1、数据库系统概论考试题1、试述数据库系统的三级模式结构的涵义和意义。答：数据库系统的三级模式结构包括模式、外模式与内模式三种。模式也称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，既不涉及数据库的物理存储细节和硬件环境也与具体的应用程序、所使用的应用开发工具及高级程序设计语言无关。一个数据库只有一个模式，数据库模式以某一种数据模式为基础，统一综合地考虑了所有用户的需求，并将这些需求有机地结合成一个逻辑整体。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，还要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性及完整性要求。外模式也称子模式，是数据库用户
2、能够看见和使用的局部数据库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，一个数据库只有一个内模式，是数据库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。意义：数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的的具体组织留给 DBMS 管理，使用户能够逻辑抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。在数据库的三级模式结构中，数据库模式是中心与关键，它独立于数据库的其他层次，应首先确定数据库的逻辑模式；外模式面向具体的应用程序，它定义在逻辑模式上，独立于存储模式和存储设备，设计外模式时应充分考虑到应用的扩充
3、性；内模式依赖于数据库模式，独立于数据库的外模式，也独立于具体的存储设备，它将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其联系按照一定物理存储策略进行组织，以达到较好的时间与空间效率。2、试述在管理数据时，数据库管理系统与文件系统之间的差异。答：首先说一下文件处理系统中存储信息的主要弊端，有如下几点：（1）数据的冗余和不一致。数据重复存储的开销非常大，而且很可能导致数据不一致性；（2）数据访问困难。传统文件处理环境不支持一种方便而有效的方式去获取所需数据，数据检索程序也不具有通用性；（3）数据孤立。数据分散在不同文件中，文件格式可能不相同，编写一个检索适当数据的新应用程序非常困难；（4）完整性问题。新的
4、一致性约束加入的时候，修改程序很困难；（5）原子性问题。传统文件处理系统中很难保证操作的原子性；（6）并发访问异常。发生在多个用户同时更新数据时，会产生数据的并发访问异常；（7）安全性问题。应用程序的即席加入，导致数据的安全性约束难以实现。其次我们来看一下数据库管理系统的特点与优点：（1）结构化。其结构化是对所有的应用和用户；（2）高共享、低冗余。由于数据独立于应用, 因此数据之间结合紧密；（3）独立性强。由于数据库系统采用三级模式，两级映象，实现了数据的物理独立性和逻辑独立性；（4）物理独立性。应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是相互独立的，应用程序在存取磁盘中数据时不必知道磁盘数据的格
5、式和地址，其存取路径对应用程序透明；（5）逻辑独立性。应用程序与数据库的逻辑结构是独立的，从而使逻辑结构的改变不影响应用程序；（6）统一管理。由 DBMS 统一管理数据的安全性、数据完整性、事务并发以及数据恢复等工作，方便人员对数据的控制。3、试述数据库设计的步骤以及每一步主要完成的任务。答：数据库设计的步骤包括这样一些内容：（1）需求分析。主要任务是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能；（2）概念结构设计。是整个数据库设计的关键，通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS 的概念模型；（3）逻辑结构设
6、计。将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型，并对其进行优化；（4）物理设计。为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，包括存储结构和存取方法；（5）数据库实施。设计人员运用 DBMS 提供的数据库语言及其宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与高度应用程序，组织数据入库，并进行试进行；（6）数据库运行和维护。数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行，在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。4、试述事务的概念以及事务的 ACID 特性的含义。答：所谓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，是一个不可分割的工作单位。事务具
