數據庫系統概論（第一章緒論）

第一章 緒論

1.1 數據庫系統概述

1. 4個基本概念：數據、數據庫、數據庫管理系統、數據庫系統

• 數據：描述事物的符號記錄
• 數據庫：數據庫是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量數據的集合（永久存儲、有組織、可共享）
  •  1、數據庫中的數據按一定的數據模型組織、描述和存儲；
  •  2、可共享
  •  3、具有較小的冗餘度
  •  4、較高的數據獨立性和易擴展性
• 數據庫管理系統：使位於用戶與操作系統之間的一層數據管理軟件（計算機基礎軟件，科學的組織和存儲數據，高效的獲取和維護數據）
  • 數據定義功能
  • 數據組織、存儲和管理
  • 數據操縱功能（查詢、插入、刪除、修改）
  • 數據庫的事務管理和運行管理
  • 數據庫的建立和維護功能
• 數據庫系統：數據庫系統是由數據庫、數據庫管理系統（及其應用開發工具）、應用程序和數據庫管理員(DataBase Administrator,DBA)組成的存儲、管理、處理和維護數據的系統
   

   DBS的核心是DBMS，DBMS的核心是DB，DB的核心是數據模型

1. 計算機系統層次結構：硬件、操作系統、數據庫管理系統、應用開發工具、應用系統
2. 數據庫發展階段：人工管理階段、文件系統階段、數據庫系統階段。從文件系統到數據庫系統標着着數據管理技術的飛躍。
3. 數據庫系統特點：

   • 數據結構化（數據庫系統和文件系統的本質區別）
     • 所謂“整體“結構化是指數據庫中的數據不再僅僅針對某一個應用，而是面向整個組織或企業；不僅數據內部是結構化的，而且整體式結構化的，數據之間是具有聯繫的。
   • 數據共享性高、冗餘度低且易擴充（數據共享可以大大減少數據冗餘，節約存儲空間，避免數據之間的不相容性和不一致性）
   • 數據獨立性高
     • 物理獨立性：指用戶的應用程序與數據庫中數據的物理儲存時相互獨立的。
     • 邏輯獨立性：指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。
     • 數據的獨立性是由數據管理系統提供的二級映像功能來保證的。
   • 數據由數據庫管理系統統一管理和控制
     • 數據的安全性保護：是指保護數據以防止不合法使用造成的數據泄密和破壞
     • 數據的完整性檢查是指數據的正確性、有效性和相容性
     • 併發控制：當多個用戶的併發進程同時存取、修改數據庫時，可能會發生相互干擾而得到錯誤的結果或使得數據庫的完整性遭到破壞，因此對對用戶的併發操作加以控制和協調
     • 數據庫恢復：數據庫系統必須具有將數據庫從錯誤狀態恢復到某一已知的正確狀態的功能。

   綜上所述：

數據庫是長期存儲在計算機內有組織、大量、可共享的數據集合，它可以供各種用戶共享，具有最小冗餘度和較高的數據獨立性。數據庫管理系統在數據庫建立、運用和維護時對數據庫進行統一控制，以保證數據的完整性和安全性，並在多用戶同時使用數據庫時進行併發控制，在發生故障後進行數據庫恢復。

     

1.2 數據模型

數據模型是對現實世界的抽象模擬，是數據庫系統的核心和基礎。

第一類：概念模型（信息模型）

1.2.1 基本概念

• 實體(entity)：客觀存在並可相互區別的事物
• 屬性(attribute)：實體所具有的某一特性
• 碼(key)：唯一標識實體的屬性集
• 域：屬性的取值範圍
• 實體型(entity type)：用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體。例如學生(學號，姓名，性別，出生年月日，所在院系，入學時間)就是一個實體型
• 實體集(entity set)：同一類型實體的集合。例如，全體學生就是一個實體集
• 聯繫(relationship)：實體之間的聯繫通常是指不同實體集之間的聯繫，實體之間的聯繫有一對一、一對多和多對多等多種類型

