数据库概念结构

1. 数据库结构广义狭义的概念是用处是

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。通常情况下，精心选择的数据结构可以带来更高的运行或者存储效率。数据结构往往同高效的检索算法和索引技术有关。数据结构在计算机科学界至今没有标准的定义。个人根据各自的理解的不同而有不同的表述方法： Sartaj Sahni 在他的《数据结构、算法与应用》一书中称：“数据结构是数据对象，以及存在于该对象的实例和组成实 例的数据元素之间的各种联系。这些联系可以通过定义相关的函数来给出。”他将数据对象（data object）定义为“一个数据对象是实例或值的集合”。 Clifford A.Shaffer 在《数据结构与算法分析》一书中的定义是：“数据结构是 ADT（抽象数据类型 Abstract Data Type） 的物理实现。” Lobert L.Kruse 在《数据结构与程序设计》一书中，将一个数据结构的设计过程分成抽象层、数据结构层和实现层。其中，抽象层是指抽象数据类型层，它讨论数据的逻辑结构及其运算，数据结构层和实现层讨论一个数据结构的表示和在计算机内的存储细节以及运算的实现。一般认为，一个数据结构是由数据元素依据某种逻辑联系组织起来的。对数据元素间逻辑关系的描述称为数据的逻辑结构；数据必须在计算机内存储，数据的存储结构是数据结构的实现形式，是其在计算机内的表示；此外讨论一个数据结构必须同时讨论在该类数据上执行的运算才有意义。 数据结构的用处是和算法紧密相连的，主要是为了算法的需要，将原始数据格式化为利于算法的设计和效率的一些格式，就好像我们做菜的时候，根据做法的不同，可能需要将材料切片，或者是剁碎，而这个做法就相当于算法，切片或剁碎就是数据结构的作用了，将数据格式化一下，利于算法的执行，做菜的时候，就是利于我们做菜的时候色、香、味、型更俱全一个道理.

