数据库期末简答题-第一章

1. 简述概念：数据，数据库，数据库管理系统，数据库系统

• 数据：描述事物的符号记录称为数据，描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、音频、视频等，数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。

  数据与其语义是不可分的。
  数据是数据库中存储的基本对象。

• 数据库：是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据是按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

  数据库数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点。
  数据模型是数据库的核心概念。

• 数据库管理系统：是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。

  数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件，也是一个大型复杂的软件系统。

• 数据库系统：是由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

2. 简述数据库管理系统的主要功能

• 数据定义功能；
• 数据组织、存储和管理；
• 数据操纵功能；
• 数据库的事务管理和运行管理；
• 数据库的建立和维护功能；
• 其他功能，如不同数据库之间的互访和互操作功能等。

3. 使用计算机管理数据经历了哪几个阶段？各阶段的主要管理方式是什么？

阶段	特点
人工管理阶段	数据不保存、不共享、不具有独立性、由应用程序管理数据，没有专用软件管理数据
文件系统阶段	数据可以长期保存、由文件系统管理数据、数据共享性差，冗余度大、独立性差
数据库系统阶段	数据结构化、数据的共享性高、冗余度低且易扩充、数据独立性高、数据由数据库管理系统统一管理和控制

数据库的数据控制功能：（1）数据的安全性保护（2）数据的完整性检查（3）并发控制（4）数据库恢复

4. 列出数据库技术的特点（至少3个以上）

• 数据结构化；
• 数据的共享性高，冗余度低且易扩充；
• 数据独立性高；
• 数据由数据库管理系统统一管理和控制。

5. 数据建模的三个要求是什么？

• 一是能比较真实地模拟现实世界；
• 二是容易为人所理解；
• 三是便于在计算机上实现。

6. 简述数据建模过程中的概念模型、逻辑模型和物理模型

• 概念模型：也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计（如E-R图）。
• 逻辑模型：主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型和对象关系数据模型、半结构化模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现。
• 物理模型：是对数据最底层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，或在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。具体实现的是数据库管理系统的任务，数据库设计人员要了解和选择物理模型，最终用户则不必考虑物理级的细节。

7. E-R图中，联系有哪几种？各表示了什么业务往来的含义？

• 一对一：对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然。
• 一对多：对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系。
• 多对多：对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m≥0）与之联系。

8. 数据逻辑模型三要素是什么？

• 数据结构（系统的静态特性）
• 数据操作（动态特性）
• 数据的完整性约束条件

9. 人们已经实现了的数据逻辑模型有哪些？（列出三种）

• 层次模型：典型代表是IBM公司的IMS。有且只有一个结点没有双亲结点（根结点）；根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。

  数据结构清晰简单；查询效率高；提供良好的完整性支持。
  不能自然地表示非层次性联系；查询必须按层次结构从根节点开始，对用户要求高，用户必须清楚所用数据库的层次结构。

• 网状模型：允许一个以上的结点无双亲；一个结点可以有多于一个的双亲。

  能够更直接地描述现实世界；具有良好的性能，存取效率高。
  结构复杂，不利于用户掌握；数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）较复杂，要求用户掌握数据库结构和存取路径，不容易使用。

层次模型和网状模型中的单位是基本层次联系，是指两个记录以它们之间的一对多（一对一）的联系。

• 关系模型

10. 关系型数据模型的三要素是什么？

• 关系数据结构
• 关系操作集合
• 关系完整性约束

11. 关系型数据模型中的完整性约束有哪些？简单加以说明

• 实体完整性：若属性（指一个或一组属性）A是基本关系R的主属性，则A不能取空值。
• 参照完整性：若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码K_s相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中的每个元组在F上的值必须：取空值或者等于S中某个元组的主码值。
• 用户定义的完整性：是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。如unique（唯一）、not null（不为空值）、check（满足某一条件）等。

12. 关系型数据模型的优缺点是什么？

• 优点：
  （1）关系模型与格式化模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上。
  （2）关系模型的概念单一。无论实体还是实体之间的联系都用关系来表示。对数据的检索和更新结果也是关系（即表）。所以其数据结构简单、清晰，用户易懂易用。
  （3）关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。

• 缺点：
  由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，这就增加了开发数据库管理系统软件的难度。

13. 给出数据库的三层模式结构，并加以说明

• 外模式：也称子模式或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表达。
• 模式：也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征描述，是所有用户的公共数据视图。

  模式描述的是数据的全局逻辑结构。外模式通常是模式的子集

• 内模式：也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。

14. 什么是数据独立性？在数据库系统中是如何实现的？

• 数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立、不受影响，即数据结构的修改不会引起应用程序的修改。
  包括：数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。

  数据的物理独立性：是指用户的应用程序与数据库中的数据的物理存储是相互独立的。也就是说，当数据库的存储结构改变时，模式保持不变，不必修改现有的应用程序。
  数据的逻辑独立性：是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。也就是说，当数据库的逻辑结构即模式改变时，外模式保持不变，不必修改现有的应用程序。

• 数据独立性是由DBMS提供的的二级映像功能来实现的。

  当数据库的逻辑结构即模式改变时（增加记录类型、增加数据项），由DBMS对各个外模式／模式的映像作相应改变，从而保证了数据的逻辑独立性。
  当数据的存储结构改变时，由DBMS对模式／内模式的映像作相应改变，从而保证了数据的物理独立性。