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四级数据库工程师试题
【1】
1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
答案：数据：描述事物的符号记录称为数据。数据的种类有文字、图形、图象、声音、正文等等。数据与其语义是不可分的。
*解析：在现代计算机系统中数据的概念是广义的。早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据等。现在计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的 数据也越来越复杂。数据与其语义是不可分的。500这个数字可以表示一件物品的价格是500元，也可以表示一个学术会议参加的人数有500人。还可以表示一袋奶粉重500克。数据库：数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。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。
*解析：简单地讲，数据数据库数据具有永久储存、有组织和可共享三个特点。数据模型是数据库的核心概念。每个数据库中数据的都是按照某一种数据模型来组织的。数据库系统：数据库系统(DBS)是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。数据库系统由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。 *解析：数据库系统和数据库是两个概念。数据库系统是一个人-机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。但是在日常工作中人们常常把把数据库系统简称为数据库。希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分“数据库系统”和“数据库”。不要引起混淆。数据库管理系统：数据库管理系统(DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。DBMS主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
*解析： DBMS是一个大型复杂的软件系统。是计算机中的基础软件。目前，专门研制DBMS的厂商及其研制的DBMS产品很多。著名的有美国IBM公司的DB2关系数据库管理系统、IMS层次数据库管理系统;美国ORACLE公司的ORACLE关系数据库管理系统;SYBASE公司的SYBASE关系数据库管理系统;美国微软公司的SQL SERVER关系数据库管理系统等等。
2.使用数据库系统有什么好处?
答案：使用数据库系统的好处是由数据库管理系统的特点或优点决定的。使用数据库系统的好处很多，例如可以大大提高应用开发的效率，方便用户的使用，减轻数据库系统管理人员维护的负担等。为什么有这些好处，可以结合第5题来回答。使用数据库系统可以大大提高应用开发的效率。因为在数据库系统中应用程序不必考虑数据的定义、存储和数据存取的具体路径，这些工作都由DBMS来完成。用一个通俗的比喻，使用了DBMS就如有了一个好参谋好助手，许多具体的技术工作都由这个助手来完成。开发人员就可以专注于应用逻辑的设计而不必为管理数据的许许多多复杂的细节操心。还有，当应用逻辑改变，数据的逻辑结构需要改变时，由于数据库系统提供了数据与程序之间的独立性。数据逻辑结构的改变是DBA的责任，开发人员不必修改应用程序，或者只需要修改很少的应用程序。从而既简化了应用程序的编制，又大大减少了应用程序的维护和修改。使用数据库系统可以减轻数据库系统管理人员维护系统的负担。因为DBMS在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一的管理和控制，包括数据的完整性、安全性，多用户并发控制，故障恢复等等都由DBMS执行。总之，使用数据库系统的优点是很多的，既便于数据的集中管理，控制数据冗余，可以提高数据的利用率和一致性，又有利于应用程序的开发和维护。读者可以在自己今后的工作中结合具体应用，认真加以体会和总结。
3.试述关系模型的完整性规则。在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空?什么情况下才可以为空? (填空题)
答案：关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型中可以有三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。其中实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。 1) 实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。 2) 参照完整性规则：若属性(或属性组)F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应(基本关系R和S不一定是不同的关系)，则对于R中每个元组在F上的值必 须为： ? 或者取空值(F的每个属性值均为空值); ? 或者等于S中某个元组的主码值。 3) 用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件。它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。在参照完整性中，外部码属性的值可以为空，它表示该属性的值尚未确定。但前提条件是该外部码属性不是其所在关系的主属性。例如，在下面的“学生”表中，“专业号”是一个外部码，不是学生表的主属性，可以为空。其语义是，该学生的专业尚未确定。学生(学号，姓名，性别，专业号，年龄)专业(专业号，专业名)而在下面的“选修”表中的“课程号”虽然也是一个外部码属性，但它又是“选修”表的主属性，所以不能为空。因为关系模型必须满足实体完整性。课程(课程号，课程名，学分)选修(学号，课程号，成绩)
4.关系代数运算中，基本的运算是________，________，________，________，________。 (问答题)
答案：并 差 笛卡尔积 选择 投影
【2】
1 . 等值连接与自然连接的区别是什么? (填空题)
答案：连接运算中有两种最为重要也最为常用的连接，一种是等值连接(equi-join)，另一种是自然连接(Natural join)。 Θ为“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组。即等值连接为： R A=B S = { tr ts| tr∈R ∧ ts∈S ∧ tr[A] = ts[B] } 自然连接(Natural join)是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且要在结果中把重复的属性去掉。即若R和S具有相同的属性组B，则自然连接可记作： R S = { tr ts| tr∈R ∧ ts∈S ∧ tr[B] = ts[B] }
2 .关系代数运算中，专门的关系运算有________，________，________。 (问答题)
答案：选择 投影 连接
3 . 代数的基本运算有哪些?如何用这些基本运算来表示其他的关系基本运算? (填空题)
