第1章(2)DataBase
数据库系统原理与应用课后习题答案
数据库系统原理与应用课后习题答案第1章绪论1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
答：(l)数据(Data)：描述事物的符号记录称为数据。
数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。
数据与其语义是不可分的。
解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。
早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。
现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。
数据与其语义是不可分的。
500这个数字可以表示一件物品的价格是500元，也可以表示一个学术会议参加的人数有500人，还可以表示一袋奶粉重500克。
(2)数据库(DataBase，简称DB)：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。
数据库中的数据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。
(3)数据库系统(DataBas。
Sytem，简称DBS)：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。
解析数据库系统和数据库是两个概念。
数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。
但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。
希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分"数据库系统"和"数据库"，不要引起混淆。
(4)数据库管理系统(DataBase Management sytem，简称DBMs)：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间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。
DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
解析DBMS是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。
目前，专门研制DBMS的厂商及其研制的DBMS产品很多。
第1章数据库概述
应用程序2
…… 应用程序n
数据库管理系 统（DBMS）
系统管理员
数据库
数据库系统的组成
• 数据库是数据的汇集，它以一定的组织形 式保存在存储介质上 • 数据库管理系统是管理数据库的系统软件， 它可以实现数据库系统的各种功能 • 应用程序专指以数据库数据为基础的程序 • 数据库管理员负责整个数据库系统的正常 运行。
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人员
• • • • •
数据库管理员 系统分析人员 数据库设计人员 应用程序编程人员 最终用户
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数据库技术
• 数据库是数据管理的最新技术 • 主要研究内容是如何对数据进 行科学的管理，以提供可共享、 安全、可靠的数据。 • 数据库技术一般包含数据管理 和数据处理两部分。
数据库系统
• 本质上是一个用计算机存储数据的系 统 • 可以将数据库看成是一个电子文件柜 • 除保存数据外，还提供对数据进行各 种管理和处理：
• 当解释其代表人的年龄时就是20岁。 • 当解释其代表商品价格时，就是20元。
• 数据和解释不可分。
• 数据的解释是对数据的说明。 • 数据的含义称为数据的语义。
事物的描述
• 在日常生活中，一般直接用自 然语言来描述事物。 • 如描述一门课程的信息：
• 数据库系统基础课程，4个学分， 第5学期开设。
D B M SΒιβλιοθήκη 2014年2月26日1时51分
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数据具有较高的独立性
• 数据独立性是指数据的组织和存储方 法与应用程序互不依赖、彼此独立的 特性。
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保证数据的安全、可靠
有效地防止数 据库中的数据 被非法使用或 非法修改
第一章_数据库系统概述
2．模式／内模式映象
模式／内模式映象定义了数据全局逻辑 结构与存储结构之间的对应关系。例如， 说明逻辑记录和字段在内部是如何表示 的
数据库中模式／内模式映象是唯一的
该映象定义通常包含在模式描述中
模式／内模式映象的用途
保证数据的物理独立性
当数据库的存储结构改变了（例如选用了另 一种存储结构），数据库管理员修改模式／ 内模式映象，使模式保持不变
1、信息（information）
定义：关于现实世界事物的存在方式或 运动状态反映的综合。
特点：
客观存在 可以感知 可存储、加工、传递和再生
2、数据(Data)
数据(Data)是数据库中存储的基本对 象
数据的定义
描述事物的符号记录
数据的种类
文字、图形、图像、声音
