數(shù)據(jù)庫基礎知識

四、數(shù)據(jù)庫設計基礎

本章概述：

本部分內(nèi)容在最近幾次考試中所占分值比重較大，約為公共基礎知識分數(shù)的30%左右。

其中下面大綱要求（2）、（3）、（4）是本部分考核的重點。多出現(xiàn)在選擇題6-10題。

填空題多出現(xiàn)在3?5題。其中關系模型和數(shù)據(jù)庫關系系統(tǒng)更是重中之重。考生要熟練掌握。

大綱要求：

1.數(shù)據(jù)庫的基本概念：數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2.數(shù)據(jù)模型：實體聯(lián)系模型及E-R圖，從E-R圖導出關系數(shù)據(jù)模型。

3.關系代數(shù)運算：包括集合運算及選擇、投影、連接運算，數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論。

4.數(shù)據(jù)庫設計方法和步驟：需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計的相關策略。

重點難點：

1.數(shù)據(jù)庫的基本概念

2.數(shù)據(jù)模型

考點分析：

a------------------c

考點1數(shù)據(jù)庫的基本概念

數(shù)據(jù)庫：

是數(shù)據(jù)的集合，具有統(tǒng)一的結構形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應用數(shù)據(jù)的

集成，并可被各個應用程序共享。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）：

一種系統(tǒng)軟件，負責數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)服

務等，是數(shù)據(jù)庫的核心。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能：

（1）數(shù)據(jù)模式定義：即為數(shù)據(jù)庫構建其數(shù)據(jù)框架；

（2）數(shù)據(jù)存取的物理構建：為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構建提供有效的存取方法與手段;

（3）數(shù)據(jù)操縱：為用戶使用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供方便，如查詢、插入、修改、刪除等以

及簡單的算術運算及統(tǒng)計；

（4）數(shù)據(jù)的完整性、安生性定義與檢查；

（5）數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復；

（6）數(shù)據(jù)的服務：如拷貝、轉存、重組、性能監(jiān)測、分析等。

為完成以上六個功能，數(shù)據(jù)廬管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語言：

（1）數(shù)據(jù)定義語言：負責數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構建；

（2）數(shù)據(jù)操縱語言：負責數(shù)據(jù)的操縱，如查詢與增、冊IJ、改等；

（3）數(shù)據(jù)控制語言：負責數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制、故障恢復

等。

數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結構形式：交互式命令（又稱自含型或自主型語言）和宿

主型語言（一般可嵌入某些宿主語言中）。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：

由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、數(shù)據(jù)庫管理員DBA（人員）、硬件平臺

（硬件）、軟件平臺（軟件）五個部分構成的運行實體。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：

（1）概念模式：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局數(shù)據(jù)邏輯結構的描述，全體用戶公共數(shù)據(jù)視圖：

（2）外模式：也稱子模式與用戶模式。是用戶的數(shù)據(jù)視圖，也就是用戶所見到的數(shù)據(jù)

模式；

（3）內(nèi)模式：又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲結構與物理存取方法。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射：

（1）概念模式到內(nèi)模式的映射。

（2）外模式到概念模式的映射。

?試題解析

1.數(shù)據(jù)庫DB、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DBS、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS之間的關系是（C）

ADB包含DBS和DBMS

BDBMS包含DB和DBS

CDBS包含DB和DBMS

D沒有任何關系

解析：DB即數(shù)據(jù)庫（Database）,是統(tǒng)一管理的相關數(shù)據(jù)的集合；DBMS即數(shù)據(jù)庫管

理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem）,是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的,層數(shù)據(jù)管理軟

件，為用戶或應用程序提供訪問DB的方法；DBS即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem）由

如下5部分組成,數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、數(shù)據(jù)庫管理員（人員）、系統(tǒng)平

臺之一一硬件平臺（硬件）、系統(tǒng)平臺之二一軟件平臺（軟件）。

2.應用數(shù)據(jù)庫的主要目的是o（C）

A）解決數(shù)據(jù)保密問題B）解決數(shù)據(jù)完整性問題

C）解決數(shù)據(jù)共享問題D）解決數(shù)據(jù)量大的問題

解析：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有”集成"與“共享"的特點，亦即是數(shù)據(jù)庫集中了各種應用的數(shù)

據(jù)，進行統(tǒng)一構造與存儲，而使它們可以被不同應用程序所使用，故選項C）正確。

3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是o（B）

A.數(shù)據(jù)模型

B.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

C.軟件工具

D.數(shù)據(jù)庫

解析：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem,簡稱DBMS）是數(shù)據(jù)庫的

機構，它是一種系統(tǒng)軟件，負責數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和

數(shù)據(jù)服務等，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。

4.在數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。

其中數(shù)據(jù)獨立性最高的階段是。（A）

A.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

B.文件系統(tǒng)

C.人工管理

D.數(shù)據(jù)項管理

解析：人工管理階段是在20世紀50年代中期以前出現(xiàn)的，數(shù)據(jù)不獨立，完全依賴于

程序；文件系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展的初級階段，數(shù)據(jù)獨立性差；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有高度的物理

