《数据库原理与应用技术》数据库理论基础（举一反三考点练）-讲义（河北）

《数据库原理与应用技术》数据库理论基础-讲义 1.数据库理论基础 A. 理解数据库相关的基本概念； B. 掌握数据库系统的特点与结构； C. 理解概念模型、逻辑模型和物理模型等数据模型的概念；掌握层次模型、网状模型、关系模型等数据模型的概念； D. 掌握关系模型、表、列、关键字、候选键和外部关键字、域、数据类型等常用关系术语。 知识点一 1. 与数据库技术密切相关的四个基本概念 - 数据（Data）：数据是反映客观事物的状态、特征、特性的物理符号，能够被计算机存储和处理。它可以是数字，也可以是文字、图形、图像、音频、视频等，数据有多种表现形式，都可以经过数字化后存入计算机。 - 数据库（DataBase，DB）：数据库是指以一定的结构组织并长期存储在计算机存储器中，结构化、可共享且又独立于应用程序的相关数据的集合。概括地讲，数据库数据具有永久存储、有组织、可共享三个基本特点。 - 数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，和操作系统一样是计算机的基础软件，用于建立、使用和维护数据库。数据库管理系统是数据库系统的核心，是管理数据库的软件。 - 数据库系统（DataBase System，DBS）：计算机系统中引用了数据库技术后的完整系统，主要由计算机硬件、软件、数据库和用户四个主要部分组成。 四个概念的关系：DBS 包含 DB 和 DBMS，DBMS 是 DBS 的核心，DB 是 DBS 中被管理的数据集合。 2. 数据管理技术的产生与发展 数据管理是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。数据管理技术经历了三个阶段： - 人工管理阶段：数据不保存，主要用于科学计算；程序和数据不可分割，数据不独立；数据高度冗余且不共享。 - 文件系统阶段：数据长期保留，可进行查询、修改和删除等操作；程序与数据分离，数据以文件为单位存储，由操作系统统一管理；数据通用性差、冗余度大。 - 数据库系统阶段：对所有数据实施统一管理，数据结构化；数据与程序之间完全独立；数据共享性高，冗余度小，易扩充。 3. 数据库系统的特点 - 数据的结构化：数据库以数据模型组织数据，如关系数据库以关系模型来组织数据。 - 数据的共享性：数据文件面向整个系统，可被多个用户使用，避免数据重复出现。 - 数据的独立性：数据文件面向整个系统，部分数据的改变不会影响其他数据的内容和结构。 - 数据由DBMS统一管理和控制：数据库的共享是并发的共享，DBMS 提供统一的数据控制功能，包括数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发性控制和数据库恢复。 1.下列选项中，属于数据库管理系统的是（　）。 A. Windows 10 B. MySQL C. 学生学籍表 D. 数据库管理员 【答案】B 【解析】DBMS 是位于用户与操作系统之间、用于建立、使用和维护数据库的系统软件，MySQL 是一种典型的数据库管理系统。Windows 10 是操作系统；学生学籍表是数据库中存储的数据（表）；数据库管理员是数据库系统（DBS）中的用户。本题考查对"数据、数据库、DBMS、DBS"四个基本概念的辨析。 1.（单项选择题）数据库、数据库系统、数据库管理系统三者之间的关系是（　）。 A. DBS 包括 DB 和 DBMS B. DBMS 包括 DB 和 DBS C. DB 包括 DBS 和 DBMS D. DBS 就是 DB，就是 DBMS 【答案】A 【解析】数据库系统（DBS）是引用了数据库技术后的完整系统，主要由硬件、软件（含 DBMS）、数据库（DB）和用户四部分组成，可见 DBMS 和 DB 都是 DBS 的组成部分，所以 DBS 包括 DB 和 DBMS。 2. （判断题）数据是反映客观事物的状态、特征、特性的物理符号，它只能是数字和文字。（　） 【答案】× 【解析】数据可以是数字，也可以是文字、图形、图像、音频、视频等，具有多种表现形式，都可以经过数字化后存入计算机，因此"只能是数字和文字"的说法是错误的。 3. （填空题）数据库管理系统是位于____与操作系统之间的一层数据管理软件，是数据库系统的____。 【答案】用户；核心 【解析】数据库管理系统（DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于建立、使用和维护数据库，是数据库系统的核心，是管理数据库的软件。 1.下列关于数据库的叙述中，正确的是（　）。 A. 数据库是存放数据的仓库，数据可以无组织地随意存放 B. 数据库数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点 C. 数据库就是数据库管理系统 D. 数据库中的数据不能长期保存 【答案】B 【解析】数据库是指以一定的结构组织并长期存储在计算机存储器中，结构化、可共享且独立于应用程序的相关数据的集合，具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点。