认 识 抽
象
把概念模型转换为某一 DBMS支持的数据模型
信息世界 机器世界
数据模型(续)
客观对象的抽象过程---两步抽象
现实世界中的客观对象抽象为概念模型；
把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层 次。
数据模型(续)
数据模型分成两个不同的层次 (1) 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。 (2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系 模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。
例：实体－“明星” （950231，刘德华，Andy，香港，27-9-1961，
天秤座，牛，174 cm， 68 kg，AB）
(4) 主键（Key）
唯一标识实体的属性集称为码，又称主键，或 关键字。
(5) 联系（Relationship）
数据库-原理部分
1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 二、数据库管理系统（DataBase Management System ， DBMS） 上节提到的数据库的功能/特性不是数据库中的数据固有 的，是靠管理或支持数据库的系统软件——DBMS——提 供的。
DBMS任务：
· 对数据资源进行管理，使之能为多个用户共享。 · 保证数据的安全性/可靠性/完整性/一致性/独立性
2． 文件系统阶段（50年代后期——60年代中期） 特点： · 计算机技术有了很大的发展，开始广泛应用于信息处理 · 存储设备有了磁盘、磁鼓等可直接存取的设备 · 计算机有了操作系统，包括文件管理系统，用户可将数
据组织成文件体交给系统进行自动管理。
· 数据可长期保存在磁盘等存储设备上 · 程序和数据有了一定的独立性，且文件有多种形式的组 织结构：顺序、链接、索引、直接
DBMS为保证其独立性和可以执行，大部分PDM 的实现工作由系统自动完成，而设计者只设计索 引、聚簇等特殊结构
1.2.3概念模型
实体-联系（Entity-Relationship）概念模型
首先介绍E-R模型中常用的几个重要概念，利用它们 可
构造出现实世界的数据的抽象描述。
1．实体、实体型、实体集 ● 实体（Entity） ——客观存在并能相互区分的事物 如：人；数据库课程；正是用的计算机；一 场足球赛不能严格地定义实体，正如几何中 点”，“线”一样。
1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 （5）具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠 数据库要有一套安全机制，以便有效地防止数据库中的 数据被非法使用/修改； 数据库还要有一套备份/恢复机制，以保证当数据遭到破 坏时将数据立刻完全恢复==〉继续、可靠地运行。
第1章 数据库概述
第1章数据库概述数据库技术是数据管理的技术，是计算机应用从科学计算进入数据处理的一个划时代的转折。
近年来数据库技术发展迅速，各种应用领域对数据管理的需求越来越多，各种信息系统都离不开数据库的支持。
因此，数据库已成为信息社会的重要基础设施。
数据库技术是一门综合性的软件技术，是使用计算机进行各种信息管理的必备知识。
数据库技术所研究的问题就是如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，是当代计算机科学的重要组成部分。
本章主要介绍数据库技术的基本概述，包括数据库的发展历史、概念描述以及体系结构介绍，是数据库知识中最基本的部分。
1.1 数据库系统基本概述数据库系统应用示例1.航空售票系统（最早使用数据库技术）●包括信息：座位预定信息：座位分配、座位确认、餐饮选择航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间、飞行状态等机票信息：票价、折扣、有无等●主要功能：查询在某一段时间内从某个指定城市到另个指定城市的航班、是否有可以选择的座位、是否有其他飞机型号、飞机票价、是否折扣等信息更新乘客登记航班、分配座位、选择餐饮等●任何时候都有许多航空售票代理商访问这些数据、避免卖同一座位。
●通过这些数据，可以统计出经常坐某一航班的乘客信息，并为这些乘客提供优惠●系统特点：数据庞大，人工不能提供及时、准确服务2.超市管理系统●包括信息：商品信息：品名、规格、产地、类别、单位、单价等供应商信息：供应商名、地址、联系人、住址、电话等销售信息：商品、数量、单价、金额、销售日期、收款人、折扣等收款人信息：姓名、小组、性别、年龄、电话、地址、身份证等●主要功能：查询：某类商品信息、供应商信息、某类商品销售情况、畅销商品、商品销售金额等更新：登记商品信息、供应商信息等●对存储有上万种商品的超市，每天有数百万销售记录，信息统计量大、人工操作不准确3.图书管理系统●包括信息：图书信息：书号、书名、作者姓名、出版日期、类型、页数、价格、出版商名称等作者信息：姓名、身份证号、性别、出生日期、学历、住址、电话等出版社信息：名称、地址、社长、成立日期等读者信息：姓名、借书号、书名、借书日期、借书数量等1.1.1 数据库技术的发展历史从数据管理的角度看，数据库技术到目前共经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
数据库系统概论总结(一)