答案：在八种关系代数运算中，并、差、笛卡尔积、投影和选择五种运算为基本的运算。其他三种运算，即交、连接和除，均可以用五种基本运算来表达。交运算： R ? S = R-(R-S) 连接运算 R S = ?A?B(R?S) A?B 除运算：R(X，Y)? S(Y，Z) = ?X? - ?X ( ?X? ? ?Y(S) ?R ) X、Y、Z 为属性组，R中的Y和S中的Y可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。
4 .关系数据库中基于数学上的两类运算是________和________。 (问答题)
答案：关系代数 关系演算
5 .关系代数中，从两个关系中找出相同元组的运算称为________运算。 (问答题)
答案：交
6 .R S表示R与S的________。 (问答题)
答案：自然连接
7 .设有学生关系：S(XH，XM，XB，NL，DP)。在这个关系中，XH表示学号，XM表示姓名，XB表示性别，NL表示年龄，DP表示系部。查询学生姓名和所在系的投影操作的关系运算式是________________。 (问答题)
答案：π2,5(S) 或 πXM,DP(S)
8 .在“学生-选课-课程”数据库中的3个关系如下：S(S#，SNAME，SEX，AGE);SC(S#，C#，GRADE); C(C#，CNAME，TEACHER)，查找选修“数据库技术”这门课程学生的学生名和成绩，若用关系代数表达式来表示为________________。 (问答题)
答案：πSNAME,GRADE(S(SC(σCNAME=’数据库技术’?)))
9 .已知系(系编号，系名称，系主任，电话，地点)和学生(学号，姓名，性别，入学日期，专业，系编号)两个关系，系关系的主码是________，系关系的外码是________，学生关系的主码是________，学生关系的外码是________。 (问答题)
答案：系编号 没有 学号 系编号
【3】
1.试述关系模型的三个组成部分。 (填空题)
答案：关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。
2 .关系数据模型中，二维表的列称为________，二维表的行称为________。 (问答题)
答案：属性 记录或元组
3.试述关系数据语言的特点和分类。 (填空题)
答案：关系数据语言可以分为三类： 关系代数语言，例如ISBL 关系演算语言，包括：元组关系演算语言，例如APLHA，QUEL 域关系演算语言，例如QBE 具有关系代数和关系演算双重特点的语言 例如SQL 这些关系数据语言的共同特点是，具有完备的表达能力，是非过程化的集合操作语言，功能强，能够嵌入高级语言中使用。
4 .用户选作元组标识的一个候选码为________，其属性不能取________。 (问答题)
答案：主码 空值
5 .定义并理解下列术语，说明它们之间的联系与区别: (1) 域，笛卡尔积，关系，元组，属性(2)主码，候选码，外部码 (3)关系模式，关系，关系数据库 (填空题)
答案
域：域是一组具有相同数据类型的值的集合。笛卡尔积：给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。这组域的笛卡尔积为： D1×D2×…×Dn={ (d1，d2，…，dn)|di?Di，i=1，2，…，n ｝其中每一个元素(d1，d2，…，dn)叫作一个n元组(n-tuple)或简称元组(Tuple)。元素中的每一个值di叫作一个分量(Component)。关系：在域D1，D2，…，Dn上笛卡尔积D1×D2×…×Dn的子集称为关系，表示为 R(D1，D2，…，Dn)元组：关系中的每个元素是关系中的元组。属性：关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。由于域可以相同，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性(Attribute)。候选码：若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码(Candidate key)。主码：若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码(Primary key)。外部码：设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外部码(Foreign key)，简称外码。基本关系R称为参照关系(Referencing relation)，基本关系S称为被参照关系(Referenced relation)或目标关系(Target relation)。关系R和S可以是相同的关系。关系模式：关系的描述称为关系模式(Relation Schema)。它可以形式化地表示为： R(U，D，dom，F)其中R为关系名，U为组成该关系的属性名集合，D为属性组U中属性所来自的域，dom为属性向域的映象集合，F为属性间数据的依赖关系集合。关系：在域D1，D2，…，Dn上笛卡尔积D1×D2×…×Dn的子集称为关系，表示为 R(D1，D2，…，Dn)关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。关系模式是静态的、稳定的，而关系是动态的、随时间不断变化的，因为关系操作在不断地更新着数据库中的数据。关系数据库：关系数据库也有型和值之分。关系数据库的型也称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述，它包括若干域的定义以及在这些域上定义的若干关系模式。关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常就称为关系数据库。
6 .关系代数运算中，传统的集合运算有_____，_____，_____，_____。 (问答题)
答案：笛卡尔积 并 交 差
【4】
1.数据模型中的__________是对数据系统的静态特征描述，包括数据结构和数据间联系的描述，__________是对数据库系统的动态特征描述，是一组定义在数据上的操作，包括操作的涵义、操作符、运算规则及其语言等。 (问答题)
答案：数据结构 数据操作
2.试述关系数据库的特点。 (填空题)
答案：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。无论实体还是实体之间的联系都用关系表示。操作的对象和操作的结果都是关系。所以其数据结构简单、清晰，用户易懂易用。
（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建立的工作。当然，关系数据模型也有缺点，其中最主要的缺点是，由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，增加了开发数据库管理系统软件的难度。
3.用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为__________模型，上一层的父结点和下一层的子结点之间的联系是 的联系。 (问答题)
答案：层次 一对多
4.试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么? (填空题)
