数据库系统课后习题及答案
第1章 绪论 习题参考答案
1、试述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。（3、4、5页）
答：描述事物的符号记录称为数据；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、数据库管理员和用户构成。
2．使用数据库系统有什么好处? （12页）
答：数据库系统使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的阶段，这样既便于数据的集中管理，又有利于应用程序的研制和维护，提高了数据的利用率和相容性，提高了决策的可靠性。
3．试述文件系统与数据库系统的区别和联系。（8、9、10页）
答：1）数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。
在文件系统中，相互独立的文件的记录内部是有结构的，管其记录内部已有了某些结构，但记录之间没有联系。数据库系统实现整体数据的结构化，是数据库的主要特征之一。
2）在文件系统中，数据的最小存取单位是记录，粒度不能细到数据项。而在数据库系统中，存取数据的方式也很灵活，可以存取数据库中的某一个数据项、一组数据项一个记录或或一组记录。
3）文件系统中的文件是为某一特定应用服务的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优化的，因此要想对现有的数据再增加一些新的应用会很困难，系统不容易扩充。而在数据库系统中数据不再针对某一应用，而是面向全组织，具有整体的结构化。
5．试述数据库系统的特点。（9、10、11页）
答：数据结构化；数据的共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据由DBMS 统一管理和控制。
6．数据库管理系统的主要功能有哪些? （4页）
答：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。
7．试述数据模型的概念（13页）、数据模型的作用、数据模型的三个要素。（14、15页） 答：数据模型(Data Model)也是一种模型，它是现实世界数据特征的抽象。
作用：在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。
三个要素：数据模型由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。
8、概念模型的作用（15页）
答：概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，因此概念模型一方面应该具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识，另一方面它还应该简单、清晰、易于用户理解。
9、定义并解释概念模型中以下术语（P16页）。
实体、实体型、实体集、属性、码、实体联系图(E-R图)
10．试给出三个实际部门的E_R图，要求实体型之间具有一对一，一对多，多对多各种不同的联系。
一对一:学员和座位的关系. （满员）
1
一对多 : 值班医生和病人的关系.
1
多对多:
m 11系。三个实体型之间的多对多联系和三个实体型两两之间的三个多对多联系等价吗? 为什么 ? （17页）
12．学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，每个班有若干
学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。请用E-R 图画出此学校的概念模型。(20页例题)
13．某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成，不同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中。请用E-R 图画山此工厂产品，零件，材料，仓库的概念模型。
m 14答：层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。层次模型是用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系的数据模型。例题:
15．今有一个层次数据库实例，试用子女-兄弟链接法和层次序列链接法画出它的存储结构示意图。(见P26页图1.23)
16．试述网状模型的概念，举出三个网状模型的实例。（27页）
答： 把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：
（1）允许一个以上的结点无双亲。
（2）一个结点可以有多于一个的双亲。
例: 1） 网状模型的两个结点之间有多种联系
2） 学生/课程/选课的网状数据库模式：
17．试述网状、层次数据库的优缺点。（26、30页）
答：网状数据模型的优点主要有：
（1）能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲。
（2）具有良好的性能，存取效率较高。
网状数据模型的缺点主要有：
（1）结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握。
（2）其数据定义语言（DDL ）、数据操作语言（DML ）复杂，用户不容易使用。
（3）数据独立性较差。由于记录之间联系是通过存取路径实现的，应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径，因此，用户必须了解系统结构的细节，加重了编写应用程序的负担。从而影响数据独立性。
层次模型的优点主要有：
（1）层次数据模型本身比较简单，层次分明，便于在计算机内实现。
（2）在层次数据结构中，从根结点到树中任一结点均存在一条唯一的层次路径，为有效地进行数据操纵提供条件。
（3）由于层次结构规定除根结点外所有结点有且仅有一个双亲，故实体集之间的联系可用双亲结点唯一地表示，并且层次模型中的基本层次联系总是从双亲记录指向子女记录，所以记录类型之间的联系名可省略。由于实体集间的联系固定，所以层次模型DBMS 对层次结构的数据有较高的处理效率。
（4）层次数据模型提供了良好的完整性支持。
（5）实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，采用层次模型来实现，其性能优于关系模型，不低于网状模型。
可见用层次模型对具有一对多的层次关系的部门描述非常自然、直观，容易理解。这是层次数据库的突出优点。
层次模型的缺点主要有：
（1）现实世界中很多联系是非层次性的，如多对多联系、一个结点具有多个双亲等，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据(易产生不一致性) 或创建非自然的
数据组织(引入虚拟结点) 来解决。
