簡述資料庫的結構

① 什麼是資料庫的概念結構

={ E→G，G→E，F→（E，G），H→（E，G），
（F，H）→E}
（1）求出R的所有候選關鍵字；
（2）根據函數依賴關系，確定關系模式R屬於第幾範式；
（3）將R分解為3NF，並保持無損連接性和函數依賴保持性；
（4）求出F的最小函數依賴集。
參考答案：
（1）R的候選關鍵字為：（F，H）
（2）R為：1NF
（3）分解為：
（，）、（，）、（，）、（，{}）
（4）最小函數依賴集為：
按定理4.3,求最小函數依賴集步驟：
F=
=
=
10、試問下列關系模式最高屬於第幾範式，並解釋其原因。
（1）R（A，B，C，D），F=。
（2）R（A，B，C，D，E），F=。
（3）R（A，B，C，D），F=。
（4）R（A，B，C），F=。
（5）R（A，B，C），F=。
（6）R（A，B，C，D），F=。
（7）R（A，B，C，D），F=。
參考答案：
只依次寫出候選關鍵字與範式等級（範式按定義判定，具體略）
（1）AB 1NF
（2）AB，E 2NF
（3）AB，AD 3NF
（4）A，B BCNF
（5）C 2NF
（6）AD 1NF
（7）AD 1NF

二、填空題
1、對資料庫的保護一般包括 安全性 、 完整性 、 並發控制 和 數據恢復 四個方面的內容。
2、對資料庫 安全 性的保護就是指要採取措施，防止庫中數據被非法訪問、修改，甚至惡意破壞。
3、安全性控制的一般方法有 用戶標識和鑒別 、 用戶存取許可權控制 、 視圖機制 、
數據加密 和 審計 五種。
4、用戶鑒定機制包括 用戶標識定義 和 用戶身份驗證 兩個部分。
5、每個數據均需指明其數據類型和取值范圍，這是數據 完整性 約束所必需的。
6、在SQL中， COMMIT 語句用於提交事務， ROLLBACK 語句用於回滾事務。
7、加鎖對象的大小被稱為加鎖的 粒度 。
8、對死鎖的處理主要有兩類方法，一是 預防死鎖的發生 ，二是 檢測死鎖發現後予以消除死鎖 。
9、解除死鎖最常用的方法是 撤消一些陷入死鎖的事務 。
10、基於日誌的恢復方法需要使用兩種冗餘數據，即 後備資料庫 和 日誌文件 。

