《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與設計》課后答案-第四版,王珊

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與設計課后答案 _(第四版,王珊第 1 章 緒論1 試述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念。 答：( l ）數(shù)據(jù)（ Data ) ：描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的種類有數(shù)字、文字、 圖形、圖像、聲音、正文等。數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。解析在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的 概念是廣義的。早期的計算機系統(tǒng)主要用于科學計算，處理的數(shù)據(jù)是整數(shù)、實數(shù)、浮點數(shù) 等傳統(tǒng)數(shù)學中的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代計算機能存儲和處理的對象十分廣泛，表示這些對象的數(shù)據(jù)也 越來越復雜。數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。 500 這個數(shù)字可以表示一件物品的價格是 500 元，也可以表示一個學術會議參加的人數(shù)有 500 人，還可以表

2、示一袋奶粉重 500 克。( 2 ）數(shù)據(jù)庫（ DataBase ，簡稱 DB ) ：數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機內(nèi)的、有組織 的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小 的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性，并可為各種用戶共享。 ( 3 ）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) （ DataBas 。 Sytem ，簡稱 DBS ) ：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的 系統(tǒng)構成，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員 構成。解析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫是兩個概念。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個人一機系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫是數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)的一個組成部分。但是在日常工作中人們常常把數(shù)據(jù)

3、庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。希望 讀者能夠從人們講話或文章的上下文中區(qū)分“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”和“數(shù)據(jù)庫”，不要引起混淆。( 4 ）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DataBase Management sytem ，簡稱 DBMs ) ：數(shù)據(jù)庫管 理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，用于科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高 效地獲取和維護數(shù)據(jù)。 DBMS 的主要功能包括數(shù)據(jù)定義功能、數(shù)據(jù)操縱功能、數(shù)據(jù)庫的運 行管理功能、數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能。解析 DBMS 是一個大型的復雜的軟件系統(tǒng)，是計 算機中的基礎軟件。目前，專門研制 DBMS 的廠商及其研制的 DBMS 產(chǎn)品很多。著名的有 美國 IBM 公司的 DBZ 關系數(shù)

4、據(jù)庫管理系統(tǒng)和 IMS 層次數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、美國 Oracle 公司的 orade 關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 s 油 ase 公司的 s 油 ase 關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 美國微軟公司的 SQL Serve ，關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。2 使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有什么好處？ 答：使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的好處是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點或優(yōu)點決定的。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的 好處很多，例如，可以大大提高應用開發(fā)的效率，方便用戶的使用，減輕數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理 人員維護的負擔，等等。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以大大提高應用開發(fā)的效率。因為在數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)中應用程序不必考慮數(shù)據(jù)的定義、存儲和數(shù)據(jù)存取的具體路徑，這些工作都由 DBMS 來完成。用一個通俗

5、的比喻，使用了 DBMS 就如有了一個好參謀、好助手，許多具體的技術 工作都由這個助手來完成。開發(fā)人員就可以專注于應用邏輯的設計，而不必為數(shù)據(jù)管理的 許許多多復雜的細節(jié)操心。還有，當應用邏輯改變，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構也需要改變時，由于 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)與程序之間的獨立性，數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構的改變是 DBA 的責任，開發(fā) 人員不必修改應用程序，或者只需要修改很少的應用程序，從而既簡化了應用程序的編制， 又大大減少了應用程序的維護和修改。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以減輕數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理人員維護 系統(tǒng)的負擔。因為 DBMS 在數(shù)據(jù)庫建立、運用和維護時對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理和控制， 包括數(shù)據(jù)的完整性、安全性、多用戶并發(fā)控

6、制、故障恢復等，都由 DBMS 執(zhí)行。總之，使 用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點是很多的，既便于數(shù)據(jù)的集中管理，控制數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)的利用 率和一致性，又有利于應用程序的開發(fā)和維護。讀者可以在自己今后的工作中結(jié)合具體應 用，認真加以體會和總結(jié)。3 試述文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。 答：文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別是：文件系統(tǒng)面向某一應用程序，共享性差，冗余度大， 數(shù)據(jù)獨立性差，記錄內(nèi)有結(jié)構，整體無結(jié)構，由應用程序自己控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向現(xiàn)實 世界，共享性高，冗余度小，具有較高的物理獨立性和一定的邏輯獨立性，整體結(jié)構化， 用數(shù)據(jù)模型描述，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復能力。文件

7、系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的聯(lián)系是：文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是計算機系統(tǒng)中管理數(shù)據(jù) 的軟件。解析文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的重要組成部分；而 DBMS 是獨立于操作系統(tǒng)的軟件。但是 DBMS 是在操作系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)的；數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的組織和存 儲是通過操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)來實現(xiàn)的。4 舉出適合用文件系統(tǒng)而不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的例子；再舉出適合用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用 例子。答 ：( l ）適用于文件系統(tǒng)而不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用例子數(shù)據(jù)的備份、軟件或應用程序使 用過程中的臨時數(shù)據(jù)存儲一般使用文件比較合適。早期功能比較簡單、比較固定的應用系 統(tǒng)也適合用文件系統(tǒng)。( 2 ）適用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而非文件系統(tǒng)的應用例子目前，幾乎所有企業(yè)或部