概念模型的表示方法：實體-聯繫方法，該方法用E-R圖來描述現實世界的概念模型，E-R方法也稱E-R模型。 

數據模型的組成要素：數據結構、數據操作和數據的完整性約束條件

1. 數據結構：數據庫的組成對象以及對象之間的聯繫，數據結構是對所描述的對象類型的集合，是對系統靜態文件的描述。
2. 數據操縱：對數據庫中各種對象的實例允許執行的操作的集合，包括操作及有關操作規則，主要有查詢、更新（插入、刪除、修改），數據操作是對系統動態特性的描述。
3. 數據的完整性約束條件：一組完整性規則，完整性規則是給定的數據模型中數據及其聯繫所具有的制約和依存規則，用以限定符合數據模型的數據庫狀態以及狀態的變化，及保證數據的正確、有效和相容。

第二類：邏輯模型和概念模型

邏輯模型：層次模型、網狀模型、關係模型、面向對象數據模型和對象關係數據模型、半結構化數據模型等(相當於數據結構的邏輯結構)

物理模型：是對數據最底層的抽象（相當於數據結構的存儲結構）

1.2.2 層次模型（類似於樹結構)

• 根節點有且只有一個節點沒有雙親結點
• 根以外的其他節點有且只有一個雙親結點

基本特點:任何一個給定的記錄值只能按其層次路徑查看，沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。

1.2.3 網狀模型

• 允許一個以上的結點無雙親
• 可以有多對多

1.2.4 關係模型

關係數據庫系統採用關係模型作爲數據的組織方式

實體完整性和參照完整性是關係數據庫的兩個不變性

基本概念：

• 關係(ralation)：一個關係對應通常說的一張表
• 元組(tuple)：表中的一行即爲一個元組
• 屬性(attribute)：表中的一列即爲一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即爲屬性名
• 碼(key)：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組
• 域(domain)：域是一組具有相同數據類型的值的集合。即某個屬性的取值範圍
• 分量：元組中的一個屬性值
• 關係模式：對關係的描述，一般表示爲
• 關係名(屬性1，屬性2，···，屬性n)

關係模型要求關係必須是規範化的，即要求關係必須滿足一定的規範條件，最基本的一條就是，關係的每一個分量必須是一個不可分的數據項，也就是不允許表中還有表。

關係的完整性約束條件：實體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性

關係模型中的數據操作是集合操作，操作對象和操作結果都是關係，關係模型把存取路徑向用戶屏蔽起來，用戶只要指出“幹什麼”或“找什麼”，不必詳細說明“怎麼幹”或“怎麼找”。（DBMS詳細說明怎麼幹）

關係模型的優缺點：

優點：

• 關係模型和格式化模型不同，它是建立在嚴格的數學概念的基礎上的。
• 關係模型的概念單一
• 關係模型的存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數據獨立性、更好的安全保密性，也簡化了程序員和數據開發建立的工作。

缺點：

• 由於存取路徑對用戶隱蔽，查詢效率往往不如格式化數據模型
• 爲了提高性能，DBMS必須對用戶的查詢請求進行優化。

1.3 數據庫系統的結構

1.3.1數據庫系統模式的概念

數據模型中有“型”（模式）和“值”（實例），型是指對某一類數據的結構和屬性的說明，值是型的一個具體賦值。

模式是相對穩定的，而實例是相對變動的。

1.3.2數據庫系統的三級模式結構

1.模式(schema)(中間層)（一個數據庫只有一個模式）

模式也稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特徵的描述，是所有用戶的公共數據視圖

• 定義數據的邏輯結構
• 定義數據之間的聯繫
• 定義與數據有關的安全性和完整性要求

2.外模式(external schema)（一個數據庫有多個外模式）

外模式也稱子模式或用戶模式，它是數據庫用戶能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特徵的描述，是數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。

3.內模式(internal schema)（一個數據庫只有一個內模式）

內模式也稱存儲模式。它是數據物理結構和存儲方式的描述，是數據在數據庫內部的組織方式。

1.3.3  數據庫的二級映像功能與數據獨立性

1、外模式/模式映像(邏輯獨立性)

模式描述的全局邏輯結構，外模式描述的數據的局部邏輯結構。

當模式發生改變時，由DBA對外模式/模式映像作出相應的修改，保持外模式不變。因爲應用程序是根據外模式編寫的，從而保證應用程序不必修改。進而保證了數據與程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。

2、模式/內模式映像（物理獨立性）

當存儲結構發生改變時，由DBA對模式/內模式映像作出相應的修改，保持模式不變，從而保證了應用程序不必修改。進而保證了數據與程序的物理獨立性，簡稱數據的物理獨立性。

