数据库原理习题与答案 第9章数据库系统恢复和并发控制技术

习题１——数据库系统基本概念１.１名词解释DB——DB是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。

DB能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。

DBMS——是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。

DBS——是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，即它是采用数据库技术的计算机系统。

联系——是实体间的相互关系。

联系的元数——与一个联系有关的实体集个数。

１：１联系——如果实体集E1中每个实体至多和实体集E2中一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1和E2的联系称为“一对一联系”，记为“１：１”。

１：N联系——如果实体集E1中的每个实体可以与实体集E2中的任意个（０个或多个）实体有联系，而E2中的每个实体至多和E1中的一个实体有联系，那么称E1对E2的联系是一对多联系，记作：“１：N ”。

M：N联系——如果实体集E１中的每个实体可以与实体集E2中的任意个（０个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1和E2的联系是“多对多联系”，记作“M：N”。

数据模型——在数据库技术中，我们用数据模型的概念描述数据库的结构和语义，对现实世界的数据进行抽象。

根据数据抽象级别定义了四种模型：概念数据模型、逻辑数据模型、外部数据模型和内部数据模型。

概念模型——表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型。

逻辑模型——表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型。

主要有层次、网状、关系模型等三种。

层次模型——用树型（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。

网状模型——用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。

关系模型——是由若干个关系模式组成的集合。

关系模式相当于记录类型，它的实例是关系，每个关系实际上是一张二维表格。

外部模型——表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型。

1．从程序和数据之间的关系分析文件系统和数据库系统之间的区别和联系。

区别：文件系统：用文件将数据长期保存在外存上，程序和数据有一定的联系，用操作系统中的存取方法对数据进行管理，实现以文件为单位的数据共享。

数据库系统：用数据库统一存储数据，程序和数据分离，用DBMS统一管理和控制数据，实现以记录和字段为单位的数据共享。

联系：均为数据组织的管理技术；均由数据管理软件管理数据，程序与数据之间用存取方法进行转换；数据库系统是在文件系统的基础上发展而来的。

2．什么是数据库？数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。

数据库是按某种数据模型进行组织的、存放在外存储器上，且可被多个用户同时使用。

因此，数据库具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性。

3．什么是数据冗余？数据库系统与文件系统相比怎样减少冗余？在文件管理系统中，数据被组织在一个个独立的数据文件中，每个文件都有完整的体系结构，对数据的操作是按文件名访问的。

数据文件之间没有联系，数据文件是面向应用程序的。

每个应用都拥有并使用自己的数据文件，各数据文件中难免有许多数据相互重复，数据的冗余度比较大。

数据库系统以数据库方式管理大量共享的数据。

数据库系统由许多单独文件组成，文件内部具有完整的结构，但它更注重文件之间的联系。

数据库系统中的数据具有共享性。

数据库系统是面向整个系统的数据共享而建立的，各个应用的数据集中存储，共同使用，数据库文件之间联系密切，因而尽可能地避免了数据的重复存储，减少和控制了数据的冗余。

4．使用数据库系统有什么好处？查询迅速、准确，而且可以节约大量纸面文件；数据结构化，并由DBMS统一管理；数据冗余度小；具有较高的数据独立性；数据的共享性好；DBMS还提供了数据的控制功能。

5．什么是数据库的数据独立性？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。

第9章分布式数据库系统9.1 基本内容分析9.1.1 本章重要概念（1）分布计算的三种形式：处理分布，数据分布，功能分布。

（2）C/S系统，工作模式，技术特征，体系结构，两层、三层、多层C/S结构。

（3）DDBS的定义、特点、优点、缺点和分类；分布式数据存储的两种形式（分片和分配）。

（4）DDB的体系结构：六层模式，分布透明性的三个层次，DDBS 的组成，DDBMS的功能和组成。

（5）分布式查询处理的查询代价，基于半联接的优化策略，基于联接的优化策略。

（6）分布式数据库的并发控制和恢复中出现的问题，以及处理机制。

9.1.2 本章的重点篇幅（1）两层、三层、多层C/S结构。

（教材P365-367）（2）分布式数据存储：分片和分配。

（教材P375-377）（3）DDB的体系结构。

（教材P378的图9.10，P381的图9.12）（4）基于半联接的执行示意图。

（教材P389的图9.17）9.2 教材中习题9的解答9.1 名词解释·集中计算：单点数据和单点处理的方式称为集中计算。

·分布计算：随着计算机网络技术的发展，突破集中计算框架，DBMS的运行环境逐渐从单机扩展到网络，对数据的处理从集中式走向分布式、从封闭式走向开放式。

这种计算环境称为分布计算。

·处理分布：指系统中处理是分布的，数据是集中的这种情况。

·数据分布：指系统中数据是分布的，但逻辑上是一个整体这种情况。

·功能分布：将计算机功能分布在不同计算机上执行，譬如把DBMS 功能放在服务器上执行，把应用处理功能放在客户机上执行。

·服务器位置透明性：指C/S系统向客户提供服务器位置透明性服务，用户不必知道服务器的位置，就可以请求服务器的服务。

·集中式DBS：所有工作都由一台计算机完成，这种DBS称为集中式DBS。

·DDBS：是物理上分散逻辑上集中的DBS，每一场地既能完成局部应用又能完成全局应用，这种系统称为DDBS。

第九章．数据库系统恢复和并发控制技术习题：一．填空题1．数据库保护包含数据的。

2．是DBMS的基本单位，它是用户定义的一组逻辑一致的程序序列。

3．DBMS的并发控制的主要方法是机制。

4．有两种基本的锁，它们是和。

5．对并发操作若不加以控制，可能带来的不一致性有、和。

6．数据库系统在运行过程中，可能会发生故障，故障主要有、、介质故障和四类。

7．数据库系统是利用存储在外存上其他地方的来重建被破坏的数据库，它主要有两种：和。

二．选择题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．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3．多用户的数据库系统的目标之一是使它的每个用户好像面对着一个单用户的数据库一样使用它，为此数据库系统必须进行。

A.安全性控制B.完整性控制C.并发控制D.可靠性控制4．设有两个事务T1、T2，其并发操作如下图所示，下面评价正确的是________。

T1 T2①读A=10②读A=10③A=A-5写回④A=A-8写回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．若事务T对数据R已加X锁，则其他对数据R 。

A.可以加S锁，不能加X锁B.不能加S锁，可以加X锁C.可以加S锁，也可以加X锁D.不能加任何锁6．对并发控制不加以控制，可能会带来。

A.不安全B.死锁C.死机D.不一致7．用来记录对数据库中数据进行的每一次更新操作。

A.后援副本B.日志文件C.数据库D.缓冲区三．简答题1．试述事务的概念和事务的四个特性。

2．数据库中为什么要有恢复子系统，它的功能是什么？3．数据库运行中可能发生的故障有哪几类？哪些故障影响事务的正常执行？哪些故障破坏数据库数据？4．数据库恢复的基本技术有哪些？5．登记日志文件时，为什么必须先写日志文件，后写数据库？6．在数据库中为什么要并发控制？7．什么是封锁？8．基本的封锁有哪几种？试述它们的含义。

数据库基础与应用1．数据（DB）：数据实际上是描述事物的符号纪录。

2．数据库: 数据库实际上是长期存储在计算机内的有组织的、可共享的数据集合。

3．从文件系统的视角上看去，文件是无结构的，文件只是一个字节流，因此，我们经常把文件叫做流式文件，实际上文件的数据是有结构的，数据的结构需要程序员通过编写程序来建立和维护。

4．数据库应用可以分为两大类：联机事务处理（OLTP）,联机分析处理（OLAP）.联机事务处理解决了组织结构业务自动化问题，而联机分析处理帮助管理层更好的分析组织结构的运站情况。

5. 数据库管理系统（DBMS）:数据库管理系统是一类重要的软件，由一组程序组成。

其主要功能是完成对数据库的定义、数据操作。

提供给用户一个简明的接口，实现事务处理等。

6．数据库管理系统的基本功能：数据的定义功能数据操作功能数据库的运行和管理数据库的建立和维护功能7．数据库管理系统由两大部分组成：查询处理器存储管理器8．层次结构：应用层语言翻译层数据存取层数据存储层操作系统数据库9. 数据库系统：数据库系统是基于数据库的计算机应用的系统，有四部分组成数据库数据管理系统应用系统用户。

10. 数据库管理员的职责：（1）决定数据库中要存储的数据及数据结构（2）决定数据库的存储结构和存取策略（3）保证数据的安全性和完整性（4）监控数据库的使用和运行（5）数据库的改进和重组重构11．数据模型的三要素：数据结构数据操作完整性约束12. 数据结构是所研究的对象的类型的集合，这些对象是数据库的组成成分，他们包含两类：一类是与数据之间联系有关的对象。

一类是与数据之间联系有关的对象。

13. 数据操作:数据库主要有检索和更新（插入、删除、修改）两大类操作。

14.在关系模型中任何关系都要满足实体完整性和参照完整性。

15.三种数据模型：概念模型逻辑模型物理模型逻辑模型中有：层次模型网状模型关系模型面向对象模型对象关系模型其中层次模型和网状模型统称为非关系模型。

数据库原理与技术课后答案1. 简述数据库管理系统（DBMS）的作用和优点。

数据库管理系统是一种软件工具，用于管理和控制数据库的创建、维护、访问和使用等各个方面。

其主要作用如下：- 数据组织：DBMS通过定义数据结构和类型，实现数据的有序组织和存储，提高数据的组织性和结构性。

- 数据共享：DBMS可以为多个用户提供并发访问数据库的能力，实现数据共享和协同工作。

- 数据安全：DBMS提供了权限管理、数据备份和恢复等功能，保护数据库的安全性和一致性。

- 数据一致性：DBMS能够确保数据的一致性，维护数据库中各个数据之间的联系和完整性。

- 数据查询和处理：DBMS提供了灵活的查询语言和数据处理功能，方便用户对数据库进行查询、分析和操作。

DBMS的优点包括：- 数据共享和协作：多个用户可以同时访问和使用数据库，提高了工作效率和资源利用率。

- 数据一致性和完整性：DBMS确保数据库中的数据一致性和完整性，避免了数据冗余和错误。

- 数据安全和可靠性：DBMS提供了权限管理、数据备份和恢复等功能，保护数据库的安全和可靠性。

- 数据的易管理性和可维护性：DBMS提供了管理和维护数据库的工具和功能，简化了数据管理和维护的工作。

- 数据的高效访问和处理：DBMS提供了高效的数据访问和处理能力，提高了数据的查询和处理效率。

2. 简述关系型数据库和非关系型数据库的特点和应用场景。

关系型数据库特点：- 数据存储：关系型数据库使用表格形式存储数据，表格由行和列组成，每行表示一个记录，每列表示一个字段。

- 结构化数据：关系型数据库要求数据先定义表结构，再进行数据录入，确保数据的一致性和完整性。

- 支持SQL查询：关系型数据库使用结构化查询语言（SQL）进行数据查询和操作，具有较高的查询灵活性和表达能力。

- ACID特性：关系型数据库支持ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）特性，保证数据的一致性和可靠性。

关系型数据库应用场景：- 需要严格的数据一致性和完整性的应用，如金融系统、电子商务系统等。

习题集绪论一、填空题1、数据管理技术经历的三个发展阶段为人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。

2、数据管理技术经历了人工管理，文件系统和_数据库系统。

3、目前，数据库系统支持的主要数据模型有＿＿层次＿模型、＿＿网状＿＿模型和关系模型。

4、与文件系统相比较，数据库系统的冗余度＿低＿,数据共享性＿高＿5、数据库系统中，数据的逻辑独立性是指：当数据的＿逻辑结构＿改变了，＿用户程序＿可以不变。

6、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___映象作相应改变，可以使__模式___保持不变，从而保证了数据的物理独立性。

7、由于数据库系统在三级模式之间提供了＿外模式/模式映像＿和＿模式/内模式映像＿两层映象功能，这就保证了数据库系统具有较高的数据独立性。

8、数据独立性有_逻辑独立性_、_物理独立性_两个含义。

9、提供数据库定义、数据装入、数据操纵、数据控制和DB维护功能的软件称为_DBMS 数据库管理系统_。

10、在三大传统的数据模型中，具有严格的数学理论基础的是__关系模型__。

二、单项选择题(在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案)1.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。

硬件与软件用户与操作系统硬件与操作系统数据库与操作系统2.DB、DBMS和DBS三者间的关系是_DBS包括DB和DBMS_。

DB包括DBMS和DBS DBS包括DB和DBMS DBMS包括DBS和DB DBS与DB和DBMS无关3._数据库_是长期存储在计算机内的有组织,可共享的数据集合。

数据库管理系统数据库系统数据库文件组织4._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。

数据库管理系统数据库系统数据库数据库应用系统5.在人工管理阶段，数据是_无结构的_。

有结构的无结构的整体无结构，记录有结构整体结构化的6.在数据库系统阶段,数据是_整体结构化的_。

有结构的无结构的整体无结构，记录有结构整体结构化的7.在文件系统阶段，数据_独立性差_。

第9章数据库恢复技术1．试述事务的概念及事务的4 个特性。

答：事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位。

事务具有4 个特性：原子性（Atomicity ）、一致性（consistency ）、隔离性( Isolation ）和持续性（Durability ）。

这4 个特性也简称为ACID 特性。

原子性：事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做。

一致性：事务执行的结果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。

隔离性：一个事务的执行不能被其他事务干扰。

即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

持续性：持续性也称永久性（Perfnanence ) ，指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。

