数据库原理及应用第1章课后习题答案

习题1
1、试述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。

1）数据是描述客观事物的一组符号集合，是计算机可以识别和处理的符号集。

2）数据库（Database，DB）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。

数据库中的数据能反映出数据之间的联系。

3）数据库管理系统（Database Management System, DBMS），是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库。

它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。

4）数据库系统（Database system, DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统DBMS及其开发工具、应用系统和用户构成。

核心是DBMS。

2、使用数据库系统有什么好处？
1）将大量的数据有组织的存储在数据库中，实现数据的共享、减少了数据的冗余性和提高了数据的独立性。

2)数据库系统的核心是数据库管理系统，它主要负责对数据库的管理和维护工作。

通过DBMS，用户可以逻辑、抽象地处理数据，不用关心数据在计算机中的具体存储方式，以及计算机处理数据的过程细节。

一切具体而繁琐的工作由DBMS完成。

3）数据库应用程序一般具有友好的用户界面，便于用户实现自己的需求。

4）数据库管理员是数据库系统中的重要人员，专门负责数据库的建立、配置、管理和维护工作。

3、试述文件系统和数据库系统之间的区别和联系。

在文件系统阶段，利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，对文件中的数据进行修改、插入和删除操作。

应用程序和数据之间有了一定的独立性，但是文件系统中，文件仍然是面向应用的。

因此数据的冗余度大，浪费存储空间，而且容易造成数据的不一致性，给数据的修改和维护带来困难。

另外，数据独立性差，文件之间是孤立的，系统不容易扩充。

在数据库系统中，所有相关的数据都存储在一个称为数据库的集合中，它们作为一个整体定义。

由于数据是统一管理的，因此可以从全局出发，合理组织数据，避免了数据冗余。

另外，在数据库中，程序与数据相互独立，数据通过DBMS而不是应用程序来操作和管理，应用程序不再处理文件和记录的格式。

4、试述数据库系统的特点。

1）数据实现集中管理
数据库中的数据是按照一定的结构存储在一起的，数据之间存在一定的联系。

2）实现数据共享
数据库中的数据可被多个不同的用户共享，可以并发地存取数据。

多个用户可以用各种方式通过接口使用数据库，实现数据共享。

3）减少数据的冗余度
数据库中的数据面向多个应用，可以被多个用户、多个应用程序共享和使用，大大降低了数据的重复存储，减小了数据的冗余。

4）数据独立性高
数据独立性是指应用程序不会因数据的物理表示方式和访问技术的变化而改变，即应用程序不依赖于任何特定的物理表示方式和访问技术。

5、数据库管理系统的主要功能有哪些？
1）数据定义功能
借助DBMS提供的数据定义语言（Data Definition Language ,DDL）来对数据库中的数据对象进行定义。

2）数据组织、存储和管理
数据存储和组织的基本目标是提高存储空间利用率和方便存取，提供多种存取方法提高存取效率。

3）数据操纵功能
借助DBMS提供的数据操纵语言(Data Manipulation Language，DML) 来完成用户对数据库提出的各种要求，实现数据的查询、插入、删除和修改等操作。

4）数据库的事务管理和运行管理
为了保证数据能安全、可靠的运行，数据库提供了事务管理功能。

数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。

5）数据库的建立和维护功能
包括数据库初始数据装载转换、数据库转储、介质故障恢复、数据库的重组织、性能监视分析等。

为了提高处理的效率，数据库管理系统提供了多种维护工具软件。

6）其他功能。

DBMS的其他功能包括：DBMS与网络中其它软件系统的通信、两个DBMS系统的数据转换、异构数据库之间的互访和互操作等等。

6、试述数据库系统中两级映像结构的特点及功能。

1）外模式／模式映像
模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。

对应于同一个模式可以有任意多个外模式。

对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系，即如何从外模式找到其对应的模式。

这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。

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/模式的映像作相应的修改，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。

2）模式／内模式映像
数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式／内模式映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系，即说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。

该映像定义通常包含在模式描述中。

当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），由数据库管理员对模式/内模式映像作相应的改变，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。

7、试述数据库系统的三级模式结构，这种结构的优点是什么？
1）概念模式（Schema），也称逻辑模式或模式，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。

概念模式表示数据库中全部信息，它是数据库系统模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，也与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关。

一个数据库只有一个模式。

DBMS提供模式描述语言(模式DDL)
来严格地定义模式。

2）外模式（External Schema），也称子模式或用户模式，它是对现实系统中用户感兴趣的整体数据结构的局部描述，用于满足不同的用户需求的数据视图。

它是数据库整体数据结构的子集或局部重构。

外模式通常是模式的子集。

一个数据库可以有多个外模式。

DBMS提供子模式描述语言（子模式DDL）来严格地定义子模式。

3）内模式（Internal Schema），也称存储模式，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表示方式。

一个数据库只有一个内模式。

DBMS 提供内模式描述语言(内模式DDL或存储模式DDL)来严格定义内模式。

8、什么是数据与程序的物理独立性？什么是数据与程序的逻辑独立性？为什么数据库具有数据与程序的独立性？
数据独立性是指应用程序不会因数据的物理表示方式和访问技术的变化而改变，即应用程序不依赖于任何特定的物理表示方式和访问技术。

它包括两个方面：物理独立性和逻辑独立性。

物理独立性是指当数据的存储位置或存储结构发生变化时，不影响应用程序的特性；逻辑独立性是指当表示现实世界的信息内容发生变化时，不影响应用程序的特性。

数据独立性是由数据库管理系统的两级映像功能来保证的。

9、试述数据库系统的组成。

1）数据库：是数据库系统的处理对象，是以一定的组织方式存储在一起的、大量的、有组织的、能够被多个用户共享的数据的集合。

2）数据库管理系统：是数据库系统的核心。

主要负责对数据库的管理和维护工作。

用户不用关心数据在计算机中的具体存储方式，以及计算机处理数据的过程细节。

一切具体而繁琐的工作由DBMS完成。

3）应用系统：介于用户和数据库管理系统之间，是计算机人员开发的面向最终用户的软件，它是在DBMS基础上实现的。

数据库应用程序一般具有友好的用户界面，便于用户实现自己的需求。

4）用户：包括数据库的开发、管理和使用者。

10、DBA的职责是什么？
数据库管理员是数据库系统中的重要人员，他是专门负责数据库的建立、配置、管理和维护工作的人员。

主要职责体现在建库、用库和改进三个方面。

他负责决定数据中的信息的内容和结构，决定数据库的存储结构和存取策略，同时，他要确定各个用户对数据库的存取权限、数据的保密级别和完整性约束条件，保证数据库的安全性和完整性。

并且，DBA 还要监视数据库系统的运行情况，及时处理运行过程中出现的问题，进行数据库的备份、恢复和改进等工作。