数据库的发展历史分为哪几个阶段
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
改，使得模式保持不变，保证了数据与程序的物理独立性，即数据的物理独立性。 6. 举例说明，在实际工作生活中，有哪些单位部门使用数据库？这些数据库所起的作用
如何？ 答：电信、图书馆、银行等部门。
2.4 习题
1. 信息有哪三种世界？分别都有什么特点？它们之间有什么联系？ 答：信息的三种分为现实世界，信息世界，计算机世界。 信息的现实世界是指人们要管理的客观存在的各种事物、事务之间的相互联系及事物的 发生、变化过程。它客观存在而不依赖于人们的思想。 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映，人们用思维，以现实世界为基础作进一步的 抽象，对事物进行选择、命名、分类等抽象工作之后，并用文字符号表示出来，就形成了信 息世界。 计算机世界是将信息世界中的信息经过人们的抽象和组织，按照特定的数据结构，即数 据模型，将数据存储在计算机中。 信息的三种世界之间是可以进行转换的。人们常常首先将现实世界中客观存在的事物或 对象抽象为某一种信息结构，这种结构并不依赖于计算机系统，是人们认识的概念模型。然 后再将概念模型转换为计算机上某一具体的 DBMS 支持的数据模型。 2. 什么是概念模型？ 答：概念模型是用于信息世界的建模，是对现实世界的抽象和概括。它应真实、充分地 反映现实世界中事物和事物之间的联系，有丰富的语义表达能力，能表达用户的各种需求， 包括描述现实世界中各种对象及其复杂联系、用户对数据对象的处理要求和手段。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。 3. 解释概念模型中常用的概念：实体，属性，码，域，实体型，实体集，联系。 答：客观存在并且可以互相区别的事物称为实体。 实体所具有的某一特征称为属性。 能在一个实体集中惟一标识一个实体的属性称为码。 某个（些）属性的取值范围称为该属性的域。 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画的同类实体，称为实体型。 同类型的实体集合称为实体集。 联系在信息世界中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。 4. 实体的联系有哪 3 种？ 答：实体之间的联系根据所表现的形式的不同，分为三种：一对一联系，一对多联系， 多对多联系。 5. 试给出一个 E-R 图用来描述一个实际部门。要求该部门至少有三个实体，每个实体之 间还有联系。 答：略。
2
6. 数据模型通常由哪三部分组成？ 答：数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。 7. 在实际的数据库系统中，用到哪些数据模型？比较关系数据模型与非关系数据模型的 优缺点。 答：实际的数据库系统中最常见的数据组织方法有四种：层次模型、网状模型、关系模 型、面向对象模型。 关系模型的优点：使用表的概念来表示实体之间的联系，简单直观；关系型数据库都使 用结构化查询语句，存取路径对用户是透明的，从而提供了数据的独立性，简化了程序员的 工作；关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的，具有坚实的理论基础。 关系模型的缺点：关系模型的联结等查询操作开销较大，需要较高性能计算机的支持， 所以必须提供查询优化功能。 8. 试举出三个分别是属于层次、网状和关系模型的实例。 答：操作系统的文件系统属于层次模型。 计算机网属于网状模型。 路由器的路由表属于关系模型。 9. 解释关系模型中常用的概念：关系，元组，属性，主码，域，分量，关系模式。 答：一个关系对应通常所说的一张二维表。 表中的一行称为一个元组。 表中的一列称为一个属性。 表中的某个属性或属性组，它们的值可以惟一地确定一个元组，且属性组中不含多余的 属性，这样的属性或属性组称为关系的主码。 属性的取值范围称为域。 元组中的一个属性值称为分量。 关系的型称为关系模式，关系模式是对关系的描述。 10. 关系模型中实体之间的联系分为哪 3 类？ 答：联系可以分为三种：一对一的联系，一对多的联系，多对多的联系。 11. 解释在面向对象模型中的对象、封装和类的概念，并一个实例说明面向对象模型。 答：现实世界的任一实体都被称为模型化的一个对象，每一个对象有一个惟一的标识， 称为对象标识。 每一个对象都将其状态、行为封装起来，其中状态就是该对象的属性值的集合，行为就 是该对象的方法的集合。 有相同属性和方法的对象的集合称为类。
D1 D2 Dn {(d1, d2, , dn ) | di Di ,i 1, 2, , n}
表中的每一行对应一个元组，表中的每一列对应一个域。为了区分每一列，必须给它起 一个名字，称为属性。如果关系中的某一属性组的值能惟一地标识一个元组，则称该属性组 为候选键。若一个关系有多个候选键，则选定其中一个作为主码或主键。
表 3-25 客户表
客户编号
客户名称
地址
101
大宏公司
北京
201
新新公司
