数据库系统的构成

一、简答题1、数据库系统主要由哪四部分内容组成？答：(1)数据库(2)数据库管理系统(3)应用系统(4)数据库管理员2、关系的完整性约束条件有哪几种？答：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。

*3、数据库领域有哪几种常用的逻辑数据模型？答：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型。

*4、什么是事务？事务的四个特性是什么？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。

事务的四个特性是：原子性、一致性、隔离性、持续性。

*5.数据库设计的基本步骤。

答：数据库设计基本可以分为以下6步：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库运行和维护。

*6.并发操作带来的数据不一致性主要有哪些？答：主要有丢失修改、不可重复读和读脏数据。

*7、数据库系统中的故障主要有哪几类？答：事务内部的故障、系统故障、介质故障和计算机病毒。

*8、数据库系统中的数据独立性的内容及如何保证数据库中数据的独立性包括数据的逻辑独立性和物理独立性，其中逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，当数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变，而用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是相互独立的，当数据的物理存储改变时，应用程序不用改变。

数据独立性是通过DBMS的三级模式和二级映像来保证的。

9、如何进行系统故障的恢复？答：(1)正向扫描日志文件(即从头扫描日志文件)在故障发生前已经提交的事务放入Redo队列在故障发生时尚未完成的事务放入Undo队列(2)对Undo队列事务进行UNDO处理(3)对Redo队列事务进行REDO处理10、解释数据库的安全性及数据库安全的常用技术。

答：指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改和破坏。

常用技术有用户标识和鉴别、存取控制、视图和密码存储等。

二、数据库概念结构设计（E-R图）1、假设某公司的业务规则如下：公司下设几个部门，每个部门承担多个工程项目，每个工程项目属于一个部门。

数据库系统概念概述及内容总结1. 引言1.1 概述数据库系统是指由数据库、数据库管理系统（DBMS）和应用程序组成的，用于存储和管理大量结构化数据的软件系统。

近年来，随着信息技术的迅猛发展，数据库系统在各个行业中得到了广泛应用。

无论是电子商务、金融、医疗还是制造业等领域，都离不开高效可靠的数据库系统。

本文将围绕数据库系统概念展开讨论，从定义和基本原理、组成部分以及数据模型等方面进行介绍。

同时，还会探讨数据库系统的功能，包括数据管理和存储、数据访问与查询以及数据安全与完整性保护。

此外，文章还将对主要数据库系统类型和应用场景进行分析和比较。

关系型数据库管理系统（RDBMS）、非关系型数据库管理系统（NoSQL DBMS）以及分布式数据库管理系统（DDBMS）都将在这一部分中得到详细阐述。

最后，在结论与总结部分，我们将回顾本文所介绍的关键概念和内容要点，并对数据库系统的发展趋势进行思考。

同时也会展望未来数据库研究的方向，希望能够为读者提供全面而深入的了解和思考。

通过本文的阅读，读者将对数据库系统的基本概念有更清晰的认识，了解数据库系统的功能和特点，并能够掌握不同类型数据库系统的适用场景和优缺点。

同时，本文还将引发读者对未来数据库技术发展方向的思考，为相关研究工作提供指导与启示。

2. 数据库系统概念:数据库系统是指在计算机中存储、管理和组织数据的一种软件系统。

它通过使用数据模型来描述现实世界中的实体和它们之间的关系，并提供了对这些数据进行存储、访问和查询的功能。

2.1 定义和基本原理:数据库系统是由数据、数据库管理系统（DBMS）和用户组成的。

数据是数据库中存储的信息，可以表示各种实体、属性和关系。

数据库管理系统是负责管理数据库的软件，提供了对数据进行增加、删除、修改和查询等操作的接口。

用户可以通过DBMS与数据库进行交互，执行各种操作并获取所需信息。

数据库系统的基本原理包括三个方面：- 数据独立性：数据库系统将物理数据与逻辑数据相分离，使得应用程序可以独立于底层物理存储结构而访问或操作数据。

数据库的基本构成
答：一个完整的数据库系统中包括操作系统、数据库管理系统、主语言系统、应用程序软件和数据库
1、操作系统或汉字操作系统：
操作系统是所有计算机软件的基础，在数据库系统中它起着支持dbms及主语言系统工作的作用。

2、数据库管理系统和主语言系统：
数据库管理系统是为定义、建立、维护、使用及控制数据库而提供的有关数据管理的系统软件。

主语言系统是为应用程序提供的诸如程序控制、数据输入输出、功能函数、图形处理、计算方法等数据处理功能的系统软件。

3、应用开发工具软件：
应用开发工具是dbms系统为应用开发人员和最终用户提供的高效率、多功能的应用生成器。

4、应用系统及数据库：
数据库应用系统包括为特定的应用环境建立的数据库、开发的各类应用程序及编写的文档资料，它们是一个有机整体。

《数据库系统的组成》教学设计数据库系统的组成教学设计1. 引言数据库系统是现代信息技术的重要组成部分，对于计算机科学与技术专业的学生来说，掌握数据库系统的基本知识和技能是至关重要的。

