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第1章 数据库系统概述

习题参考答案 税务局使用数据库存储纳税人（个人或公司）信息、纳税人缴纳税款信息等。典型的数据处理包括纳税、退税处理、统计各类纳税人纳税情况等。

银行使用数据库存储客户基本信息、客户存贷款信息等。典型的数据处理包括处理客户存取款等。

超市使用数据库存储商品的基本信息、会员客户基本信息、客户每次购物的详细清单。典型的数据处理包括收银台记录客户每次购物的清单并计算应交货款。

1.2 DBMS是数据库管理系统的简称，是一种重要的程序设计系统。它由一个相互关联的数据集合和一组访问这些数据的程序组成。

数据库是持久储存在计算机中、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，可以被各种用户共享，具有较小的冗余度、较高的数据独立性，并且易于扩展。

数据库系统由数据库、DBMS（及其开发工具）、应用系统和数据库管理员组成。

数据模型是一种形式机制，用于数据建模，描述数据、数据之间的联系、数据的语义、数据上的操作和数据的完整性约束条件。

数据库模式是数据库中使用数据模型对数据建模所产生设计结果。对于关系数据库而言，数据库模式由一组关系模式构成。

数据字典是DBMS维护的一系列内部表，用来存放元数据。所谓元数据是关于数据的数据。

1.3 DBMS提供如下功能：

（1） 数据定义：提供数据定义语言DDL，用于定义数据库中的数据对象和它们的结构。 （2） 数据操纵：提供数据操纵语言DML，用于操纵数据，实现对数据库的基本操作（查

询、插入、删除和修改）。

（3） 事务管理和运行管理：统一管理数据、控制对数据的并发访问，保证数据的安全性、

完整性，确保故障时数据库中数据不被破坏，并且能够恢复到一致状态。

（4） 数据存储和查询处理：确定数据的物理组织和存取方式，提供数据的持久存储和有

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. 效访问；确定查询处理方法，优化查询处理过程。

（5） 数据库的建立和维护：提供实用程序，完成数据库数据批量装载、数据库转储、介

质故障恢复、数据库的重组和性能监测等。

（6） 其他功能：包括DBMS与其它软件通信、异构数据库之间数据转换和互操作等。

1.4 使用数据库进行信息管理具有如下优点：

（1） 数据整体结构化：在数据库中，数据的组织面向整个机构、面向所有可能的应用，

而不是某个具体部门或某个特定的应用。数据结构不仅描述现实世界的对象，而且描述对象之间的联系。

（2） 数据可以充分共享：数据库中的数据的面向整个机构组织使得它能够更好地被多个

用户、多个应用程序共享。

（3） 数据独立性：数据独立性是指数据与应用程序相互独立，包括数据的物理独立性和

数据的逻辑独立性。数据的结构用数据模型定义，无需程序定义和解释。

（4） 数据由DBMS同一管理和控制，使得系统能够为数据管理提供更多的支持。这些支持

包括：提供事务支持、增强安全性、保证完整性、平衡相互冲突的请求和面对故障的弹性。

（5） 标准化：使用数据库进行信息管理有利于制定部门标准、行业标准、工业标准、国

家标准和国际标准，促进数据库管理系统和数据库开发工具的研制、开发，推动数据管理应用的健康发展。

1.5 数据模型的三个基本要素是：

数据结构：描述数据库的对象和对象之间的联系，是对数据的静态描述。

数据操作：数据库中各种对象允许的操作和操作规则，使对系统的动态描述。

完整性约束：一组完整性规则，用以限定符合数据模型的数据库状态和状态的变化，保证数据的正确、有效和相容。

对于关系数据库而言，关系模型只有一种数据结构——关系。现实世界中的对象和对象之间的联系都用关系表示。关系是元组的集合。从用户角度来看，关系是一张二维表。

在关系模型中，定义数据操作的方法有两种：关系代数和关系演算。关系代数显式地定义了一些关系运算，而关系演算的基础是一阶谓词逻辑，它用逻辑公式表示查询结果必须满足的条件。

关系模型的完整性约束包括实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。其中实体完整性和参照完整性是通用完整性约束，由关系模型明确定义。

1.6 数据库系统的三级模式是指外模式、模式和内模式。外模式是特定数据库用户的数据视图，是与某一具体应用相关的数据局部逻辑结构的描述。模式是数据库中全体数据的总体逻辑结构描述，是所有用户的公共数据视图。内模式是数据物理结构和存储方式的描述，定义数据在数据库内部的表示方式。

数据库系统的三级模式提供了三个层次的数据抽象。这样做的一个优点是可以隐蔽数据存储细节，从而隐蔽系统内部的复杂性，简化系统的用户界面。另一个优点是可以带来数据的独立性。

1.7 所谓数据独立性是指数据独立于应用程序，分数据的逻辑独立性和数据的物理独立性两种。

数据的逻辑独立性是指应用程序与数据库的逻辑结构之间的相互独立性。当数据的逻辑

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. 结构改变时，通过修改外模式-模式映像，保持外模式不变，从而使得建立在外模式上的应用程序也可以不变。

数据的物理独立性是指应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据之间的相互独立性。 当数据的物理存储结构改变时，通过修改模式-内模式映像，保持模式不变。由于外模式是定义在模式上的，模式不变，则外模式不需要改变，从而使得建立在外模式上的应用程序也可以不变。

数据的逻辑独立性是指数据的逻辑结构改变不影响应用程序，而数据的物理独立性是指数据的物理组织（存储结构）改变不影响应用程序。

1.8 DBA的主要职责包括：

（1） 决定数据库中的信息内容和数据的逻辑结构。 （2） 决定数据库的存储结构和存取策略。

（3） 定义数据的安全性要求和完整性约束条件。

（4） 数据库系统的日常维护：周期性转储数据库、故障恢复、监督系统运行、优化系统

性能、设置必要的审计。

（5） 重组和重构数据库。

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