上海
302
金石集团
பைடு நூலகம்北京
405
秀华公司
广州
试用关系的集合运算并、差、交、广义笛卡尔积四种运算，求出结果。 答：略。 8. 用第 7 题的公司数据库，试用专门的关系运算选择、投影、连接求出以下结果： (1) 查询所有男职工的信息。 (2) 查询在 1980 年之前出生的职工姓名。 (3) 查询客户大宏公司的工程信息。 (4) 查询人事部职工负责的工程信息。
4
每个关系模式中见表 3-22、表 3-23、表 3-24、表 3-25 中的数据。
职工编号 1001 2005 2007 3001 4009
姓名 张鹏 刘荧荧 李庆亮 陈莉 王建中
表 3-22 职工表
性别 男 女 女 女 男
出生日期 1980-12-1 1978-3-19 1074-2-10 1982-7-12 1989-6-1
表 3-26 学生成绩表
计算机网络
数据库应用
80
90
86
70
65
90
英语 70 85 60 50
编号 204 301 220 509
名称 电视 冰箱 计算机 微波炉
表 3-27 商品表
3. 关系具有哪些基本属性？ 答：关系具有以下性质： 1) 列是同质的，即每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域。 2) 不同的列可以出自同一个域，每一列称为一个属性。在同一关系中，属性名不能相同。 3) 列的顺序无关紧要，即列的顺序可以任意转换。 4) 任意两个元组（行或记录）不能完全相同 5) 行的顺序也无关紧要，即行的顺序也可以任意转换。 6) 行列的交集称为分量，每个分量的取值必须是原子值，即分量不能再分。 4. 在关系模型中，常见的关系操作有哪些？ 答：关系模型中常用的关系操作包括：选择（Select）、投影（Project）、连接（Join）、 除（Divide）、并（Union）、交（Intersection）、差（Difference）等查询（Query）操作和增 加（Insert）、删除（Delete）、修改（Update）操作。 5. 简述关系模型的三类完整性约束。 答：关系模型提供了三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。 实体完整性：若属性（或属性组）A 是基本关系 R 的主属性，则属性 A 不能取空值。 参照完整性：若属性（或属性组）A 不是基本关系 R 的主码，它与基本关系 S 的主码 B 相对应（基本关系 R 和关系 S 不一定是不同的关系），称 A 是关系 S 的外（部）码（Foreign Key）。 则对于 R 中的每个元组在 A 上的值必须为：或者取空值，或者等于 S 的主码 B 的某个元组的 主码值。 用户定义的完整性：用户针对某一具体数据库的约束条件，它反映某一具体应用所涉及 的数据必须满足的语义要求。 6. 试述关系代数中并、差、交、选择、投影、连接、除法的定义。 答：略。 7. 现有一个工程公司数据库，包括职工、部门、工程、客户四个关系模式： 职工（职工编号，姓名，性别，出生日期，部门编号） 部门（部门编号，部门名称） 工程（工程编号，工程名称，职工编号，客户编号） 客户（客户编号，客户名称，地址）
5
答：略。 9. 简述概念：规范化，函数依赖，1NF，2NF，3NF，BCNF，4NF。 答：略。 10. 判断表 3-26、表 3-27、表 3-28 每个关系属于第几范式。如果不规范，将其规范化。
学号 5040105 5040106 5040107 5040111
姓名 蒙会宾 秦虎峰 樊继伟 张顺心
1.3 习题
1. 数据库的发展历史分为哪几个阶段？各有什么特点？ 答：从数据管理的角度看，数据库技术到目前共经历了人工管理阶段、文件系统阶段和 数据库系统阶段。 人工管理阶段数据管理特点：数据不保存，没有对数据进行管理的软件系统，没有文件 的概念，数据不具有独立性。 文件系统阶段数据管理特点：数据可以长期保存，由文件系统管理数据，文件的形式已 经多样化，数据具有一定的独立性。 数据库系统阶段数据管理特点：采用复杂的结构化的数据模型，较高的数据独立性，最 低的冗余度，数据控制功能。 2. 简述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。 答：数据是指描述事物的符号记录。人们通过数据来认识世界，交流信息。 数据库是存储在一起的相关数据的集合，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗 余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的程序；对数据库插入新数据，修改和检 索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。 数据库管理系统（DataBase Management System，简称 DBMS）是专门用于管理数据库的 计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计 等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能，它位于用户和操作系统之间， 是一层数据管理软件。 