高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)試卷

1、高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用期末試題（2013）1.數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展階段如何劃分，簡述當(dāng)前數(shù)據(jù)庫技術(shù)熱點和發(fā)展趨勢。 （1）數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展階段數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為先進(jìn)信息技術(shù)的重要組成部分，是現(xiàn)代計算機信息系統(tǒng)和計算機應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。數(shù)據(jù)庫技術(shù)最初產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代中期數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)模型的發(fā)展，可以劃分為三個階段：第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；第二代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；第三代的以面向?qū)ο竽Ｐ蜑橹饕卣鞯臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。第一代數(shù)據(jù)庫的代表是1969年IBM公司研制的層次模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)IMS和70年代美國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言協(xié)商CODASYL下屬數(shù)據(jù)庫任務(wù)組DBTG提議的網(wǎng)狀模型。層次數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型

2、是有根的定向有序樹，網(wǎng)狀模型對應(yīng)的是有向圖。這兩種數(shù)據(jù)庫奠定了現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫發(fā)展的基礎(chǔ)。這兩種數(shù)據(jù)庫具有如下共同點：1.支持三級模式（外模式、模式、內(nèi)模式）。保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性和一定的邏輯獨立性；2.用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；3.有獨立的數(shù)據(jù)定義語言；4.導(dǎo)航式的數(shù)據(jù)操縱語言。第二代數(shù)據(jù)庫的主要特征是支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作、數(shù)據(jù)完整性）。關(guān)系模型具有以下特點：1.關(guān)系模型的概念單一，實體和實體之間的連系用關(guān)系來表示；2.以關(guān)系數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)；3.數(shù)據(jù)的物理存儲和存取路徑對用戶不透明；4.關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言是非過程化的。 第三代數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生于80年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不

3、斷進(jìn)步，各個行業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫技術(shù)提出了更多的需求，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能完全滿足需求，于是產(chǎn)生了第三代數(shù)據(jù)庫。主要有以下特征：1.支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理；2.保持和繼承了第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù)；3.對其它系統(tǒng)開放，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫語言標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有良好的可移植性、可連接性、可擴展性和互操作性等。第三代數(shù)據(jù)庫支持多種數(shù)據(jù)模型（比如關(guān)系模型和面向?qū)ο蟮哪Ｐ停?，并和諸多新技術(shù)相結(jié)合（比如分布處理技術(shù)、并行計算技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、模糊技術(shù)），廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域（商業(yè)管理、GIS、計劃統(tǒng)計等），由此也衍生出多種新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。分布式數(shù)據(jù)庫允許用戶開發(fā)的應(yīng)用程序把多個物理分開的、

4、通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)作一個完整的數(shù)據(jù)庫看待。并行數(shù)據(jù)庫通過cluster 技術(shù)把一個大的事務(wù)分散到cluster中的多個節(jié)點去執(zhí)行，提高了數(shù)據(jù)庫的吞吐和容錯性。多媒體數(shù)據(jù)庫提供了一系列用來存儲圖像、音頻和視頻對象類型，更好地對多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、查詢。模糊數(shù)據(jù)庫是存儲、組織、管理和操縱模糊數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫，可以用于模糊知識處理。一、搖籃和萌芽階段：首先使用DataBase一詞的是美國系統(tǒng)發(fā)展公司在為美國海軍基地在60年代研制數(shù)據(jù)中引用。（2）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的熱點以及發(fā)展的主要趨勢：a.下一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展主流針對關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)有的局限性，理論界如今主要有三種觀點 :面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)將

5、成為下一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的主流 部分學(xué)者認(rèn)為現(xiàn)有的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無法描述現(xiàn)實世界的實體，而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型由于吸收了已經(jīng)成熟的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法學(xué)的核心概念和基本思想，使得它符合人類認(rèn)識世界的一般方法，更適合描述現(xiàn)實世界。甚至有人預(yù)言，數(shù)據(jù)庫的未來將是面向?qū)ο蟮臅r代。面向?qū)ο蟮年P(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫幾乎是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)系語言與常規(guī)語言一起幾乎可完成任意的數(shù)據(jù)庫操作，但其簡潔的建模能力、有限的數(shù)據(jù)類型、程序設(shè)計中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的制約等卻成為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫發(fā)揮作用的瓶頸。面向?qū)ο蠓椒ㄆ鹪从诔绦蛟O(shè)計語言，它本身就是以現(xiàn)實世界的實體對象為基本元素來描述復(fù)雜的客觀世界，但功能不如數(shù)據(jù)庫靈活。因此