8、門的信息 系統(tǒng)都以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為基礎，都使用數(shù)據(jù)庫。例如，一個工廠的管理信息系統(tǒng)（其中會包 括許多子系統(tǒng)，如庫存管理系統(tǒng)、物資采購系統(tǒng)、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、人事管 理系統(tǒng)等），學校的學生管理系統(tǒng)，人事管理系統(tǒng)，圖書館的圖書管理系統(tǒng)，等等，都適 合用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。希望讀者能舉出自己了解的應用例子。5 試述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點。 答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點有：( l ）數(shù)據(jù)結(jié)構化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構化，這是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一， 也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。解析注意這里的“整體夕兩個字。在數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不再針對某一個應用，而是面向全組織，具有整體的結(jié)構化。不僅數(shù)據(jù)是結(jié)構 化的，

9、而且數(shù)據(jù)的存取單位即一次可以存取數(shù)據(jù)的大小也很靈活，可以小到某一個數(shù)據(jù)項 （如一個學生的姓名），大到一組記錄（成千上萬個學生記錄）。而在文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù) 的存取單位只有一個：記錄，如一個學生的完整記錄。( 2 ）數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不再面向某個應用而是面向 整個系統(tǒng)，因此可以被多個用戶、多個應用以多種不同的語言共享使用。由于數(shù)據(jù)面向整 個系統(tǒng)，是有結(jié)構的數(shù)據(jù)，不僅可以被多個應用共享使用，而且容易增加新的應用，這就 使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)彈性大，易于擴充。解析數(shù)據(jù)共享可以大大減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間，同時還能夠避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性。 所謂“數(shù)據(jù)面向某個應用”是指數(shù)據(jù)

10、結(jié)構是針對某個應用設計的，只被這個應用程序或應 用系統(tǒng)使用，可以說數(shù)據(jù)是某個應用的“私有資源”。所謂“彈性大”是指系統(tǒng)容易擴充 也容易收縮，即應用增加或減少時不必修改整個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構，只需做很少的改動?？梢?取整體數(shù)據(jù)的各種子集用于不同的應用系統(tǒng)，當應用需求改變或增加時，只要重新選取不 同的子集或加上一部分數(shù)據(jù)，便可以滿足新的需求。( 3 ）數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)的模式結(jié)構和二級映像功能保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有很高的物理獨立性和邏輯 獨立性。( 4 ）數(shù)據(jù)由 DBMS 統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)的共享，即多個用戶可以同 時存取數(shù)據(jù)庫

11、中的數(shù)據(jù)甚至可以同時存取數(shù)據(jù)庫中同一個數(shù)據(jù)。為此， DBMS 必須提供統(tǒng) 一的數(shù)據(jù)控制功能，包括數(shù)據(jù)的安全性保護、數(shù)據(jù)的完整性檢查、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復。 解析 DBMS 數(shù)據(jù)控制功能包括四個方面：數(shù)據(jù)的安全性保護：保護數(shù)據(jù)以防止不合法的使 用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞；數(shù)據(jù)的完整性檢查：將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù) 據(jù)之間滿足一定的關系；并發(fā)控制：對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，保證并發(fā)操作 的正確性；數(shù)據(jù)庫恢復：當計算機系統(tǒng)發(fā)生硬件故障、軟件故障，或者由于操作員的失誤 以及故意的破壞影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，甚至造成數(shù)據(jù)庫部分或全部數(shù)據(jù)的丟失時， 能將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一已知的正

12、確狀態(tài)（亦稱為完整狀態(tài)或一致狀態(tài)）。下面 可以得到“什么是數(shù)據(jù)庫”的一個定義：數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)有組織的大量的共 享的數(shù)據(jù)集合，它可以供各種用戶共享，具有最小冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨立性。 DBMS 在 數(shù)據(jù)庫建立、運用和維護時對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性，并在多用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對系統(tǒng)進行恢復。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出 現(xiàn)使信息系統(tǒng)從以加工數(shù)據(jù)的程序為中心轉(zhuǎn)向圍繞共享的數(shù)據(jù)庫為中心的新階段。6 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能有哪些？ 答：( l ）數(shù)據(jù)庫定義功能； ( 2 ）數(shù)據(jù)存取功能； ( 3 ）數(shù)據(jù)庫運行管理； ( 4 ） 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能。7

13、 試述數(shù)據(jù)模型的概念、數(shù)據(jù)模型的作用和數(shù)據(jù)模型的三個要素。 答：數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫中用來對現(xiàn)實世界進行抽象的工具，是數(shù)據(jù)庫中用于提供信息表示 和操作手段的形式構架。一般地講，數(shù)據(jù)模型是嚴格定義的概念的集合。這些概念精確描 述了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。因此數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構、數(shù)據(jù) 操作和完整性約束三部分組成。( l ）數(shù)據(jù)結(jié)構：是所研究的對象類型的集合，是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。 ( 2 ） 數(shù)據(jù)操作：是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許進行的操作的集合，包括操 作及有關的操作規(guī)則，是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。( 3 ）數(shù)據(jù)的約束條件：是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中 數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的 變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。解析數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最重要的概念之一。 必須通過 概論 的學習真正掌握數(shù)據(jù)模型的概念和作用。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的 基礎。任何一個 DBMS 都以某一個數(shù)據(jù)模型為基礎，或者說支持某一個數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)中，模型有不同的層次