數據和程序之間的獨立性是的數據的定義和描述可以從應用程序中分離出去，由於數據的存取有數據庫管理系統管理，從而簡化了應用程序的編制，大大減少了應用程序的維護和修改。

1.4 數據庫系統的組成

1. 硬件平臺及數據庫
2. 軟件
3. 人員
   1. 數據庫管理員
      1. 決定數據庫的信息內容和結構
      2. 決定數據庫的存儲結構和存取策略
      3. 定義數據庫的安全性約束和完整性檢查條件
      4. 監控數據庫的使用與運行
      5. 對數據庫進行改進、重組、重構
   2. 系統分析員和數據庫設計人員
   3. 應用程序員
   4. 用戶
      1. 偶然用戶
      2. 簡單用戶
      3. 複雜用戶

小結：

本章簡要介紹了概念模型、組成數據模型的三個要素、和三種主要的數據庫模型--層次模型、網狀模型、關係模型

還介紹了數據庫管理系統內部的系統結構，數據庫系統三級模式和兩層映像的系統結構保證了數據庫系統能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。

最後介紹了數據系統的組成
 

習題：

1 ．試述數據、數據庫、數據庫系統、數據庫管理系統的概念。

• ( l ）數據（ Data ) ：描述事物的符號記錄稱爲數據。
• ( 2 ）數據庫（ DataBase ，簡稱 DB ) ：數據庫是長期儲存在計算機內的、有組織的、可共享的數據集合。數據庫中的數據按一定的數據模型組織、描述和儲存，具有較小的冗餘度、較高的數據獨立性和易擴展性，並可爲各種用戶共享。
• ( 3 ）數據庫系統（ DataBas 。 Sytem ，簡稱 DBS ) ：數據庫系統是指在計算機系統中引入數據庫後的系統構成，一般由數據庫、數據庫管理系統（及其開發工具）、應用系統、數據庫管理員構成。
• ( 4 ）數據庫管理系統（ DataBase Management sytem ，簡稱 DBMs ) ：數據庫管理系統是位於用戶與操作系統之間的一層數據管理軟件，用於科學地組織和存儲數據、高效地獲取和維護數據。 DBMS 的主要功能包括數據定義功能、數據操縱功能、數據庫的運行管理功能、數據庫的建立和維護功能。解析 DBMS 是一個大型的複雜的軟件系統，是計算機中的基礎軟件。

2 ．使用數據庫系統有什麼好處？

使用數據庫系統的好處是由數據庫管理系統的特點或優點決定的。使用數據庫系統的好處很多，

• 可以大大提高應用開發的效率，方便用戶的使用，減輕數據庫系統管理人員維護的負擔，等等。
• 使用數據庫系統可以大大提高應用開發的效率。（因爲在數據庫系統中應用程序不必考慮數據的定義、存儲和數據存取的具體路徑，這些工作都由 DBMS 來完成。用一個通俗的比喻，使用了 DBMS 就如有了一個好參謀、好助手，許多具體的技術工作都由這個助手來完成。開發人員就可以專注於應用邏輯的設計，而不必爲數據管理的許許多多複雜的細節操心。）
• 還有，當應用邏輯改變，數據的邏輯結構也需要改變時，由於數據庫系統提供了數據與程序之間的獨立性，數據邏輯結構的改變是 DBA 的責任，開發人員不必修改應用程序，或者只需要修改很少的應用程序，從而既簡化了應用程序的編制，又大大減少了應用程序的維護和修改。
• 使用數據庫系統可以減輕數據庫系統管理人員維護系統的負擔。因爲 DBMS 在數據庫建立、運用和維護時對數據庫進行統一的管理和控制，包括數據的完整性、安全性、多用戶併發控制、故障恢復等，都由 DBMS 執行。
• 總之，使用數據庫系統的優點是很多的，既便於數據的集中管理，控制數據冗餘，提高數據的利用率和一致性，又有利於應用程序的開發和維護。

3 ．試述文件系統與數據庫系統的區別和聯繫。

文件系統與數據庫系統的區別是：文件系統面向某一應用程序，共享性差，冗餘度大，數據獨立性差，記錄內有結構，整體無結構，由應用程序自己控制。數據庫系統面向現實世界，共享性高，冗餘度小，具有較高的物理獨立性和一定的邏輯獨立性，整體結構化，用數據模型描述，由數據庫管理系統提供數據的安全性、完整性、併發控制和恢復能力。