三、簡單題
1、簡述資料庫保護的主要內容。
對資料庫的保護一般包括4個方面的內容，一是對資料庫完整性的保護，即保證庫中的數據是正確的和相容的，符合完整性約束條件的；二是對資料庫安全性的保護，即防止庫中數據被非法訪問、修改，甚至惡意破壞；三是對並發的事務進行控制，保證資料庫的一致性；四是在發生故障後，對資料庫進行恢復，盡量減少故障造成的損失。
2、什麼是資料庫的安全性？簡述DBMS提供的安全性控制功能包括哪些內容。
解：
（1）資料庫的安全性是指保護資料庫以防止非法使用所造成數據的泄露、更改或破壞。
（2）常採取的安全保護措施有用戶鑒定、存取控制、視圖保護、審計和數據加密等。
4、什麼是資料庫的完整性？DBMS提供哪些完整性規則，簡述其內容。
（1）資料庫的完整性是指保護資料庫中數據的正確性、有效性和相容性，防止錯誤的數據進入資料庫造成無效操作。
（2）DBMS提供實體完整性規則、參照完整性規則及用戶自定義完整性規則
為保障資料庫的完整性，資料庫管理系統應提供完整性約束的定義機制和檢查機制。
5、資料庫的安全性保護和完整性保護有何主要區別?
解：
資料庫的完整性和安全性是資料庫保護的兩個不同的方面。
安全性是保護資料庫，以防止非法使用所造成數據的泄露、更改或破壞，安全性措施的防範對象是非法用戶和非法操作；完整性是防止合法用戶使用資料庫時向資料庫中加入不符合語義的數據，完整性措施的防範對象是不合語義的數據，即不正確的數據。
6、什麼是事務？簡述事務的ACID特性，事務的提交和回滾是什麼意思？
解：
（1）事務是資料庫系統中執行的一個工作單位，它是由用戶定義的一組操作序列組成。
一個事務可以是一組SQL語句、一條SQL語句或整個程序，一個應用程序可以包括多個事務。事務的開始與結束可以由用戶顯式控制。如果用戶沒有顯式地定義事務，則由DBMS按照預設規定自動劃分事務。
（2）事務是由有限的資料庫操作序列組成，但並不是任意的資料庫操作序列都能成為事務，為了保護數據的完整性，一般要求事務具有以下四個特徵：
1）原子性（Atomicity）2）一致性（Consistency）3）隔離性（Isolation）4）持久性（Durability）事務上述四個性質的英文術語的第一個字母分別為A、C、I、D。因此，這四個性質也稱為事務的ACID准則。
（3）
COMMIT表示事務的提交，即將事務中所有對資料庫的更新寫回到磁碟上的物理資料庫中去，此時事務正常結束；
ROLLBACK表示事務的回滾，即在事務運行的過程中發生了某種故障，事務不能繼續執行，系統將事務中對資料庫的所有已完成的更新操作全部撤銷，再回滾到事務開始時的狀態。
7、資料庫管理系統中為什麼要有並發控制機制？
解：
每個用戶在存取資料庫中的數據時，可能是串列執行，即每個時刻只有一個用戶程序運行，也可能是多個用戶並行地存取資料庫。資料庫的最大特點之一就是數據資源是共享的，串列執行意味著一個用戶在運行程序時，其他用戶程序必須等到這個用戶程序結束才能對資料庫進行存取，這樣資料庫系統的利用率會極低。因此，為了充分利用資料庫資源，很多時候資料庫用戶都是對資料庫系統並行存取數據，但這樣就會發生多個用戶並發存取同一數據塊的情況，如果對並發操作不加控制可能會產生操作沖突，破壞數據的完整性。即發生所謂的丟失更新、污讀、不可重讀等現象。
（2）實現並發控制的方法主要有兩種：封鎖（Lock）技術和時標（Timestamping）技術。
9、什麼是封鎖？封鎖的基本類型有哪幾種？含義是什麼？
解：
（1）所謂封鎖就是當一個事務在對某個數據對象（可以是數據項、記錄、數據集、以至整個資料庫）進行操作之前，必須獲得相應的鎖，以保證數據操作的正確性和一致性。
（2）基本的封鎖類型有兩種：排它鎖和共享鎖。
1）排它鎖（Exclusive Lock）：排它鎖又稱寫鎖，簡稱為X鎖，其採用的原理是禁止並發操作。當事務T對某個數據對象R實現X封鎖後，其他事務要等T解除X封鎖以後，才能對R進行封鎖。這就保證了其他事務在T釋放R上的鎖之前，不能再對R進行操作。
2）共享鎖（Share Lock）：共享鎖又稱讀鎖，,簡稱為S鎖，其採用的原理是允許其他用戶對同一數據對象進行查詢，但不能對該數據對象進行修改。當事務T對某個數據對象R實現S封鎖後，其他事務只能對R加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放R上的S鎖。這就保證了其他事務在T釋放R上的S鎖之前，只能讀取R，而不能再對R作任何修改。
11、什麼是活鎖？如何處理？
解：
（1）封鎖技術可有效解決並行操作引起的數據不一致性問題，但也可產生新的問題，即可能產生活鎖和死鎖問題。
活鎖（Livelock）：當某個事務請求對某一數據的排它性封鎖時，由於其他事務一直優先得到對該數據的封鎖與操作而使這個事務一直處於等待狀態，這種狀態形成活鎖。
（2）避免活鎖的簡單方法是採用先來先服務的策略，按照請求封鎖的次序對事務排隊，一旦記錄上的鎖釋放，就使申請隊列中的第一個事務獲得鎖。
12、什麼是死鎖？消除死鎖的常用方法有哪些？請簡述之。
（1）在同時處於等待狀態的兩個或多個事務中，每個事務都在等待其中另一個事務解除封鎖，它才能繼續執行下去，造成任何一個事務都無法繼續執行，這種狀態稱為死鎖。
（2）發生死鎖的必要條件有以下四條：
①互斥條件②不可搶占條件③部分分配條件：④循環等待條件
①一次加鎖法
一次加鎖法是每個事物必須將所有要使用的數據對象全部依次加鎖，並要求加鎖成功，只要一個加鎖不成功，表示本次加鎖失敗，則應該立即釋放所有已加鎖成功的數據對象，然後重新開始從頭加鎖。
②順序加鎖法
順序加鎖法是預先對所有可加鎖的數據對象規定一個加鎖順序，每個事務都需要按此順序加鎖，在釋放時，按逆序進行。
14、資料庫運行過程中可能產生的故障有哪幾類
（1）資料庫運行過程中可能會出現各種各樣的故障，這些故障可分為以下三類：事務故障、系統故障和介質故障。
16、什麼是日誌文件？為什麼要在系統中建立日誌文件？
解：
（1）日誌文件是用來記錄事務對資料庫的更新操作的文件。對資料庫的每次修改，都將把被修改項目的舊值和新值寫在一個叫做運行日誌的文件中，目的是為資料庫的恢復保留依據。
典型的日誌文件主要包含以下內容：1）更新資料庫的事務標識（標明是哪個事務）；2）操作的類型（插入、刪除或修改）；3）操作對象；4）更新前數據的舊值（對於插入操作而言，沒有舊值）；5）更新後數據的新值（對於刪除操作而言，沒有新值）；6）事務處理中的各個關鍵時刻（事務的開始、結束及其真正回寫的時間）。
二、填空題
1、在設計分E-R圖時，由於各個子系統分別面向不同的應用，所以各個分E-R圖之間難免存在沖突，這些沖突主要包括 命名沖突 、 屬性沖突 和 結構沖突 三類。
2、數據字典中的 數據項 是不可再分的數據單位。
3、若在兩個局部E-R圖中都有實體「零件」的「重量」屬性，而所用重量單位分別為公斤和克，則稱這兩個E-R圖存在 屬性 沖突。
5、確定資料庫的物理結構主要包括三方面內容，即： 確定數據存放位置和存儲結構 、 確定數據存取方法 和 系統配置 。
6、將關系R中在屬性A上具有相同值的元組集中存放在連續的物理塊上，稱為對關系R基於屬性A進行 聚簇 。
7、資料庫設計的重要特點之一要把 結構（數據） 設計和 行為（處理） 設計密切結合起來，並以 結構（數據） 為核心而展開。
8、資料庫設計一般分為如下六個階段： 需求分析 、 概念結構設計 、 邏輯結構設計 、資料庫物理設計、資料庫實施、資料庫運行與維護。
9、概念設計的結果是得到一個與 計算機與DBMS 無關的模型。
10、在資料庫設計中， 數據字典 是系統各類數據的描述的集合。

