1.1 基本內容分析
1.1.1 本章的重要概念
（1）db、dbms和dbs的定義
（2）資料管理技術的發展階段
人工管理階段、檔案系統階段、資料庫系統階段和高階資料庫技術階段等各階段的特點。
（3）資料描述
概念設計、邏輯設計和物理設計等各階段中資料描述的術語，概念設計中實體間二元聯絡的描述（1:1，1:n，m:n）。
（4）資料模型
資料模型的定義，兩類資料模型，邏輯模型的形式定義，er模型，層次模型、網狀模型、關係模型和物件導向模型的資料結構以及聯絡的實現方式。
（5）db的體系結構
**結構，兩級映像，兩級資料獨立性，體系結構各個層次中記錄的聯絡。
（6）dbms
dbms的工作模式、主要功能和模組組成。
（7）dbs
dbs的組成，dba，dbs的全域性結構，dbs結構的分類。
1.1.2本章的重點篇幅
（1）教材p23的圖1.24（四種邏輯資料模型的比較）。
（2）教材p25的圖1.27（db的體系結構）。
（3）教材p28的圖1.29（dbms的工作模式）。
（4）教材p33的圖1.31（dbs的全域性結構）。
1.2 教材中習題1的解答
1.1 名詞解釋
·邏輯資料：指程式設計師或使用者用以操作的資料形式。
·物理資料：指儲存裝置上儲存的資料。
·聯絡的元數：與乙個聯絡有關的實體集個數，稱為聯絡的元數。
·1:1聯絡：如果實體集e1中每個實體至多和實體集e2中的乙個實體有聯絡，反之亦然，那麼e1和e2的聯絡稱為「1:1聯絡」。
·1:n聯絡：如果實體集e1中每個實體可以與實體集e2中任意個（零個或多個）實體有聯絡，而e2中每個實體至多和e1中乙個實體有聯絡，那麼e1和e2的聯絡是「1:n聯絡」。
·m:n聯絡：如果實體集e1中每個實體可以與實體集e2中任意個（零個或多個）實體有聯絡，反之亦然，那麼e1和e2的聯絡稱為「m:n聯絡」。
·資料模型：能表示實體型別及實體間聯絡的模型稱為「資料模型」。
·概念資料模型：獨立於計算機系統、完全不涉及資訊在計算機中的表示、反映企業組織所關心的資訊結構的資料模型。
·結構資料模型（或邏輯資料模型）：與dbms有關的，直接面向db的邏輯結構、從計算機觀點對資料建模的資料模型。
·層次模型：用樹型（層次）結構表示實體型別及實體間聯絡的資料模型稱為層次模型。
·網狀模型：用有向圖結構表示實體型別及實體間聯絡的資料模型稱為網狀模型。
·關係模型：用二維**表達實體集的資料模型。
·外模式：是使用者用到的那部分資料的描述。
·概念模式：資料庫中全部資料的整體邏輯結構的描述。
·內模式：db在物理儲存方面的描述。
·外模式/模式映象：用於定義外模式和概念模式之間資料結構的對應性。
·模式/內模式映象：用於定義概念模式和內模式之間資料結構的對應性。
·資料獨立性：應用程式和db的資料結構之間相互獨立，不受影響。
·物理資料獨立性：在db的物理結構改變時，盡量不影響應用程式。
·邏輯資料獨立性：在db的邏輯結構改變時，盡量不影響應用程式。
·主語言：編寫應用程式的語言（如c一類高階程式語言），稱為主語言。
·ddl：定義db**結構的語言，稱為ddl。
·dml：對db進行查詢和更新操作的語言，稱為dml。
·過程性語言：使用者程式設計時，不僅需要指出「做什麼」，還需要指出「怎麼做」的語言。
·非過程性語言：使用者程式設計時，只需指出「做什麼」，不需要指出「怎麼做」的語言。
·dd（資料字典）：存放**結構定義的db，稱為dd。
