数据库系统绪论

考试考点分值总览

考点	重要程度	分值	常见题型
数据模型	★★	1~2	选择题
数据库三级模式结构	★★★★	1~2	选择、填空
二级映像与数据独立性	★★★★	1~2	选择、填空

1. 数据模型

1.1 数据模型定义与三要素

数据模型是对数据特征的抽象，描述系统静态特征、动态行为、约束条件，为数据库数据表示与操作提供抽象框架。 三大组成部分：

1. 数据结构（静态特征）
2. 数据操作（动态行为）
3. 数据约束（约束条件）

1.2 数据模型分类

分为两大类：概念模型、逻辑&物理模型

1. 概念模型
   • 作用：信息世界建模，现实世界到信息世界第一层抽象，独立于DBMS
   • 典型代表：E-R（实体-联系）模型
2. 逻辑模型 + 物理模型
   • 逻辑模型：将E-R图转换为DBMS支持的数据模型（层次/网状/关系/面向对象）
   • 物理模型：描述数据在物理存储介质上的真实存储实现

1.3 三层抽象转换流程

现实世界 $\stackrel{\mathrm{认}\mathrm{识}\mathrm{抽}\mathrm{象}}{\to }$ 信息世界（概念模型）$\to$ 机器世界（DBMS逻辑/物理模型）

• 现实世界→概念模型：数据库设计人员完成
• 概念模型→逻辑模型：数据库设计人员完成
• 逻辑模型→物理模型：DBMS自动完成

配套例题

题1. 概念模型是现实世界的第一层抽象，最著名的模型是（） A. 层次模型 B. 关系模型 C. 网状模型 D. 实体-联系模型 答案：D 解析：E-R模型即实体-联系模型，是标准概念模型，层次/网状/关系均属于逻辑模型。

2. 数据库三级模式结构

三层结构：外模式、模式（概念模式）、内模式，配套两级映像，用于实现数据独立性。

2.1 模式（概念模式/逻辑模式）

• 定位：全局层，数据库全局数据逻辑结构，全体用户公共视图
• 描述内容：全局数据逻辑结构、数据类型、取值范围、数据联系、安全性与完整性约束
• 特点：不涉及物理存储细节，与编程语言、应用程序无关；一个数据库仅有一个模式

2.2 外模式（子模式/用户模式）

• 定位：用户视图，面向应用与终端用户，是模式的子集
• 特点：一个数据库可拥有多个外模式；一个应用程序只能使用一个外模式
• 优势：
  1. 用户仅关注自身业务数据，屏蔽全局复杂结构，简化开发
  2. 隔离无关数据，保障数据安全保密
  3. 同一全局模式可拆分多份局部视图，利于数据共享与逻辑独立

2.3 内模式（存储模式/物理模式）

• 定位：底层物理存储层，唯一
• 描述内容：记录存储方式、索引组织、数据压缩、加密、磁盘存储细节

3. 二级映像与数据独立性

两级映像：外模式/模式映像、模式/内模式映像，分别对应逻辑独立性、物理独立性。

3.1 外模式/模式映像 → 逻辑独立性

1. 每个外模式对应一份外模式/模式映射，存储在外模式定义中
2. 作用：当全局模式修改时，DBA仅修改对应映像，外模式保持不变
3. 效果：应用程序基于外模式编写，无需改动，实现逻辑独立性

3.2 模式/内模式映像 → 物理独立性

1. 全库仅有一份模式/内模式映射，存储在模式定义中
2. 作用：底层**内模式（物理存储）**修改（更换存储结构、调整索引），DBA修改映像，全局模式保持不变
3. 效果：上层外模式、应用程序不受影响，实现物理独立性

3.3 二级映像整体作用

1. 隔离三层结构，存储/全局逻辑改动不影响上层应用
2. 数据定义与应用程序分离，数据以数据为中心管理
3. 存取交由DBMS处理，大幅简化应用开发与维护

配套例题

题1. 三级模式引入二级映像的核心作用（） A. 提高数据与程序独立性 B. 提升安全性 C. 保持一致性 D. 提升可移植性 答案：A

题2. 保证物理独立性，需要修改（） A. 模式 B. 模式与内模式的映射 C. 外模式/模式映射 D. 内模式 答案：B

题3. 数据独立性分为______和______ 答案：数据逻辑独立性、数据物理独立性

课时一 课后练习题

1. 外模式/模式映像保证数据与程序的______
2. 模式/内模式映像保证数据与程序的______
3. 关系数据库中，表属于三级模式的（） A.外模式 B.模式 C.存储模式 D.内模式
4. 保证数据独立性，需修改（） A.两层映射 B.模式与内模式 C.模式与外模式 D.三层模式
5. E-R模型属于（） A.概念数据模型 B.结构模型 C.物理模型 D.逻辑模型
6. 逻辑独立性含义（） A.内模式变，模式不变 B.模式变，内模式不变 C.模式变，外模式与程序不变 D.内模式变，外模式与程序不变
7. 描述全体数据全局逻辑结构的是（） A.模式 B.内模式 C.外模式 D.模式+外模式
8. 三级模式两级映像指（） A.模式-子模式、模式-内模式 B.子模式-内模式、外模式-内模式 C.子模式-外模式、模式-内模式 D.模式-子模式、模式-内模式

练习题参考答案

1. 逻辑独立性
2. 物理独立性
3. B
4. A
5. A
6. C
7. A
8. AD（子模式=外模式）