《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》第四版課后習(xí)題答案

1、第一章簡介1.介紹了數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念?；卮穑?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)類型包括數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音、正文等。數(shù)據(jù)及其意義是不可分割的。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中分析數(shù)據(jù)的概念很廣。早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要用于科學(xué)計(jì)算，處理的數(shù)據(jù)是傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的數(shù)據(jù)，例如整數(shù)、實(shí)數(shù)、浮點(diǎn)等?？梢栽诂F(xiàn)代計(jì)算機(jī)上存儲和處理的對象非常廣泛，這意味著這些對象的數(shù)據(jù)也變得越來越復(fù)雜。數(shù)據(jù)及其意義是不可分割的。500這個數(shù)字可能意味著一個項(xiàng)目的價格為500韓元，也可能意味著參加學(xué)術(shù)會議的人數(shù)為500人，也可能意味著一只奶粉的重量為500克。(2)數(shù)據(jù)庫(DataBase，

2、簡稱DB):數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按特定的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行組織、描述和存儲，冗馀度低，數(shù)據(jù)獨(dú)立性高，可擴(kuò)展性高，可由多種用戶共享。(3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DataBas)。Sytem，簡單地說，DBS):數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括將數(shù)據(jù)庫引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后的系統(tǒng)，通常包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(和開發(fā)工具)、應(yīng)用程序系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理員。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)是單系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一部分。但是在日常工作中，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常被稱為數(shù)據(jù)庫。希望讀者能在人們說或?qū)懙纳舷挛闹袇^(qū)分“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”和“數(shù)據(jù)庫”，以免混淆。(4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Da

3、taBase Management sytem，DBMs):數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的分層數(shù)據(jù)管理軟件，用于科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)，以及有效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)。DBMS的主要功能包括數(shù)據(jù)定義功能、數(shù)據(jù)操作功能、數(shù)據(jù)庫的操作管理功能，以及數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和維護(hù)功能。分析DBMS是大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)的基本軟件。目前，有很多DBMS產(chǎn)品正在開發(fā)中，也有很多專門研究DBMS的公司。眾所周知，這包括美國IBM的DBZ關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和IMS層數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、美國Oracle的orade關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、s oiase的s oiase關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、美國Microsoft的SQL

4、Serve和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有什么好處？回答：使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)取決于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特性或優(yōu)點(diǎn)。使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有很多好處，包括可以大大提高應(yīng)用程序開發(fā)的效率，方便用戶，減輕數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員的維護(hù)負(fù)擔(dān)，使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以極大地提高應(yīng)用程序開發(fā)的效率。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，這些操作是由DBMS完成的，因?yàn)閼?yīng)用程序不需要考慮定義、存儲和訪問數(shù)據(jù)的具體路徑。用DBMS作為通俗的比喻，會產(chǎn)生優(yōu)秀的參謀和優(yōu)秀的助手，很多具體的技術(shù)工作都是由這個助手完成的。開發(fā)人員可以專注于應(yīng)用邏輯設(shè)計(jì)，而不必關(guān)注數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜細(xì)節(jié)。此外，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和程序之間的獨(dú)立性，數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的更改是DBA的責(zé)任

5、，開發(fā)人員無需修改應(yīng)用程序，或只修改極少的應(yīng)用程序，從而簡化了應(yīng)用程序的構(gòu)建，大大減少了應(yīng)用程序的維護(hù)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)管理員維護(hù)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。DBMS在設(shè)置、應(yīng)用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫時統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫，包括數(shù)據(jù)完整性、安全性、多用戶并發(fā)控制和故障轉(zhuǎn)移?？偟膩碚f，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是易于集中管理數(shù)據(jù)，控制數(shù)據(jù)冗馀，提高數(shù)據(jù)的利用率和一致性，并有助于應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)。讀者可以將具體應(yīng)用結(jié)合到自己以后的工作中，努力體會和總結(jié)。討論文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的差異和關(guān)聯(lián)?；卮穑何募到y(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別在于：文件系統(tǒng)面向應(yīng)用程序，共享性差，冗馀性大，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差，記錄中有結(jié)構(gòu)，總體上