A 项"无组织"错误；C 项混淆了数据库与 DBMS；D 项"不能长期保存"错误。 2. （判断题）数据库系统主要由计算机硬件、软件、数据库和用户四个主要部分组成。（　） 【答案】√ 【解析】数据库系统（DBS）是指计算机系统中引用了数据库技术后的完整系统，主要由计算机硬件、软件（操作系统、DBMS、开发工具等）、数据库和用户（数据库管理员、终端用户等）四个部分组成，故正确。 3. （填空题）数据管理技术经历了____、____、____三个阶段。 【答案】人工管理；文件系统；数据库系统 【解析】在应用需求推动和计算机软硬件发展的基础上，数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。 知识点二 1. 数据模型及其组成要素 数据模型是严格定义的一组概念的集合，是现实世界特征的模拟和抽象。数据模型通常由三部分组成： - 数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，是刻画一个数据模型性质最重要的方面，人们通常按数据结构的类型命名数据模型（层次结构→层次模型、网状结构→网状模型、关系结构→关系模型）。 - 数据操作：对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，主要有查询和更新（插入、删除、修改）两大类。 - 数据的完整性约束条件：一组完整性规则，用以保证数据的正确、有效和相容。 2. 概念模型（信息模型） 概念模型用于信息世界的建模，是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，按用户的观点对数据和信息建模，主要用于数据库设计。信息世界涉及的基本概念： - 实体：现实世界客观存在并可以相互区别的事物。 - 属性：实体所具有的某一特性。 - 码：唯一标识实体的属性集。 - 实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，如"学生（学号、姓名、性别、出生年月）"。 - 实体集：同一类型实体的集合。 - 联系：实体（型）之间的联系分为三种——一对一联系、一对多联系、多对多联系。 3. 逻辑模型与物理模型 - 逻辑模型：按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现，主要采用层次模型、网状模型、关系模型，其中最常用的是关系模型（对应关系型数据库，如 MySQL）。 - 物理模型：描述数据在物理存储介质上的具体组织，面向计算机系统，与具体 DBMS、操作系统以及硬件有关，其具体实现是 DBMS 的任务，最终用户不必考虑物理级细节。 4. 三种经典数据模型 - 层次模型：用树形结构表示各类实体以及实体间的联系；有且仅有一个根结点无双亲，其他结点有且仅有一个双亲。典型代表是 IBM 公司的 IMS。 - 网状模型：可以有一个以上无双亲，至少有一个结点有一个以上的双亲，结点之间是平等的、不分层次。典型代表是 DBTG 系统（亦称 CODASYL 系统）。层次模型是网状模型的一个特例。 - 关系模型：用二维表来组织数据，是最重要、最常用的数据模型，MySQL 采用关系模型。 1.下列数据模型中，用"树形结构"来表示各类实体以及实体间联系的是（　）。 A. 关系模型 B. 层次模型 C. 网状模型 D. 概念模型 【答案】B 【解析】层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系，像一棵倒置的树。关系模型用二维表组织数据；网状模型用网状结构表示；概念模型是信息世界的模型，本身不对应树形结构。 1.（单项选择题）下列关于网状模型特点的叙述，正确的是（　）。 A. 有且仅有一个结点无双亲，其他结点有且仅有一个双亲 B. 可以有一个以上无双亲，至少有一个结点有一个以上的双亲 C. 结点之间分层次，有严格的父子关系 D. 只能表示一对一联系 【答案】B 【解析】网状模型的结构特点是可以有一个以上无双亲，至少有一个结点有一个以上的双亲，结点之间是平等的、不分层次。A、C 是层次模型的特点，D 说法本身错误。 2. 题干：（判断题）数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成。（　） 【答案】√ 【解析】符合数据模型组成要素的定义。 3. 题干：（填空题）逻辑模型主要采用的是____模型、____模型和____模型，其中最常用的是____模型。 【答案】层次；网状；关系；关系 【解析】逻辑数据模型主要采用层次模型、网状模型、关系模型，其中最常用的是关系模型，对应的数据库称为关系型数据库，如 MySQL。 1.在概念模型中，实体之间联系的类型共有（　）。 A. 一种 B. 两种 C. 三种 D. 四种 【答案】C 【解析】实体之间的联系可分为三种：一对一联系、一对多联系、多对多联系。 2. 题干：（判断题）物理模型描述数据在物理存储介质上的具体组织，与具体的数据库管理系统、操作系统以及硬件有关。