数据库系统概论--课后习题
第1章、绪论
试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
数据(Data ):描述事物的符号记录称为数据
数据库:数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集 合
数据库系统：是指在计算机系统中引入数据库后的 系统构成，一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。
数据库管理系统:数据库管理系统是位于用户与操 作系统之冋的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
使用数据库系统有什么好处？
可 以大大提高应用开发的效率，方便用户的使用，减轻数据库系统管理人员维护的负担
既便于数据的集中管理，控制数据冗余，提高数据的利用率 和一致性
试述文件系统与数据库系统的区别和联系
区别：
文件系统面向某一应用程序，共享性差，冗余度大，数据独立性差
数据库系统面向现实世界，共享性高，冗余度小，具有 较高的物理独立性和一定的逻辑独立性，整体结构化
联系：文件系统与数据库系统都是计算机系统中管理数据的软件
试述数据库系统的特点
数据结构化
数据的共享性高，冗余度低，易扩充
数据由DBMS统一管理
什么是概念模型？试述概念模型的作用。
概念模型，也称信息模型，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。
概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型用于信息世界的建模，
是现实世界到信 息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进 行交流的语言。
定义并解释概念模型中以下术语：实体，实体型，实体集，实体之间的联系。
实体：客观存在并可以相互区分的事物叫实体。
实体型：实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。
实体集：同型实体的集合称为实体集；实体 之间的联系：通常是指不同实体型的实体集之间的联系，实体之间的联系有一对一，一对多和多对多等多 种类型。
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。
数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具
数据结构
数据操作
数据的约束条件
试述层次模型的概念
有且只有一个节点没有双亲节点，即根节点
根节点以外的其他节点有且只有一个双亲节点
试述网状模型的概念
允许一个以上的节点没有双亲
一个节点可以有多于一个的双亲
试述网状、层次数据库的优缺点。
层次模型的优点主要有：
模型简单，描述非常自然、直观，容易理解
层次模型的缺点主要有：现实世界中很多联系是非层次性的，如多对多联系，层次模型不能自然地表示这类联系
网状数据模型的优点主要有：能够更为直接地描述现实世界
网状数据模型的缺点主要有：结构比较复杂
试述关系数据库的特点。
（1 ）关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。
（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表示，操作的对象和操作的结果都是 关系，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。
当然，关系数据 模型也有缺点，其中最主要的缺点是，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。
试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么？
数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。
外模式，亦称子模式或 用户模式，是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图
模式，亦称逻辑模式，是数据库 中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
外模式涉及的是数据的局部逻辑结构，通常是模式的子集。
内模式，亦称存储模式，是数据在数据库系统 内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。
数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别， 它把数据的具体组织留给DBMs管理，使用户能逻辑抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示 和存储。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在这三级模式之间提供了两层映 像：外模式/模式映像和模式/内模式映像。正是这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的 逻辑独立性和物理独立性。
.定义并解释以下术语：模式、外模式、内模式、DDL、DML。
模式、是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公 共数据视图。
外模式涉及的是数据的局部逻辑结构，通常是模式的子 集。
内模式，即对数据的物理结构和存储方式的描述。
DDL :数据定义语言，用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。
DML :数据操纵语言，用来对数据 库中的数据进行査询、插入、删除和修改的语句。
什么叫数据与程序的物理独立性？什么叫数据与程序的逻辑独立性？为什么数据库系统具有数据与程 序的独立性？
数据与程序的逻辑独立性：当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数 据库管理员对各个外模式/模式的映像做相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模 式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。