文件系統與數據庫系統的聯繫是：文件系統與數據庫系統都是計算機系統中管理數據的軟件。解析文件系統是操作系統的重要組成部分；而 DBMS 是獨立於操作系統的軟件。但是 DBMS 是在操作系統的基礎上實現的；數據庫中數據的組織和存儲是通過操作系統中的文件系統來實現的。

4 ．舉出適合用文件系統而不是數據庫系統的例子；再舉出適合用數據庫系統的應用例子。答 ：

• ( l ）適用於文件系統而不是數據庫系統的應用例子：數據的備份、軟件或應用程序使用過程中的臨時數據存儲一般使用文件比較合適。早期功能比較簡單、比較固定的應用系統也適合用文件系統。
•  ( 2 ）適用於數據庫系統而非文件系統的應用例子目前，幾乎所有企業或部門的信息系統都以數據庫系統爲基礎，都使用數據庫。例如，一個工廠的管理信息系統（其中會包括許多子系統，如庫存管理系統、物資採購系統、作業調度系統、設備管理系統、人事管理系統等），學校的學生管理系統，人事管理系統，圖書館的圖書管理系統，等等，都適合用數據庫系統。

5 ．試述數據庫系統的特點。

 ( l ）數據結構化數據庫系統實現整體數據的結構化，這是數據庫的主要特徵之一，也是數據庫系統與文件系統的本質區別。

 ( 2 ）數據的共享性高，冗餘度低，易擴充。

 ( 3 ）數據獨立性高數據獨立性包括數據的物理獨立性和數據的邏輯獨立性。數據庫管理系統的模式結構和二級映像功能保證了數據庫中的數據具有很高的物理獨立性和邏輯獨立性。

( 4 ）數據由 DBMS 統一管理和控制。 DBMS 必須提供統一的數據控制功能，包括數據的安全性保護、數據的完整性檢查、併發控制和數據庫恢復。

DBMS 數據控制功能包括四個方面：

• 數據的安全性保護：保護數據以防止不合法的使用造成的數據的泄密和破壞；
• 數據的完整性檢查：將數據控制在有效的範圍內，或保證數據之間滿足一定的關係；
• 併發控制：對多用戶的併發操作加以控制和協調，保證併發操作的正確性；
• 數據庫恢復：當計算機系統發生硬件故障、軟件故障，或者由於操作員的失誤以及故意的破壞影響數據庫中數據的正確性，甚至造成數據庫部分或全部數據的丟失時，能將數據庫從錯誤狀態恢復到某一已知的正確狀態（亦稱爲完整狀態或一致狀態）。

數據庫是長期存儲在計算機內有組織的大量的共享的數據集合，它可以供各種用戶共享，具有最小冗餘度和較高的數據獨立性。 DBMS 在數據庫建立、運用和維護時對數據庫進行統一控制，以保證數據的完整性、安全性，並在多用戶同時使用數據庫時進行併發控制，在發生故障後對系統進行恢復。數據庫系統的出現使信息系統從以加工數據的程序爲中心轉向圍繞共享的數據庫爲中心的新階段。

6 ．數據庫管理系統的主要功能有哪些？

• ( l ）數據庫定義功能；
• ( 2 ）數據存取功能；
• ( 3 ）數據庫運行管理；
• ( 4 ）數據庫的建立和維護功能。

7 ．試述數據模型的概念、數據模型的作用和數據模型的三個要素。

數據模型是數據庫中用來對現實世界進行抽象的工具，是數據庫 中用於提供信息表示和操作手段的形式構架。一般地講，數據模型是嚴格定義的概念的集合。這些概念精確描述了系統的靜態特性、動態特性和完整性約束條件。因此數據模型通常由數據結構、數據操作和完整性約束三部分組成。

•  ( l ）數據結構：是所研究的對象類型的集合，是對系統靜態特性的描述。
•  ( 2 ）數據操作：是指對數據庫中各種對象（型）的實例（值）允許進行的操作的集合，包括操作及有關的操作規則，是對系統動態特性的描述。
•  ( 3 ）數據的約束條件：是一組完整性規則的集合。完整性規則是給定的數據模型中數據及其聯繫所具有的制約和依存規則，用以限定符合數據模型的數據庫狀態以及狀態的變化，以保證數據的正確、有效、相容。解析數據模型是數據庫系統中最重要的概念之一

