【考研题库】2020年山东大学数据库系统概论考研复试核心题库[简答题+应用题]

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一、简答题

1．回答下列问题：

(1)数据库设计过程包括几个主要阶段？

(2)哪些阶段独立于数据库管理系统？

(3)哪些阶段依赖于数据库管理系统？

【答案】(1)数据库的设计可分为个主要的阶段：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。(2)需求分析和概念设计独立于数据库管理系统。(3)逻辑设计和物理设计依赖于数据库管理系统。

2．说明数据不一致性中丢失修改的含义。

【答案】事务和先后从数据库读取同一数据，然后把修改的数据写回数据库，随后也把

修改的数据写回数据库，这样就覆盖了的操作结果，也就是对该数据的修改丢失了。

3．数据库管理系统提供的基本封锁类型有几种？说明它们的含义。

【答案】数据库管理系统提供的基本封锁类型有两种：排它锁(X锁)和共享锁(S锁)。

若事务T对数据对象A加了X锁，则T就可以对A进行读取和更新；在T释放A上的X锁之前，任何其他事物都不能再对A加任何类型的锁，从而也就不能读取和更新A。

若事务T对数据对象A加了S锁，则T就可以对A进行读取，但不能进行更新；在T释放A上的S 锁之前，其他事务可以再对A加S锁，但不能加X锁，从而可以读取A，但不能更新A。

4．试述RDBMS查询优化的一般准则。

【答案】(1)选择运算应尽可能先做。因为满足选择条件的元组一般是原来关系的子集，从而使计算的中间结果变小。这是最基本的也是很有效的优化策略。

(2)把投影运算和选择运算同时进行。如果在同一个关系上有若干投影和选择运算，则可以把投影运算和选择运算结合起来，即选出符合条件的元组后就对这些元组做投影。

(3)把投影同其前或其后的双目运算结合起来。双目运算有JOIN运算、笛卡尔积，与上面的理由类似，在进行JOIN运算、笛卡尔积时要选出关系的元组，没有必要为了投影操作(通常是去掉某些字段)而单独扫描一遍关系。

(4)把某些选择同在它前面要执行的笛卡尔积结合起来成为一个连接运算。连接特别是等连接运算要比在同样关系上的笛卡尔积产生的结果小得多，执行代价也小得多。

(5)找出公共子表达式。先计算一次公共子表达式并把结果保存起来共享，以避免重复计算公共子表达式。当查询的是视图时，定义视图的表达式就是公共子表达式的情况。可以把视图计算出来，称为视图的实体化，计算结果称为实体化视图。

(6)选取合适的连接算法。连接操作是关系操作中最费时的操作，人们研究了许多连接优化算法，如索引连接算法、排序合并算法、HASH连接算法等。选取合适的连接算法属于选择“存取路径”，是物理优化的范畴。许多RDBMS提供了多种连接算法供优化子系统选择。

有时需要在执行这些连接算法前对关系进行预处理。如对索引连接算法，有时要在连接属性上建立索

引；对于排序合并算法，要对连接的两个关系首先进行排序，然后执行连接。这就是在执行连接前对关系的预处理。

5．为什么数据管理技术要从文件系统阶段发展到数据库阶段？

【答案】文件系统阶段是数据管理技术发展中的一个重要阶段。在这一阶段中，得到充分发展的数据结构和算法丰富了计算机科学，为数据管理技术的进一步发展打下了基础。

但在20世纪60年代中、后期，随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加，文件系统显露出三个缺陷:数据冗余性、数据不一致性和数据联系弱。

起初，人们只是对文件系统加以扩充在应用文件中建立了许多辅助索引，形成倒排文件系统。但这并不能彻底解决问题。随着20世纪60年代后期磁盘技术的发展，数据库技术应运而生。数据库技术是在克服文件系统三个缺陷的基础上发展起来的。但是数据库技术并不抛弃OS,而是充分利用OS文件系统功能，因此DB在磁盘中组织仍是以文件为单位。

6．什么是第二范式、第三范式、BC范式和第四范式？

【答案】若关系模式R属于第一范式，且每个非主属性都不传递依赖于键码，则R属于第二范式。

若关系模式R属于第一范式，且每个非主属性都不传递依赖于键码，则R属于第三范式。

若关系范式属于第一范式，且每个属性都不传递依赖于键码，则R属于BC范式。

在BC范式基础上消除非平凡多值依赖，则R属于第四范式。

7．试述查询优化的一般步骤。

【答案】各个关系系统的优化方法不尽相同，大致的步骤可以归纳如下：

(1)把查询转换成某种内部表示，通常用的内部表示是语法树。

(2)把语法树转换成标准(优化)形式。即利用优化算法，把原始的语法树转换成优化的形式。

(3)选择低层的存取路径。

(4)生成查询计划，选择代价最小的。

8．简述数据库逻辑设计的任务和步骤。

【答案】数据库逻辑设计的任务是：把数据库概念设计阶段产生的数据库概念模式转换成数据库管理系统所支持的数据库逻辑模式。

数据库逻辑设计的主要步骤是：

(1)把E-R图转换成关系模式。

(2)对E-R图转换成后形成的关系模式进行规范化和优化。

9．SQL中提供了哪些数据控制(自主存取控制)的语句？请试举几例说明它们的使用方法。

【答案】SQL中的自主存取控制是通过GRANT语句和REVOKE语句来实现的。如：

GRANT SELECT, INSERT ON Student

TO王平

WITH GRANT OPTION;