·dd系統：管理dd的軟體系統，稱為dd系統。
1.2 試解釋db、dbms和dbs三個概念。
答：db是長期儲存在計算機內、有組織的、統一管理的相關資料的集合。
dbms是位於使用者與os之間的一層資料管理軟體，它為使用者或應用程式提供訪問db的方法。
dbs是實現有組織地、動態地儲存大量關聯資料、方便多使用者訪問的計算機硬體、軟體和資料資源組成的系統，即採用資料庫技術的計算機系統。
1.3 人工管理階段和檔案系統階段的資料管理各有哪些特點？
答：人工管理階段主要有四個特點： 資料不儲存在計算機內；沒有專用的軟體對資料進行管理；只有程式的概念，沒有檔案的概念；資料面向程式。
檔案系統階段主要有五個特點： 資料以「檔案」形式長期儲存；資料的邏輯結構與物理結構有了區別；檔案組織已多樣化；資料面向應用；對資料的操作以記錄為單位。
1.4 檔案系統階段的資料管理有些什麼缺陷？試舉例說明。
答：主要有三個缺陷：資料冗餘；資料不一致性；資料聯絡弱。
例如學校裡教務處、財務處、保健處建立的檔案中都有學生詳細資料，譬如聯絡**，家庭住址等。這就是「資料」冗餘；如果某個學生搬家，就要修改三個部門檔案中的資料，否則會引起同一資料在三個部門中不一致；產生上述問題的原因是這三個部門的檔案中資料沒有聯絡。
1.5 資料管理的資料庫階段產生的標誌是哪三件事情？
答：進入資料庫階段的標誌是20世紀60年代末發生的三件事件：
·2023年ibm公司研製的ims系統是乙個典型的層次dbs；
·2023年美國codasyl組織dbtg報告，提出網狀dbs的概念；
·2023年美國ibm公司的發表**，提出關係模型的思想。
1.6 資料庫階段的資料管理有哪些特點？
答：主要有五個特點：
採用資料模型表示複雜的資料結構；有較高的資料獨立性；為使用者提供了方便的使用者介面；提供了四個方面的資料控制功能；對資料的操作以資料項為單位，增加了系統的靈活性。
1.7 與「檔案」結構相比，「資料庫」結構有些什麼不同？
答：與檔案結構相比，資料庫結構主要有下面三點不同：
·資料的結構化。檔案由記錄組成，但各檔案之間缺乏聯絡。資料庫中資料在磁碟中仍以檔案形式組織，但這些檔案之間有著廣泛的聯絡。
資料庫的邏輯結構用資料模型來描述，整體結構化。資料模型不僅描述資料本身的特點，還要描述資料之間的聯絡。
·資料獨立性。檔案只有裝置獨立性，而資料庫還具有邏輯獨立性和物理獨立性。
·訪問資料的單位。訪問檔案中的資料，以記錄為單位。訪問資料庫中的資料，以資料項（字段）為單位，增加了系統的靈活性。
1.8 什麼是資料獨立性？在資料庫中有哪兩級獨立性？
答：資料獨立性是指應用程式與db的資料結構之間相互獨立。在物理結構改變時，盡量不影響應用程式，稱為物理資料獨立性；在邏輯結構改變時，盡量不影響應用程式，稱為邏輯資料獨立性。
1.9 分布式資料庫系統和物件導向資料庫系統各有哪些特點？
答：ddbs主要有三個特點：
·資料物理上分布在各地，但邏輯上是乙個整體；
·每個場地既可以執行區域性應用，也可以執行全域性應用；
·各地的計算機由資料通訊網路相連線。
物件導向資料系統主要有兩個特點：
·物件導向資料模型能完整地描述現實世界的資料結構，能表達資料間巢狀、遞迴的聯絡。
·具有物件導向技術的封裝性和繼承性的特點，提高了軟體的可重用性。
1.10 邏輯記錄與物理記錄，邏輯檔案與物理檔案有些什麼聯絡和區別？