三、簡答題
1、資料庫設計分為哪幾個了階段？每個階段的主要工作是什麼？
解：
(1) 按照規范化的設計方法，以及資料庫應用系統開發過程，資料庫的設計過程可分為以下六個設計階段需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、資料庫的實施、資料庫運行和維護。
(2) 以下是資料庫設計六個步驟的具體內容：
1、需求分析階段2、概念結構設計階段3、邏輯結構設計階段4、物理設計階段
5、資料庫實施階段6、資料庫運行與維護階段
5、什麼是E-R圖？構成E-R圖的基本要素是什麼？
（1）E-R圖即是實體-聯系圖，是信息世界概念模型的一種。
（2）E-R圖提供了表示實體型、屬性和聯系的方法。
實體型：用矩形表示，矩形框內寫明實體名。
屬性：用橢圓表示，橢圓形內寫明屬性名。並用無向邊將其與相應的實體連接起來。
聯系：用菱形表示，菱形框內寫明聯系名，並用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯系的類型（1：1、1：n或m：n）。

6、用E-R圖表示概念模式有什麼好處？
解：
概念模式是各種數據模型的共同基礎，它比數據模型更獨立於機器、更抽象。將概念結構設計從設計過程中獨立出來，可以帶來以下好處：
(1) 任務相對單一化，設計復雜程度大大降低，便於管理。
(2) 概念模式不受具體的DBMS的限制，也獨立於存儲安排和效率方面的考慮，因此，更穩定。
(3) 概念模型不含具體DBMS所附加的技術細節，更容易被用戶理解，因而更能准確的反映用戶的信息需求。
8、一個圖書館理系統中有如下 信息：
圖書：書號、書名、數量、位置
借書人：借書證號、姓名、單位
出版社：出版社名、郵編、地址、電話、E-mail
其中約定：任何人可以借多種書，任何一種書可以被多個人借，借書和還書時，要登記相應的借書日期和還書日期；一個出版社可以出版多種書籍，同一本書僅為一個出版社所出版，出版社名具有惟一性。
根據以上情況，完成如下設計：
（1）設計系統的E-R圖；
（2）將E-R圖轉換為關系模式；
（3）指出轉換後的每個關系模式的關系鍵。
解：