6、部分學(xué)者認(rèn)為將面向?qū)ο蟮慕Ｄ芰完P(guān)系數(shù)據(jù)庫的功能進(jìn)行有機結(jié)合而進(jìn)行研究是數(shù)據(jù)庫技術(shù)的一個發(fā)展方向。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù) 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的優(yōu)點是能夠表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型，但由于沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式和形式化理論，因此缺少嚴(yán)格的數(shù)據(jù)邏輯基礎(chǔ)。而演繹數(shù)據(jù)庫雖有堅強的數(shù)學(xué)邏輯基礎(chǔ)，但只能處理平面數(shù)據(jù)類型。因此，部分學(xué)者將兩者結(jié)合，提出了一種新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)演繹面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫，并指出這一技術(shù)有可能成為下一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的主流。b.數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的新方向非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫是部分研究者針對關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型過于簡單，不便表達(dá)復(fù)雜的嵌套需要以及支持?jǐn)?shù)據(jù)類型有限等局限，從數(shù)據(jù)模型入手而提出的全面基于因特網(wǎng)應(yīng)用的新型數(shù)據(jù)庫理論

7、。支持重復(fù)字段、子字段以及變長字段并實現(xiàn)了對變長數(shù)據(jù)和重復(fù)字段進(jìn)行處理和數(shù)據(jù)項的變長存儲管理，在處理連續(xù)信息（包括全文信息）和非結(jié)構(gòu)信息 （重復(fù)數(shù)據(jù)和變長數(shù)據(jù)）中有著傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫所無法比擬的優(yōu)勢。但研究者認(rèn)為此種數(shù)據(jù)庫技術(shù)并不會完全取代如今流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，而是它們的有益的補充。c.數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的又一趨勢有學(xué)者指出 ：數(shù)據(jù)庫與學(xué)科技術(shù)的結(jié)合將會建立一系列新數(shù)據(jù)庫，如分布式數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、知識庫、多媒體數(shù)據(jù)庫等，這將是數(shù)據(jù)庫技術(shù)重要的發(fā)展方向。其中，許多研究者都對多媒體數(shù)據(jù)庫作為研究的重點，并認(rèn)為多媒體技術(shù)和可視化技術(shù)引入多媒體數(shù)據(jù)庫將是未來數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的熱點和難點。d.未來數(shù)據(jù)庫技

8、術(shù)及市場發(fā)展的兩大方向數(shù)據(jù)倉庫電子商務(wù)部分學(xué)者在對各個數(shù)據(jù)庫廠商的發(fā)展方向和應(yīng)用需求的不斷擴展的現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出數(shù)據(jù)庫技術(shù)及市場在向數(shù)據(jù)倉庫和電子商務(wù)兩個方向不斷發(fā)展的觀點。他們指出 ：從上一年開始，許多行業(yè)如電信、金融、稅務(wù)等逐步認(rèn)識到數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)對于企業(yè)宏觀發(fā)展所帶來的巨大經(jīng)濟效益，紛紛建立起數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)。在中國提供大型數(shù)據(jù)倉庫解決方案的廠商主要有Oracle、IBM、Sybase、CA及Informix等廠商，已經(jīng)建設(shè)成功并已收回投資的項目主要有招商銀行系統(tǒng)和國信證券系統(tǒng)等。當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者對數(shù)據(jù)倉庫的研究正在繼續(xù)深入。與此同時，一些學(xué)者將數(shù)據(jù)庫技術(shù)及市場發(fā)展的視角瞄準(zhǔn)電子商務(wù)

9、領(lǐng)域，他們認(rèn)為 ：如今的信息系統(tǒng)逐漸要求按照以客戶為中心的方式建立應(yīng)用框架,因此勢必要求數(shù)據(jù)庫應(yīng)用更加廣泛地接觸客戶，而Internet給了我們一個非常便捷的連接途徑，通過Internet我們可以實現(xiàn)所謂的One One Marketing和One One business，進(jìn)而實現(xiàn)E business。因此，電子商務(wù)將成為未來數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的另一方向。e.面向?qū)ｉT應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫技術(shù)許多研究者從實踐的角度對數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行研究，提出了適合應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫技術(shù)如工程數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、科學(xué)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、地理數(shù)據(jù)庫等。這類數(shù)據(jù)庫在原理上也沒有多大的變化，但是它們卻與一定的應(yīng)用相結(jié)合，從而加強