獨立性和一定的邏輯獨立性。

5.下列有關數(shù)據(jù)庫的描述，正確的是。（C）

A）數(shù)據(jù)庫是一個DBF文件B）數(shù)據(jù)庫是一個關系

C）數(shù)據(jù)庫是一個結構化的數(shù)據(jù)集合D）數(shù)據(jù)庫是一組文件

解析：數(shù)據(jù)庫（Database,簡稱DB）是數(shù)據(jù)的集合，它具有統(tǒng)一的結構形式并存放

于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應用程序所共享。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)

據(jù)具有“集成”、“共享”之特點。

6.下列有關數(shù)據(jù)庫的描述，正確的是o（D）

A）數(shù)據(jù)處理是將信息轉化為數(shù)據(jù)的過程

B）數(shù)據(jù)的物理獨立性是指當數(shù)據(jù)的邏輯結構改變時，數(shù)據(jù)的存儲結構不變

C）關系中的每一列稱為元組，一個元組就是一個字段

D）如果一個關系中的屬性或?qū)傩越M并非該關系的關鍵字，但它是另一個關系的關鍵字,

則稱其為本關系的外關鍵字

解析：數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉換成信息的過程，故選項A）敘述錯誤；數(shù)據(jù)的物理獨

立性是指數(shù)據(jù)的物理結構的改變，不會影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結構，故選項B）敘述錯誤；關系

中的行稱為元組，對應存儲文件中的記錄，關系中的列稱為屬性，對應存儲文件中的字段，

故選項C）敘述錯誤。

7.單個用戶使用的數(shù)據(jù)視圖的描述稱為o（A）

A）外模式B）概念模式C）內(nèi)模式D）存儲模式

解析：選項A）正確，外模式是用戶的數(shù)據(jù)視圖，也就是用戶所見到的數(shù)據(jù)模式；選

項B）不正確，全局數(shù)據(jù)視圖的描述稱為概念模式，即數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結構的

描述；選項C）不正確，物理存儲數(shù)據(jù)視圖的描述稱為內(nèi)模式，即數(shù)據(jù)庫在物理存儲方面的

描述；選項D）不正確，存儲模式即為內(nèi)模式。

考點2

數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型的概念：

表示實體類型及實體之間聯(lián)系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”。

數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容包括三個部分：數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束。

數(shù)據(jù)模型按不同的應用層次分成三種類型：

（1）概念數(shù)據(jù)模型

面向?qū)崿F(xiàn)世界，是現(xiàn)實世界的第一層抽象，主要用來描述現(xiàn)實世界的概念化結構，完

全不涉及具體的計算機系統(tǒng)。概念數(shù)據(jù)模型必須換成邏輯數(shù)據(jù)模型，才能在DBMS中實現(xiàn)。

概念數(shù)據(jù)模型中最常用的是E-R模型、擴充的E-R模型、面向?qū)ο竽Ｐ图爸^詞模型。

（2）邏輯數(shù)據(jù)模型

是用戶從數(shù)據(jù)庫所看到的模型，是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，此模型既要面向

用戶，又要面向系統(tǒng)。

邏輯數(shù)據(jù)類型中最常用的是層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型。

（3）物理數(shù)據(jù)模型

是面向計算機物理表示的模型，描述了數(shù)據(jù)在儲存介質(zhì)上的組織結構，它不但與具體

的DBMS宿美,而且還與操作系統(tǒng)和硬件有關。

每一種邏輯數(shù)據(jù)模型在實現(xiàn)時都有其對應的物理數(shù)據(jù)模型。

E?R模型的基本概念

E?R模型的構成成分是實體集、屬性和聯(lián)系集

（1）實體：現(xiàn)實世界中的事物：

C.數(shù)據(jù)查詢

D.數(shù)據(jù)約束

解析：數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容有3個部分，它們是數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)約束。

其中，數(shù)據(jù)模型中的數(shù)據(jù)結構主要描述數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容、性質(zhì)，以及數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系等；數(shù)

據(jù)操作主要是描述在相應數(shù)據(jù)結構上的操作類型與操作方式。

5.在數(shù)據(jù)庫設計中，將E-R圖轉換成關系數(shù)據(jù)模型的過程屬于。(B)

A)需求分析階段B)邏輯設計階段

C)概念設計階段D)物理設計階段

解析：E-R模型即實體-聯(lián)系模型，是將現(xiàn)實世界的要求轉化成實體、聯(lián)系、屬性等

幾個基本概念，以及它們之間的兩種聯(lián)接關系。數(shù)據(jù)庫邏輯設計階段包括以下幾個過程：從

E-R圖向關系模式轉換，邏輯模式規(guī)范化及調(diào)整、實現(xiàn)規(guī)范化和RDBMS,以及關系視圖設

計。

6.關系模型允許定義3類數(shù)據(jù)約束，下列不屬于數(shù)據(jù)約束的是。(C)

