。
5） DBA负责数据库的改进和重组。 数据库管理员负责建设机和分析系统的性能，是系统的空间利用率和出来效率总是处于较高的水平。当发现系统出现问题或由于长期的数据插入、删除操作早晨系统性能降低是，数据库管理员要按一定策略对数据库进行改造或重组工作。当数据库的数据模型发生变化是，系统的改造工作也有数据库管理负责进行。
14 答：
数据库的三级没收是指逻辑模式、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低层描述。
逻辑模式是系统为了减小数据冗余、实现数据共享的目标，并对所有的数据进行综合抽象而的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。 15 答：
数据独立性是只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独立性两极。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是，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数据全局逻辑结构的依赖程度。数据逻辑独立性高是只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与逻辑结构之间的映像或转换功能。这种数据映像功能是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教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。 16．答：
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像技术，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，只要外模式不变化，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。
17．答：A，B，C 18．答：A 19．答：A，B，C 20．答：C
复习题二：
1． 定义并解释下列术语。
实体、实体型、实体集、属性、码、实体联系图（E-R图）、数据模型。 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。 3．试述概念模型的作用。
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。 5．学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教师，其中一些教授和副教授每人各带若干研究生。每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。用E-R图画出此学校的概念模型。
6．试述层次模型的概念，举出三个层次模型的实例。 7．试述网状模型的概念，举出三个网状模型的实例。
8．下述那一条不属于概念模型应具备的性质———。 A．有丰富的语义表达能力 B．易于交流和理解
C．易于变动 D．在计算机中实现的效率高
9．用二维表结构表示实体以及实体间联系的数据模型称为————。 A．网状模型 B．层次模型 C．关系模型 D．面向对象模型
复习题二答案：
1．答
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-Relationship Approach,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．答：
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．答：
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。概念模型不倚赖计算机及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得到了数据库的数据模型。 4．答：
图5-2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。 部门 学生 学生 1 1 n 1 1 借阅 参加 1 负责 m m 图书 社团 负责人
图5-2 三个部门的E-R图 5．答：
用E-R图画出的学校的概念模型图如图5-3所示。
教学系
1 1 下属 包含
n n 班级 教研室
1 1 学习 工作 n n
教师 学生
n n 选课 教学 m m
课程 普通生 研究生
图5-3 学校的E-R图模型
6．答：
在数据结构中，定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型：①有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。②除跟结点之外的其他结点有且只有一个双亲结点。模型实例如图5-4所示。 教学系 教研室 车间 班级 教研室 教师 工人
图5-4 层次模型实例图 7．答：
满足以下两个条件的基本层次联系的集合称为网状模型：①有一个以上的结点没有双亲。②结点可以有多于一个的双亲。模型实例如图所示。 课程 学生 医生 病房 职工 C-G S-G D-P S-P E-L L-E
成绩 病人 领导
图5-5 网状模型实例图 8．答：A，D 9．答：C
复习题三
1． 试述数据库的设计过程。
2． 对数据库设计过程中各个阶段的设计进行描述。
3． 试述数据库设计过程中结构设计部分形成的数据库模式。 4． 试述数据库设计的特点。