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数据库系统复习提纲

远程教育主干课程<数据库系统>学位专业课考试复习提纲

重要知识点:

1. 了解数据库、数据库管理系统的基本概念。

2. 掌握概念模型的基本概念及其主要建模方法——E/R图(会通过E/R图描述现实世界某一应用的概念模型);关系数据模型的相关概念、数据库系统的三级模式和两层映像的体系结构,数据库系统的物理独立性和逻辑独立性等;

3. 掌握关系模型的三个组成部分及其各部分所包含的主要内容;关系的三类完整性约束的概念;

4. 关系代数的各种运算,能够使用关系代数完成各种数据查询操作;

5. 掌握SQL语言的特点;能够熟练而正确地使用SQL语言完成对数据库的查询、插入、删除、更新操作,特别是各种各样的查询,掌握SQL语言强大的查询功能。

6. 了解什么是“好的”与“不好”的关系模式,关系规范化理论的意义。

7. 掌握数据依赖的基本概念(函数依赖,平凡函数依赖,非平凡函数依赖,部分函数依赖,完全函数依赖,传递函数依赖的概念,码,候选码,外码的概念和定义);范式的概念,从1NF到3NF的定义;规范化的含义和作用。

8. 能够灵活地运用相关知识来判断一个关系是属于第几范式,各个范式中存在的问题及其解决方法;能够根据语义完整的写出关系模式的数据依赖集合,并据此分析某一关系模式属于第几范式。

9. 掌握Armstrong公理系统的推理规则;掌握闭包的概念并会进行相应的计算;

10. 掌握数据库设计的基本步骤;数据库设计过程中数据字典的内容;数据库设计各个阶段的具体设计内容、设计描述、设计方法等;

11. E-R图的设计及其E-R图向关系模型的转换方法;

12. 了解数据库运行过程中可能产生的故障类型,数据转储的概念及分类,什么是数据库的镜像;

13. 熟练掌握事务的基本概念和事务的ACID性质;数据库恢复的实现技术;日志文件的内容及作用;登记日志文件所要遵循的原则;具有检查点的恢复技术;

14. 了解数据库并发控制技术的必要性,活锁死锁的概念;

15. 掌握并发控制可能产生数据不一致性的情况(丢失修改,不可重复读,读“脏”数据)及其确切含义;封锁的类型;不同封锁类型(X锁,S锁)的性质和定义,相关的相容控制矩阵;封锁协议的概念;封锁粒度的概念;

16. 灵活掌握封锁协议与数据一致性的关系;并发调度的可串行性的概念;冲突可串行化的概念;两段锁协议、冲突可串行化与可串行性的关系;两段锁协议与死锁的关系。

17. 掌握在数据库系统查询过程中,使用索引的目的。

18. 掌握使用视图的目的。

18. 掌握查询优化的方法。

参考练习题:

1.什么是数据库的数据独立性?

答:数据独立性表示应用程序与数据库中存储的数据不存在依赖关系,包括逻辑数据独立性和物理数据独立性。

逻辑数据独立性是指局部逻辑数据结构(外视图即用户的逻辑文件)与全局逻辑数据结构(概念视图)之间的独立性。当数据库的全局逻辑数据结构(概念视图)发生变化(数据定义的修改、数据之间联系的变更或增加新的数据类型等)时,它不影响某些局部的逻辑结构的性质,应用程序不必修改。

物理数据独立性是指数据的存储结构与存取方法(内视图)改变时,对数据库的全局逻辑结构(概念视图)和应用程序不必作修改的一种特性,也就是说,数据库数据的存储结构与存取方法独立。

数据独立性的好处是,数据的物理存储设备更新了,物理表示及存取方法改变了,但数据的逻辑模式可以不改变。数据的逻辑模式改变了,但用户的模式可以不改变,因此应用程序也可以不变。这将使程序维护容易,另外,对同一数据库的逻辑模式,可以建立不同的用户模式,从而提高数据共享性,使数据库系统有较好的可扩充性,给DBA维护、改变数据库的物理存储提供了方便。

2. 数据库管理系统有哪些功能?