A)實體完整性約束B)參照完整性約束

C)域完整性約束D)用戶自定義的完整性約束

解析：關系模型允許定義3類數(shù)據(jù)約束，它們是實體完整性約束、參照完整性約束

及用戶自定義的完整性約束。其中前兩種完整性約束由關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持，對于用戶自定

義的完整性約束,則由關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供完整性約束語言，用戶利用該語言給出約束條件,

運行時由系統(tǒng)自動檢查。

7.數(shù)據(jù)模型按不同應用層次分成3種類型，它們是概念數(shù)據(jù)模型、【5】和物理數(shù)據(jù)模

型。答案：邏輯數(shù)據(jù)模型

解析：數(shù)據(jù)是現(xiàn)實世界符號的抽象，而數(shù)據(jù)模型(datamodel)則是數(shù)據(jù)特征的抽象,

它從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動態(tài)行為和約束行為，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息表示與

操作提供一個抽象的框架。數(shù)據(jù)模型按不同的應用層次分成3種類型，它們是概念數(shù)據(jù)模型

(conceptualdatamodel)>邏輯數(shù)據(jù)模型(logicdatamodel)>物理數(shù)據(jù)模型(physicaldata

model)<,

考點3

關系代數(shù)

關系代數(shù)是一種抽象的查詢語言，是研究關系數(shù)據(jù)語言的數(shù)學工具。關系代數(shù)的運算

對象是關系，運算結果亦為關系。主要分為傳統(tǒng)的集合運算和專門的關系運算兩類。

傳統(tǒng)的集合運算：

傳統(tǒng)的集合運算是二目運算，包括并、交、差、廣義笛卡爾積四種運算。

(1)并(Union)

設關系R和關系S具有相同的目n(即兩個關系都有n個屬性)，且相應的屬性取

自同一個域，則關系R與關系S的并由屬于R或?qū)儆赟的元組組成。其結果關系仍為n目

關系。

(2)差(Difference)

設關系R和關系S具有相同的目n,且相應的屬性取自同一個域，則關系R與關系S

的差由屬于R而不屬于S的所有元組組成。其結果關系仍為n目關系。

(3)3c(IntersectionReferentialintegrity)

設關系R和關系S具有相同的目n,且相應的屬性取自同一個域，則關系R與關系

S&127;的交由既屬于R又屬于S的元組組成。其結果關系仍為n目關系。

(4)廣義笛卡爾積(Extendedcartesianproduct)

兩個分別為n目和m目的關系R和S的廣義笛卡爾積是一個（n+m）列的元組的集合。

元組的前n列是關系R的一個元組，后m列是關系S的一個元組。若R有kl個元組，S

有k2個元組，則關系R和關系S的廣義笛卡爾積有klxk2個元組。

專門的關系運算

專門的關系運算包括選擇、投影、連接、除等。

（1）選擇：它是在關系R中選擇滿足給定條件的諸元組。

（2）投影：關系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關系。

（3）連接：連接也稱為6連接。它是從兩個關系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定

條件的元組。連接運算中有兩種最為重要也最為常用的連接：等值連接和自然連接。

9為''=〃的連接運算稱為等值連接。它是從關系R與S的笛卡爾積中選取A、B屬性值

相等的那些元組。

自然連接（Naturaljoin）是一種特殊的等值連接，它要求兩個關系中進行比較的分量

必須是相同的屬性組，并且要在結果中把重復的屬性去掉。

?試題解析

1.關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應能實現(xiàn)的專門的關系運算包括。（B）

A）排序、索引、統(tǒng)計B）選擇、投影、連接

C）關聯(lián)、更新、排序D）顯示、打印、制表

解析：關系數(shù)據(jù)庫建立在關系數(shù)據(jù)模型基礎上，具有嚴格的數(shù)學理論基礎。關系數(shù)

據(jù)庫對數(shù)據(jù)的操作除了包括集合代數(shù)的并、差等運算之外，更定義了一組專門的關系運算：

連接、選擇和投影。關系運算的特點是運算的對象都是表。

［考點4］數(shù)據(jù)庫設計

%據(jù)庫系統(tǒng)的生命周期:

需求分析階段、概念設計階段、邏輯設計階段、物理設計階段、編碼階段、測試階段、

運行階段、進一步修改階段。

需求分析

常用結構化分析方法和面向?qū)ο蟮姆椒?。結構化分析（簡稱SA）方法用自頂向下、逐

層分解的方式分析系統(tǒng)。用數(shù)據(jù)流圖表達數(shù)據(jù)和處理過程的關系。對數(shù)據(jù)庫設計來講，數(shù)據(jù)

字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結果。

數(shù)據(jù)庫概念設計：

利用數(shù)據(jù)模型進行概念數(shù)據(jù)庫的模式設計。它不依賴任何DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）

常用的數(shù)據(jù)模型為E-R模型（實體聯(lián)系模型）。

數(shù)據(jù)庫邏輯設計：

把概念設計得到的概念數(shù)據(jù)庫模式變?yōu)檫壿嫈?shù)據(jù)模式，它依賴于DB