10、了系統(tǒng)對有關(guān)應(yīng)用的支撐能力，尤其表如今數(shù)據(jù)模型、語言、查詢方面。部分研究者認(rèn)為，隨著研究工作的繼續(xù)深和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在實踐工作中的應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫技術(shù)將會更多朝著專門應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。2.簡述關(guān)系數(shù)據(jù)庫三級模式兩級映射體系結(jié)構(gòu)及其意義。（1）關(guān)系數(shù)據(jù)庫三級模式兩級映射體系結(jié)構(gòu)為了有效地組織、管理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)庫的邏輯獨立性和物理獨立性，人們?yōu)閿?shù)據(jù)庫設(shè)計了一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級模式結(jié)構(gòu)，它包括外模式、模式和內(nèi)模式。內(nèi)模式/模式確定它的物理獨立性，模式/外模式確定它的邏輯獨立性，也就是二級映射體系結(jié)構(gòu)。1. 模式 模式又稱概念模式或邏輯模式，對應(yīng)于概念級。它是由數(shù)據(jù)庫設(shè)計者綜合所有

11、用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖)。它是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)模式描述語言(Data Description Language，DDL)來描述、定義的，體現(xiàn)、反映了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體觀。 2外模式 外模式又稱子模式，對應(yīng)于用戶級。它是某個或某幾個用戶所看到的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是從模式導(dǎo)出的一個子集，包含模式中允許特定用戶使用的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。用戶可以通過外模式描述語言來描述、定義對應(yīng)于用戶的數(shù)據(jù)記錄(外模式)，也可以利用數(shù)據(jù)操縱語言(Data Manipulat

12、ion Lang uage，DML)對這些數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行。外模反映了數(shù)據(jù)庫的用戶觀。 3內(nèi)模式 內(nèi)模式又稱存儲模式，對應(yīng)于物理級，它是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫最低一級的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的存儲方式翱物理結(jié)構(gòu)，對應(yīng)著實際存儲在外存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。內(nèi)模式由內(nèi)模式描述語言來描述、定義，它是數(shù)據(jù)庫的存儲觀。 4. 兩級映射：模式/內(nèi)模式映像、外模式/模式映像。正因為這兩級映射保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。（1）模式/內(nèi)模式的映像：該映像存在于概念級和內(nèi)部級之間，實現(xiàn)了概念模式到內(nèi)模式之間的相互轉(zhuǎn)換。（2）外模式/模式的映像：該映像存在于外部

13、級和概念級之間，實現(xiàn)了外模式到概念模式之間的相互轉(zhuǎn)換。（2）關(guān)系數(shù)據(jù)庫三級模式兩級映射意義數(shù)據(jù)按外模式的描述提供給用戶，按內(nèi)模式的描述存儲在磁盤上，而概念模式提供了連接這兩級模式的相對穩(wěn)定的中間觀點，并使得這兩級的任意一級的改變都不另一級的牽制 在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，只有唯一的數(shù)據(jù)庫， 因而作為定義 、描述數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的內(nèi)模式和定義、描述數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的模式，也是惟一的，但建立在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上的應(yīng)用則是非常廣泛、多樣的，所以對應(yīng)的外模式不是惟一的，也不可能是惟一的。三級模式間的映射 數(shù)據(jù)庫的三級模式是數(shù)據(jù)庫在三個級別 (層次)上的抽象，使用戶能夠邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的

14、物理表示和存儲。實際上 ，對于一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而言一有物理級數(shù)據(jù)庫是客觀存在的，它是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作的基礎(chǔ)，概念級數(shù)據(jù)庫中不過是物理數(shù)據(jù)庫的一種邏輯的、抽象的描述(即模式)，用戶級數(shù)據(jù)庫則是用戶與數(shù)據(jù)庫的接口，它是概念級數(shù)據(jù)庫的一個子集(外模式)。 用戶應(yīng)用程序根據(jù)外模式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，通過外模式一模式映射，定義和建立某個外模式與模式間的對應(yīng)關(guān)系，將外模式與模式聯(lián)系起來，當(dāng)模式發(fā)生改變時，只要改變其映射，就可以使外模式保持不變，對應(yīng)的應(yīng)用程序也可保持不變；另一方面，通過模式一內(nèi)模式映射，定義建立數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)(模式)與存儲結(jié)構(gòu)(內(nèi)模式)間的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，只需改變模式一內(nèi)模式映