8 ．試述概念模型的作用。

概念模型實際上是現實世界到機器世界的一箇中間層次。概念模型用於信息世界的建模，是現實世界到信息世界的第一層抽象，是數據庫設計人員進行數據庫設計的有力工具，也是數據庫設計人員和用戶之間進行交流的語言。

9 ．定義並解釋概念模型中以下術語：實體，實體型，實體集，屬性，碼，實體聯繫圖（ E 一 R 圖）

• 實體：客觀存在並可以相互區分的事物叫實體。
• 實體型：具有相同屬性的實體具有相同的特徵和性質，用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱爲實體型。
• 實體集：同型實體的集合稱爲實體集。
• 屬性：實體所具有的某一特性，一個實體可由若干個屬性來刻畫。
• 碼：惟一標識實體的屬性集稱爲碼。
• 實體聯繫圖（ E 一 R 圖）：提供了表示實體型、屬性和聯繫的方法： · 實體型：用矩形表示，矩形框內寫明實體名； · 屬性：用橢圓形表示，並用無向邊將其與相應的實體連接起來； · 聯繫：用菱形表示，菱形框內寫明聯繫名，並用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯繫的類型（ 1 : 1 , 1 : n 或 m : n ）。

10、試述層次模型的概念，舉出三個層次模型的實例。

 ( l ）教員學生層次數據庫模型

( 2 ）行政機構層次數據庫模型

( 3 ）行政區域層次數據庫模型

11 ．試述網狀模型的概念，舉出三個網狀模型的實例。

滿足下面兩個條件的基本層次聯繫集合爲網狀模型。

 ( l ）允許一個以上的結點無雙親； ( 2 ）一個結點可以有多於一個的雙親。

實例 1 :

實例 2 :

實例 3 :

12 ．試述網狀、層次數據庫的優缺點。

層次模型的優點主要有：

• ( l ）模型簡單，對具有一對多層次關係的部門描述非常自然、直觀，容易理解，這是層次數據庫的突出優點；
• ( 2 ）用層次模型的應用系統性能好，特別是對於那些實體間聯繫是固定的且預先定義好的應用，採用層次模型來實現，其性能優於關係模型；
• ( 3 ）層次數據模型提供了良好的完整性支持。

層次模型的缺點主要有：

• ( l ）現實世界中很多聯繫是非層次性的，如多對多聯繫、一個結點具有多個雙親等，層次模型不能自然地表示這類聯繫，只能通過引入冗餘數據或引入虛擬結點來解決；
• ( 2 ）對插入和刪除操作的限制比較多；
• ( 3 ）查詢子女結點必須通過雙親結點。

網狀數據模型的優點主要有：

• ( l ）能夠更爲直接地描述現實世界，如一個結點可以有多個雙親；
• ( 2 ）具有良好的性能，存取效率較高。

網狀數據模型的缺點主要有：

• ( l ）結構比較複雜，而且隨着應用環境的擴大，數據庫的結構就變得越來越複雜，不利於最終用戶掌握；
• ( 2 ）其 DDL 、 DML 語言複雜，用戶不容易使用。由於記錄之間聯繫是通過存取路徑實現的，應用程序在訪問數據時必須選擇適當的存取路徑。因此，用戶必須瞭解系統結構的細節，加重了編寫應用程序的負擔。

13．試述關係模型的概念，定義並解釋以下術語： ( l ）關係（ 2 ）屬性（ 3 ）域（ 4 ）元組 ( 5 ）主碼（ 6 ）分量（ 7 ）關係模式

關係模型由關係數據結構、關係操作集合和關係完整性約束三部分組成。在用戶觀點下，關係模型中數據的邏輯結構是一張二維表，它由行和列組成。

• ( l ）關係：一個關係對應通常說的一張表；
• ( 2 ）屬性：表中的一列即爲一個屬性；
• ( 3 ）域：屬性的取值範圍；
• ( 4 ）元組：表中的一行即爲一個元組；
• ( 5 ）主碼：表中的某個屬性組，它可以惟一確定一個元組；
• ( 6 ）分量：元組中的一個屬性值；
• ( 7 ）關係模式：對關係的描述，一般表示爲關係名（屬性 1 ，屬性 2 ， … ，屬性 n )