就将Student表的SELECT和INSERT权限授予了用户王平,后面的“”子句表示用户王平同时也获得了“授权”的权限，即可以把得到的权限继续授予其他用户。

REVOKE INSERT ON Student FROM 王平CASCADE;

就将Student表的INSERT权限从用户王平处收回，选项CASCADE表示，如果用户王平将Student

的INSERT权限又转授给了其他用户，那么这些权限也将从其他用户处收回。

10．COMMIT和ROLLBACK操作的语义是什么？

【答案】在应用程序中，事务以BEGIN TRANSACTION语句开始，以COMMIT语句或者ROLLBACK 语句结束。

COMMIT表示事务成功地提交，此时告诉系统，数据库要进入一个新的正确状态，该事务对数据库的所有更新操作都已交付实施。

ROLLBACK表示事务不成功结束，或者说回滚，此时通知系统，已发生错误，数据库将可能处于不正确的状态。该事务对数据库的更新操作必须被撤销，数据库恢复到未运行此事务之前的状态。

11．试述DBMS四种进程组织方案，并分析各种方案的特点和优缺点。

【答案】DBMS四种进程组织方案如下。

N方案：N个DB用户应用程序对应N个用户进程，DBMS作为应用程序的子程序被连入用户应用程序中。因此这种方案也称为连入式方案。数据库系统中共有N个进程。

2N方案：每个用户进程有一个DBMS进程为之服务，因此N个用户进程就有N个DBMS进程，共2N个进程。

N+1方案：N个用户进程仅有一个DBMS进程为它们服务，因此共N+1个进程。

N+M方案：用M个DBMS进程为N个用户进程提供服务，一般M＜N。

12．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。

【答案】(1)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。

(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(DataBase System,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。

(4)数据库管理系统(DataBase Management System,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。

13．为什么有的封锁需保留到事务结束，而有的封锁可随时解除？

【答案】由于X封锁有可能因为回滚操作造成丢失更新，因此必须保留到整个事务的结束。而随时解锁可以增加事务的并发程度，即使对S封锁的及时解除，并不能对数据库产生任何的不良影响，因此可以随时解除。

14．试述视图的优点。

【答案】(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。

15．需求分析阶段的设计目标是什么？调查的内容是什么？

【答案】需求分析阶段的设计目标是通过详细调查现实世界要处理的对象(组织、部门、企业等)，充分了解原系统(手工系统或计算机系统)工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。

调查的内容是“数据”和“处理”，即获得用户对数据库的如下要求。

(1)信息要求，指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。

(2)处理要求，指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。

(3)安全性与完整性要求。

16．试述SQL的特点。

【答案】(1)综合统一。SQL语言集数据定义语言DDL、数据操纵语言DML、数据控制语言DCL的功能于一体。

(2)高度非过程化。用SQL语言进行数据操作，只要提出“做什么”，而无需指明“怎么做”，因此无需了解存取路径,存取路径的选择以及SQL语句的操作过程由系统自动完成。

(3)面向集合的操作方式。SQL语言采用集合操作方式，不仅操作对象、杳找结果可以是元组的集合,而且一次插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合。

(4)以同一种语法结构提供两种使用方式。SQL语言既是自含式语言，又是嵌入式语言。作为自含式语言，它能够独立地用于联机交互的使用方式;作为嵌入式语言，它能够嵌入到高级语言程序中，供程序员设计程序时使用。

(5)语言简捷，易学易用。

17．试述下列概念：两段提交协议(2PC)；分布事务的原子性；全局死锁。

【答案】2PC：2PC把一个分布事务的事务管理分为协调者和参与者。

2PC的第一阶段：协调者向所有参与者发出“准备提交”信息。如果某个参与者准备提交，就回答“就绪”信息，否则回答“撤销”信息。参与者在回答前，应把有关信息写入自己的日志中。协调者在发出准备提交信息前也要把有关信息写入自己的日志中。如果在规定时间内协调者收到了所有参与者“就绪”的信息，则将作出提交的决定，否则将作出撤销的决定。

2PC的第二阶段：协调者将有关决定的信息先写入日志，然后把这个决定发送给所有的参与所有参与者收到命令之后首先往日志中写入“收到提交(或撤销)”决定的信息，并向协调者发送“应答(ACK)”消息，最后执行有关决定。协调者收到所有参与者的应答消息后，一个事务的执行到此结束，有关日志信息可以脱机保存。

分布事务的原子性：分布事务的原子性就应该是组成一个全局事务的所有子事务要么一致地全部提交，要么一致地全部回滚。

全局死锁：全局事务执行时发生的涉及两个以上场地上的死锁。

18．DB技术中，数据结构有哪些内容？各种结构数据模型的数据结构是什么？

【答案】在DB技术中，数据结构分成三个级别:外部级、概念级、内部级，其描述分别称为外模式、模式、内模式。

(1)外模式:用户用到的那部分(即局部)数据的描述。