数据库系统（DataBase System，简称 DBS）是指在计算机系统中引入了数据库后的系统， 由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应用程序和用户构成，即由计算机硬件、软件和 使用人员构成。 3. 使用数据库系统有什么好处？ 答：简化管理，提高效率，提供安全。 4. 试述数据库系统的三级模式结构和二级映象的特点。 答：从数据库管理系统的角度看，数据库系统通常采用三级模式结构：外模式、模式和 内模式。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。 为了实现这三个层次上的联系和转换，数据库系统在这三级模式中提供了两层映象：外 模式/模式的映象和模式/内模式的映象。 5. 什么是数据与程序的逻辑独立性？什么是数据与程序的物理独立性？ 答：对于每一个外模式，数据库都有一个外模式/模式的映象，它定义并保证了外模式与 数据模式之间的对应关系。当模式改变时，外模式/模式的映象要作相应的改变以保证外模式 保持不变。应用程序是根据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程 序的逻辑独立性，即数据的逻辑独立性。 数据库的内模式依赖于它的全局逻辑结构，即模式。它定义并保证了数据的逻辑模式与 内模式之间的对应关系。当数据库的存储结构改变了，模式/内模式的映象也必须作相应的修
3.6 习题
1. 常见的关系数据语言可以分为哪三类？ 答：关系数据语言可以分为三类：关系代数、关系演算、介于关系代数和关系演算之间 的 SQL 语言。
3
2. 简述概念：关系，域，笛卡儿积，属性，候选键，主键。 答：关系模型的数据结构简单清晰，关系单一。在关系模型中，现实世界的实体以及实 体间的各种联系都可以使用关系来表示。从用户角度来看，关系模型中数据的逻辑结构就是 一张二维表，由行列组成。在二维表中，存放数据库数据。 域是一组具有相同数据类型的值的集合。 设 D1，D2，…，Dn 为任意域，定义 D1，D2，…，Dn 的笛卡尔积（Cartesian Product）为：
部门编号 1 1 2 4 5
人事部 财务部 技术部 办公室 工程部
部门名称
表 3-23 部门表
1 2 3 4 5
部门编号
工程编号 1 2 3 4
表 3-24 工程表
工程名称 市第 2 医院 5 号楼 京都花园 梁苑广场 大华商场
1001 2005 2005 3001
职工编号
客户编号 101 201 201 302
改，使得模式保持不变，保证了数据与程序的物理独立性，即数据的物理独立性。 6. 举例说明，在实际工作生活中，有哪些单位部门使用数据库？这些数据库所起的作用
如何？ 答：电信、图书馆、银行等部门。
2.4 习题
1. 信息有哪三种世界？分别都有什么特点？它们之间有什么联系？ 答：信息的三种分为现实世界，信息世界，计算机世界。 信息的现实世界是指人们要管理的客观存在的各种事物、事务之间的相互联系及事物的 发生、变化过程。它客观存在而不依赖于人们的思想。 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映，人们用思维，以现实世界为基础作进一步的 抽象，对事物进行选择、命名、分类等抽象工作之后，并用文字符号表示出来，就形成了信 息世界。 计算机世界是将信息世界中的信息经过人们的抽象和组织，按照特定的数据结构，即数 据模型，将数据存储在计算机中。 信息的三种世界之间是可以进行转换的。人们常常首先将现实世界中客观存在的事物或 对象抽象为某一种信息结构，这种结构并不依赖于计算机系统，是人们认识的概念模型。然 后再将概念模型转换为计算机上某一具体的 DBMS 支持的数据模型。 2. 什么是概念模型？ 答：概念模型是用于信息世界的建模，是对现实世界的抽象和概括。它应真实、充分地 反映现实世界中事物和事物之间的联系，有丰富的语义表达能力，能表达用户的各种需求， 包括描述现实世界中各种对象及其复杂联系、用户对数据对象的处理要求和手段。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。 3. 解释概念模型中常用的概念：实体，属性，码，域，实体型，实体集，联系。 答：客观存在并且可以互相区别的事物称为实体。 实体所具有的某一特征称为属性。 能在一个实体集中惟一标识一个实体的属性称为码。 某个（些）属性的取值范围称为该属性的域。 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画的同类实体，称为实体型。 同类型的实体集合称为实体集。 联系在信息世界中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。 4. 实体的联系有哪 3 种？ 答：实体之间的联系根据所表现的形式的不同，分为三种：一对一联系，一对多联系， 多对多联系。 5. 试给出一个 E-R 图用来描述一个实际部门。要求该部门至少有三个实体，每个实体之 间还有联系。 答：略。