（1）

（2）與（3）（帶下劃線的為主碼）
借書人（借書證號，姓名，單位）
借閱（借書證號，書號，借書日期，還書日期）
圖書（書號，書名，數量，位置）
出版（書號，出版社名）
出版社（出版社名，郵編，地址，電話，E-mail）

② 簡述資料庫的三級模式結構。是什麼

資料庫系統劃分為3個抽象級：用戶級、概念級和物理級。

1．用戶級資料庫

用戶級資料庫對應於外模式，是最接近於用戶的一級資料庫，是用戶看到和使用的資料庫，又稱用戶視圖。用戶級資料庫主要由外部記錄組成，不同用戶視圖可以互相重疊，用戶的所有操作都是針對用戶視圖進行的。

2．概念級資料庫

概念級資料庫對應於概念模式，介於用戶級和物理級之間，是所有用戶視圖的最小並集，是資料庫管理員看到和使用的資料庫，又稱DBA視圖。概念級資料庫由概念記錄組成，一個資料庫可有多個不同的用戶視圖，每個用戶視圖由資料庫某一部分的抽象表示所組成。一個資料庫應用系統只存在一個DBA視圖，它把資料庫作為一個整體的抽象表示。概念級模式把用戶視圖有機地結合成一個整體，綜合平衡考慮所有用戶要求，實現數據的一致性，最大限度降低數據冗餘，准確地反映數據間的聯系。

3．物理級資料庫

物理級資料庫對應於內模式，是資料庫的低層表示，它描述數據的實際存儲組織，是最接近於物理存儲的級，又稱內部視圖。物理級資料庫由內部記錄組成，物理級資料庫並不是真正的物理存儲，而是最接近於物理存儲的級。

③ 簡述資料庫系統的體系結構

分為資料庫，表，用戶表等，具體的體系結構你最好看一下相關的書，因為我學SQL時光書都有600多頁，不是一言一語就說得清楚的。

④ 簡述什麼是資料庫系統,及資料庫系統的組成

資料庫系統是為適應數據處理的需要而發展起來的一種較為理想的數據處理系統，也是一個為實際可運行的存儲、維護和應用系統提供數據的軟體系統，是存儲介質 、處理對象和管理系統的集合體。

資料庫系統一般由4個部分組成：資料庫，由資料庫管理系統統一管理，數據的插入、修改和檢索均要通過資料庫管理系統進行；硬體，構成計算機系統的各種物理設備；軟體，包括操作系統、資料庫管理系統及應用程序；數據管理員，負責創建、監控和維護整個資料庫，使數據能被有效使用。

(4)簡述資料庫的結構擴展閱讀：

對資料庫系統的基本要求：

1、能夠保證數據的獨立性。數據和程序相互獨立有利於加快軟體開發速度，節省開發費用。

2、能夠確保系統運行可靠，出現故障時能迅速排除；能夠保護數據不受非受權者訪問或破壞；能夠防止錯誤數據的產生，一旦產生也能及時發現。

3、有重新組織數據的能力，能改變數據的存儲結構或數據存儲位置，以適應用戶操作特性的變化，改善由於頻繁插入、刪除操作造成的數據組織零亂和時空性能變壞的狀況。

4、能夠充分描述數據間的內在聯系。

⑤ 簡述C/S資料庫系統的結構

C/S結構，即Client/Server(客戶機/伺服器)結構
B/S結構，即Browser/Server(瀏覽器/伺服器)結構
優點是只要有瀏覽器能夠聯網就可以使用服務端程序。現在很多軟體開發都是採用b/s模式的。