2. 什么是数据库的概念结构

1. 数据库定义:数据库是长期储存在计算机内、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、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。2. 数据库管理技术发展的三个阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，数据库系统阶段。3. DBMS（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。主要功能：1，数据定义功能。2，数据组织、存储和管理。3，数据操纵功能。4，数据库的事务管理和运行管理。5，数据库的建立和维护功能。6，其他功能。4. 什么是数据模型及其要素? (设计题)： 数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。一般地讲，数据模型是严格定义的概念的集合。这些概 念精确地描述系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。因此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。 (1)数据结构：是所研究的对象类型的集合，是对系统的静态特性的描述。 (2)数据操作：是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许进行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则，是对系统动态特性的描述。 (3)数据的约束条件：是完整性规则的集合，完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。最常用的数据模型：层次模型，网状模型，关系模型，面积对象模型，对象关系模型。5.常用的数据模型有哪些（逻辑模型是主要的），各有什么特征，数据结构是什么样的。答：数据模型可分为两类：第一类是概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来地数据和信息建模，主要用于数据库设计。第二类是逻辑模型和物理模型。其中逻辑模型主要包括层次模型、层次模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型等。它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。物理模型是具体实现是DBMS的任务，数据库设计人员要了解和选择物理醋，一般用户则不必考虑物理级的细节。层次数据模型的数据结构特点：一是：有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。二是：根 以外的其他结点有且只有一个双亲结点。优点是：1.层次 数据结构比较简单清晰。2.层次数据库的查询效率高。3.层次数据模型提供了良好的完整性支持。缺点主要有：1.现实世界中很多联系是非层次性的，如结点之间具有多对多联系。2.一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或创建非自然的数据结构来解决。对插入和删除操作的限制比较多，因此应用程序的编写比较复杂。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。可见用层次模型对具有一对多的层次联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。网状模型：特点：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。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。结点
之间可以有多种上联第。2.具有良好的性能，存取效率较高。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.网状模型的DDL,DML复杂,并且要嵌入某一种高级语言中，用户不容易掌握，不容易使用。关系数据模型具有下列优点：1.关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。2.关系模型的概念单一。3.关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性，更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发的建立 的工作。主要的缺点是：由于存取路径房租明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，DBMS必须对用户的查询请求进行优化。因此增加 了开发DBMS的难度，不过用户不必考虑这些系统内部的优化技术细节。6.三级体系结构，外模式，模式 ，内模式定义是什么？模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和牲的描述，是所有用户的公共数据视图。 外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 内模式也称存储模式 ，是一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。7.两级映像和两级独立性，为什么叫物理独立性和逻辑独立性。当模式改变时由数据库管理员对各个外模式、模式的映像亻相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依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生，简称数据的逻辑独立性。当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式、内模式映像作 相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。8.数据库系统一般由数据库、数据库管理系统 （及其开发工具）、应用系统和数据库管理员构成。9.关系的完整性（实体完整性、参照完整性、和用户定义的完整性）三部分内容，其中前二者是系统自动支持的，DBMS完整性控制子系统的三个主要功能？：提供定义完整性约束条件的机制，提供完整性检查的方法，违约处理。16.SQL的定义；即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，是一个通用的、功能极强的关系数据库语言。分类（交互式和嵌入式）17.group by 和having子句的作用20.视图的概念：视图是从一个或几个基本表导出的表。及相关操作：定义视图，查询视图，更新视图。视图更新有什么操作：插入，删除，和修改。22.数据库规范化的方法函数依赖的定义什么叫1NF2NF3NF BCNF定义：关系数据库中的关系是要满足一定要求的，满足不同程度要求的为不同范式。满足最低要求的叫第一范式，简称1NF。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式，其余以此类推。各种范式之间的联系有：5NF（4NF（BCNF（3NF（2NF（1NF。25.数据库设计的几个阶段，每个阶段常用的方法和简要的内容：六个阶段：需求分析、概念结构设计、罗织结构设计、物理设计、数据库实施、数据库运行和维护。28.事务的概念？事务有哪些基本属性commit roll back含义：事务：是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的单位。四个特性：原子性，一致性，隔离性，持续性。Commit（提交：提交事务的所有操作） rollback（回滚：在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行，系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤销，回滚到事务开始时的状态。 29.什么叫数据库系统的可恢复性？：数据库管理系统具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库系统的可恢复性。数据库故障的种类：事务内部的故障，系统故障（软故障），介质故障（硬故障），计算机病毒。30.不进行并发控制可能产生的问题？：多个事务对数据库并发操作可能造成事务ACID特点遭到在破坏。如何解决（三个）：1，丢失修改 2，不可重复读 3，读“脏”数据。31.三级封锁协议？能解决什么问题？：一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。一级封锁协议中，如果是读数据不修改，是不需要加锁的，可防止丢失修改。二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，加上事务T在读数据R之前必须先对其加上S锁，读完后即可释放S锁。在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。三级封锁协议除了防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。上述三级协议的主要区别在于：什么操作需要申请封锁，以及何时释放锁。一般采取哪三种措施？插入呢？删除呢？：1，拒绝执行（不允许该操作执行），2，级连操作（当删除或修改被参照表的一个元组造成了与参照表的不一致，则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组），3，设置为空值（当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有不造成不一致的元组的对应属性设置为空值）。38.视图对数据库安全性的作用？：1，视图能够简化用户的操作，2，视力使用户能以多种角度看待同一数据，3，视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性，4，视图能够对机密数据提供安全保护，5，适当的利用视图可以更清晰的表达查询。数据库：储存在计算机内，永久存储、有组织、有共享的大量数据的集合。数据管理技术的发展阶段：1.人工管理阶段：数据不保存，应用程序管理数据，数据不共享，数据不具有独立性。2.文件系统阶段：数据可以长期保存，由文件系统管理数据；数据共享性太差，冗余度大，数据独立性差。3.数据库系统阶段：出现数据库管理系统。数据库系统的特点：数据结构化（本质区别）；数据共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据有DBMS统一管理和控制。数据库管理系统：1.定义：DBMS，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。2.功能：数据定义功能；数据组织、存储和管理；数据操纵功能；数据库的事务管理和运行管理；数据库的建立和维护功能；通信功能、数据转换功能、互访和互操作功能。数据库系统：1.概念：DBS，是指在计算机系统中引入数据库后的系统。2.组成：一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成。3.分类：集中式，C/S式，并行式，分布式。数据模型：1.定义：现实世界数据特征的抽象。2.组成，三要素：数据结构、数据操作、数据的完整性约束。两类数据模型为1）概念模型2）逻辑模型和物理模型。数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，主要描述与对象的类型、内容、性质有关的对象和与数据之间联系有关的对象。常用的数据模型：1.层次模型，用树形结构表示各类实体以及实体间的联系。2.网状模型，允许一个以上的结点无双亲，允许一个结点可以有多于一个的双亲。3.关系模型，包含单一数据结构