数据与程 序的物理独立性：当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使 模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。
数 据库管理系统在三级模式之间提供的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物 理独立性。
试述数据库系统的组成。
数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。
数据库管理员的职责是什么
（1）决定数据库中的信息内容和结构；
（2） 决定数据库的存储结构和存取策略；
（3） 定义数据的安全性要求和完整性约束条件；
（4） 监控数据库的使用和运行；
（5） 数据库的改进和重组、重构。
第二章、关系数据库
1 .试述关系模型的三个组成部分
关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成
关系数据语言的特点和分类
关系代数语言。
关系演算语言
SQL
述关系模型的完整性规则。在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空？什么情况下才可以 为空？
答：
实体完整性规则是指若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。
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Ks相对应(基本关系R和S不一定是不 同的关系)，则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值(F的每个属性值均为空值)；或者等于S 中某个元组的主码值。即属性F本身不是主属性，则可以取空值，否则不能取空值。
- 试述等值连接与自然连接的区别和联系。
连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A, B属性值 相等的那些元组
自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中 把重复的属性列去掉。
关系代数的基本运算有哪些？如何用这些基本运算来表示其他运算？
并、差、笛卡尔积、投影和选择5种运算为基本的运算。
其他3种运算，即交、连接和除，均可以用 这5种基本运算来表达。
第三章、关系数据库语言SQL
试述sQL语言的特点。
(1) 综合统一
(2) 高度非过程化
(3) 面向集合的操作方式
(5) 语言简捷，易学易用
什么是基本表？什么是视图？两者的区别和联系是什么？
答：基本表是本身独立存在的表，在sQL中一个关系就对应一个表。
视图是从一个或几个基本表导出的表。 视图本身不独立存储在数据库中，
是一个虚表。即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据， 这些数据仍存放在导出视图的基本表中。
视图在概念上与基本表等同，用户可以如同基本表那样使用视图, 可以在视图上再定义视图。
试述视图的优点
(1) 视图能够简化用户的操作；
(2 )视图使用户能以多种角度看待同一数据；
(3 )视图对重构数 据库提供了一定程度的逻辑独立性；
(4 )视图能够对机密数据提供安全保护。
所有的视图是否都可以更新？为什么？
答：不是。视图是不实际存储数据的虚表，因此对视图的更新，最终要转换为对基本表的更新。因为有些 视图的更新不能惟一有意义地转换成对相应基本表的更新，所以，并不是所有的视图都是可更新的
第4章、数据库安全性
1 .什么是数据库的安全性？
答：数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。
试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。
(1)用户标识和鉴别：该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。每次用户要求进入 系统时，由系统进行核对，通过鉴定后才提供系统的使用权。
(2 )存取控制：通过用户权限定义和合法权检查确保只有合法权限的用户访问数据库，所有未被授权的 人员无法存取数据。例如CZ级中的自主存取控制(DAC ) , B1级中的强制存取控制(MAC )。
(3 )视图机制：为不同的用户定义视图，通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来，从 而自动地对数据提供一定程度的安全保护。
(4 )审计：建立审计日志，把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中，DBA可以利用审 计跟踪的信息，重现导致数据库现有状况的一系列事件，找出非法存取数据的人、时间和内容等。
(5 )数据加密：对存储和传输的数据进行加密处理，从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。
什么是数据库中的自主存取控制方法和强制存取控制方法？
自主存取控制方法：定义各个用户对不同数据对象的存取权限。当用户对数据库访问时首先检查用户的存 取权限。防止不合法用户对数据库的存取。
强制存取控制方法：每一个数据对象被(强制地)标以一定的密级，每一个用户也被(强制地)授予某一 个级别的许可证。系统规定只有具有某一许可证级别的用户才能存取某一个密级的数据对象。
.什么是数据库的审计功能，为什么要提供审计功能？
审计功能是指DBMS的审计模块在用户对数据库执行操作的同时把所有操作自动记录到系统的审计日 志中。
因为任何系统的安全保护措施都不是完美无缺的，蓄意盗窃破坏数据的人总可能存在。利用数据库的审计 功能，DBA可以根据审计跟踪的信息，重现导致数据库现有状况的一系列事件，找出非法存取数据的人、 时间和内容等。
第5章、数据库完整性
什么是数据库的完整性？
数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。
数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系？
数据的完整性和安全性是两个不同的概念，但是有一定的联系。
前者是为了防止数据库中存在不符合语义 的数据，防止错误信息的输入和输出，即所谓垃圾进垃圾出所造成的 无效操作和错误结果。
后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取。也就是说，安全性措施的防范对 象是非法用户和非法操作，完整性措施的防范对象是不合语义的数据。