15、射，就能保持模式不變，因此應(yīng)用程序也可以保持不變。 數(shù)據(jù)的獨立性是由DBMS的兩級映像功能來保證的。數(shù)據(jù)的獨立性包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。（1）數(shù)據(jù)的物理獨立性：是指當(dāng)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式發(fā)生改變時，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變。由于應(yīng)用程序處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣物理獨立性可以保證，當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)改變了，應(yīng)用程序不用改變。但是為了保證應(yīng)用程序可以正確執(zhí)行，我們需要修改概念模式/內(nèi)模式之間的映射。（2）數(shù)據(jù)的邏輯獨立性：是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立 。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生改變后，用戶程序也可以不修改。但是為了保證應(yīng)用程序的正常執(zhí)行我們要修改外模式/概念模式之間的映射。3.

16、關(guān)系數(shù)據(jù)庫有那些優(yōu)勢和不足，簡述對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型及其與關(guān)系數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型的聯(lián)系與區(qū)別。(1) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢: a靈活性和建庫的簡單性：從軟件開發(fā)的前景來看，用戶與關(guān)系數(shù)據(jù)庫編程之間的接口是靈活與友好的。目前在多數(shù)RDDMS產(chǎn)品中使用標(biāo)準(zhǔn)查詢語言SQL，允許用戶幾乎毫無差別地從一個產(chǎn)品到另一個產(chǎn)品存取信息。與關(guān)系數(shù)據(jù)庫接口的應(yīng)用軟件具有相似的程序訪問機制，提供大量標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存取方法。b結(jié)構(gòu)簡單：從數(shù)據(jù)建模的前景看，關(guān)系數(shù)據(jù)庫具有相當(dāng)簡單的結(jié)構(gòu)（元組），可為用戶或程序提供多個復(fù)雜的視圖。數(shù)據(jù)庫設(shè)計和規(guī)范化過程也簡單易行和易于理解。由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的強有力的、多方面的功能，已經(jīng)有效地支持許多數(shù)據(jù)庫納

17、應(yīng)用。(2) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的不足:a. 數(shù)據(jù)類型表達(dá)能力差：從下一代應(yīng)用軟件的發(fā)展角度來看，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的根本缺陷在于缺乏直接構(gòu)造與這些應(yīng)用有關(guān)的信息的類型表達(dá)能力，缺乏這種能力將產(chǎn)生以下有害的影響，例如：大多數(shù)RDBMS產(chǎn)品所采用的簡單類型在重構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)的過程中將會出現(xiàn)性能問題；數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的額外復(fù)雜性；RDBMS產(chǎn)品和編程語言在數(shù)據(jù)類型方面的不協(xié)調(diào)。大多數(shù)現(xiàn)代的RDBMS產(chǎn)品已成熟地用于商務(wù)和財政方面，而這些領(lǐng)域不要求很高和很復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型。雖然這些產(chǎn)品多多少少克服了一些以上所述的缺點，但從理論上看關(guān)系數(shù)據(jù)模型不直接支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，這是由于第一范式的要求，所有的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為簡單的類型

18、，如整數(shù)、實數(shù)、雙精度數(shù)和字符串。對于工程應(yīng)用來說，這種不能支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的典型結(jié)果就是需要額外地分解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)工作，這些被分解的結(jié)構(gòu)不能直接表示應(yīng)用數(shù)據(jù)，且從基本成分重構(gòu)時也非常繁瑣和費時間。b復(fù)雜查詢功能差：關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的某些優(yōu)點也同時是它的不足之處。雖然SQL語言為數(shù)據(jù)查詢提供了很好的定義方法，但當(dāng)用于復(fù)雜信息的查詢時可能是非常繁瑣的。此外，在工程應(yīng)用時規(guī)范化的過程通常會產(chǎn)生大量的簡單表。在這種環(huán)境下由存取信息產(chǎn)生的查詢必須處理大量的表和復(fù)雜的碼聯(lián)系以及連接運算。 除非這些查詢以固定的例行程序方式提供，否則用戶就必須對SQL非常熟悉，以便適當(dāng)?shù)貫g覽數(shù)據(jù)庫，查出所需的信息。然而，一旦查詢