⑥ 簡述一下SQL Server 資料庫的物理結構

資料庫設計的過程(六個階段)
1.需求分析階段
准確了解與分析用戶需求（包括數據與處理）
是整個設計過程的基礎，是最困難、最耗費時間的一步
2.概念結構設計階段
是整個資料庫設計的關鍵
通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立於具體DBMS的概念模型
3.邏輯結構設計階段
將概念結構轉換為某個DBMS所支持的數據模型
對其進行優化
4.資料庫物理設計階段
為邏輯數據模型選取一個最適合應用環境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）
5.資料庫實施階段
運用DBMS提供的數據語言、工具及宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果
建立資料庫，編制與調試應用程序，組織數據入庫，並進行試運行
6.資料庫運行和維護階段
資料庫應用系統經過試運行後即可投入正式運行。
在資料庫系統運行過程中必須不斷地對其進行評價、調整與修改
設計特點:
在設計過程中把資料庫的設計和對資料庫中數據處理的設計緊密結合起來將這兩個方面的需求分析、抽象、設計、實現在各個階段同時進行，相互參照，相互補充，以完善兩方面的設計

⑦ 簡述資料庫的概念和構成

概念結構是信息世界的結構，即概念模型，其主要特點是：（1）能真實、充分地反映現實世界，包括事物和事物之間的聯系，能滿足用戶對數據的處理要求，是對現實世界的一個真實模型；（2）易於理解，從而可以用它和不熟悉計算機的用戶交換意見，用戶的積極參與是資料庫設計成功的關鍵；（3）易於更改，當應用環境和應用要求改變時，容易對概念模型修改和擴充；（4）易於向關系、網狀、層次等各種數據模型轉換。
概念結構的設計策略通常有四種：l）自頂向下，即首先定義全局概念結構的框架，然後逐步細化；2）自底向上，即首先定義各局部應用的概念結構，然後將它們集成起來，得到全局概念結構；3）逐步擴張，首先定義最重要的核心概念結構，然後向外擴充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結構，直至總體概念結構；4）混合策略，即將自頂向下和自底向上相結合，用自頂向下策略設計一個全局概念結構的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設計的各局部概念結構。

⑧ 什麼是資料庫，由什麼構成

資料庫是依照某種數據模型組織起來並存放二級存儲器中的數據集合。這種數據集合具有如下特點：盡可能不重復，以最優方式為某個特定組織的多種應用服務，其數據結構獨立於使用它的應用程序，對數據的增、刪、改和檢索由統一軟體進行管理和控制。從發展的歷史看，資料庫是數據管理的高級階段，它是由文件管理系統發展起來的。

資料庫的基本結構分三個層次，反映了觀察資料庫的三種不同角度。

(1)物理數據層。它是資料庫的最內層，是物理存貯設備上實際存儲的數據的集合。這些數據是原始數據，是用戶加工的對象，由內部模式描述的指令操作處理的位串、字元和字組成。

(2)概念數據層。它是資料庫的中間一層，是資料庫的整體邏輯表示。指出了每個數據的邏輯定義及數據間的邏輯聯系，是存貯記錄的集合。它所涉及的是資料庫所有對象的邏輯關系，而不是它們的物理情況，是資料庫管理員概念下的資料庫。

(3)邏輯數據層。它是用戶所看到和使用的資料庫，表示了一個或一些特定用戶使用的數據集合，即邏輯記錄的集合。

資料庫不同層次之間的聯系是通過映射進行轉換的。資料庫具有以下主要特點：

(1)實現數據共享。數據共享包含所有用戶可同時存取資料庫中的數據，也包括用戶可以用各種方式通過介面使用資料庫，並提供數據共享。

(2)減少數據的冗餘度。同文件系統相比，由於資料庫實現了數據共享，從而避免了用戶各自建立應用文件。減少了大量重復數據，減少了數據冗餘，維護了數據的一致性。

(3)數據的獨立性。數據的獨立性包括資料庫中資料庫的邏輯結構和應用程序相互獨立，也包括數據物理結構的變化不影響數據的邏輯結構。

(4)數據實現集中控制。文件管理方式中，數據處於一種分散的狀態，不同的用戶或同一用戶在不同處理中其文件之間毫無關系。利用資料庫可對數據進行集中控制和管理，並通過數據模型表示各種數據的組織以及數據間的聯系。

(5)數據一致性和可維護性，以確保數據的安全性和可靠性。主要包括：①安全性控制：以防止數據丟失、錯誤更新和越權使用；②完整性控制：保證數據的正確性、有效性和相容性；③並發控制：使在同一時間周期內，允許對數據實現多路存取，又能防止用戶之間的不正常交互作用；④故障的發現和恢復：由資料庫管理系統提供一套方法，可及時發現故障和修復故障，從而防止數據被破壞