答：邏輯資料是使用者用以操作的資料形式，是抽象的概念化資料。物理資料是實際存放在儲存裝置上的資料。
邏輯資料與物理資料在結構上可以差別很大，需通過兩級映象來進行資料傳輸和格式轉換。
從以上的解釋可以看出，邏輯記錄和邏輯檔案是使用者在程式中使用的記錄和檔案，而物理記錄和物理檔案是指磁碟上的記錄和檔案。邏輯記錄、檔案與物理記錄、檔案在結構、組成上有很大的差異，而資料管理軟體就是通過**結構兩級映象來實現邏輯資料與物理資料之間的轉換。
1.11 試述er模型、層次模型、網狀模型、關係模型和物件導向模型的主要特點。
答：er模型直接表示實體型別及實體間聯絡，與計算機系統無關，充分反映使用者的需求，使用者容易理解。
層次模型的資料結構為樹結構，記錄之間聯絡通過指標實現，查詢較快，但dml屬於過程化的，操作複雜。
網狀模型的資料結構為有向圖，記錄之間聯絡通過指標實現，查詢較快，並且容易實現m:n聯絡，但dml屬於過程化的語言，程式設計較複雜。
關係模型的資料結構為二維**，容易為初學者理解。記錄之間聯絡通過關鍵碼實現。dml屬於非過程化語言，程式設計較簡單。
物件導向模型能完整描述現實世界的資料結構，具有豐富的表達能力，能表達巢狀、遞迴的資料結構。但涉及的知識面較廣，使用者較難理解，這種模型尚未普及。
1.12 資料之間聯絡在各種結構資料模型中是怎麼實現的？
答：在層次、網狀模型中，資料之間的聯絡通過指標實現的；
在關係模型中，資料之間聯絡通過外來鍵和主鍵間聯絡實現的；
在物件導向模型中，資料之間巢狀、遞迴聯絡通過物件識別符號（oid）實現的（見第8章）。
1.13 db的**模式結構描述了什麼問題？試詳細解釋。
答：db的**模式結構是對資料的三個抽象級別，分別從外部（使用者）級、概念級和內部級去觀察資料庫。
外部級是使用者使用的區域性資料庫的邏輯結構，其描述稱為外模式。
概念級是db的整體邏輯結構，其描述稱為概念模式。
內部級是db的物理結構，其描述稱為內模式。
1.14 試述概念模式在資料庫結構中的重要地位。
答：資料按外模式的描述提供給使用者，按內模式的描述儲存在磁碟中，而概念模式提供了連線這兩級的相對穩定的中間觀點，並使得兩級的任何一級的改變都不受另一級的牽制。
1.15 試敘述使用者、db的**模式結構、磁碟上的物理檔案之間有些什麼聯絡和不同？
答：使用者、外模式、概念模式、內模式和物理檔案中的記錄分別稱為使用者記錄、外部記錄、概念記錄、內部記錄和物理記錄。
使用者記錄與外部記錄的結構是一致的，它們之間只是資料傳輸問題。
而外部記錄、概念記錄和內部記錄之間的結構可能是不一致的，除了資料傳輸問題，還
有格式轉換問題。
內部記錄與物理記錄的結構是一致的，它們之間只是資料傳輸問題。
1.16 資料獨立性與資料聯絡這兩個概念有什麼區別？
答：資料獨立性是指應用程式和db的資料之間相互獨立，不受影響，對系統的要求是「資料獨立性要高」，而資料聯絡是指記錄之間的聯絡，對系統的要求是「資料聯絡密切」。
1.17 試述dbms的工作模式和主要功能。
答：dbms的工作模式有六點：
·接受應用程式的資料請求和處理請求；
·將使用者的資料請求轉換成低層指令；
·實現對db的操作；
·從對db的操作中接受查詢結果；
·對查詢結構進行處理；
·將處理結果返回給使用者。
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