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E16　數(shù)據(jù)庫(kù)

16.1 File Types
文件的類型
文件從其所包含數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)組織方式可分為平面文件（flat file）、直接存取文件（direct-access file）、順序存取文件（sequential-access file）和索引順序存取文件（indexed-sequential-access file）。索引順序存取方法（indexed-sequential-access method）是一種文件組織形式。記錄按順序存儲(chǔ)在直接訪問(wèn)文件中，又按存儲(chǔ)在索引記錄中的主關(guān)鍵字進(jìn)行組織，不使用指針。其特點(diǎn)是 既可以按順序處理大量記錄又可以隨機(jī)直接訪問(wèn)。
為了便于修改，經(jīng)常把記錄中相對(duì)固定的數(shù)據(jù)保存在主文件（master file）中，而把易于變化的部分保存在事務(wù)文件（transaction file）中，主文件和事務(wù)文件通過(guò)索引聯(lián)系。
16.2 Database Type
數(shù)據(jù)庫(kù)類型
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠協(xié)助應(yīng)用程序方便地組織、控制及使用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要比普通文件更為復(fù)雜。數(shù)據(jù)庫(kù)按數(shù)據(jù)的組織方式可分為：
層次型數(shù)據(jù)庫(kù)（hierarchical data model）的數(shù)據(jù)按樹(shù)狀組織，數(shù)據(jù)元素分為父元素和子元素，父元素中包含指針（pointer）指向子元素。對(duì)層次型數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索是從根（root）元素開(kāi)始的，因此根元素是最主要的數(shù)據(jù)元素。
網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫(kù)（network data model）的數(shù)據(jù)按網(wǎng)絡(luò)形式組織，網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)元素之間均可通過(guò)指針進(jìn)行鏈接。層次型數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的主要區(qū)別是：層次型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)元素只能與其子元素進(jìn)行鏈接，，而網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)則可以與任何元素進(jìn)行鏈接。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（relational data model）的基礎(chǔ)是關(guān)系理論，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)以表（table）的形式表示，一張表由多個(gè)記錄（record）構(gòu)成，每個(gè)記錄由多個(gè)字段（field）組成。記錄中包含主關(guān)鍵字（primary key）和次關(guān)鍵字（secondary key），不同的表之間通過(guò)關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)（reference），從而保證數(shù)據(jù)的完整性。因此，應(yīng)用幾個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)而不是一個(gè)大型綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的風(fēng)險(xiǎn)是數(shù)據(jù)完整性難以設(shè)計(jì)實(shí)施
16.3 What construct DBMS
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）的組成部分
數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（data definition language）：用來(lái)描述數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的語(yǔ)言。
數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（data manipulation language）：為用戶和程序員提供從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)的命令，以滿足信息訪問(wèn)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的需求。 典型的數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（SQL）。
數(shù)據(jù)字典（data dictionary）：保存數(shù)據(jù)庫(kù)中所有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)定義，包括數(shù)據(jù)元素的名稱、類型、存儲(chǔ)位置和訪問(wèn)權(quán)限等信息。
16.4 Basics at Relational Database
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的基本知識(shí)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的操作類型：
選擇（selecting）：按一定條件選擇出記錄的子集。
連接（joining）：按某個(gè)共同的數(shù)據(jù)元素結(jié)合多個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)表。
映射（projecting）：將數(shù)據(jù)庫(kù)表中的部分字段構(gòu)成一個(gè)新的子表，使得該子表中僅包含用戶需要的信息。
修改（updating）：按一定條件修改數(shù)據(jù)庫(kù)表中的一個(gè)或多個(gè)字段的值.。為了避免并發(fā)修改，保證交易的完整性，應(yīng)對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行鎖定（lock）。當(dāng)兩個(gè)交易數(shù)據(jù)都上了鎖，而其中任一個(gè)數(shù)據(jù)的處理都需要使用另一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)使處理無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，從而出現(xiàn)死鎖（deadly embrace）。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)規(guī)范化（normalization）：