6、沒有結(jié)構(gòu)，由應(yīng)用程序本身控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向現(xiàn)實(shí)世界，具有較高的共享性、較小的冗馀性、較高的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性、整體結(jié)構(gòu)性、用數(shù)據(jù)模型描述，并在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中提供數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復(fù)功能。文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的軟件。文件系統(tǒng)分析是操作系統(tǒng)的重要組成部分。DBMS是獨(dú)立于操作系統(tǒng)的軟件。但是，DBMS基于操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織和存儲是通過操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)完成的。請舉出適合使用文件系統(tǒng)(而不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))的示例。引用適用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。回答：(l)應(yīng)用程序示例數(shù)據(jù)(適用于文件系統(tǒng)而不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))的備份、軟件或應(yīng)用程序使用期間，臨時數(shù)據(jù)存儲

7、通常更適合使用文件。初始功能相對簡單、固定的應(yīng)用程序系統(tǒng)也適合文件系統(tǒng)。(2)應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(而不是文件系統(tǒng))的應(yīng)用示例?，F(xiàn)在，幾乎所有企業(yè)或部門的信息系統(tǒng)都基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫。例如，包括庫存管理系統(tǒng)、物料采購系統(tǒng)、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)等諸多子系統(tǒng)的工廠管理信息系統(tǒng)、學(xué)校學(xué)生管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、圖書館圖書管理系統(tǒng)等，適合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。希望讀者引用自己知道的應(yīng)用案例。討論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特性?；卮穑簲?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征包括：(l)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整個數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。這是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。請分析這里的“整個”晚上兩個詞。在數(shù)據(jù)

8、庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不再針對應(yīng)用程序，而是針對整個組織，具有整體結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)不僅結(jié)構(gòu)化，而且一次可以訪問的數(shù)據(jù)大小也非常靈活，可以減少到一個數(shù)據(jù)項(xiàng)(如學(xué)生的名字)、一組記錄(數(shù)千個學(xué)生記錄)。對于文件系統(tǒng)，只有一個數(shù)據(jù)訪問單元，例如一個學(xué)生的完整記錄。(2)數(shù)據(jù)共享性高、冗馀性低、可擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不再針對特定應(yīng)用程序，而是針對整個系統(tǒng)，因此多個用戶、多個應(yīng)用程序可以使用多種不同的語言共享。數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，不僅可以在多個應(yīng)用程序之間共享，而且是可以輕松添加新應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以靈活輕松地?cái)U(kuò)展。分析數(shù)據(jù)共享可以顯著減少數(shù)據(jù)冗馀，節(jié)省存儲空間，同時避免數(shù)據(jù)之間的不兼容和不一致?！懊?/p>

9、向數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序”是指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)針對應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)，僅用于該應(yīng)用程序或應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)可以稱為應(yīng)用程序的“專用資源”?！办`活性大”意味著系統(tǒng)易于擴(kuò)展和縮小。這意味著在應(yīng)用增加或減少時，無需修改整個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，只需進(jìn)行很小的更改?？梢栽诙鄠€應(yīng)用程序系統(tǒng)中使用整個數(shù)據(jù)的不同子集，并可以在應(yīng)用程序要求更改或增長時重新選擇不同的子集或添加部分?jǐn)?shù)據(jù)以滿足新的要求。(3)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)獨(dú)立性包括數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)和次映像功能確保了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有很高的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。(4) DBMS集成管理和控制數(shù)據(jù)庫的共享。這意味著多個用戶可以同時訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，