（2）对插入和删除操作的限制比较多。
（3）查询子女结点必须通过双亲结点。
（4）由于结构严密，层次命令趋于程序化。
18．试述关系模型的概念，定义并解释以下术语：(P31页)
(1)关系 (2)属性 (3)域 (4)元组
(5)主码 (6)分量 (7)关系模式
19．试述关系数据库的特点。（32页）
20．试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么? （33、35页）
数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。
数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给DBMS 管理，使用户能逻辑地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。为了能够在内部实现这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象：
外模式／模式映象
模式／内模式映象
正是这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。
22．什么叫数据与程序的物理独立性? 什么叫数据与程序的逻辑独立性? 为什么数据库系统具有数据与程序的独立性? （35、36页）
当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构) ，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，从而应用程序也不必改变。保证了程序与数据的物理独立性, 简称数据的物理独立性。
当需要改变模式时(例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型、改变数据间的联系等) ，由数据库管理员对各个外模式／模式的映象作相应改变，而使外模式保持不变，从而不必修改或重写应用程序改。而应用程序是依据数据的外模式编写的，保证了数据与程序的逻辑独立性。简称数据的逻辑独立性。
特定的应用程序是在外模式描述的数据结构上编制的，它依赖于特定的外模式，与数据库的模式和存储结构独立。不同的应用程序有时可以共用同一个外模式。数据库的二级映象保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。
23．试述数据库系统的组成。（37页）
数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具) 、应用系统、数据库管理员和用户构成
24．DBA 的职责是什么? （37页）
决定数据库中的信息内容和结构、决定数据库的存储结构和存取策略、定义数据的安全性要求和完整性约束条件、监控数据库的使用和运行、数据库的改进和重组重构。
25．系统分析员、数据库设计人员、应用程序员的职责是什么? （39页）
系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，要和用户及DBA 相结合，确定系统的硬件软件配置，并参与数据库系统的概要设计。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析，然后进行数据库设计。在很多情况下，数据库设计人员就由数据库管理员担任。
应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块，并进行调试和安装。
第1章作业（P41）： 习题3、10、12、13、15
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数据库系统课后习题及答案
第1章 绪论 习题参考答案
1、试述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。（3、4、5页）
答：描述事物的符号记录称为数据；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、数据库管理员和用户构成。
2．使用数据库系统有什么好处? （12页）
答：数据库系统使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的阶段，这样既便于数据的集中管理，又有利于应用程序的研制和维护，提高了数据的利用率和相容性，提高了决策的可靠性。
3．试述文件系统与数据库系统的区别和联系。（8、9、10页）
答：1）数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。
在文件系统中，相互独立的文件的记录内部是有结构的，管其记录内部已有了某些结构，但记录之间没有联系。数据库系统实现整体数据的结构化，是数据库的主要特征之一。
2）在文件系统中，数据的最小存取单位是记录，粒度不能细到数据项。而在数据库系统中，存取数据的方式也很灵活，可以存取数据库中的某一个数据项、一组数据项一个记录或或一组记录。
3）文件系统中的文件是为某一特定应用服务的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优化的，因此要想对现有的数据再增加一些新的应用会很困难，系统不容易扩充。而在数据库系统中数据不再针对某一应用，而是面向全组织，具有整体的结构化。
5．试述数据库系统的特点。（9、10、11页）
答：数据结构化；数据的共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据由DBMS 统一管理和控制。
6．数据库管理系统的主要功能有哪些? （4页）
答：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。
7．试述数据模型的概念（13页）、数据模型的作用、数据模型的三个要素。（14、15页） 答：数据模型(Data Model)也是一种模型，它是现实世界数据特征的抽象。
作用：在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。
三个要素：数据模型由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。
8、概念模型的作用（15页）
答：概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，因此概念模型一方面应该具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识，另一方面它还应该简单、清晰、易于用户理解。
9、定义并解释概念模型中以下术语（P16页）。
实体、实体型、实体集、属性、码、实体联系图(E-R图)
10．试给出三个实际部门的E_R图，要求实体型之间具有一对一，一对多，多对多各种不同的联系。
一对一:学员和座位的关系. （满员）
1
一对多 : 值班医生和病人的关系.