数据模型(续)（p12）
数据模型分成两个不同的层次
(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来 也称信息模型， 对数据和信息建模。 对数据和信息建模。 它是按计算机系统的观点对数据建模。 (2) 结构模型 它是按计算机系统的观点对数据建模 概念模型最终要转换成结构模型。
实体型间联系 ---三种类型
1.两个实体型 两个实体型 2.三个实体型 三个实体型 3.一个实体型 一个实体型 一对一联系（ 一对一联系（1:1） ） 一对多联系（ 一对多联系（1:n） ） 多对多联系（ 多对多联系（m:n） ）
关系模型的基本概念
关系（Relation）
一个关系对应通常说的一张表。
数据管理的发展阶段
人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
数据独立性分两种
物理独立性—用户的应用程序与磁盘上 存储数据的相互独立。指数据的物理存 储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性—用户的应用程序与数据库 的逻辑结构的相互独立，逻辑结构发生 改变，应用程序不用改变。
数据模型
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表 抽象、 抽象 示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地 示和处理 讲数据模型就是现实世界的模拟—“抽象” 数据模型应满足三方面要求
(2) 属性（Attribute）
实体所具有的某一特性称为属性。 实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个 属性来刻画。 属性来刻画。
(3) 码（Key）--任何一个实体都应有一个或多个码
唯一标识实体的属性集称为码。 唯一标识实体的属性集称为码。
信息世界中的基本概念(续)
数据库课后习题(第一至四章)
第一章1.1 名词解释(1) DB：即数据库（Database),是统一管理的相关数据的集合。
DB能为各种用户共享，具有最小冗余度，数据间联系密切，而又有较高的数据独立性。
(2) DBMS：即数据库管理系统（Database Management System)，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，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。
DBMS总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型、面向对象型DBMS。
(3) DBS：即数据库系统（Database System),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软件、硬件和数据资源组成的系统，即采用了数据库技术的计算机系统。
(4) 1：1联系：如果实体集E1中的每个实体最多只能和实体集E2中的一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1对E2的联系称为“一对一联系”，记为“1：1”。
(5) 1：N联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和E1中的一个实体有联系，那么E1对E2的联系是“一对多联系”，记为“1：N”。
(6) M：N联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么E1对E2的联系是“多对多联系”，记为“M：N”。
(7) 数据模型：模型是对现实世界的抽象。
在数据库技术中，表示实体类型及实体类型间联系的模型称为“数据模型”。
它可分为两种类型：概念数据模型和结构数据模型。
(8) 概念数据模型：是独门于计算机系统的模型，完全不涉及信息在系统中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构。
(9) 结构数据模型：是直接面向数据库的逻辑结构，是现实世界的第二层抽象。
这类模型涉及到计算机系统和数据库管理系统，所以称为“结构数据模型”。
结构数据模型应包含：数据结构、数据操作、数据完整性约束三部分。
(完整版)《数据库原理及应用》课后习题参考答案解析
《数据库原理与应用》课后习题参考答案第一章作业参考答案1. 单选题 C C D B C2. 判断题对错错错对3填空题网状模型用户商业智能数据挖掘系统设计4简答题1）数据模型是指描述事物对象的数据组成、数据关系、数据约束的抽象结构及其说明。
数据模型是指描述事物对象的数据组成、数据关系、数据约束的抽象结构及其说明。
数据模型是指描述事物对象的数据组成、数据关系、数据约束的抽象结构及其说明。
3）数据约束：用于描述数据结构中数据之间的语义联系、数据之间的制约和依存关系，以及数据动态变化的规则。
主流数据库采用关系图模型。
数据库典型数据模型：层次数据模型网状数据模型关系数据模型其它数据模型（如对象数据模型、键值对数据模型、列式数据模型。
）2）数据库——是一种依照特定数据模型组织、存储和管理数据的文件，数据库文件一般存放在辅助存储器以便长久保存。
数据库具有如下特点：数据不重复存放；提供给多种应用程序访问；数据结构独立于使用它的应用程序；对数据增、删、改、检索由统一软件进行管理和控制。