14 ．試述關係數據庫的特點。

關係數據模型具有下列優點：

• ( l ）關係模型與非關係模型不同，它是建立在嚴格的數學概念的基礎上的。
• ( 2 ）關係模型的概念單一，無論實體還是實體之間的聯繫都用關係表示，操作的對象和操作的結果都是關係，所以其數據結構簡單、清晰，用戶易懂易用。
• ( 3 ）關係模型的存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數據獨立性、更好的安全保密性，也簡化了程序員的工作和數據庫開發建立的工作。當然，關係數據模型也有缺點，其中最主要的缺點是，由於存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如非關係數據模型。因此爲了提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優化，增加了開發數據庫管理系統的難度。

15 ．試述數據庫系統三級模式結構，這種結構的優點是什麼？

• 數據庫系統的三級模式結構由外模式、模式和內模式組成。
• 外模式，亦稱子模式或用戶模式，是數據庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特徵的描述，是數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。
• 模式，亦稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特徵的描述，是所有用戶的公共數據視圖。模式描述的是數據的全局邏輯結構。外模式涉及的是數據的局部邏輯結構，通常是模式的子集。
• 內模式，亦稱存儲模式，是數據在數據庫系統內部的表示，即對數據的物理結構和存儲方式的描述。
• 數據庫系統的三級模式是對數據的三個抽象級別，它把數據的具體組織留給 DBMs 管理，使用戶能邏輯抽象地處理數據，而不必關心數據在計算機中的表示和存儲。
• 爲了能夠在內部實現這三個抽象層次的聯繫和轉換，數據庫系統在這三級模式之間提供了兩層映像：外模式／模式映像和模式／內模式映像。正是這兩層映像保證了數據庫系統中的數據能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。

16 ．定義並解釋以下術語：模式、外模式、內模式、 DDL 、 DML 模式，

• 模式亦稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特徵的描述，是所有用戶的公共數據視圖。模式描述的是數據的全局邏輯結構。
• 外模式涉及的是數據的局部邏輯結構，通常是模式的子集。
• 內模式，亦稱存儲模式，是數據在數據庫系統內部的表示，即對數據的物理結構和存儲方式的描述。
• DDL ：數據定義語言，用來定義數據庫模式、外模式、內模式的語言。
• DML ：數據操縱語言，用來對數據庫中的數據進行查詢、插入、刪除和修改的語句。

17 ．什麼叫數據與程序的物理獨立性？什麼叫數據與程序的邏輯獨立性？爲什麼數據庫系統具有數據與程序的獨立性？

• 數據與程序的邏輯獨立性：當模式改變時（例如增加新的關係、新的屬性、改變屬性的數據類型等），由數據庫管理員對各個外模式／模式的映像做相應改變，可以使外模式保持不變。應用程序是依據數據的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數據與程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。
• 數據與程序的物理獨立性：當數據庫的存儲結構改變了，由數據庫管理員對模式／內模式映像做相應改變，可以使模式保持不變，從而應用程序也不必改變，保證了數據與程序的物理獨立性，簡稱數據的物理獨立性。
• 數據庫管理系統在三級模式之間提供的兩層映像保證了數據庫系統中的數據能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。

18 ．試述數據庫系統的組成。

數據庫系統一般由數據庫、數據庫管理系統（及其開發工具）、應用系統、數據庫管理員和用戶構成。

19 . DBA 的職責是什麼？

負責全面地管理和控制數據庫系統。具體職責包括：

• ① 決定數據庫的信息內容和結構；
• ② 決定數據庫的存儲結構和存取策略；
• ③ 定義數據的安全性要求和完整性約束條件；
• ④ 監督和控制數據庫的使用和運行；
• ⑤ 改進和重組數據庫系統。

20 ．系統分析員、數據庫設計人員、應用程序員的職責是什麼？答

• 系統分析員負責應用系統的需求分析和規範說明，
• 系統分析員要和用戶及 DBA 相結合，確定系統的硬件、軟件配置，並參與數據庫系統的概要設計。
• 數據庫設計人員負責數據庫中數據的確定、數據庫各級模式的設計。數據庫設計人員必須參加用戶需求調查和系統分析，然後進行數據庫設計。在很多情況下，數據庫設計人員就由數據庫管理員擔任。應用程序員負責設計和編寫應用系統的程序模塊，並進行調試和安裝。