本教学设计旨在介绍数据库系统的组成，帮助学生理解数据库系统的基本概念和构成要素。

2. 教学目标- 理解数据库系统的基本概念和作用- 掌握数据库系统的组成要素和功能- 熟悉数据库系统的架构和工作原理3. 教学内容3.1 数据库系统概述- 数据库系统的定义和作用- 数据库系统在现代信息社会中的应用和发展趋势3.2 数据库系统的组成要素- 数据库- 数据模型- 数据结构- 数据操作语言- 数据库管理系统- 数据库系统架构- 数据库系统功能- 用户3.3 数据库系统架构和工作原理- 三级模式结构- 数据库系统的工作流程- 数据库系统的主要功能模块4. 教学方法- 讲授：通过讲解教学内容，介绍数据库系统的概念和组成要素。

- 示例分析：通过展示实例，分析数据库系统的组成和工作原理。

- 实践操作：通过实际操作数据库系统，巩固学生的理论知识。

5. 教学评价- 定期小测验：检查学生对教学内容的掌握程度。

- 课堂讨论：鼓励学生积极参与课堂讨论，检验他们对数据库系统的理解和思考能力。

- 项目作业：布置与数据库系统相关的项目作业，检验学生在实践操作方面的能力。

6. 参考资料- 王珊，萨师煊编著. 数据库系统概论（第4版），高等教育出版社，2017年。

7. 结束语通过本教学设计的学习，学生应该能够全面了解数据库系统的组成要素，理解数据库系统的架构和工作原理，并运用所学知识解决实际问题。

希望本教学设计对学生的学习有所帮助，提升他们在数据库系统领域的能力。

数据库系统(DBS)由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员等构成。

数据库系统的特点* 数据结构化* 数据共享性高，冗余度低，易扩充* 数据独立性高（物理独立性、逻辑独立性）* 数据由DBMS统一管理和控制关系模型组成要素(1)关系模型的数据结构(2)关系模型的数据操纵(3)关系模型的完整性约束三级模式结构：外模式：数据库用户能够看到和使用的局部的数据的逻辑结构和特征的描述。

概念模式(逻辑模式或模式)：全体数据的逻辑结构和特征的描述，凡涉及到型的描述，不涉及到具体的值。

内模式（存储模式）：描述数据的存储结构，是对整个数据库的底层表示。

数据较高的逻辑独立性和物理独立性实体完整性规则:若属性A是基本关系R的主属性，则A不能取空值。

参照完整性规则：若属性F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码K相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为：* 或者取空值* 或者等于S中某个元组的主码值事务事务是用户定义的一个数据库的操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的整体。

事务的特性（1）原子性要么全部执行，要么完全不执行（2）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。

（3）隔离性一个事务的执行不能被其他事务干扰。

（4）持续性一个事务一旦提交，它对数据库的改变就是永久性的。

封锁的概念事务T在对某个数据对象，如表、记录等操作之前，需要向系统发出请求，对其加锁。

加锁后事务T对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他的事务不能更新此数据对象。

基本的封锁类型：写锁（排它锁）读锁（共享锁）。

单选填空第1 章绪论一、单项选择题1.数据库系统是采用了数据库技术的计算机系统，数据库系统由数据库、数据库管理系统、应用系统和( C) 。

A.系统分析员B.程序员C.数据库管理员D.操作员2.下面列出的数据库管理技术发展的三个阶段中，没有专门的软件对数据进行管理的是(D )。

I •人工管理阶段II •文件系统阶段III •数据库阶段A.I 和IIB.只有IIC.II 和IIID.只有I3.下列四项中，不属于数据库系统特点的是( C) 。

A.数据共享B.数据完整性C .数据冗余度高D.数据独立性高4.要保证数据库的数据独立性，需要修改的是( C) 。

A.模式与外模式B.模式与内模式C .三级模式之间的两层映射D. 三层模式5.要保证数据库的逻辑数据独立性，需要修改的是( A ) 。

A.模式与外模式之间的映射B.模式与内模式之间的映射C.模式D.三级模式6.用户或应用程序看到的那部分局部逻辑结构和特征的描述是( C)模式。

A.模式B.物理模式C.子模式D.内模式7.概念模型是现实世界的第一层抽象，这一类模型中最著名的模型是（D）。

A.层次模型B.关系模型C.网状模型D.实体-关系模型8.区分不同实体的依据是（B ）。

A.名称B.属性C.对象D.概念9.关系数据模型是目前最重要的一种数据模型，它的三个要素分别是（ B ）。

A.实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性B.数据结构、关系操作、完整性约束C.数据增加、数据修改、数据查询D.外模式、模式、内模式10.在（A ）中一个结点可以有多个双亲，结点之间可以有多种联系。