19、方式按固定例行程序方式進(jìn)行，用戶最終就進(jìn)行應(yīng)用軟件的常規(guī)維護。但應(yīng)用或人機接口軟件的變化又可能要求經(jīng)常修改例行的查詢，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的變化也可能導(dǎo)致例行查詢程序以及應(yīng)用或人機接口軟件的失效。由于這些原因，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的維護開銷可能是很大的。 由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫不能提供足夠的構(gòu)造能力及性能方面的原因，在進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中，不可能將許多工程問題直接分解成一些簡單的部分。由于缺乏直接指針存取方法，所以查詢有關(guān)的信息需要花費時間。c支持長事務(wù)能力差；由于RDBMS記錄鎖機制的顆粒度限制，對于支持多種記錄類型的大段數(shù)據(jù)的登記和檢查來說，簡單的記錄級的鎖機制是不夠的，但基于鍵值關(guān)系的較復(fù)雜的鎖機制來說

20、卻很難推廣也難以實現(xiàn)。 d環(huán)境應(yīng)變能力差：在要求系統(tǒng)頻繁改變的環(huán)境下，關(guān)系系統(tǒng)的成本高且修改困難。在工程應(yīng)用中支持模式演變（schema evolution）的功能是很重要的，而RDBMS不容易支持這種功能。另外，關(guān)系數(shù)據(jù)庫和編程語言所提供的數(shù)據(jù)類型的不一致，使得從一個環(huán)境轉(zhuǎn)換到另一個環(huán)境時需要多至30的附加代碼(3)對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型與關(guān)系數(shù)據(jù)模型的聯(lián)系與區(qū)別:a.關(guān)系數(shù)據(jù)模型具有較高的抽象層次，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡潔，只有一個核心概念即關(guān)系表，非常適合于一些常規(guī)的數(shù)據(jù)事務(wù)處理例如銀行業(yè)務(wù)、票務(wù)辦理、酒店預(yù)訂、工資和人事管理系統(tǒng)等。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫進(jìn)入到一個更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，例如多

21、媒體數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和移動對象數(shù)據(jù)管理。此時傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的局限性就日漸顯露。b.關(guān)系模型不支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，而復(fù)雜數(shù)據(jù)類型正是新型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中基本對象。復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理需要高級程序設(shè)計語言的參與，關(guān)系數(shù)據(jù)模型的限制使得像C+或Java等編寫的程序難以有效訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)c.由于提供了更好的程序組織形式和提高了程序的可靠性，面向?qū)ο蠓椒ê退枷胍褳槿藗儚V泛接受，從20世紀(jì)90年代開始，人們就沿著兩條途徑探討基于對象的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：將面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ㄒ腙P(guān)系數(shù)據(jù)庫，對其進(jìn)行基于對象的擴展，這就是對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫，其著眼點是將復(fù)雜類型數(shù)據(jù)引入到數(shù)據(jù)管理過程當(dāng)中。將面向?qū)ο蟪绦蛘Z言例如C+持久化，建立全新的

22、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這就是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其著眼點是將應(yīng)用操作引入到數(shù)據(jù)管理過程當(dāng)中。d.對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫的面向?qū)ο髷U展，其本質(zhì)上還是基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型；其特征是通過引入復(fù)雜數(shù)據(jù)類型突破了1NF限制，同時通過引入“繼承”和“引用”等技術(shù)增添了面向?qū)ο筮^程部分功能；其數(shù)據(jù)操縱語句是SQL（SQL3和SQL 2003）。e.對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型，而對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型是經(jīng)典關(guān)系數(shù)據(jù)模型的擴充。傳統(tǒng)關(guān)系模型中數(shù)據(jù)類型主要有整數(shù)、實數(shù)、字符串、時間型等簡單（原子）數(shù)據(jù)類型，對現(xiàn)實中較為復(fù)雜的實體缺少必要模擬和表現(xiàn)能力。因此，對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型就以數(shù)據(jù)類型擴充為主線而實現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的