1
多对多:
m 11系。三个实体型之间的多对多联系和三个实体型两两之间的三个多对多联系等价吗? 为什么 ? （17页）
12．学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，每个班有若干
学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。请用E-R 图画出此学校的概念模型。(20页例题)
13．某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成，不同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中。请用E-R 图画山此工厂产品，零件，材料，仓库的概念模型。
m 14答：层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。层次模型是用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系的数据模型。例题:
15．今有一个层次数据库实例，试用子女-兄弟链接法和层次序列链接法画出它的存储结构示意图。(见P26页图1.23)
16．试述网状模型的概念，举出三个网状模型的实例。（27页）
答： 把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：
（1）允许一个以上的结点无双亲。
（2）一个结点可以有多于一个的双亲。
例: 1） 网状模型的两个结点之间有多种联系
2） 学生/课程/选课的网状数据库模式：
17．试述网状、层次数据库的优缺点。（26、30页）
答：网状数据模型的优点主要有：
（1）能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲。
（2）具有良好的性能，存取效率较高。
网状数据模型的缺点主要有：
（1）结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握。
（2）其数据定义语言（DDL ）、数据操作语言（DML ）复杂，用户不容易使用。
（3）数据独立性较差。由于记录之间联系是通过存取路径实现的，应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径，因此，用户必须了解系统结构的细节，加重了编写应用程序的负担。从而影响数据独立性。
层次模型的优点主要有：
（1）层次数据模型本身比较简单，层次分明，便于在计算机内实现。
（2）在层次数据结构中，从根结点到树中任一结点均存在一条唯一的层次路径，为有效地进行数据操纵提供条件。
（3）由于层次结构规定除根结点外所有结点有且仅有一个双亲，故实体集之间的联系可用双亲结点唯一地表示，并且层次模型中的基本层次联系总是从双亲记录指向子女记录，所以记录类型之间的联系名可省略。由于实体集间的联系固定，所以层次模型DBMS 对层次结构的数据有较高的处理效率。
（4）层次数据模型提供了良好的完整性支持。
（5）实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，采用层次模型来实现，其性能优于关系模型，不低于网状模型。
可见用层次模型对具有一对多的层次关系的部门描述非常自然、直观，容易理解。这是层次数据库的突出优点。
层次模型的缺点主要有：
（1）现实世界中很多联系是非层次性的，如多对多联系、一个结点具有多个双亲等，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据(易产生不一致性) 或创建非自然的
数据组织(引入虚拟结点) 来解决。
（2）对插入和删除操作的限制比较多。
（3）查询子女结点必须通过双亲结点。
（4）由于结构严密，层次命令趋于程序化。
18．试述关系模型的概念，定义并解释以下术语：(P31页)
(1)关系 (2)属性 (3)域 (4)元组
(5)主码 (6)分量 (7)关系模式
19．试述关系数据库的特点。（32页）
20．试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么? （33、35页）
数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。
数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给DBMS 管理，使用户能逻辑地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。为了能够在内部实现这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象：
外模式／模式映象
模式／内模式映象
正是这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。
22．什么叫数据与程序的物理独立性? 什么叫数据与程序的逻辑独立性? 为什么数据库系统具有数据与程序的独立性? （35、36页）
当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构) ，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，从而应用程序也不必改变。保证了程序与数据的物理独立性, 简称数据的物理独立性。
当需要改变模式时(例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型、改变数据间的联系等) ，由数据库管理员对各个外模式／模式的映象作相应改变，而使外模式保持不变，从而不必修改或重写应用程序改。而应用程序是依据数据的外模式编写的，保证了数据与程序的逻辑独立性。简称数据的逻辑独立性。
特定的应用程序是在外模式描述的数据结构上编制的，它依赖于特定的外模式，与数据库的模式和存储结构独立。不同的应用程序有时可以共用同一个外模式。数据库的二级映象保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。
23．试述数据库系统的组成。（37页）
数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具) 、应用系统、数据库管理员和用户构成
24．DBA 的职责是什么? （37页）
决定数据库中的信息内容和结构、决定数据库的存储结构和存取策略、定义数据的安全性要求和完整性约束条件、监控数据库的使用和运行、数据库的改进和重组重构。
25．系统分析员、数据库设计人员、应用程序员的职责是什么? （39页）
系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，要和用户及DBA 相结合，确定系统的硬件软件配置，并参与数据库系统的概要设计。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析，然后进行数据库设计。在很多情况下，数据库设计人员就由数据库管理员担任。
应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块，并进行调试和安装。
第1章作业（P41）： 习题3、10、12、13、15
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