答案：数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。(参见书上图1.29)外模式，亦称子模式或用户模式，是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)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。模式，亦称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据视图。模式描述的是数据的全局逻辑结构。外模式涉及的是数据的局部的逻辑结构，通常是模式的子集。内模式，亦称存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。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，使用户能逻辑抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在这三级模式之间提供了两层映象：外模式/模式映象和模式/内模式映象。正是这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。
5.用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为__________模型，数据之间的联系通常通过__________实现。 (问答题)
答案：网状 指针
6.定义并解释以下术语：DDL、DML (填空题)
答案：DDL：数据定义语言。用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。 DML：数据操纵语言。用来对数据库中的数据进行查询、插入、删除和修改的语句。
7.__________是目前最常用也是最重要的一种数据模型。采用该模型作为数据的组织方式的数据库系统称为__________。 (问答题)
答案：关系模型 关系数据库系统
8.关系的完整性约束条件包括三大类：__________、__________和__________。 (问答题)
答案：实体完整性 参照完整性 用户定义的完整性
9.什么叫数据与程序的物理独立性?什么叫数据与程序的逻辑独立性? 为什么数据库系统具有数据与程序的独立性? (填空题)
答案：数据与程序的逻辑独立性：当模式改变时(例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等)，由数据库管理员对各个外模式/模式的映象作相应改变，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性，简称数据的逻辑独立性。 数据与程序的物理独立性：当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式/内模式映象作相应改变，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。数据库管理系统在三级模式之间提供的两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。
10.试述数据库系统的组成 (填空题)
答案：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、数据库管理员和用户构成。
【5】
1.三级模式之间的两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的__________和__________。 (问答题)
答案：逻辑独立性 物理独立性
2.试述概念模型的作用。 (填空题)
答案：概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型用于信息世界的建模，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.根据模型应用的不同目的，可以将这些模型划分为两类，它们分别属于两个不同的层次。第一类是__________，第二类是__________。 (问答题)
答案：概念模型 数据模型
4.定义并解释概念模型中以下术语：实体，实体型，实体集，属性，码，实体联系图(E-R图) (填空题)
答案：实体：客观存在并可以相互区分的事物叫实体。实体型：具有相同属性的实体具有相同的特征和性质，用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。实体集：同型实体的集合称为实体集。属性：实体所具有的某一特性，一个实体可由若干个属性来刻画。码：唯一标识实体的属性集称为码。实体联系图：E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法： ? 实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 ? 属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。 ?联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型(1 : 1，1 : n或m : n)。
5.数据模型的三要素是指__________，__________，__________。实际数据库系统中所支持的主要数据模型是__________，__________，__________。 (问答题)
答案：数据结构 数据操作 完整性约束 关系模型 层次模型 网状模型
6.试述网状、层次数据库的优缺点。 (填空题)
答案：层次模型的优点主要有： 1)模型简单，对具有一对多的层次关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; 2) 用层次模型的应用系统性能好，特别是对于那些实体间联系是固定的预先定义好的应用，采用层次模型来实现，其性能优于关系模型; 3) 次数据模型提供了良好的完整性支持。层次模型的缺点主要有： 1) 现实世界中很多联系是非层次性的，如多对多联系、一个结点具有多个双亲等，层次模型不能自然地表示这类联系。只能通过引入冗余数据或引入虚拟结点来解决。 2 )对插入和删除操作的限制比较多。 3)查询子女结点必须通过双亲结点。网状模型：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。 2)具有良好的性能，存取效率较高。网状数据模型的缺点主要有： 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)其DDL，DML语言复杂，用户不容易使用。由于记录之间联系是通过存取路径实现的，应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径。因此，用户必须了解系统结构的细节，加重了编写应用程序的负担。
每当疲惫的时候，那就停下脚步，遥想追逐的远方，恢复力量再上路；每当困惑的时候，那就停下脚步，梳理纷乱的思绪，驱走迷茫再上路；每当痛苦的时候，那就停下脚步，抚摸流血的伤口，擦干眼泪再上路；每当放弃的时候，那就停下脚步，作出艰难的取舍，振奋精神再复习计算机等级考试题库-四级数据库工程师试题。停下脚步，只为走得更远。
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