23、面向?qū)ο髷U充。3.時態(tài)數(shù)據(jù)庫分為哪幾種類型，簡述各類時態(tài)數(shù)據(jù)庫的基本特征。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫描述數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫時所反映現(xiàn)實世界當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)這種狀態(tài)發(fā)生改變時需要通過合適的更新（插入、刪除和修改）再反映到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，這種更新通常發(fā)生后，原先的狀態(tài)就“自然”消失。對于許多應(yīng)用系統(tǒng)來說，只保存當(dāng)前狀態(tài)是不夠的。例如銀行系統(tǒng)、人事系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)等等，它們都需要著力維護相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)信息。需要顯式表示和管理與時間相關(guān)的數(shù)據(jù)就是時態(tài)信息。時態(tài)數(shù)據(jù)的形式特征是其由不顯含時間的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的時間標(biāo)簽組成，而本質(zhì)是需要將數(shù)據(jù)本身與特定的時間例如數(shù)據(jù)的生命周期等緊密結(jié)合，時間的處理和數(shù)據(jù)的管理相融相合，是數(shù)據(jù)

24、與其相關(guān)時間的整合體，因此，常規(guī)數(shù)據(jù)庫就不能有效進(jìn)行時態(tài)數(shù)據(jù)的管理。時態(tài)數(shù)據(jù)庫分為以下幾種類型：快照數(shù)據(jù)庫快照數(shù)據(jù)庫（Snapshot Database）以在特定時刻瞬間快照建立模型。現(xiàn)實世界是變化的，快照數(shù)據(jù)庫可以反映其某一個瞬間的情況?？煺諗?shù)據(jù)庫無法表示屬性與時間的關(guān)系，沒有維護狀態(tài)變遷的能力，只進(jìn)行當(dāng)前數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的查詢和更新，不能進(jìn)行以往歷史數(shù)據(jù)的查詢，而且隨著時間演進(jìn)，其更改的歷史數(shù)據(jù)將會丟失。它也不能進(jìn)行含有時間因素的推理?？煺諗?shù)據(jù)庫實際上是一種非時態(tài)數(shù)據(jù)庫，它反映數(shù)據(jù)的當(dāng)前狀態(tài)，時間推移將導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫狀態(tài)不斷改變，新狀態(tài)將覆蓋舊的狀態(tài)。 快照數(shù)據(jù)庫由靜態(tài)的二維關(guān)系表組成，分別是屬性維

25、和元組維。數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變遷由事務(wù)實現(xiàn)，一旦事務(wù)提交，其狀態(tài)變遷就立即生效，原來數(shù)據(jù)庫狀態(tài)也就完全丟失。下圖表示了快照數(shù)據(jù)庫的特性。快照數(shù)據(jù)庫中無法表示屬性與時間的關(guān)系，沒有維護狀態(tài)變遷的能力，不能夠進(jìn)行與時間相關(guān)的任何工作，快照數(shù)據(jù)庫狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的確切時刻是發(fā)生在Commit的時刻。這種數(shù)據(jù)庫稱為“快照數(shù)據(jù)庫”，意思是它只把握數(shù)據(jù)庫的當(dāng)前的一個快照狀態(tài)，“快照”狀態(tài)是隨著時間在不斷改變的。這里所說的“快照”和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的“快照”的概念不同：關(guān)系數(shù)據(jù)庫中快照是為了處理的需要（比如年底結(jié)帳的需要）對某個時刻（12月31日23時59分59秒）數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨立的數(shù)據(jù)備份。而這里使用的“快照”只是

26、指數(shù)據(jù)庫只保留一個數(shù)據(jù)庫狀態(tài)（通常是當(dāng)前狀態(tài)）的性質(zhì)。 從時態(tài)數(shù)據(jù)庫的觀點來看，快照數(shù)據(jù)庫不區(qū)分事務(wù)時間和有效時間?？煺諗?shù)據(jù)庫中的基本假定是：存儲在系統(tǒng)中的元組一定是現(xiàn)實世界中的有效事實。回滾數(shù)據(jù)庫回滾數(shù)據(jù)庫(Rollback Database)支持事務(wù)時間，它按事務(wù)時間進(jìn)行編址，保存過去每次事務(wù)提交，狀態(tài)演變之前的狀態(tài)?；貪L數(shù)據(jù)庫由三維的回滾關(guān)系組成，在屬性維和元組維的基礎(chǔ)上增加了事務(wù)時間維，因此可看作一個按時間編址的瞬象序列。每一個時間點都對應(yīng)于一個二維快照數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)庫快照數(shù)據(jù)庫考察特定時刻下現(xiàn)實世界的一個狀態(tài)，反應(yīng)了某一個瞬間的情況。例如圖1是一個快照數(shù)據(jù)庫的例子。從表2可以知道P