2
6. 数据模型通常由哪三部分组成？ 答：数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。 7. 在实际的数据库系统中，用到哪些数据模型？比较关系数据模型与非关系数据模型的 优缺点。 答：实际的数据库系统中最常见的数据组织方法有四种：层次模型、网状模型、关系模 型、面向对象模型。 关系模型的优点：使用表的概念来表示实体之间的联系，简单直观；关系型数据库都使 用结构化查询语句，存取路径对用户是透明的，从而提供了数据的独立性，简化了程序员的 工作；关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的，具有坚实的理论基础。 关系模型的缺点：关系模型的联结等查询操作开销较大，需要较高性能计算机的支持， 所以必须提供查询优化功能。 8. 试举出三个分别是属于层次、网状和关系模型的实例。 答：操作系统的文件系统属于层次模型。 计算机网属于网状模型。 路由器的路由表属于关系模型。 9. 解释关系模型中常用的概念：关系，元组，属性，主码，域，分量，关系模式。 答：一个关系对应通常所说的一张二维表。 表中的一行称为一个元组。 表中的一列称为一个属性。 表中的某个属性或属性组，它们的值可以惟一地确定一个元组，且属性组中不含多余的 属性，这样的属性或属性组称为关系的主码。 属性的取值范围称为域。 元组中的一个属性值称为分量。 关系的型称为关系模式，关系模式是对关系的描述。 10. 关系模型中实体之间的联系分为哪 3 类？ 答：联系可以分为三种：一对一的联系，一对多的联系，多对多的联系。 11. 解释在面向对象模型中的对象、封装和类的概念，并一个实例说明面向对象模型。 答：现实世界的任一实体都被称为模型化的一个对象，每一个对象有一个惟一的标识， 称为对象标识。 每一个对象都将其状态、行为封装起来，其中状态就是该对象的属性值的集合，行为就 是该对象的方法的集合。 有相同属性和方法的对象的集合称为类。
D1 D2 Dn {(d1, d2, , dn ) | di Di ,i 1, 2, , n}
表中的每一行对应一个元组，表中的每一列对应一个域。为了区分每一列，必须给它起 一个名字，称为属性。如果关系中的某一属性组的值能惟一地标识一个元组，则称该属性组 为候选键。若一个关系有多个候选键，则选定其中一个作为主码或主键。
表 3-25 客户表
客户编号
客户名称
地址
101
大宏公司
北京
201
新新公司
上海
302
金石集团
பைடு நூலகம்北京
405
秀华公司
广州
试用关系的集合运算并、差、交、广义笛卡尔积四种运算，求出结果。 答：略。 8. 用第 7 题的公司数据库，试用专门的关系运算选择、投影、连接求出以下结果： (1) 查询所有男职工的信息。 (2) 查询在 1980 年之前出生的职工姓名。 (3) 查询客户大宏公司的工程信息。 (4) 查询人事部职工负责的工程信息。
4
每个关系模式中见表 3-22、表 3-23、表 3-24、表 3-25 中的数据。
职工编号 1001 2005 2007 3001 4009
姓名 张鹏 刘荧荧 李庆亮 陈莉 王建中
表 3-22 职工表
性别 男 女 女 女 男
出生日期 1980-12-1 1978-3-19 1074-2-10 1982-7-12 1989-6-1
表 3-26 学生成绩表
计算机网络
数据库应用
80
90
86
70
65
90
英语 70 85 60 50
编号 204 301 220 509
名称 电视 冰箱 计算机 微波炉
表 3-27 商品表
3. 关系具有哪些基本属性？ 答：关系具有以下性质： 1) 列是同质的，即每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域。 2) 不同的列可以出自同一个域，每一列称为一个属性。在同一关系中，属性名不能相同。 3) 列的顺序无关紧要，即列的顺序可以任意转换。 4) 任意两个元组（行或记录）不能完全相同 5) 行的顺序也无关紧要，即行的顺序也可以任意转换。 6) 行列的交集称为分量，每个分量的取值必须是原子值，即分量不能再分。 4. 在关系模型中，常见的关系操作有哪些？ 答：关系模型中常用的关系操作包括：选择（Select）、投影（Project）、连接（Join）、 除（Divide）、并（Union）、交（Intersection）、差（Difference）等查询（Query）操作和增 加（Insert）、删除（Delete）、修改（Update）操作。 5. 简述关系模型的三类完整性约束。 答：关系模型提供了三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。 实体完整性：若属性（或属性组）A 是基本关系 R 的主属性，则属性 A 不能取空值。 参照完整性：若属性（或属性组）A 不是基本关系 R 的主码，它与基本关系 S 的主码 B 相对应（基本关系 R 和关系 S 不一定是不同的关系），称 A 是关系 S 的外（部）码（Foreign Key）。 则对于 R 中的每个元组在 A 上的值必须为：或者取空值，或者等于 S 的主码 B 的某个元组的 主码值。 用户定义的完整性：用户针对某一具体数据库的约束条件，它反映某一具体应用所涉及 的数据必须满足的语义要求。 6. 试述关系代数中并、差、交、选择、投影、连接、除法的定义。 答：略。 7. 现有一个工程公司数据库，包括职工、部门、工程、客户四个关系模式： 职工（职工编号，姓名，性别，出生日期，部门编号） 部门（部门编号，部门名称） 工程（工程编号，工程名称，职工编号，客户编号） 客户（客户编号，客户名称，地址）