10、也可以同時訪問數(shù)據(jù)庫中的相同數(shù)據(jù)。為此，DBMS必須提供集成的數(shù)據(jù)控制功能，如數(shù)據(jù)的安全保護(hù)、數(shù)據(jù)完整性檢查、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。驗(yàn)證DBMS數(shù)據(jù)控制功能包括四個方面的數(shù)據(jù)安全性：這意味著保護(hù)數(shù)據(jù)，防止因非法使用而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)泄露和損壞。數(shù)據(jù)完整性檢查：將數(shù)據(jù)控制在有效范圍內(nèi)，或確保滿足數(shù)據(jù)之間的一致關(guān)系：并發(fā)控制：控制和協(xié)調(diào)多個用戶的并發(fā)操作，以確保并發(fā)操作的準(zhǔn)確性?；謴?fù)數(shù)據(jù)庫：如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由于硬件故障、軟件錯誤或操作員錯誤和故意損壞而影響數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，或者數(shù)據(jù)庫的部分或全部丟失，則可以將數(shù)據(jù)庫從故障狀態(tài)恢復(fù)到已知的正確狀態(tài)(也稱為整體狀態(tài)或一致狀態(tài))?！笆裁词菙?shù)據(jù)庫？”的定義。數(shù)據(jù)

11、庫是存儲在計(jì)算機(jī)上很長時間的共享數(shù)據(jù)集合，所有用戶都可以共享，冗馀最小化，數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。DBMS在設(shè)置、應(yīng)用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫時統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)庫，以確保數(shù)據(jù)的完整性、安全性，在多個用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進(jìn)行并發(fā)控制，并在出現(xiàn)故障后恢復(fù)系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)，信息系統(tǒng)從處理數(shù)據(jù)的程序中心轉(zhuǎn)移到了以共享數(shù)據(jù)庫為中心的新階段。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能是什么？回答：(l)數(shù)據(jù)庫定義功能；(2)數(shù)據(jù)訪問功能；(3)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和管理；(4)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和維護(hù)功能。7.描述數(shù)據(jù)模型的概念、數(shù)據(jù)模型的角色和數(shù)據(jù)模型的三個元素?；卮穑簲?shù)據(jù)模型是用于從數(shù)據(jù)庫中抽象真實(shí)世界的工具，是用于提供信息表示和操作手段的數(shù)據(jù)庫的格

12、式框架。通常，數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的概念的集合。這些概念準(zhǔn)確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束。因此，數(shù)據(jù)模型通常由三部分組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束。(l)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：正在研究的對象類型的集合，描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性。(2)數(shù)據(jù)操作：對數(shù)據(jù)庫中各種對象(類型)的實(shí)例(值)的允許作業(yè)集合(包括作業(yè)及其相關(guān)作業(yè)規(guī)則)的系統(tǒng)動態(tài)特性的說明。(3)數(shù)據(jù)約束：是完整性規(guī)則集的集合。完整性規(guī)則是對指定數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)連接的約束和從屬規(guī)則，用于限制數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)和狀態(tài)更改，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、有效和兼容。分析數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最重要的概念之一。通過概論的學(xué)習(xí)，您需要真正了解數(shù)據(jù)模型的概

13、念和作用。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DBMS基于數(shù)據(jù)模型或支持?jǐn)?shù)據(jù)模型。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，模型具有不同的層次。根據(jù)應(yīng)用模型的不同目的，可以將模型分為兩個類別或兩個層次。一個是概念模型，一個是從用戶的角度對數(shù)據(jù)和信息建模，用于信息世界的建模，強(qiáng)調(diào)語義表達(dá)能力，概念簡單明了。另一類是從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角度對數(shù)據(jù)建模的數(shù)據(jù)模型，可以用于定義、操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，通常需要一套嚴(yán)格定義嚴(yán)格公式定義、語法和語義的語言，并有一些規(guī)則和限制，以便在機(jī)器中輕松實(shí)現(xiàn)。8.討論概念模型的作用。回答：概念模型實(shí)際上是從現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的中間水平。信息世界建模的概念模型是從現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的一級抽象，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者進(jìn)行