接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。

2 ．为什么事务非正常结束时会影响数据库数据的正确性，请列举一例说明之。

答：事务执行的结果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。

如果数据库系统运行中发生故障，有些事务尚未完成就被迫中断，这些未完成事务对数据库所做的修改有一部分已写入物理数据库，这时数据库就处于一种不正确的状态，或者说是不一致的状态。

例如某工厂的库存管理系统中，要把数量为Q 的某种零件从仓库1 移到仓库2 存放。

则可以定义一个事务T , T 包括两个操作；Ql = Ql 一Q , Q2= Q2 + Q。

如果T 非正常终止时只做了第一个操作，则数据库就处于不一致性状态，库存量无缘无故少了Q 。

3 ．数据库中为什么要有恢复子系统？它的功能是什么？答：因为计算机系统中硬件的故障、软件的错误、操作员的失误以及恶意的破坏是不可避免的，这些故障轻则造成运行事务非正常中断，影响数据库中数据的正确性，重则破坏数据库，使数据库中全部或部分数据丢失，因此必须要有恢复子系统。

第9章并发控制1. 试述DBMS中采用并发控制的目的。

解：并发控制是以事务为单位进行的。

DBMS中的并发控制的目的是确保在多个事务同时存取数据库中同一数据时不破坏事务的隔离性和统一性以及数据库的统一性。

2. 试述共享锁和排他锁的含义。

解：排它锁又称为写锁。

排他锁是最严格的一类封锁，当需要对表进行插入、删除或更新操作时，应该使用排他锁。

当一个事务对某数据加上排他锁后，其他事务不得对该数据对象施加任何封锁。

共享锁又称为读锁。

当一个事务队某数据对象加上共享锁后，其他事务可以读取该数据，不能对该数据对象做任何修改。

共享锁可以保证最大的并发性，任何数量的用户可以同时对相同的数据施加共享锁。

3. 试述死锁是如何产生的，列举一些常见的预防死锁的方法。

解：产生死锁的原因是两个或多个事务都锁定了一些数据库对象，然后又都需要锁定对方的数据库对象失败而需要等待所造成的。

预防死锁通常有两种方法：一次封锁法和顺序封锁法。

一次封锁法要求每个事务一次就将要操作的数据库对象全部锁定，否则就不继续执行。

该方法会降低系统的并发度。

顺序封锁法要求预先对数据库对象规定一个封锁顺序，所有事务都按这个顺序来实行封锁。

该方法算法复杂，成本高。

4. 简述数据库系统中经常用到检测和解除死锁的方法。

解：数据库系统中检测死锁一般使用超时法或事务等待图法。

数据库管理系统一般采用如下方法来解除死锁：在循环等待的事务中，选择一个事务作为牺牲者，给其他事务“让路”。

回滚牺牲的事务，释放其获得的锁及其他资源。

将释放的锁让给等待它的事务。

5. 简述多粒度封锁的含义以及优点。

解：同时支持多种锁定粒度供事务选择的封锁方法叫做多粒度封锁。

其中，封锁对象可以是数据库、表、记录、列、索引等的逻辑单元，也可以是数据页或索引页、块等的物理单元。

采用多种粒度封锁能够提高并发度和减少锁的数量。

6. 试述意向锁的含义，简要介绍几种常见的意向锁。

解：意向锁的含义是，如果对一个节点加某种意向锁，则会对该节点的各级下级节点加这种锁；如果对一个节点加某种锁，则必须先对该节点的各级上级节点加这种意向锁。

习题11．数据与信息有何区别？有何联系？数据的概念：数字、文字、图画、声音和活动图象信息的概念：信息是对人有用的数据（1）数据与信息的区别：数据包含信息数据处理之后产生结果为信息信息具有相对性，时效性（2）数据与信息的联系：信息是客观事物属性的反映。

是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据表现形式。

数据是反映客观事物属性的记录，是信息的具体表现形式。

数据经过加工处理之后，成为信息。

而信息必须通过数据才能传播，才能对人类有影响。

2．简述数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。

（1）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。

（2）数据库管理系统（DataBase Management sytem ，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。

DBMS 是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。

目前，专门研制 DBMS 的厂商及其研制的 DBMS 产品很多。

著名的有美国 IBM 公司的 DB2 关系数据库管理系统和 IMS 层次数据库管理系统、美国 Oracle 公司的 oracle 关系数据库管理系统、美国微软公司的 SQL Server关系数据库管理系统等。

（3）数据库系统（DataBaseSystem ，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。

数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。

但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。