《数据库系统原理》——chapter 1 绪论

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目录

1. 计算机用于数据管理,经历了哪几个阶段?各阶段的主要技术特征是什么?

3. 数据库系统在数据管理方面有什么重要特征?

4. 什么是数据库系统?什么是数据库?什么是数据库管理系统?

5. 什么是数据?什么是信息?

6. 数据模型与数据模式(data schema)的区别与联系是什么?

7. 数据模型如何从概念层、逻辑层、物理层来对数据建模?

8. 什么是3级数据模式?

9、传统的三类数据库模型:层次模型、网状模型和关系模型是根据什么划分的?简述三类模型的主要特征。

10. 数据管理系统(DBMS)的主要功能有哪些?

11. 简要叙述关系数据库的优点。

12. 作为数据库系统核心的DBMS处理所有访问数据库的请求,简单描述通过解释执行的DBMS读取数据库中数据的运行过程。

13. 进程本身的并发执行可以通过引用线程来实现,试分析其原因并比较进程与线程的异同之处。

14. 数据目录的基本功能和内容是什么?和一般数据相比,有哪些区别?


1. 计算机用于数据管理,经历了哪几个阶段?各阶段的主要技术特征是什么?

(一)人工管理阶段

用计算机进行数据管理,必须用人工方式处理数据,把用户的数据直接存放在外存设备的有关地址里。

  • 数据量小;
  • 存取麻烦:每次要使用这些数据必须要将其移入外存,使用时无法被保存,使用后必须重新保存回外存设备有关地址;
  • 数据共享的巨大冗余特性:一个数据集只能对应于一个应用程序,如果其他数据其应用程序想要使用这些数据,必须要自己重新定义,即必须要将数据集进行拷贝后使用。

(二)文件系统阶段

操作系统(如Linux)中的文件系统(ext)作为管理外存的系统软件,实现了外存上数据的按“名”存取,为数据管理发展奠定了基础。用户不必自己指定外存地址来存放,只需要指定数据集的“名字”,由文件系统统一管理。

  • 解决数据量大的问题:数据通过文件来存放,按“名”存取文件,对数据量没有多大影响。
  • 解决数据的持久保存问题:用户一旦建立了文件,文件系统将统一管理这些文件。
  • 部分解决数据共享问题:用户建立的文件,可以由不同的应用程序加以调用,当然用户必须了解其文件结构。
  • 缺乏逻辑独立性:对文件系统而言,程序和数据有一定的物理独立性,但是文件为特定的应用程序服务,其逻辑结构直接影响着应用程序,数据与程序之间缺乏逻辑独立性。

(三)数据库系统阶段

在文件系统的基础上增加了文件之间的联系。

  • 良好的数据模型:不同文件之间出现了层状结构,网状数据库模型,关系数据库模型等。
  • 数据共享性好:建立的数据将被多个用户与应用共享。
  • 数据由DBMS统一管理:可以确保数据共享的实现
    • 安全性
    • 完整性
    • 并发控制
    • 故障恢复

2. 从程序和数据之间的联系分析文件系统和数据库系统之间的区别与联系。

对于文件系统:

数据与程序之间有一定的物理独立性,数据在物理存储上的变化,没有反应在程序上;

数据与程序之间缺乏逻辑独立性,文件为特定的应用程序服务,文件的逻辑结构改变会直接影响应用程序。

而且每个应用程序对具有多个数据的数据集都需要单独进行处理。

对于数据库系统:

数据与程序之间同样具有物理独立性和缺乏逻辑独立性。但是数据库系统增加了文件之间的关联。

3. 数据库系统在数据管理方面有什么重要特征?

  • 良好的数据模型:如层次、网状、关系数据库。
  • 数据的共享性好:减少冗余,避免了同一数据的不一致。
  • 数据由DBMS统一管理:确保了数据共享的实现:
    • 安全性
    • 完整性
    • 并发控制
    • 故障恢复

4. 什么是数据库系统?什么是数据库?什么是数据库管理系统?

数据库系统:是由包含数据库、数据库管理系统以及各类数据库用户三大部分组成的计算机数据管理的系统。

数据库:存放数据的仓库。

数据库管理系统:是指数据库系统中对数据进行管理的软件系统,是数据库系统的重要组成部分。

5. 什么是数据?什么是信息?