7、有四个特性，分别是原子性、一致性、隔离性和持续性。它们的含义如下：（1）原子性。事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包括的各种操作要么都做，要么都不做；（2）一致性。事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态，当数据库只包含成功事务提交的结果时，就说数据库处于一致性状态，如果数据库系统运行中发生故障，一些事务尚未完成就被迫中断，这些未完成的事务对数据库所做的修改有一部分已经写入物理数据库，这时数据库就处于一种不正确的状态，或者说是不一致所状态，则所做事务必须回撤；（3）隔离性。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的，并发执行
8、的各个事务之间不能互相干扰；（4）持续性。也称永久性，指一个事务一旦提交，它对数据库中数据通信的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。保证事务 ACID 特性是事务管理的重要任务，当多个事务并行运行时，不同事务的操作交叉执行，数据库管理系统必须保证多个事务的交叉运行不影响这些事务的原子性，当事务在运行过程中被强行停止时，数据库管理系统必须保证被强行终止的事务对数据库和其他事务没有任何影响。5、数据库系统有那些故障，并针对针对每种故障谈谈其相应的恢复方法。答：通常情况下，数据库系统大致会发生这样几类故障：（1）事务内部的故障。事务内部的故障有的是可以通过事务程
9、序本身发现的，有的是非预期的，不能由事务程序处理的。事务故障意味着事务事务达到预期的终点，数据库可能处于不正确状态。其恢复的方法可以由恢复子系统利用日志文件撤销此事务已经对数据库进行的修改，事务故障的恢复是由系统自动完成对用户透明的。（2）系统故障。指造成系统停止运转的任何事件，使得系统要重新启动。这类故障影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已经送入物理数据库，从而造成数据库可能处于不正确的状态，另一方面，发生系统故障时，有些已经完成的事务可能有一部分甚至全部留在缓冲区，尚未写回到磁盘上的物理数据库中，系统故障使得这些事务对数据库的修改部分或全部
10、丢失，会使数据库处于不一致状态。其恢复方法为系统在重新启动时自动完成撤销故障发生时未完成的事务，重做已经完成的事务，不需要用户的干预。 （3）介质故障。通常称为硬故障，指外存故障，这类故障将坏数据库或部分数据库，并影响正在存取这部分数据的所有事务，这类故障发生后其破坏性最大。其恢复方法是先装入最新的数据库后备副本，然后装入相应的日志文件副本，重做已经完成的事务，这样就可以使数据库恢复至故障前的某一时刻的一致状态了。 （4）计算机病毒。这是一种人为的故障或破坏，是一些恶作剧者研制的一种计算机程序。计算机病毒已经已经计算机系统的主要威胁，自然也是数据库系统的主要威胁。其恢复方法一般为先使用杀病毒软
11、件清除计算机系统内的病毒程序，然后再使用各种数据恢复技术进行数据库的恢复。6、关系模式 R（A，B，C，D）具函数依赖：AB;BC;B D，解下列各题（1）找出 R 的候选码；（2）指出 R 符合的最高范式；（3）如果 R 不符合 BCNF，则将其分解为具有依赖保持的 BCNF答：（1）R 的候选码是：（A，B） ；（2）R 符合的最高范式为2NF；（3）分解为：R1 （ A，B ） R2（B，C） R3（B，D）7、现有下面的关系模式：Student(Sno,Sname,Sage,Ssex,Sdepu),其中属性“Sno,Sname,Sage,Ssex,Sdept”分别表示学生的学号、姓名、
12、 ，年龄，性别和所在系；Course(Cno,Cname,credit),其中属性“Cno,Cname,credit ”分别表示课程的课程号，课程名和学分；SC(Sno,Cno,grade),它表示学生的选课，其中“Sno,Cno,grade”分别表示学号、课程号和成绩。写出满足下面条件的 SQL查询语句：（1）查询所有年龄在 25 岁以下的学生姓名、年龄；（2）查询考试成绩有不及格的学生的学号、姓名；（3）查询选修了所有课程的学生姓名。答：（1） SELECT Sname,Sage FROM Student WHERE Sage=25(2) SELECT Student.Sno,Studen
13、t.Sname FROM Student WHERE Student.Sno=(SELECT SC.Sno FROM SC WHERE SC.grade60)(3) SELECT Student.Sname FROM Student WHERE (Student.Sno=(SELECT SC.Sno FROM SC WHERE (SC.Cno=(SELECT Course.Cno FROM Course)8、某资料室有图书管理员若干名，负责已购入图书的编目和借还工作，每名图书管理员的信息包括工号和姓名；读者可在阅览室读书，也可通过图书流通室借阅图书，读者信息包括读者 ID、姓名、电话和 EMA
