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E16　數據庫

16.1 File Types
文件的類型
文件從其所包含數據的結構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。記錄按順序存儲在直接訪問文件中，又按存儲在索引記錄中的主關鍵字進行組織，不使用指針。其特點是 既可以按順序處理大量記錄又可以隨機直接訪問。
為了便于修改，經常把記錄中相對固定的數據保存在主文件（master file）中，而把易于變化的部分保存在事務文件（transaction file）中，主文件和事務文件通過索引聯系。
16.2 Database Type
數據庫類型
數據庫管理系統能夠協助應用程序方便地組織、控制及使用數據。數據庫文件的內部結構要比普通文件更為復雜。數據庫按數據的組織方式可分為：
層次型數據庫（hierarchical data model）的數據按樹狀組織，數據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。對層次型數據庫的檢索是從根（root）元素開始的，因此根元素是最主要的數據元素。
網狀型數據庫（network data model）的數據按網絡形式組織，網絡中的所有數據元素之間均可通過指針進行鏈接。層次型數據庫與網狀數據庫的主要區別是：層次型數據庫的數據元素只能與其子元素進行鏈接，，而網狀數據庫則可以與任何元素進行鏈接。
關系型數據庫（relational data model）的基礎是關系理論，關系數據庫中的數據以表（table）的形式表示，一張表由多個記錄（record）構成，每個記錄由多個字段（field）組成。記錄中包含主關鍵字（primary key）和次關鍵字（secondary key），不同的表之間通過關鍵字實現關聯（reference），從而保證數據的完整性。因此，應用幾個獨立的數據庫而不是一個大型綜合數據庫的風險是數據完整性難以設計實施
16.3 What construct DBMS
數據庫管理系統（DBMS）的組成部分
數據定義語言（data definition language）：用來描述數據庫內容和結構的語言。
數據操縱語言（data manipulation language）：為用戶和程序員提供從數據庫中提取數據的命令，以滿足信息訪問和開發應用程序的需求。 典型的數據操作語言是結構化查詢語言（SQL）。
數據字典（data dictionary）：保存數據庫中所有數據的結構定義，包括數據元素的名稱、類型、存儲位置和訪問權限等信息。
16.4 Basics at Relational Database
關系型數據庫的基本知識
關系型數據庫的操作類型：
選擇（selecting）：按一定條件選擇出記錄的子集。
連接（joining）：按某個共同的數據元素結合多個關系型數據庫表。
映射（projecting）：將數據庫表中的部分字段構成一個新的子表，使得該子表中僅包含用戶需要的信息。
修改（updating）：按一定條件修改數據庫表中的一個或多個字段的值.。為了避免并發修改，保證交易的完整性，應對相關內容進行鎖定（lock）。當兩個交易數據都上了鎖，而其中任一個數據的處理都需要使用另一個數據時，就會使處理無法繼續進行，從而出現死鎖（deadly embrace）。
關系型數據庫結構規范化（normalization）：
為了解決數據庫的數據冗余以及非正常刪除、插入、更新數據的問題，需要對數據庫進行規范化，以保證關系型數據庫的二維表的特征。例如：若一個數據庫表中包含相同數據的記錄多次出現，就會造成對數據庫查詢困難，這時就應該對數據庫進行規范化。
分布式數據庫在各節點的分布方法：
快照（snapshot）：制作數據庫的拷貝以便分發。
復制（replication）：復制多份相同的數據在各節點存儲。復制技術可以加快應用的響應時間，但對復制數據必須進行控制，以防止出現復制數據之間的不一致。
分割（fragmentation／partitioning）：按需要將最常用的記錄存儲在合適地方。
數據組織與查詢方法：
結構化查詢語言（structured query language）：一種數據操作語言，它能把來自多元數據庫表格的數據加入邏輯文件中，以便對數據進行查找更新。它還允許審計人員直接對生產系統往來賬進行處理，而又不會對生產數據庫帶來任何風險。
管理查詢設施（management inquiry facility）：可用于趨勢分析、制作圖表，并可提供在線信息。數據庫系統查詢設施應包括圖表打印功能、數據字典訪問能力、數據有效性檢查器、范例查詢的界面和人機對話等。
邏輯視圖（logic view）：從一個或多個數據庫表中生成新的數據結構（視圖），以便以更直觀的方式表示數據。視圖并不包含實際的數據，因此與數據的物理存儲方式無關，通常只能進行查詢操作。數據庫安全控制通過限制用戶只能對授權的視圖、而不是表進行訪問，可防止用戶對表數據的修改。
數據挖掘（data mining）：對大量數據進行分析，從中發現隱藏在數據背后的一般規律，用來指導決策。
16.5 Several Database—Supporting Applications
部分基于數據庫的應用
專家系統（expert systems）.：一種內含知識的依靠理想實物模型和當前信息做出智能決策的電腦程序，它通過獲取人類專家在某一領域的經驗和知識，利用推理模型來給出建議。例如：對于商品賒銷行為的審批等，就可利用專家系統來控制。
神經網絡（neural networks）：一種具有學習能力的人工智能系統，它在被人類告知其決策發生錯誤及答案以后，能夠修改其知識庫。
模糊邏輯（fuzzy logic systems）：一種處理模糊數據的人工智能系統。
遺傳算法（genetic algorithms）：一種模仿生物進化過程，不斷完善對特定問題的解決方案的人工智能系統。
智能代理（intelligence agents）：一種使用內設知識庫來解決特定的、重復的、可預見的問題的人工智能系統。它能適應人類習慣和偏好，如在電子郵件系統中可以過濾進來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.數據庫管理人員應用以下哪種語言接口來建立數據庫表結構?
a.數據定義語言。
b.數據控制語言。
c.數據操縱語言。
d.數據查詢語言。
『正確答案』a
『解題思路』
a.正確。數據定義語言（DDL）用于定義（即：決定）數據庫的結構。
b.不正確。數據控制語言（DCL）用于指定特權和安全規則。
C.不正確。數據操縱語言（DML）為程序員提供了一個修改數據庫數據的工具。
d.不正確。數據查詢語言（DQL）用于特設的查詢。
2.除了哪項以外，都是將關系型數據庫分布到多個服務器的方法?
a.快照（制作一個拷貝用于分布數據庫）。
b.復制（在不同位置建立和保持重復拷貝）。
C.規范化（將數據庫分割成邏輯表以便于用戶處理）。
d.分段（將數據庫分割成多個部分，并分配到需要它們的地方）。
『正確答案』C
『解題思路』
a.不正確。快照是一種將關系型數據庫分布到多個服務器的方法。
b.不正確。復制是一種將關系型數據庫分布到多個服務器的方法。
C.正確。規范化的目標是減少數據的冗余，保證關系型數據庫的二維表的特征。
d.不正確。分段是一種將關系型數據庫分布到多個服務器的方法。
3.為了獲取客戶數據，操作系統從一個包含鍵值及對應物理地址的文件中找到主鍵。
在這種情況下，最有可能的客戶數據組織形式是
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主鍵的值得到相應記錄的物理位置，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在可直接訪問的介質中，可將記錄中的主關鍵字及該記錄的物理地址構成索引文件，通過索引順序訪問方法可直接訪問任意記錄。
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。文本文件通常用來保存文檔，不適合題意。
4.圖像處理系統可能減少組織中流通的紙張數量。為了減少用戶依賴錯誤圖像的可能性，管理部門應保證存在恰當的控制以保持
a.圖像數據的易辨認性。
b.圖像數據的精確性。
C.索引數據的完整性。
d.索引數據的初始順序。
『正確答案』C
『解題思路』
a.不正確。圖象數據的易辨認性對圖象的使用很重要，但與圖像文件的誤用無關。
b.不正確。圖象數據的精確性對圖象的使用很重要，但與圖像文件的誤用無關。
C.正確。如果圖像處理系統的索引數據被毀壞，用戶很可能會錯誤地使用了其它圖像文件。
d.不正確。在圖像數據被修改、增加和刪除后，很難繼續保持最初的索引數據順序。
5.在數據庫系統中，數據鎖定功能使得交易對其完成所需的全部數據擁有控制權，從而保證了數據的完整性。但是，數據鎖定程序也可能導致
a.數據處理不一致。
b.回滾失敗。
C.交易無法恢復。
d.死鎖。
『正確答案』d
『解題思路』
a.不正確。數據鎖定程序不會導致數據處理的不一致。
b.不正確。數據鎖定程序不會導致回滾失敗。
C.不正確。數據鎖定程序不會導致交易無法恢復。
d.正確。當兩個交易各鎖定一個數據，并同時向對方已經鎖定的數據提出新的鎖定要求時，就會產生互相永久等待的死鎖。
6.數據庫系統的查詢工具應包括除下列哪項外的所有功能？
a.圖形輸出能力。
B數據字典的訪問。
c.數據有效性檢查器。
d.范例查詢界面。
『正確答案』c
『解題思路』
a.不正確。大多數查詢工具具有圖形化顯示查詢結果的功能。
b.不正確。查詢工具需要通過訪問數據字典，才能知道將數據表的哪些屬性顯示給用戶。
c.正確。查詢工具通常不需要數據合法性檢查器，因為在向數據庫插入數據時，數據庫系統已經進行了合法性約束。對數據合法性進一步檢查應該是用戶應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.提出數據庫查詢的用戶經常需要將幾張表進行結合，以便得到他們想要的信息。結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據元素，可以將多個不同格式的表格的內容結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表格。
C.不正確。映射操作將數據庫表中的部分字段構成一個新的子表。
d.不正確。指向操作在不同數據元素之間建立關聯。
8.謹慎的管理者會注意到專家系統應用的局限性。專家系統最適合應用于
a.填補組織中某項技術空白。
b.使客戶服務工作更容易進行。
C.自動處理日常管理問題。
d.模擬人類專家制定戰略計劃。
『正確答案』b
『解題思路』
a.不正確。專家系統是對人類專家經驗和知識的總結與提煉，不能填補技術空白。
b.正確。專家系統可以將客戶服務過程中獲得的大量經驗總結歸納出一定的規則模型，并據此給出合理的建議，使客戶服務工作進行得更好。
C.不正確。自動處理日常管理問題是管理信息系統的功能。
d.不正確。模擬人類專家制定戰略計劃是高級經理支持系統（ESS：executive support systems）的功能。

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（責任編輯：中大編輯）

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