為了解決數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)冗余以及非正常刪除、插入、更新數(shù)據(jù)的問(wèn)題，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行規(guī)范化，以保證關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的二維表的特征。例如：若一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中包含相同數(shù)據(jù)的記錄多次出現(xiàn)，就會(huì)造成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢困難，這時(shí)就應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行規(guī)范化。
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在各節(jié)點(diǎn)的分布方法：
快照（snapshot）：制作數(shù)據(jù)庫(kù)的拷貝以便分發(fā)。
復(fù)制（replication）：復(fù)制多份相同的數(shù)據(jù)在各節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)。復(fù)制技術(shù)可以加快應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間，但對(duì)復(fù)制數(shù)據(jù)必須進(jìn)行控制，以防止出現(xiàn)復(fù)制數(shù)據(jù)之間的不一致。
分割（fragmentation／partitioning）：按需要將最常用的記錄存儲(chǔ)在合適地方。
數(shù)據(jù)組織與查詢方法：
結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（structured query language）：一種數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言，它能把來(lái)自多元數(shù)據(jù)庫(kù)表格的數(shù)據(jù)加入邏輯文件中，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查找更新。它還允許審計(jì)人員直接對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)往來(lái)賬進(jìn)行處理，而又不會(huì)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)帶來(lái)任何風(fēng)險(xiǎn)。
管理查詢?cè)O(shè)施（management inquiry facility）：可用于趨勢(shì)分析、制作圖表，并可提供在線信息。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)查詢?cè)O(shè)施應(yīng)包括圖表打印功能、數(shù)據(jù)字典訪問(wèn)能力、數(shù)據(jù)有效性檢查器、范例查詢的界面和人機(jī)對(duì)話等。
邏輯視圖（logic view）：從一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中生成新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（視圖），以便以更直觀的方式表示數(shù)據(jù)。視圖并不包含實(shí)際的數(shù)據(jù)，因此與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)方式無(wú)關(guān)，通常只能進(jìn)行查詢操作。數(shù)據(jù)庫(kù)安全控制通過(guò)限制用戶只能對(duì)授權(quán)的視圖、而不是表進(jìn)行訪問(wèn)，可防止用戶對(duì)表數(shù)據(jù)的修改。
數(shù)據(jù)挖掘（data mining）：對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的一般規(guī)律，用來(lái)指導(dǎo)決策。
16.5 Several Database—Supporting Applications
部分基于數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用
專家系統(tǒng)（expert systems）.：一種內(nèi)含知識(shí)的依靠理想實(shí)物模型和當(dāng)前信息做出智能決策的電腦程序，它通過(guò)獲取人類專家在某一領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，利用推理模型來(lái)給出建議。例如：對(duì)于商品賒銷行為的審批等，就可利用專家系統(tǒng)來(lái)控制。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（neural networks）：一種具有學(xué)習(xí)能力的人工智能系統(tǒng)，它在被人類告知其決策發(fā)生錯(cuò)誤及答案以后，能夠修改其知識(shí)庫(kù)。
模糊邏輯（fuzzy logic systems）：一種處理模糊數(shù)據(jù)的人工智能系統(tǒng)。
遺傳算法（genetic algorithms）：一種模仿生物進(jìn)化過(guò)程，不斷完善對(duì)特定問(wèn)題的解決方案的人工智能系統(tǒng)。
智能代理（intelligence agents）：一種使用內(nèi)設(shè)知識(shí)庫(kù)來(lái)解決特定的、重復(fù)的、可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題的人工智能系統(tǒng)。它能適應(yīng)人類習(xí)慣和偏好，如在電子郵件系統(tǒng)中可以過(guò)濾進(jìn)來(lái)的信息以避免收到大量不想接收的郵件。

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典型試題
1.數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員應(yīng)用以下哪種語(yǔ)言接口來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)?
a.數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言。
b.數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言。
c.數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言。
d.數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言。
『正確答案』a
『解題思路』
a.正確。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）用于定義（即：決定）數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)。
b.不正確。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（DCL）用于指定特權(quán)和安全規(guī)則。
C.不正確。數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DML）為程序員提供了一個(gè)修改數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的工具。
d.不正確。數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言（DQL）用于特設(shè)的查詢。