（　） 【答案】√ 【解析】物理模型描述数据在物理存储介质上的具体组织，不但与具体 DBMS 相关，还与具体操作系统以及硬件有关。 3. 题干：（填空题）唯一标识实体的属性集称为____。 【答案】码 【解析】唯一标识实体的属性集称为码，例如"学号"是学生实体的码。 知识点 1. 型、值与模式、实例 - 型：对某一类数据的结构和属性的说明；值：型的一个具体赋值。 - 模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅涉及型的描述，不涉及具体的值。 - 实例：模式的一个具体值称为模式的一个实例，同一个模式可以有很多实例。 - 模式反映的是数据的结构及其联系，实例反映的是数据库某一时刻的状态。 2. 数据库系统的三级模式 - 模式（逻辑模式）：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，是三级模式结构的中间层。一个数据库只有一个模式。 - 外模式（子模式/用户模式）：数据库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，通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式；一个应用程序只能使用一个外模式。外模式是保证数据库安全性的有力措施。 - 内模式（存储模式）：数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。一个数据库只有一个内模式。 3. 二级映像与数据独立性 - 外模式/模式映射：保证数据的逻辑独立性（模式改变时，外模式不需要随之调整，只需修改外模式/模式映射）。 - 模式/内模式映射：保证数据的物理独立性（物理存储方式改变时，不需要修改模式，只需调整模式/内模式映射）。 - 数据的逻辑独立性和物理独立性合称数据独立性，是数据库系统最显著的特点之一。 4. 关系模型的常用术语 - 关系：一个关系对应一张表。 - 元组：从表中第二行开始，每一行即为一个元组（即记录）。 - 属性：表中的一列即为一个属性（即列/字段）。 - 域：属性的取值范围，如成绩取值 0~100、性别取值"男"或"女"。 - 关键字：能唯一标识实体集中各个实体的某个属性或属性集合。 - 主关键字：当关系中有多个属性可以作为关键字而选定其中一个时，该关键字称为实体的主关键字。 - 外部关键字：某属性不是该实体的主关键字，却是另一实体的主关键字，称此属性为外部关键字。 - 候选关键字：能唯一标识表（关系）中行（元组）的列（属性），也称候选键或候选码。 - 构成关系模型的二维表应满足：表中不允许有重复的字段名；每一列数据必须具有相同的数据类型；不允许有两条完全相同的记录；行的排列次序以及列的排列次序可以任意且不影响表中的关系。 1.在数据库系统的三级模式结构中，一个数据库（　）。 A. 只能有一个模式和一个外模式 B. 只能有一个模式，但可以有多个外模式 C. 可以有多个模式，但只能有一个外模式 D. 模式和内模式都可以有多个 【答案】B 【解析】一个数据库只有一个模式（逻辑模式）和一个内模式，但可以有多个外模式（用户数据视图）。故选 B。 1.（单项选择题）数据的物理独立性是指（　）。 A. 模式改变时外模式不需要随之调整 B. 物理存储方式改变时，不需要修改模式，只调整模式/内模式映射 C. 外模式改变时模式不变 D. 应用程序改变时模式不变 【答案】B 【解析】数据的物理独立性是指当数据库的物理存储方式发生改变时，不需要一一修改数据库的模式，仅靠调整模式/内模式映射即可消除差异。A 项描述的是逻辑独立性。 2. 题干：（判断题）外模式也称子模式或用户模式，一个应用程序只能使用一个外模式。（　） 【答案】√ 【解析】外模式是用户的数据视图，同一外模式可为某一用户的多个应用系统使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。 3. 题干：（填空题）在关系模型中，一个关系对应一张____，表中的一行称为一个____，表中的一列称为一个____。 【答案】表；元组；属性 【解析】关系对应表，行对应元组，列对应属性。 1.在关系模型中，属性的取值范围称为（　）。 A. 元组 B. 域 C. 关键字 D. 实体 【答案】B 【解析】属性的取值范围称为域，例如学生一门课的成绩取值为 0~100，性别的值域为"男"或"女"。 2. 题干：（判断题）在关系模型的二维表中，表中不允许有两条完全相同的记录。（　） 【答案】√ 【解析】构成关系模型的二维表条件之一是：表中不允许有两条完全相同的记录。 3. 题干：（填空题）数据库系统的三级模式结构是指数据库系统由____、____和____三级构成。 【答案】外模式；模式；内模式 【解析】数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式三级构成。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $