下载文档原格式
数据库的基本概念及原理数据库是现代信息系统中最重要的组成部分之一，用于存储、管理和访问大量数据。
它是组织结构化数据的集合，能够为用户提供持久化的数据存储和高效的数据检索。
本文将介绍数据库的基本概念和原理，帮助初学者了解数据库的工作原理和相关概念。
1. 数据库的定义与特点一个数据库是由一组相互联系的数据集合组成的，这些数据被组织成表、记录和字段。
数据库的特点包括：数据的持久性：数据库中的数据是长期保存的，不受计算机系统的关机或崩溃等因素的影响。
数据的共享性：数据库可以被多个用户访问和使用，满足多用户并发访问需求。
数据的独立性：数据库允许数据与应用程序分离，使得数据的改变不会影响相关的应用程序。
数据的安全性：数据库提供对数据的访问控制和安全性管理，确保只有授权用户可以访问和修改数据。
2. 数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构包括外模式、概念模式和内模式。
外模式是用户所见到和使用的数据库的部分，它定义了用户的视图和对应的操作，使用户能够方便地进行数据的查询、修改和删除等操作。
概念模式是数据库的逻辑结构，定义了数据之间的关系和约束条件，描述了整个数据库的逻辑模型。
内模式是数据库的物理结构，描述了数据在计算机存储器中的存储方式和存取方法。
三级模式结构使得数据库的设计和维护能够相互独立，提高了系统的可扩展性和灵活性。
3. 数据库的基本原理数据库系统的核心原理包括数据模型、数据组织和数据操作三个方面。
数据模型描述了数据的逻辑结构和表示方式，常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
其中，关系模型是最常用的数据模型，它采用基于关系的数据结构，通过表、记录和字段来组织和表示数据。
数据组织指的是数据库中数据的存储方式，包括物理存储结构和索引机制。
物理存储结构定义了数据在存储介质上的存储方式，如表空间、页和块等。
索引机制用于提高数据的检索效率，常见的索引方式有B树索引和哈希索引。
数据操作是用户对数据库进行的操作，包括数据的查询、插入、更新和删除等。
数据库原理及应用实验教案一、实验目的1. 理解数据库的基本概念，掌握数据库的基本操作。
2. 熟悉数据库管理系统，了解数据库设计原则。
3. 学会使用SQL语言进行数据的增、删、改、查等操作。
4. 掌握数据库的索引、视图和存储过程等高级功能。
5. 培养实际操作数据库的能力，提高解决实际问题的技能。
二、实验内容1. 数据库的创建与管理创建新数据库打开现有数据库数据库的备份与恢复2. 表的创建与管理表的创建表结构的修改表的删除表的数据插入、删除和修改3. SQL语言基础数据定义语句（CREATE、ALTER、DROP）数据查询语句（SELECT）数据操纵语句（INSERT、UPDATE、DELETE）数据控制语句（GRANT、REVOKE）4. 索引与约束索引的创建、修改和删除主键、外键的设置与维护唯一约束和检查约束的设置5. 视图与存储过程视图的创建、修改和删除存储过程的创建、修改和删除存储过程的调用三、实验环境1. 硬件环境：计算机实验室，每台计算机配备数据库管理系统软件。
2. 软件环境：数据库管理系统软件（如MySQL、Oracle、SQL Server 等），编程语言环境（如Python、Java等），文本编辑器或集成开发环境（如Visual Studio Code、Eclipse等）。
四、实验步骤1. 实验准备：安装并配置数据库管理系统软件，了解实验内容和要求。
2. 实验一：数据库的创建与管理创建一个名为“实验数据库”的新数据库。
打开已存在的数据库，进行备份和恢复操作。
3. 实验二：表的创建与管理创建一个名为“学生”的表，包括学号、姓名、年龄、性别等字段。
插入、删除和修改表中的数据。
4. 实验三：SQL语言基础使用SELECT语句查询学生表中的数据。
使用INSERT、UPDATE和DELETE语句操作学生表数据。
5. 实验四：索引与约束为学生表的学号字段创建索引。
设置主键、外键、唯一约束和检查约束。
数据库原理与应用教程―SQL Server期末测试题与答案（一）一、填空题（每空1分，共10分）1．数据库系统的核心是___ __。
2．在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用______来表示的。
3．设关系模型R(A，B，C)，F是R上的函数依赖集，F={A→B,C→B}，则R的候选码为_________。
4．层次模型用“树结构”来表示数据之间的联系，网状模型用“_________” 来表示数据之间的联系。
5．SQL Server2005中，一个简单的数据库可以只有一个_________文件和一个日志文件。
6．聚集索引和非聚集索引的存储结构都采用____________索引结构。
7．一个事务必须具有的四个属性是原子性、一致性、__________和持久性。
8．在T-SQL中，查询表中数据时，可用___________关键字滤掉重复行。
9．调用标量函数时必须提供至少由两部分组成的名称,即________. 函数名。
10．触发器是当数据库服务器中发生数据操作语言事件时会自动执行的存储过程。
二、选择题（每小题1分，共20分）1．数据管理的发展不包括下面哪个阶段（）(A)文件系统(B)数据库系统(C)人工管理(D)统一管理2．一个学生可以同时借阅多本书，一本书只能由一个学生借阅，学生和图书之间是什么样的联系（）(A)一对一(B)一对多(C)多对多(D)以上全不是3．如果事务1将数据库中的A值从200改为300，事务2读A值为300，事务1又将刚才的操作撤销，A值恢复为200，那么事务2读取了“脏”数据。