2.除了哪項(xiàng)以外，都是將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分布到多個(gè)服務(wù)器的方法?
a.快照（制作一個(gè)拷貝用于分布數(shù)據(jù)庫(kù)）。
b.復(fù)制（在不同位置建立和保持重復(fù)拷貝）。
C.規(guī)范化（將數(shù)據(jù)庫(kù)分割成邏輯表以便于用戶處理）。
d.分段（將數(shù)據(jù)庫(kù)分割成多個(gè)部分，并分配到需要它們的地方）。
『正確答案』C
『解題思路』
a.不正確?？煺帐且环N將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分布到多個(gè)服務(wù)器的方法。
b.不正確。復(fù)制是一種將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分布到多個(gè)服務(wù)器的方法。
C.正確。規(guī)范化的目標(biāo)是減少數(shù)據(jù)的冗余，保證關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的二維表的特征。
d.不正確。分段是一種將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)分布到多個(gè)服務(wù)器的方法。
3.為了獲取客戶數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)從一個(gè)包含鍵值及對(duì)應(yīng)物理地址的文件中找到主鍵。
在這種情況下，最有可能的客戶數(shù)據(jù)組織形式是
a.直接存取文件。
b.索引順序文件。
C.順序文件。
d.文本文件。
『正確答案』b
『解題思路』
a.不正確。直接存取文件可直接根據(jù)主鍵的值得到相應(yīng)記錄的物理位置，不需要主鍵索引文件。
b.正確。索引順序文件的記錄按順序存儲(chǔ)在可直接訪問(wèn)的介質(zhì)中，可將記錄中的主關(guān)鍵字及該記錄的物理地址構(gòu)成索引文件，通過(guò)索引順序訪問(wèn)方法可直接訪問(wèn)任意記錄。
C.不正確。順序文件中的記錄按順序存放，并按順序存取，不需要主鍵索引文件。
d.不正確。文本文件通常用來(lái)保存文檔，不適合題意。
4.圖像處理系統(tǒng)可能減少組織中流通的紙張數(shù)量。為了減少用戶依賴錯(cuò)誤圖像的可能性，管理部門應(yīng)保證存在恰當(dāng)?shù)目刂埔员３?BR>a.圖像數(shù)據(jù)的易辨認(rèn)性。
b.圖像數(shù)據(jù)的精確性。
C.索引數(shù)據(jù)的完整性。
d.索引數(shù)據(jù)的初始順序。
『正確答案』C
『解題思路』
a.不正確。圖象數(shù)據(jù)的易辨認(rèn)性對(duì)圖象的使用很重要，但與圖像文件的誤用無(wú)關(guān)。
b.不正確。圖象數(shù)據(jù)的精確性對(duì)圖象的使用很重要，但與圖像文件的誤用無(wú)關(guān)。
C.正確。如果圖像處理系統(tǒng)的索引數(shù)據(jù)被毀壞，用戶很可能會(huì)錯(cuò)誤地使用了其它圖像文件。
d.不正確。在圖像數(shù)據(jù)被修改、增加和刪除后，很難繼續(xù)保持最初的索引數(shù)據(jù)順序。
5.在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)鎖定功能使得交易對(duì)其完成所需的全部數(shù)據(jù)擁有控制權(quán)，從而保證了數(shù)據(jù)的完整性。但是，數(shù)據(jù)鎖定程序也可能導(dǎo)致
a.數(shù)據(jù)處理不一致。
b.回滾失敗。
C.交易無(wú)法恢復(fù)。
d.死鎖。
『正確答案』d
『解題思路』
a.不正確。數(shù)據(jù)鎖定程序不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理的不一致。
b.不正確。數(shù)據(jù)鎖定程序不會(huì)導(dǎo)致回滾失敗。
C.不正確。數(shù)據(jù)鎖定程序不會(huì)導(dǎo)致交易無(wú)法恢復(fù)。
d.正確。當(dāng)兩個(gè)交易各鎖定一個(gè)數(shù)據(jù)，并同時(shí)向?qū)Ψ揭呀?jīng)鎖定的數(shù)據(jù)提出新的鎖定要求時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生互相永久等待的死鎖。
6.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的查詢工具應(yīng)包括除下列哪項(xiàng)外的所有功能？
a.圖形輸出能力。
B數(shù)據(jù)字典的訪問(wèn)。
c.數(shù)據(jù)有效性檢查器。
d.范例查詢界面。
『正確答案』c
『解題思路』
a.不正確。大多數(shù)查詢工具具有圖形化顯示查詢結(jié)果的功能。
b.不正確。查詢工具需要通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)字典，才能知道將數(shù)據(jù)表的哪些屬性顯示給用戶。
c.正確。查詢工具通常不需要數(shù)據(jù)合法性檢查器，因?yàn)樵谙驍?shù)據(jù)庫(kù)插入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了合法性約束。對(duì)數(shù)據(jù)合法性進(jìn)一步檢查應(yīng)該是用戶應(yīng)用程序而不是查詢工具的功能。
d.不正確。范例查詢界面是查詢工具的典型特征。
7.提出數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的用戶經(jīng)常需要將幾張表進(jìn)行結(jié)合，以便得到他們想要的信息。結(jié)合表格的方法之一被稱為
a.連接（joining）。
b.合并（merging）。
C.映射（projecting）。
d.指向（pointing）。
『正確答案』a
『解題思路』
a.正確。連接操作利用不同表格所具有的共同數(shù)據(jù)元素，可以將多個(gè)不同格式的表格的內(nèi)容結(jié)合成用戶所需要的形式。
b.不正確。合并操作將具有相同格式的表格合并成一個(gè)表格。
C.不正確。映射操作將數(shù)據(jù)庫(kù)表中的部分字段構(gòu)成一個(gè)新的子表。
d.不正確。指向操作在不同數(shù)據(jù)元素之間建立關(guān)聯(lián)。
8.謹(jǐn)慎的管理者會(huì)注意到專家系統(tǒng)應(yīng)用的局限性。專家系統(tǒng)最適合應(yīng)用于
a.填補(bǔ)組織中某項(xiàng)技術(shù)空白。
b.使客戶服務(wù)工作更容易進(jìn)行。
C.自動(dòng)處理日常管理問(wèn)題。
d.模擬人類專家制定戰(zhàn)略計(jì)劃。
『正確答案』b
『解題思路』
a.不正確。專家系統(tǒng)是對(duì)人類專家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的總結(jié)與提煉，不能填補(bǔ)技術(shù)空白。
b.正確。專家系統(tǒng)可以將客戶服務(wù)過(guò)程中獲得的大量經(jīng)驗(yàn)總結(jié)歸納出一定的規(guī)則模型，并據(jù)此給出合理的建議，使客戶服務(wù)工作進(jìn)行得更好。
C.不正確。自動(dòng)處理日常管理問(wèn)題是管理信息系統(tǒng)的功能。
d.不正確。模擬人類專家制定戰(zhàn)略計(jì)劃是高級(jí)經(jīng)理支持系統(tǒng)（ESS：executive support systems）的功能。

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