5
答：略。 9. 简述概念：规范化，函数依赖，1NF，2NF，3NF，BCNF，4NF。 答：略。 10. 判断表 3-26、表 3-27、表 3-28 每个关系属于第几范式。如果不规范，将其规范化。
学号 5040105 5040106 5040107 5040111
姓名 蒙会宾 秦虎峰 樊继伟 张顺心
1.3 习题
1. 数据库的发展历史分为哪几个阶段？各有什么特点？ 答：从数据管理的角度看，数据库技术到目前共经历了人工管理阶段、文件系统阶段和 数据库系统阶段。 人工管理阶段数据管理特点：数据不保存，没有对数据进行管理的软件系统，没有文件 的概念，数据不具有独立性。 文件系统阶段数据管理特点：数据可以长期保存，由文件系统管理数据，文件的形式已 经多样化，数据具有一定的独立性。 数据库系统阶段数据管理特点：采用复杂的结构化的数据模型，较高的数据独立性，最 低的冗余度，数据控制功能。 2. 简述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。 答：数据是指描述事物的符号记录。人们通过数据来认识世界，交流信息。 数据库是存储在一起的相关数据的集合，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗 余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的程序；对数据库插入新数据，修改和检 索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。 数据库管理系统（DataBase Management System，简称 DBMS）是专门用于管理数据库的 计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计 等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能，它位于用户和操作系统之间， 是一层数据管理软件。 数据库系统（DataBase System，简称 DBS）是指在计算机系统中引入了数据库后的系统， 由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应用程序和用户构成，即由计算机硬件、软件和 使用人员构成。 3. 使用数据库系统有什么好处？ 答：简化管理，提高效率，提供安全。 4. 试述数据库系统的三级模式结构和二级映象的特点。 答：从数据库管理系统的角度看，数据库系统通常采用三级模式结构：外模式、模式和 内模式。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。 为了实现这三个层次上的联系和转换，数据库系统在这三级模式中提供了两层映象：外 模式/模式的映象和模式/内模式的映象。 5. 什么是数据与程序的逻辑独立性？什么是数据与程序的物理独立性？ 答：对于每一个外模式，数据库都有一个外模式/模式的映象，它定义并保证了外模式与 数据模式之间的对应关系。当模式改变时，外模式/模式的映象要作相应的改变以保证外模式 保持不变。应用程序是根据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程 序的逻辑独立性，即数据的逻辑独立性。 数据库的内模式依赖于它的全局逻辑结构，即模式。它定义并保证了数据的逻辑模式与 内模式之间的对应关系。当数据库的存储结构改变了，模式/内模式的映象也必须作相应的修
3.6 习题
1. 常见的关系数据语言可以分为哪三类？ 答：关系数据语言可以分为三类：关系代数、关系演算、介于关系代数和关系演算之间 的 SQL 语言。
3
2. 简述概念：关系，域，笛卡儿积，属性，候选键，主键。 答：关系模型的数据结构简单清晰，关系单一。在关系模型中，现实世界的实体以及实 体间的各种联系都可以使用关系来表示。从用户角度来看，关系模型中数据的逻辑结构就是 一张二维表，由行列组成。在二维表中，存放数据库数据。 域是一组具有相同数据类型的值的集合。 设 D1，D2，…，Dn 为任意域，定义 D1，D2，…，Dn 的笛卡尔积（Cartesian Product）为：
部门编号 1 1 2 4 5
人事部 财务部 技术部 办公室 工程部
部门名称
表 3-23 部门表
1 2 3 4 5
部门编号
工程编号 1 2 3 4
表 3-24 工程表
工程名称 市第 2 医院 5 号楼 京都花园 梁苑广场 大华商场
1001 2005 2005 3001
职工编号
客户编号 101 201 201 302