 数据是对客观世界事物描述的符号记录,即对客观世界的任何事物,抽取其特征,用符号加以描述。

从数据中获得的有意义的内容就成了信息。

6. 数据模型与数据模式(data schema)的区别与联系是什么?

数据模型是描述数据的手段,数据模式是用给定的数据模型对某类具体数据的描述。

7. 数据模型如何从概念层、逻辑层、物理层来对数据建模?

概念层,首先通过数据库设计人员与用户之间进行交流,描述一个企事业所有客观事物的概念化结构。

逻辑层,从数据库角度来看,通过数据库管理系统,以所用的逻辑数据模型不同来加以分类。

物理层,不仅与DBMS有关,还与操作系统和硬件有关,考虑物理块、索引、聚簇等来描述存储介质上的存储结构。

一般接触数据库可能对物理层没有想法,其实可以简单的理解为Windows和Linux等计算机系统和嵌入式ARM系统之间区别就比较明显。

8. 什么是3级数据模式?

(一)外模式(external schema)

外模式是用逻辑数据模型用户局部数据的描述,也可称为局部模式(local schema),是数据库用户的数据视图,与某一应用有关数据的逻辑描述

(二)模式

模式是用逻辑数据模型对一个企事业单位全体数据的逻辑描述。相对于局部模式,可称为全局模式(global schema)。通常可以说,外模式是模式的子集,一个数据库对应于一个模式,但可以多一个外模式

(三)内模式(internal schema)

内模式是物理数据模型对数据的描述,也可称为存储模式。模式与内模式之间互相映射,并由DBMS自动完成。内模式对用户是透明的(不可见的)。

9、传统的三类数据库模型:层次模型、网状模型和关系模型是根据什么划分的?简述三类模型的主要特征。

是根据文件之间的显式联系来划分的。

层次模型的数据结构只能是树结构。下层数据类型一定包含于上层数据类型。

网状模型的数据结构可以是任何图结构。

关系模型的数据结构没有边,文件之间的联系是隐式表示的。

10. 数据管理系统(DBMS)的主要功能有哪些?

(一)提供各类用户接口

(二)数据目录管理

(三)数据库的运行管理

11. 简要叙述关系数据库的优点。

12. 作为数据库系统核心的DBMS处理所有访问数据库的请求,简单描述通过解释执行的DBMS读取数据库中数据的运行过程。

13. 进程本身的并发执行可以通过引用线程来实现,试分析其原因并比较进程与线程的异同之处。

因为线程的创建、切换、通信等开销远比进程少。

一个进程同一时刻只能有一个线程执行,进程指正在执行的程序,线程可以是程序中的部分代码,或者为不同用户执行同一程序。

进程切换需要保存的上下文,比线程切换需要保存上文,花费的代价高很多。

不同进程间通信相对于同一进程的线程间共享地址空间,复杂很多,而且效率很低。

进程并发执行事务是,随着用户数量的增多系统性能明显增加,即系统资源不够了,而且当进程执行过程中涉及大量的I/O操作,会因等待I/O而被频频挂起,浪费大量资源。但是如果将进程划分成读取、处理、存储等三种线程,当其中线程被堵塞是,可以调度其他线程执行。分担部分事务。

14. 数据目录的基本功能和内容是什么?和一般数据相比,有哪些区别?

数据目录就是对数据库结构进行定义及描述所得到的资源,又称“元数据”。

数据目录本身由若干表组成,由系统管理和使用。数据目录存储三级模式(外模式、概念模式和内模式)结构的定义和相应的两个层次的映像(外模式/概念模式和概念模式/内模式)的描述信息。从具体实现来看,系统存储下列相关文件信息:

(一)关系:包括关系名字,每个关系的属性的名字、属性的类型和长度视图的名字以及定义完整性约束等。

(二)用户:包括用户名、账号、密码、访问权限等。

(三)索引:包括索引名被索引的关系名索引涉及的属性、构造的索引类型等。

(四)统计和描述数据:包括每个关系中元组的总数、存储方法,存储组织方式、存储的位置等。

这些只是目录的一部分,数据目录是自描述的,即它还包括对自身的定义和描述。

数据目录和一般数据的区别在于:前者只能由系统定义和为系统所有,在初始化时由系统自动生成,而不可能由SQL之类的语言定义,因为在数据目录还未定义是,任何SQL语言都无法执行;后者可以用SQL之类的语句定义。

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