一、简答题
1、什么是数据与程序的物理独立性？什么是数据与程序的逻辑独立性？
①物理独立性是指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。也就是说，数据在数据库中怎样存储是由数据库管理系统管理的，用户程序不需要了解，应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变时应用程序不用改变。
②逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。也就是说，数据的逻辑结构改变时用户程序也可以不变。
2、试述等值连接与自然连接的区别和联系。
连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A，B属性值相等的那些元组
自然连接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，并且在结果中把重复的属性列去掉。
3、试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。
( l ）用户标识和鉴别：该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。每次用户要求进入系统时，由系统进行核对，通过鉴定后才提供系统的使用权。
**( 2 ）存取控制：**通过用户权限定义和合法权检查确保只有合法权限的用户访问数据库，所有未被授权的人员无法存取数据。例如CZ 级中的自主存取控制( DAC ) , Bl 级中的强制存取控制（MAC ）。
**( 3 ）视图机制：**为不同的用户定义视图，通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来，从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。
( 4 ）审计：建立审计日志，把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中，DBA 可以利用审计跟踪的信息，重现导致数据库现有状况的一系列事件，找出非法存取数据的人、时间和内容等。
**( 5 ）数据加密：**对存储和传输的数据进行加密处理，从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。
4、试述关系模型的三类完整性规则，并举例说明。
实体完整性：所谓的实体完整性就是指关系(所谓的关系就是表)的主码不能取空值；
例子：
(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。
**参照完整性：**是指参照关系中每个元素的外码要么为空(NULL)，要么等于被参照关系中某个元素的主码；
例子：
(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 K s 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。
用户定义的完整性：指对关系中每个属性的取值作一个限制(或称为约束)的具体定义。
5、一个不好的模式会有些什么问题？
①数据冗余
②更新异常
③插入异常
④删除异常
6、数据库设计中，需求分析的任务是什么？调查的内容是什么？
需求分析阶段的设计目标是通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统手工系统或计算机系统）工作概况明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。
**调查的内容是“数据”和“处理”**即获得用户对数据库的如下要求：
（1）信息要求指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质由信息要求可以导出数据要求即在数据库中需要存储哪些数据。
（2）处理要求指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。
（3）安全性与完整性要求
7、什么是索引？索引的作用。
索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。
建立索引是加快查询速度的有效手段，数据库索引类似于图书后面的索引，能快速定位到需要查询的内容，用户可以根据应用环境的需要在基本表上建立一个或者多个
数据库系统原理是数据库领域的核心概念，它涉及到数据的组织、管理和使用。本篇文章将深入探讨其中的一些关键知识点。
数据与程序的物理独立性和逻辑独立性是数据库设计的重要原则。物理独立性意味着用户的应用程序无需关心数据在数据库中的实际存储方式，这允许数据库管理系统自由优化数据存储，而不会影响到应用程序的运行。逻辑独立性则是指应用程序可以独立于数据的逻辑结构变化，即使数据的逻辑结构发生变化，只要不影响应用程序对数据的逻辑视图，程序就可以正常运行。
接着，等值连接和自然连接是数据库操作中的两种连接类型。等值连接基于特定列的相等条件将两个关系合并，而自然连接是等值连接的一个特例，它要求连接的列是相同的，并且在结果中去除重复列。
数据库安全性控制是确保数据安全的关键措施，其中包括用户标识和鉴别、存取控制、视图机制、审计和数据加密。用户标识和鉴别是验证用户身份的过程，存取控制确保只有授权用户才能访问数据。视图机制通过定制视图来隐藏敏感信息，审计记录用户活动以便追踪非法访问，数据加密则在数据存储和传输时进行加密，防止未经授权的访问。
关系模型的完整性规则包括实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。实体完整性规定主键列不能有空值，参照完整性确保外键值要么为空，要么匹配参照表的主键，用户定义的完整性允许设置特定的约束条件以限制数据的输入。
不好的数据库模式可能导致数据冗余、更新异常、插入异常和删除异常，这些问题会破坏数据的一致性和完整性，降低系统性能。
需求分析是数据库设计的初始阶段，其任务是理解用户的需求并确定新系统应提供的功能。调查内容包括信息要求（需要存储哪些数据）、处理要求（处理方式和响应时间）以及安全性与完整性要求。
索引是提升数据库查询效率的工具，它对表中一列或多列创建的有序结构，使得快速定位特定信息成为可能。如同书籍的索引，它加速了数据查找，但可能增加存储开销和更新成本。
事务是数据库操作的基本单位，具备原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID特性）。原子性确保事务全部成功或全部失败，一致性保证事务前后数据库处于一致状态，隔离性防止并发事务间的干扰，而持久性则确保已提交的事务对数据库的更改永久保存。
封锁机制是并发控制的关键，包括排他锁（X锁，用于写操作，阻止其他事务写入和读取）和共享锁（S锁，用于读操作，允许多个事务同时读取，但阻止写操作）。这两种锁协同工作，以避免数据冲突，保证数据的一致性。
数据库系统原理涵盖的内容广泛，包括数据独立性、查询操作、安全性、完整性规则、设计过程、索引优化和并发控制等多个方面，这些都是构建高效、安全、可靠数据库系统的基础。理解和掌握这些知识点对于数据库管理员和开发人员至关重要。