3. 什么是数据库的概念结构设计。

数据库的概念结构设计是至关重要的设计环节，它起始于将需求分析阶段获取的用户需求提炼成信息的抽象形式，即概念模型。这个过程具体涉及两个关键步骤：

首先，我们通过设计局部的E-R模型，也称为分E-R模型，这一步骤相当于构建用户视角，深入理解用户对数据的需求和期望。这种模型反映了用户在特定场景下的信息需求，通过实体、属性和联系来描绘数据的结构。

其次，将这些局部的E-R模型整合起来，形成总体E-R模型，即视图集成。这一步骤旨在协调各个局部模型之间的关系，确保它们在整体上逻辑清晰，没有冲突，形成一个完整且一致的数据模型。视图集成是将各个用户视图合并成一个全局视角，以便于后续的数据库逻辑设计和物理实现。

总的来说，概念结构设计是数据库设计的桥梁，它将用户需求转化为数据库的蓝图，为实际的数据库设计和实施奠定了坚实的基础。

4. 什么是数据库的概念结构设计简述数据库概念结构设计的步骤...

数据库的概念结构设计是数据库设计过程中的一个重要阶段，它主要任务是分析和表达用户需求，将概念模型转化为一般的数据模型。其目的在于明确系统的信息架构和数据组织形式，以确保数据准确性和一致性，便于存储和访问数据。这一设计关乎整个数据库系统的逻辑结构和数据完整性规则。以下是数据库概念结构设计的步骤：

步骤：

1. 需求分析：这是概念结构设计的起始点。通过收集和分析用户的业务需求、数据处理需求和数据共享需求等信息，明确系统的功能和性能要求。需求分析阶段也涉及了解组织现状，包括现行系统的使用情况等。

2. 概念化数据：在理解用户需求的基础上，使用统一建模语言或专门的数据库建模工具创建实体关系图，明确实体、属性以及实体间的关系。这一阶段是对现实世界的数据进行抽象化处理，形成概念模型。

3. 设计数据库概念模型：根据需求分析的结果和概念化数据的内容，构建数据库的概念模型。这个模型是对现实世界的逻辑视图，反映了数据的组织结构、关系和约束。常用的数据库概念模型设计工具有ER图、关系数据模型等。设计过程关注完整性约束条件以及主键、外键的设定等。这一阶段不涉及具体的物理实现细节，如存储介质等。目的是保证系统能正确地处理数据和完整性要求。这个阶段还要考虑安全性和用户权限的设计问题。同时还要进行数据分类和编码规则的设计。最后对设计的概念模型进行审查和优化以确保其满足业务需求并具有良好的性能。

通过上述步骤，数据库的概念结构设计实现了从现实世界到信息世界的映射，为后续的物理设计和实现提供了基础。正确的概念结构设计能够确保数据库系统的稳定性、可扩展性和易用性。

5. 什么是数据库的概念结构 试述其特点和设计策略

数据库设计6个基本步骤:需求分析;概念结构设计;逻辑结构设计;物理结构设计;数据库实施;数据库运行和维护。
特点: (1) 能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求，是对现实世界的一个真实模型;2馆
(2)易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库设计2成功的关键;
(3)易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充;
(4)易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。概念结构的设计策略通常有四种。设计策略:(1)自顶向下，即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化;
(2)自底向上，即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念继构;(3)逐步扩张，首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生求其他概念结构，直至总体概念结构;
(4)混合策略，即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结格框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。