3）数据库(Database)是一种依照特定模型组织、存储和管理数据的数据结构。
在数据库中，不仅存放了数据，而且还存放了数据与数据之间的关系。
数据库内部元素：用户表：用户在数据库中创建的数据库表；系统表：数据库中系统自带的数据库表；视图：数据库中用于对数据进行查询的虚拟表；索引：数据库中用于加快数据查询的索引项；约束：数据库中对数据、数据关系施加的规则；存储过程：数据库内部完成特定功能处理的程序；触发器：数据库内部因数据变化自动执行的一类存储过程等等4）数据库系统包括：用户、数据库应用程序、数据库管理系统和数据库四个组成要素。
5）数据库管理系统（Database Manage System，DBMS ）——是一种专门用来创建数据库、管理数据库、维护数据库，并提供对数据库访问的系统软件。
数据库管理系统（DBMS）主要功能：创建数据库和表; 创建支持结构,如索引等; 读取数据库数据 ; 修改数据库数据; 维护数据库结构; 执行规则; 并发控制; 提供安全性;执行备份和恢复等等第二章作业参考答案1 单选题 C B D A A2. 判断题对对错对错3填空题全外连接数据约束候选键用户定义完整性4简答题外码键1）在关系模型中，使用“关系”来存储“实体”中的数据。
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外模式（也称子模式或用户模式）
数据库用户（包括应用程序员和最终用户）
使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。
数据库用户的数据视图，是与某一应用有
关的数据的逻辑表示。
An Introduction to Database Systenm
外模式的地位：介于模式与应用之间
模式与外模式的关系：一对多
环状链接 向首链接
An Introduction to Database Systenm
5.网状模型的优缺点
优点 能够更为直接地描述现实世界，如一个结 点可以有多个双亲。 具有良好的性能，存取效率较高。 缺点 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大， 数据库的结构就变得越来越复杂，不利于 最终用户掌握。 DDL、DML语言复杂，用户不容易使用。
一确定一个元组。 域(Domain):属性的取值范围。 分量:元组中的一个属性值。 关系模式:对关系的描述 关系名（属性1，属性2，…，属性n） 学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）
An Introduction to Database Systenm
实体及实体间的联系的表示方法 实体型：直接用关系（表）表示。 属性：用属性名表示。 一对一联系：隐含在实体对应的关系中。 一对多联系：隐含在实体对应的关系中。 多对多联系：直接用关系表示。
An Introduction to Database Systenm
模式的定义 数据的逻辑结构（数据项的名字、类 型、取值范围等） 数据之间的联系 数据有关的安全性、完整性要求
An Introduction to Database Systenm
2. 外模式（External Schema）
An Introduction to Database Systenm
1.网状数据模型的数据结构
网状模型
满足下面两个条件的基本层次联系的集合为
网状模型。
1、允许一个以上的结点无双亲。
2、一个结点可以有多于一个的双亲。
An Introduction to Database Systenm
网状数据模型的数据结构
概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂
易用。 实体和各类联系都用关系来表示。 对数据的检索结果也是关系。 关系模型的存取路径对用户透明 具有更高的数据独立性，更好的安全保密性 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工 作。
An Introduction to Database Systenm
缺点
存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非
关系数据模型。为提高性能，必须对用户的查
询请求进行优化，增加了开发数据库管理系统
的难度。
An Introduction to Database Systenm
6. 典型的关系数据库系统
ORACLE
SYBASE
INFORMIX DB/2
COBASE
（900201，李明，男，计算机，22，江苏）
An Introduction to Database Systenm
模式（Schema） 数据库逻辑结构和特征的描述 是型的描述 反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的 模式的一个实例（Instance） 模式的一个具体值 反映数据库某一时刻的状态 同一个模式可以有很多实例 实例随数据库中的数据的更新而变动
数据库系统概论
An Introduction to Database System
第一章 绪论
数学与计算机教研室 李娟
An Introduction to Database Systenm
1.2.5 网状模型
1. 网状数据模型的数据结构 2. 网状数据模型的数据操纵 3. 网状数据模型的完整性约束 4. 网状数据模型的存储结构 5. 网状数据模型的优缺点 6. 典型的网状数据库系统
关系数据模型的数据结构