A.网状模型B.关系模型C.层次模型D.以上都有二、填空题1.数据库数据具有（永久存储）、（有组织）和（可共享）三个基本特点。

2.数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分，它的功能包括（数据定义功能）（数据操纵功能）、（数据库的运行管理）、（数据库的建立）和（维护功能）。

3.数据库系统是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（及其开发工具））、（应用系统）和（数据库管理员）构成。

数据库应用系统是什么？数据库应用系统是在数据库管理系统（DBMS）支持下建立的计算机应用系统，简写为DBAS。

数据库应用系统是由数据库系统、应用程序系统、用户组成的，具体包括：数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件平台、软件平台、应用软件、应用界面。

数据库应用系统的7个部分以一定的逻辑层次结构方式组成一个有机的整体，它们的结构关系是：应用系统、应用开发工具软件、数据库管理系统、操作系统、硬件。

例如，以数据库为基础的财务管理系统、人事管理系统、图书管理系统等等。

无论是面向内部业务和管理的管理信息系统，还是面向外部，提供信息服务的开放式信息系统，从实现技术角度而言，都是以数据库为基础和核心的计算机应用系统。

数据库系统的基本概念数据：实际上就是描述事物的符号记录。

数据的特点：有一定的结构，有型与值之分，如整型、实型、字符型等。

而数据的值给出了符合定型的值，如整型值15。

数据库：是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享。

数据库存放数据是按数据所提供的数据模式存放的，具有集成与共享的特点。

数据库管理系统：一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是数据库的核心。

数据库管理系统功能：（1）数据模式定义：即为数据库构建其数据框架；（2）数据存取的物理构建：为数据模式的物理存取与构建提供有效的存取方法与手段；（3）数据操纵：为用户使用数据库的数据提供方便，如查询、插入、修改、删除等以及简单的算术运算及统计；（4）数据的完整性、安生性定义与检查；（5）数据库的并发控制与故障恢复；（6）数据的服务：如拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。

为完成以上六个功能，数据库管理系统提供以下的数据语言：（1）数据定义语言：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建；（2）数据操纵语言：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等；（3）数据控制语言：负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。

1、表中的一条记录就是一个实例,反映数据库某一时刻的状态。

2、数据库整体结构3、数据（Data)是数据库中存储的基本对象数据的定义：描述事物的符号记录数据的种类：文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等数据的特点:数据与其语义是不可分的4、数据库的定义:数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。

5、数据库的基本特征：a)数据按一定的数据模型组织、描述和储存b)可为各种用户共享c)冗余度较小d)数据独立性较高e)易扩展6、什么是DBMS：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件.是基础软件，是一个大型复杂的软件系统7、DBMS的用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据8、DBMS的主要功能：▪数据定义功能提供数据定义语言（DDL）定义数据库中的数据对象▪数据组织、存储和管理分类组织、存储和管理各种数据确定组织数据的文件结构和存取方式实现数据之间的联系提供多种存取方法提高存取效率▪数据操纵功能提供数据操纵语言（DML）实现对数据库的基本操作（查询、插入、删除和修改)▪数据库的事务管理和运行管理数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用发生故障后的系统恢复▪数据库的建立和维护功能(实用程序)数据库初始数据装载转换、数据库转储介质故障恢复、数据库的重组织性能监视分析等▪其它功能DBMS与网络中其它软件系统的通信两个DBMS系统的数据转换异构数据库之间的互访和互操作9、数据库系统（Database System，简称DBS）：在计算机系统中引入数据库后的系统构成10、数据库系统的构成：a)数据库b)数据库管理系统（及其开发工具）c)应用系统d)数据库管理员11、数据库中实现的是数据的真正结构化a)数据的结构用数据模型描述,无需程序定义和解释b)数据可以变长c)数据的最小存取单位是数据项12、整体数据的结构化是数据库的主要特征之一13、文件系统阶段:a)记录内有结构.b)数据的结构是靠程序定义和解释的。

数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成的。

（1）模式模式也称逻辑模式或概念模式，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。

模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。

⼀个数据库只有⼀个模式。

定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，⽽且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。

（2）外模式外模式也称⽤户模式，它是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，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。

外模式通常是模式的⼦集。

⼀个数据库可以有多个外模式。

应⽤程序都是和外模式打交道的。

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对他们是不可见的。

（3）内模式内模式也称存储模式，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。

例如，记录的存储⽅式是顺序结构存储还是B树结构存储；索引按什么⽅式组织；数据是否压缩，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。

2. 数据库的⼆级映像功能与数据独⽴性为了能够在内部实现数据库的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像。

（1）外模式／模式映像对应于同⼀个模式可以有任意多个外模式。

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之间的对应关系。

当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式／模式映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。

应⽤程序是依据数据的外模式编写的，从⽽应⽤程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独⽴性。

（2）模式／内模式映像数据库中只有⼀个模式，也只有⼀个内模式，所以模式／内模式映像是惟⼀的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。

当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从⽽应⽤程序也不必修改。