14、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的強(qiáng)大工具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者和用戶之間交流意見的語言。9.定義和解釋概念模型中的以下術(shù)語：實(shí)體、實(shí)體類型、實(shí)體集、屬性、代碼、實(shí)體聯(lián)系圖(e 1 r圖)回答：實(shí)體：客觀存在，可以相互區(qū)別的東西稱為實(shí)體。實(shí)體類型：具有相同屬性的實(shí)體具有相同的特性和特性，并使用實(shí)體名稱及其屬性名稱集合抽象和表征相同類型的實(shí)體。這稱為圖元類型。實(shí)體集：同一類型的實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。屬性：對象屬性，其中一個對象可以具有多個屬性。代碼：唯一標(biāo)識實(shí)例的一組屬性稱為代碼。實(shí)體關(guān)聯(lián)圖表(e 1 r圖表):提供表示實(shí)體類型、屬性和關(guān)聯(lián)的方法。實(shí)體類型：顯示為矩形；實(shí)體名稱顯示在矩形框中；屬性：顯示為橢圓，并連接到實(shí)

15、體的不連接邊。聯(lián)系人：顯示為菱形，聯(lián)系人名稱顯示在菱形框中，聯(lián)系人類型(1 : 1、1 : n或m : n)顯示在與相關(guān)實(shí)體無關(guān)聯(lián)的邊旁邊。10.請給出實(shí)際部門1比1、1比1、多對多需要不同連接的3個實(shí)部的E-1比r圖。回答：11.提出實(shí)際部門的e-1 r圖需要3個實(shí)體，需要3個實(shí)體類型之間的多對多連結(jié)點(diǎn)。3個實(shí)體之間的多對多連接，以及2個3個實(shí)體之間的3個多對多連接等？怎么了？回答：三個實(shí)體之間的多對多延和三個實(shí)體之間的三對多連接是不同的，因?yàn)橐饬x不同。三個實(shí)體兩者之間的三個多對一連接如下圖所示。12.每個班有多個學(xué)生，每個學(xué)生選擇多個科目，每個課程可以由多個學(xué)生選擇。要繪制此學(xué)校的概念模型

16、，請使用e 1 r?；卮穑?3.工廠生產(chǎn)多個產(chǎn)品，每個產(chǎn)品由不同的部件組成，有些部件可以在其他產(chǎn)品中使用。這些零件是用不同的原材料制造的，不同零件中使用的材料可能相同。這些零件按所屬產(chǎn)品存放在倉庫里，原材料按類別存放在多個倉庫里。請用e-1 r畫出這個工廠產(chǎn)品、零件、材料、倉庫的概念模型?；卮穑?4.介紹了層次模型的概念，并給出了三個層次模型的實(shí)例?；卮穑?l)教員學(xué)生分層數(shù)據(jù)庫模型(2)行政機(jī)關(guān)層次數(shù)據(jù)庫模型(3)行政區(qū)域?qū)哟螖?shù)據(jù)庫模型15.現(xiàn)在有一個層次數(shù)據(jù)庫實(shí)例，該實(shí)例使用子女1兄弟連接法和層次序列連接法顯示存儲結(jié)構(gòu)的示意圖?；卮穑鹤优值苓B接法：層次順序連接方法：16.論述網(wǎng)格模型的概念，給出網(wǎng)格模型的三個例子?；卮穑簼M足以下兩個條件的默認(rèn)層次連接集是網(wǎng)格模型：(l)允許兩個或更多節(jié)點(diǎn)沒有父母。(2)節(jié)點(diǎn)可以有多個父節(jié)點(diǎn)。范例1 :范例2 :范例3 :17.討論網(wǎng)格和層次數(shù)據(jù)庫的優(yōu)缺點(diǎn)?；卮穑簩哟文Ｐ偷膬?yōu)點(diǎn)包括：(l)對模型簡單、一對多關(guān)系的部門的說明非常自然、直觀、易于理解，是分層數(shù)據(jù)庫的一大優(yōu)勢。(2)使用分層模型的應(yīng)用系統(tǒng)性能良好。使用層次模型的性能優(yōu)于關(guān)系模型，特別是對于實(shí)體之間的連接是固定的且預(yù)定義的應(yīng)用程序。(3)分層數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。層次模型的缺點(diǎn)包括：(l)多對