在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结
构是一张二维表，它由行和列组成。
学生登记表
学 号 95004 95006 95008 姓 名 王小明 黄大鹏 张文斌 年 令 19 20 18 性 别 女 男 女 系 名 社会学 商品学 法律学 年 级 95 95 95 …
…
…
…
…
…
An Introduction to Database Systenm
An Introduction to Database Systenm
6. 典型的网状数据库系统
DBTG系统，亦称CODASYL系统
由DBTG提出的一个系统方案
奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术 70年代推出
实际系统
Cullinet
Software Inc.公司的 IDMS
查询、插入、删除、更新
数据操作是集合操作，操作对象和操作结 果都是关系，即若干元组的集合。 存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干 什么”，不必详细说明“怎么干”。
An Introduction to Database Systenm
3.关系模型的完整性约束
实体完整性 参照完整性 用户定义的完整性
1.3.1数据库系统模式的概念
“型” 和“值” 的概念 型（Type） 对某一类数据的结构和属性的说明 值（Value） 是型的一个具体赋值。
An Introduction to Database Systenm
例如：学生记录
记录型：
（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）
该记录型的一个记录值：
An Introduction to Database Systenm
4.关系数据模型的存储结构
表以文件形式存储 有的DBMS一个表对应一个操作系统文件 有的DBMS自己设计文件结构
An Introduction to Database Systenm
5.关系模型的优缺点
优点
建立在严格的数学概念的基础上。
网状模型与层次模型的区别 网状模型允许多个结点没有双亲结点 网状模型允许结点有多个双亲结点 网状模型允许两个结点之间有多种联系 （复合联系） 网状模型可以更直接地去描述现实世界 层次模型实际上是网状模型的一个特例
An Introduction to Database Systenm
网状数据模型的数据结构
An Introduction to Database Systenm
完整性约束条件
允许插入尚未确定双亲结点值的子女
结点值
允许只删除双亲结点值
An Introduction to Database Systenm
4.网状数据模型的存储结构
关键
实现记录之间的联系
常用方法
单向链接
双向链接
R1 R2
L3 L1 L2 R4
Ｒ1
L1
Ｒ2 L2
R3
L4 R5
R3
An Introduction to Database Systenm
表示方法（与层次数据模型相同）
实体型：用记录类型描述。每个结点表示 一个记录类型。 属性：用字段描述。每个记录类型可包含 若干个字段。
联系：用结点之间的连线表示记录（类） 型之间的一对多的父子联系。
关系模型的基本概念
关系(Relation)：一个关系对应通常说的一张
表。
元组(Tuple)：表中的一行即为一个元组。
属性(Attribute)：表中的一列即为一个属性，
给每一个属性起一个名称即属性名。
An Introduction to Database Systenm
主码(Key)：表中的某个属性组，它可以唯
外模式通常是模式的子集 一个数据库可以有多个外模式。反映了不同
的用户的应用需求、看待数据的方式、对数 据保密的要求
5. 关系数据模型的优缺点
6. 典型的关系数据库系统
An Introduction to Database Systenm数据模型
1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研 究员E.F.Codd提出
本课程的重点
An Introduction to Database Systenm
网状数据模型的数据结构
人
父母
种 植
树
砍 伐
养 育
子女
赡 养
An Introduction to Database Systenm
多对多联系在网状模型中的表示
用网状模型间接表示多对多联系
方法
将多对多联系直接分解成一对多联系
An Introduction to Database Systenm
2. 网状模型的数据操纵
An Introduction to Database Systenm
例1: 学生、系、系与学生之间的一对多联系： 学生（学号,姓名,年龄,性别,系号,年级） 系 (系号,系名,办公地点) 例2: 系、系主任、系与系主任间的一对一联系 系 (系号,系名,办公地点,系主任)
An Introduction to Database Systenm
查询 插入 删除 更新
An Introduction to Database Systenm
3.网状数据模型的完整性约束
网状数据库系统（如DBTG）对数据操纵加 了一些限制，提供了一定的完整性约束
码
双亲结点与子女结点之间是一对多联系
属籍类别
加入类别(自动的，手工的)
移出类别(固定的，必须的，随意的)
Univac公司的 DMS1100
Honeywell公司的IDS/2
HP公司的IMAGE