什么是数据库的完整性约束条件？可分为哪几类？
完整性约束条件是指数据库中的数据应该满足的语义约束条件。
一般可以分为六类：静态列级约束、静态 元组约束、静态关系约束、动态列级约束、动态元组约束、动态关系约束。静态列级约束是对一个列的取 值域的说明，包括以下几个方面：（1 ）对数据类型的约束，包括数据的类型、长度、单位、精度等；
（2 ） 对数据格式的约束；
（3 ）对取值范围或取值集合的约束；
（4 ）对空值的约束；
（5 ）其他约束。静 态元组约束就是规定组成一个元组的各个列之间的约束关系，静态元组约束只局限在单个元组上。静态关 系约束是在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间常常存在各种联系或约束。
常见的静态关系约束有：
（1 ）实体完整性约束；
（2 ）参照完整性约束；
（3 ）函数依赖约束。
动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件，包括下面两方面：
（1 ）修改列定义时的约束；
（2 ）修改列值时的约束。动态元组约束是指修改某个元组的值时需要参照其旧值，并且新旧值之冋需要 满足某种约束条件。动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件，例如事务一致性、原子性等约 束条件。
DBMS的完整性控制机制应具有哪些功能？
DBMS的完整性控制机制应具有三个方面的功能：
（1 ）定义功能，即提供定义完整性约束条件的机制；
（2 ）检查功能，即检査用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件；
（3 ）违约反应：如果发现用 户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则釆取一定的动作来保证数据的完整性。
第6章、关系数据库理论
函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码(All 一 key )、1NF、 ZNF、3NF、BcNF、多值依赖、4NF。
任何一个二目关系是属于3NF。
正确。因为关系模式中只有两个属性，所以无传递。
任何一个二目关系是属于BCNF.
答:正确。按BCNF的定义，若X3Y,且Y不是X的子集时，每个决定因素都包含码，对于二目关系 决定因素必然包含码。
第七章、数据库设计
1.试述数据库设计过程。
答：这里只概要列出数据库设计过程的六个阶段：
（1 ）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。
试述数据库设计过程各个阶段上的设计描述
各阶段的设计要点如下：
（1 ）需求分析：准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）。
（2 ）概念结构设计：通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型。
（3 ）逻辑结构设计：将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。
（4 ）数据库物理设计： 为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。
（5 ）数据库实施：
设计人员运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编 制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。
（6 ）数据库运行和维护：在数据库系统运行过程中 对其进行评价、调整与修改。
试述数据库设计过程中结构设计部分形成的数据库模式。
答：数据库结构设计的不同阶段形成数据库的各级模式，：
（1 ）在概念设计阶段形成独立于机器特点， 独立于各个DBMS产品的概念模式，在本篇中就是E — R图；
（2 ）在逻辑设计阶段将E — R图转换 成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式，然后在基本表的基础上再建立 必要的视图（Vi娜），形成数据的外模式；
（3 ）在物理设计阶段，根据DBMS特点和处理的需要，进 行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。
什么是数据库的概念结构？试述其特点和设计策略。
概念结构是信息世界的结构，即概念模型，其主要特点是：
（1 ）能真实、充分地反映现实世界，包 括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求，是对现实世界的一个真实模型；
（2 ）易于理 解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库设计成功的关键；
（3 ）易 于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充；
（4 ）易于向关系、网状、层次等 各种数据模型转换。
概念结构的设计策略通常有四种：
1 ）自顶向下，即首先定义全局概念结构的框架， 然后逐步细化；
2 ）自底向上，即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念 结构；
3 ）逐步扩张，首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概 念结构，直至总体概念结构；
4 ）混合策略，即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个 全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。
什么是数据库的逻辑结构设计？试述其设计步骤。
答：数据库的逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本E — R图转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。
设计步骤为：
（1 ）将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模 型；
（2将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换；
（3 ）对数据模型 进行优化。