这种情况是由于数据库保护中的那方面不当而引起的（）(A)并发控制 (B)完整性约束(C)安全性控制(D)数据库的恢复4．在关系模型中，“元组”是指（）(A)表中的一行(B)表中的一列(C)表中的一个数据(D)表中的一个成分5．有学生、选修和课程三个关系，学生S（学号，姓名，性别….），课程C（课程号，课程名），选修SC（学号，课程号，成绩）。
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。
数据库原理与应用重要知识点总结三级模式模式：模式又称逻辑模式，是数据库中全体数据的整体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：外模式又称为子模式或用户模式，是数据库用户能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：内模式又称存储模式，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。
两级映像外模式/模式映像：对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式与模式的对应关系。
当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式映像做相应的修改，可以使外模式不变，保证了数据与程序的逻辑独立性——数据的逻辑独立性。
模式/内模式映像：一个数据库只有一个模式，也只有一个内模式。
这一映像是唯一的，用于定义数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
当数据库存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应的修改即可，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性——数据的物理独立性。
存取控制机制：定义用户权限，并将用户权限存入数据字典中(这些定义被称为安全规则或授权规则)。
权限即用户对某一数据对象的操作权力。
合法性检查，当用户发出存取数据库操作的请求后，DBMS查找数据字典，根据安全规则进行合法性检查，若用户的请求超出了定义的权限/密级/角色，系统将拒绝执行此操作。
视图机制：视图--虚表--导出表为不同用户定义不同的视图，把数据对象限制在一定的范围。
通过视图机制把要保密的数据对无权操作的用户隐藏起来。
审计系统提供的一种事后检查的安全机制。
建立审计日志，用以记录用户对数据库的所有操作。
检查审计日志，找出非法存取数据的人、时间和内容。
审计很浪费时间和空间，主要用于安全性要求较高的部门。
RBAC（基于角色的存取控制）role-based access control特点：由于角色/权限之间的变化比角色/用户关系之间的变化相对要慢得多，减小了授权管理的复杂性，降低管理开销。
数据库原理与应用教程―SQL Server习题解答1.5 习题1．数据库的发展历史分哪几个阶段？各有什么特点？答：数据库技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统三个阶段。
1）人工管理阶段这个时期数据管理的特点是：数据由计算或处理它的程序自行携带，数据和应用程序一一对应，应用程序依赖于数据的物理组织，因此数据的独立性差，数据不能被长期保存，数据的冗余度大等给数据的维护带来许多问题。
2）文件系统阶段在此阶段，数据以文件的形式进行组织，并能长期保留在外存储器上，用户能对数据文件进行查询、修改、插入和删除等操作。
程序与数据有了一定的独立性，程序和数据分开存储，然而依旧存在数据的冗余度大及数据的不一致性等缺点。
3）数据库系统阶段数据库系统的特点如下：（1）数据结构化（2）较高的数据共享性…（3）较高的数据独立性（4）数据由DBMS统一管理和控制2．简述数据、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统的概念。
答：数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是信息的具体表现形式。
数据库就是存放数据的仓库，是将数据按一定的数据模型组织、描述和存储，能够自动进行查询和修改的数据集合。
数据库管理系统是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。
它建立在操作系统的基础上，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数据库的方法，包括数据库的创建、查询、更新及各种数据控制等。
凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统。
3．简述数据库管理系统的功能。
答：数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，其功能主要包括以下5个方面。
(1) 数据定义和操纵功能(2) 数据库运行控制功能(3) 数据库的组织、存储和管理(4) 建立和维护数据库(5) 数据通信接口4．简述数据库的三级模式和两级映像。
答：为了保障数据与程序之间的独立性，使用户能以简单的逻辑结构操作数据而无需考虑数据的物理结构，简化了应用程序的编制和程序员的负担，增强系统的可靠性。