27、eter的一些基本信息。但是，對于 “Peter5年前是否為講師？” 這樣的問題，除非對數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊處理，否則將難以得到所需結(jié)果。為了解決此類問題，就需引入歷史數(shù)據(jù)庫。表2 快照數(shù)據(jù)庫NoNameBirthdayTitle019504478Peter1969-6-6Lecturer019504479James1966-7-8Prof.019504480Bush1963-8-16Prof.歷史數(shù)據(jù)庫與快照數(shù)據(jù)庫的主要區(qū)別是支持有效時間。在數(shù)據(jù)庫中添加對有效時間的支持后，就可以把上表改造成新的表如表3所示。表3 添加有效時間的數(shù)據(jù)庫NoNameSalaryTitleVTsVTe019504

28、478Jhon3000Lecturer1991-071994-09019504478Jhon4500Assiant-Prof.1994-102000-05019504478Jhon8000Prof.2000-062003-08019504478Jhon8000President2003-082006-08019504479White5000Assiant-Prof.2002-062007-09019504479White6500Prof.2007-10NOW對于上述問題“Jhon 5年前是不是講師？”。假如現(xiàn)在是2003年，那么可知5年前，即1998年Jhon已經(jīng)不是講師，而是副教授。 從這個

29、例子可以看到，加入了有效時間的歷史數(shù)據(jù)庫可以大大增加系統(tǒng)包含的信息量，方便人們對信息的處理。雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫回滾數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫各具優(yōu)點，因此，可以設(shè)計一種數(shù)據(jù)庫，使它既支持事務(wù)時間又支持有效時間，這就是雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫（Bitemporal Database）。雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫集成了前三種類型數(shù)據(jù)庫的基本功能特性，儲存了數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)實世界兩者發(fā)展的歷史。 雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫由時態(tài)關(guān)系組成，其時態(tài)關(guān)系是一個四維結(jié)構(gòu)。其中兩維是屬性和元組，另外兩維是事務(wù)時間和有效時間，一個時態(tài)關(guān)系可以看成是一個歷史關(guān)系的序列。對時態(tài)關(guān)系的一個回滾操作則是選取了一個特定的歷史關(guān)系，可對該歷史關(guān)系進(jìn)行查詢。而每一個事務(wù)則引起一個新的

30、歷史關(guān)系的建立。雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫如圖2所示。圖2 雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫雙時態(tài)關(guān)系的一種實現(xiàn)方法就是組合回滾數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫成為新的數(shù)據(jù)庫。 圖3是一個元組的四個歷史數(shù)據(jù)庫中的有效時間片斷組合。我們只是在原來的三維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上加了第四維有效時間維，使得數(shù)據(jù)庫變?yōu)樗膫€維結(jié)構(gòu)，元組維和屬性維與原來無異，故不在此給出。圖3 雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫的兩個時間維只要在事務(wù)維中任意截取事務(wù)時間點就可以找到相應(yīng)的元組的有效時間段，不同的事務(wù)時間點對應(yīng)不同的有效時間段（一般是這樣的，當(dāng)然也有有效時間段是一樣的不同事務(wù)時間點，如事務(wù)時間點T1 和T2 的有效時間段是一樣的）。 可以看出，在事務(wù)時間軸上，取不同的時間點，就產(chǎn)生不同的

31、歷史數(shù)據(jù)庫，我們可以對上圖中的對應(yīng)于四個事務(wù)時間點T1，T2，T3，T4的歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢操作。當(dāng)然圖中所示的只是一個元組的四個歷史數(shù)據(jù)庫中的有效時間片斷組合，對于其他元組的情況可以類似的進(jìn)行推理，而后，這些元組組合到一起即形成了四個不同的歷史數(shù)據(jù)庫。 所以，這四個歷史數(shù)據(jù)庫也可以成為是快照歷史數(shù)據(jù)庫，說是快照，是因為這四個數(shù)據(jù)庫是分別是四個事務(wù)時間的快照；說是歷史數(shù)據(jù)庫，是因為每個數(shù)據(jù)庫里面的紀(jì)錄是歷史數(shù)據(jù)庫屬性的，記載的是現(xiàn)實元組的真實變化的時間，而非數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變化的時間，我們可以在這四個數(shù)據(jù)庫里面進(jìn)行增加、改正、刪除及查詢的工作。 在雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫中，我們可以在當(dāng)前時間對以前的事務(wù)時間T