答:数据库管理系统(DBMS)是位于操作系统与用户之间的一个数据管理软件,它主要功能包括以下几个方面:

·数据定义功能DBMS 提供数据描述语言(DDL),用户可通过它来定义数据。

·数据操纵功能DBMS 还提供数据操纵语言(DML),实现对数据库的基本操作:查询、插入、删除和修改。

·数据库的运行管理这是DBMS 运行时的核心部分,它包括开发控制,安全性检查,完整性约束条件的检查和执行,数据库的内容维护等。

·数据库的建立和维护功能它包括数据库初始数据的输入及转换,数据库的转储与恢复,数据库的重组功能和性能的监视与分析功能等。

3. 叙述模型、模式和具体值三者之间的联系和区别。

答:数据模型是用来表示信息世界中的实体及其联系在数据世界中的抽象描述,它描述的是数据的逻辑结构。模式的主体就是数据库的数据模型。数据模型与模式都属于型的范畴。所谓型,是指只包含属性的名称,不包含属性的值,而所谓值,是型的具体实例值,即赋了值的型

4. 层次模型、网状模型和关系模型这三种基本数据模型各有哪些优缺点?

答:层次模型的优点是:

·结构清晰,表示各结点之间的联系简单;

·容易表示如“家族关系”等现实世界的层次结构的事物及其之间的联系。

缺点是:

·不能表示两个以上实体型之间的复杂联系和实体型之间的多对多联系;

·严格的层次顺序使数据插入和删除操作变得复杂,如父结点的删除导致子结点的删除。网状模型的优点是:

·能够表示实体之间的多种复杂联系。

缺点是:

·网状模型比较复杂,需要程序员熟悉数据库的逻辑结构;

·在重新组织数据库时容易失去数据独立性。

关系模型的优点是:

·使用表的概念,简单直观;

·直接表示实体之间的多对多联系;

·具有更好的数据独立性;

·具有坚实的理论基础。

缺点是:

·关系模型的联结等操作开销较大,需要较高性能计算机的支持。

5.名词解释:

(1) 数据:是指描述事物的符号记录。

(2) 数据库:指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

(3) 数据库管理系统:是位于用户与操作系统之间的具有数据定义、数据操纵、数据

库的运行管理、数据库的建立和维护功能的一层数据管理软件。

(4) 数据库系统: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、应用系统、数据库管理员和用户构成。

(5) 实体:指客观存在并可相互区别的事物。

(6) 实体型:是指用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。

(7) 实体集:指同类实体的集合。

(8) 属性:指实体所具有的某一特性。

(9) 码:指唯一标识实体的属性集。

(10) 实体联系图(E-R图):是指用图形来表示实体内部和实体之间的联系。

6. 数据模型

(1) 数据模型:是指能比较真实地模拟现实世界,容易为人所理解,且便于在计算机上

实现的一种模型。

(2) 数据模型的作用:按计算机系统的观点对数据建模,主要用于DBMS 的实现。

(3) 数据模型的三要素:数据结构;数据操作;数据的约束条件。

7. 试述数据库系统的三级模式结构

(1)数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。

模式:也称逻辑模式,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。

外模式:也称子模式(Subschema)或用户模式,它是数据库用户(包括应用程序员和

最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是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。

内模式:也称存储模式(StoragC SChema);一个数据库只有一个内模式。它是数据物

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。

(2)优点:

外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据,数据库中的其余数据是不可见的。

数据库的二级映象功能保证数据的独立性:

数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别,它把数据的具体组织留给DBMS 管理,使用户能逻辑地抽象地处理数据,而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换,数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映象:

·外模式/模式映象

·模式/内模式映象

正是这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

8. 数据库物理独立性和逻辑独立性

(1) 数据与程序的物理独立性:是指当数据库的存储结构改变了,由数据库管理员对模

式/内模式映象作相应的改变,可以使模式保持不变,从而物理程序也不必改变。

(2) 数据与程序的逻辑独立性:是指当模式改变时,由数据库管理员对各个外模式/模

式的映像相应的改变,可以使外模式保持不变,而应用程序是根据数据的外模式编写的,从而应用程序不必修改。

选择题示例:

1.数据库系统与文件系统的主要区别是____。

A.数据库系统复杂,而文件系统简单

B.文件系统不能解决数据冗余和数据独立性问题,而数据库系统可以解决

C.文件系统只能管理程序文件,而数据库系统能够管理各种类型的文件

D.文件系统管理的数据量较少,而数据库系统可以管理庞大的数据量

2. 在数据库中,下列说法____是不正确的。

A.数据库避免了一切数据的重复

B.若系统是完全可以控制的,则系统可确保面新时的一致性

C.数据库中的数据可以共享

D.数据库减少了数据冗余

填空题示例:

1. 数据管理技术经历了①、②、和③三个阶段。

2. 指出下列缩写的含义:

(1)DML ①

(2)DBMS ②

(3)DDL ③

(4)DBS ④

(5)SQL ⑤

(6)DB ⑥

(7)DD ⑦

(8)DBA ⑧

第二章

选择题示例:

1. 对关系模型叙述错误的是____。

A.建立在严格的数学理论、集合论和谓词演算公式的基础之上

B.微机DBMS 绝大部分采取关系数据模型

C.用二维表表示关系模型是其一大特点

D.不具有连接操作的DBMS 也可以是关系数据库系统

2. 关系模型中,候选码____。

A.可由多个任意属性组成

B.至多由一个属性组成

C.可由一个或多个其值能惟一标识该关系模式中任何元组的属性组成

D.以上都不是

填空题示例:

1. 关系数据库中可命名的最小数据单位是____。

2. 关系代数运算中,基本的运算是①、②、③、④和⑤。

简答题示例:

1. 叙述等值连接与自然连接的区别和联系。

答:等值连接表示为?,自然连接表示为?;自然连接是除去重复属性的等值连接。两者之间的区别和联系如下:

●自然连接一定是等值连接,但等值连接不一定是自然连接。

●等值连接要求相等的分量,不一定是公共属性;而自然连接要求相等的分量必须是公共属性。

●等值连接不把重复的属性除去;而自然连接要把重复的属性除去。

2.关系代数的具体运算

3. 关系代数的基本运算有哪些?如何用这些基本运算来表示其他运算?

第三章:

1.SQL语言具有____的功能。

A.关系规范化、数据操纵、数据控制

B.数据定义、数据操纵、数据控制

C.数据定义、关系规范化、数据控制

D.数据定义、关系规范化、数据操纵

2.SQL语言中,实现数据检索的语句是____。

A.SELECT B.INSERT

C.UPDATE D.DELETE

填空:

1.视图是一个虚表,它是从①中导出的表。在数据库中,只存放视图的②,不存放视图的③。

2.已知关系R

试用SQL语句实现下列操作:

(1)按属性 A 分组,求出每组中在属性 C 上的最大值和最小值,且将它们置于视图RVE 中。

(2)在视图RVE 中查询属性A=’98’的记录。

解:(l)CREATE SQL VIEW RVE(A, CMAX, CMIN)

AS SELECT A, MAX(C), MIN(C)

FROM R

GROUP BY A;

(2)SELECT*

FROM RVE

WHERE A=’98’

3. 已知学生表S 和学生选课表SC。其关系模式如下:

S(SNO, SN, SD, PROV)

SC(SNO, CN,GR)

其中,SNO 为学号,SN 为姓名,SD 为系名,PROV为省区,CN 为课程名,GR 为分数。试用SQL语言实现下列操作:

(1)查询“信息系”的学生来自哪些省区。

(2)按分数降序排序,输出“英语系”学生选修了“计算机”课程的学生的姓名和分数。解:(l)SELECT DISTINCT PROV

FROM S

WHERE SD=’信息系’

(2)SELECT SN, GR

FROM S, SC

WHERE SD=’英语系’AND CN=’计算机’AND S.SNO=SC.SNO

ORDER BY GR DESC;

关系数据理论:

1.设计性能较优的关系模式称为规范化,规范化主要的理论依据是____。

A.关系规范化理论B.关系运算理论

C.关系代数理论D.数理逻辑

2. 当关系模式R(A,B)已属于3NF,下列说法中____是正确的。

A.它一定消除了插入和删除异常B.仍存在一定的插入和删除异常

C.一定属于BCNF D.A和C 都是

填空示例

1. 在一个关系R 中,若每个数据项都是不可分割的,那么R 一定属于____。

2. 关系规范化的目的是____。

答案:控制冗余,避免插入异常和删除异常,从而增强数据库结构的稳定性和灵活性。

数据库设计:

1. 在数据库设计中,用E-R 图来描述信息结构但不涉及信息在计算机中的表示,它是数据库设计的____阶段。

A.需求分析B.概念设计C.逻辑设计D.物理设计

2. E-R 图是数据库设计的工具之一,它适用于建立数据库的____。

A.概念模型B.逻辑模型C.结构模型D.物理模型

填空示例

1.数据库设计的几个步骤是____。

2. “为哪些表,在哪些字段上,建立什么样的索引”这一设计内容应该属于数据库设计中的____设计阶段。

简答题示例:

1. .某大学实行学分制,学生可根据自己的情况选修课程。每名学生可同时选修多门课程,每门课程可由多位教师讲授;每位教师可讲授多门课程。其不完整的E-R 图如图所示。

⑴指出学生与课程的联系类型,完善E-R 图。

⑵指出课程与教师的联系类型,完善E-R 图。

⑶若每名学生有一位教师指导,每个教师指导多名学生,则学生与教师是何联系?

⑷在原E-R 图上补画教师与学生的联系,并完善E-R图。

答:(1)学生与课程的联系类型是多对多联系。

(2)课程与教师的联系类型是多对多联系。

(3)学生与教师的联系类型是一对多联系。

(4)完善本题E-R 图的结果如图所示。

2. 一个图书借阅管理数据库要求提供下述服务:

(1)可随时查询书库中现有书籍的品种、数量与存放位置。所有各类书籍均可由书号惟一标识。

(2)可随时查询书籍借还情况。包括借书人单位、姓名、借书证号、借书日期和还书日期。我们约定:任何人可借多种书,任何一种书可为多个人所借,借书证号具有惟一性。

(3)当需要时,可通过数据库中保存的出版社的电报编号、电话、邮编及地址等信息向有关书籍的出版社增购有关书籍。我们约定,一个出版社可出版多种书籍,同一本书仅为一个出版社出版,出版社名具有惟一性。

根据以上情况和假设,试作如下设计:

(1)构造满足需求的E-R 图。

(2)转换为等价的关系模型结构。

其它章节:

1. 下面哪个不是数据库系统必须提供的数据控制功能____。

A.安全性B.可移植性C.完整性D.并发控制

2. 保护数据库,防止未经授权的或不合法的使用造成的数据泄漏、更改破坏。这是指数据的____。

A.安全性B.完整性C.并发控制D.恢复

3. 事务的原子性是指____。

A.事务中包括的所有操作要么都做,要么都不做

B.事务一旦提交,对数据库的改变是永久的

C.一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的

D.事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态

4. 设有两个事务T1、T2,其并发操作如图所示,下面评价正确的是____。

A.该操作不存在问题B.该操作丢失修改

C.该操作不能重复读D.该操作读“脏”数据

5.解决并发操作带来的数据不一致性问题普遍采用____。

A.封锁B.恢复C.存取控制D.协商

6. 恢复的主要技术是________。

A.事务B.数据冗余

C.日志文件和数据转储D.数据转储

7. .恢复和并发控制的基本单位是________。

A.事务B.数据冗余

C.日志文件D.数据转储

8. 假设有如下事务:T1:在检查点之前提交;T2:在检查点之前开始执行,在检查点之后故障点之前提交;T3:在检查点之前开始执行,在故障点时还未完成;T4:在检查点之后开始执行,在故障点之前提交;T5:在检查点之后开始执行,在故障点时还未完成。在利用具有检查点的恢复技术进行恢复时,________需要UNDO。

A.T1 B.T2 和T4

C.T3 和T5 D.T2

填空:

1. 有两种基本类型的锁,它们是①和②。

2. 如果数据库中只包含成功事务提交的结果,就说数据库处于____状态。

3. 若事务T对数据对象A加了S 锁,则其他事务只能对数据A再加①

,不能加②,直到事务T释放A上的锁。

简答题

1. 什么是事务?

答:事务是DBMS 的基本工作单位。它是用户定义的一组逻辑一致的程序序列。它是

一个不可分开的工作单位,其中包含的所有操作,要么都执行,要么都不执行。

数据库是一个共享资源,它允许多个用户程序并发地存取数据库中的数据。但是,如果

系统对并发执行的操作不加以控制,就会存取和存储不正确的数据,破坏数据库的完整性。并发控制的主要方法就个采用封锁机制。封锁就是一个事务在对某个数据对象进行操作前,先向系统发出请求,对其加锁。

2.并发操作会产生几种不一致情况?用什么方法避免各种不一致的情况?

答:操作可能会产生丢失修改、不能重复读和读“脏”数据这三种不一致情况。采用封

锁机制来进行并发控制,可避免各种不一致情况。

3. 怎样进行系统故障的恢复?

答:当系统故障发生时,造成数据库处于不一致状态的原因有两个,一个是一些未完成事务对数据库的部分更新已写入数据库中,另一个是一些已提交事务对数据库的更新还留在内存缓冲区,没来得及写回数据库。因此,基本的恢复分为以下两步:

(1)根据日志文件建立重做队列和撤消队列

从头扫描日志文件,找出故障前已提交的事务记录,将其事务标识放入重做队列;还要找出故障前尚未完成的事务,将该事务放入撤消队列。

(2)对重做队列中的事务进行重做处理,对撤消队列中的事务进行撤消处理对于重做处理(REDO),正向扫描日志文件,再根据重做队列,将已完成的事务的所有操作重新执行;对于撤消处理(UNDO),反向扫描日志文件,再根据撤消队列,将未完成的事务的更新操作执行逆操作。

4. 在数据库的保护中有数据的安全性、完整性,并发控制和数据库的恢复。其中的安全性和完整性有何区别?

答:数据的完整性是指为了防止数据中存在不合语义的数据,防止错误的输人和输出

所造成的无效操作和错误结果;数据的安全性是指保护数据库不被恶意的破坏和非法的存取。

5. 叙述数据库的并发控制。

答:数据库是一个共享资源,它允许多个用户程序并行地存取数据库中的数据,但是,如果系统对并行执行的操作不加以控制就会存取和存储不正确的数据,破坏数据库的完整性。并发控制的主要方法是采用封锁机制。封锁是事务T 在对某个数据对象操作之前,先向系统发出请求对其加锁。基本的封锁类型有两种:排它锁(X 锁)和共享锁(S 锁)。所谓X 锁,是事务T对数据A加上X锁时,只允许事务T读取和修改数据A,其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。所谓S 锁,是事务T对数据A加上S 锁时,其他事务只能再对数据A加S 锁,而不能加X 锁,直到T释放A上的S 锁。

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