14、IL。每部书包括书名、ISBN 号、书名、作者、出版商、出版年月等信息，资料室可以拥有同一种书的多本，称为该书的册数，不同种类书的 ISBN 号不相同。每一本书有唯一的图书 ID，还包含在资料室中的存放位置、当前状态。一名读者最多只能借阅20 本书，且每本图书最多只借两个月，读者借书时需图书管理员登记读者ID、所借图书 ID、借阅时间和应还时间。读者还书时图书管理员在对应的借书信息中记录归还时间。当资料室中的某部书的可借出图书的数量为零时，读者可以对其进行预约登记，登记时需记录读者 ID、需要借阅的图书的 ISBN 号、预约时间，且预约期限最长为 1 个月。现为该资料室设计图书管理数据库系统，
15、主要完成以下功能：（1）图书入库管理：管理员负责书的入库信息输入，对于进入流通室的书，其初始状态为“未借出” ，而送入阅览室的书的状态始终为“不外借” 。 （2）借书管理：由管理员为该读者输借书手续，并记录借书信息，借出图书的状态为“己借出” 。 （3）还书管理：由籁记录相应借还信息，系统同时自动查询预约登记表，若存在其他读者预约该书的记录，则将该图书的状态修改为“已预约” ，并将该图书 ID 写入相应的预约记录中，否则，将该图书的状态修改为“未借出” 。 （4）预约管理：若图书流通室没有读者要借的书，则可为该读者建立预约登记，一旦其他读者归还这种书，就自动通知该预约读者。系统将自动清除超出预
16、约期限的预约记录并修改相关信息。 （5）通知处理：对于已到期且未归还的图书，系统通过 EMAIL 自动通知读者；若读者预约的书已到，系统则自动通过 EMAIL 通知该读者来办理借书手续。对上面的话进行分析，并结合你的常识完成下面各题：（1）为该图书管理系统设计概念模型，画出 E-R 图。 （2）指出其中的函数依赖关系。 （3）将此概念模型转换为关系模型（用下划线表明完整性约束和参照性约束） 。 （4）用SQL 中的 DDL 定义其中关系模式。答：关系模型如下：图书管理员（工号，姓名，工作种类）读者（读者 ID，读者姓名，电话，EMAIL）资料室（ISBN 号，图书种类，现存册数）图书（图书 I
17、D，书名，ISBN 号，作者，出版商，出版年月，存放位置，当前状态）借书登记（读者 ID，所借书 ID，借阅时间，应还时间，已借册数）预约登记（读者 ID，ISBN 号，预约时间）函数依赖关系：图书管理员：工号，姓名，工作种类读者：读者 ID，读者姓名，电话，EMAIL资料室：ISBN 号 图书种类，现存册数图书：图书 ID书名，ISBN 号，作者，出版商，出版年月，存放位置，当前状态借书登记：读者 ID，所借书 ID借阅时间，应还时间，已借册数预约登记：读者 IDISBN 号，预约时间DDL 定义如下：Create table Manager(mno char(8) primary key,
18、mname varchar(10),mjobs varchar(8);Create table Reader(rid char(8) primary key,rname varchar(10),rphone varchar(12),remail varchar(50);Create table Bookroom(isbn varchar(15) primary key,brkind varchar(20),brnum int);Create table Boos(bid varchar(15) primary key,bname varchar(50),isbn varhcar(15),bau
19、thor varchar(10),bpublish varchar(30),bpubdate date,bplace varchar(20),bstat varchar(10);Create table Lendrecord(lreaderid char(8),lbookid varchar(15),ldate date,lbackdate date,lnum int,primary key(lreaderid,lbookid),check(lbackdate-ldate)=60 and lnum=20)Create table Prelendrecord(plreaderid char(8) primary key,isbn varchar(15),pldate date);读 者预 约 登 记图 书图书管理员 资 料 室借 书 登 记借 书入 库预 约还 书通 知工 号工作种类姓 名现存册数图书种类读者 IDISBN 号ISBN 号预约时间读者 ID 读者姓名电话Email已借册数应还时间读者ID所借书ID借阅时间图书ID书名ISBN 号作者出版商出版年月当前状态存放位置