32、1時的該元組屬性或有效時間進(jìn)行改動。例如，可以在T4時間對T1時的歷史快照數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，通過改變有效時間區(qū)間t1，t2和t3為t1和 t3?？墒沟迷赥1時的快照歷史數(shù)據(jù)庫中的元組屬性（時間屬性）得到了改變。但原先事務(wù)時間不能改動，只是增加了一個新的紀(jì)錄，該記錄的事務(wù)時間是T4，記錄內(nèi)容是把原來的有效時間進(jìn)行了改變。 由此可見，雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫具有回滾數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的特性，在保存數(shù)據(jù)庫變遷歷史的同時，也保存了現(xiàn)實世界的真實的數(shù)據(jù)屬性，真正體現(xiàn)了對數(shù)據(jù)時態(tài)屬性的全面支持。當(dāng)然，時態(tài)數(shù)據(jù)庫是以犧牲大容量的儲存空間為代價的，對雙時態(tài)數(shù)據(jù)庫的儲存進(jìn)行優(yōu)化是時態(tài)數(shù)據(jù)庫研究的一個重要工作。5.試述數(shù)據(jù)、信

33、息和知識之間聯(lián)系與區(qū)別，知識分為哪幾種類型？（1） 數(shù)據(jù)、信息和知識之間聯(lián)系與區(qū)別：數(shù)據(jù)，知識和信息是三個相關(guān)的概念，平常使用中經(jīng)常不加區(qū)別，但從語義范疇上考慮三者并不具有相同語義，特別表現(xiàn)在其表達(dá)的側(cè)重面有所不同，信息是加工后的數(shù)據(jù)，信息也是數(shù)據(jù)，知識是一種可以進(jìn)行推理的信息，知識仍然是數(shù)據(jù)，a. 數(shù)據(jù)是對客觀事物記錄下來的、可以鑒別的符號，這些符號不僅指數(shù)字，而且包括字符、文字、圖形等等；數(shù)據(jù)經(jīng)過處理仍然是數(shù)據(jù)。處理數(shù)據(jù)是為了便于更好地解釋，只有經(jīng)過解釋，數(shù)據(jù)才有意義，才成為信息；可以說信息是經(jīng)過加工以后、并對客觀世界產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)。b. 信息 (1nformation) 是對客觀世界各種

34、事物的特征的反映，是關(guān)于客觀事實的可通訊的知識。c. 所謂知識，就是反映各種事物的信息進(jìn)入人們大腦，對神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生作用后留下的痕跡。知識是由信息形成的。d. 在管理過程中，同一數(shù)據(jù)，每個人的解釋可能不同，其對決策的影響可能不同。結(jié)果，決策者利用經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)做出決策，可能取得成功，也可能失敗，這里的關(guān)鍵在于對數(shù)據(jù)的解釋是否正確，即：是否正確地運用知識對數(shù)據(jù)做出解釋，以得到準(zhǔn)確的信息。（2）知識的類型：世界經(jīng)合組織（OECD）1996年年度報告（以知識為基礎(chǔ)的經(jīng)濟）將知識分為四種類型：1.知道是什么的知識（Know-what）主要是敘述事實方面的知識。2.知道為什么的知識（Know-why）,主

35、要是自然原理和規(guī)律方面的知識。3.知道怎么做的知識（Know-how）,主要是指對某些事物的技能和能力。4.知道是誰的知識（Know-who）,涉及誰知道和誰知道如何做某些事的知識。一般分類n1事實性知識：用于描述領(lǐng)域內(nèi)的有關(guān)概念、事實、事物的 屬性及狀態(tài)。如：中國航母在進(jìn)行遠(yuǎn)洋航行，太陽從東方 升起等。 n2過程性知識：與領(lǐng)域相關(guān)的、用于指出如何處理與問題相 關(guān)的信息以及求得問題的解。 例如，當(dāng)信道暢通時，請 發(fā)綠色信號等。 n3控制性知識：又稱為深層知識及元知識，是關(guān)于如何運用 已有的知識進(jìn)行問題求解的知識，也稱為關(guān)于知識的知識 按知識作用范圍 常識性知識：通用性知識，適用于所有領(lǐng)域；如一年有四個季節(jié)。 領(lǐng)域性知識：面向某個具體領(lǐng)域的知識，是專業(yè)性知識，如疾病診斷的知識。 按知識的確定性 確定性知識：指其邏輯值為真或假的知識，是精確性知識。例如，他是男性公民。 不確定性知識：不精確、不完