数据库系统概论课后答案.docx

第2章 关系数据库1 试述关系模型的三个组成部分。答：关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。2 试述关系数据语言的特点和分类。答：关系数据语言可以分为三类：关系代数语言。关系演算语言：元组关系演算语言和域关系演算语言。SQL：具有关系代数和关系演算双重特点的语言。这些关系数据语言的共同特点是，语言具有完备的表达能力，是非过程化的集合操作语言，功能强，能够嵌入高级语言中使用。4 试述关系模型的完整性规则。在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空？什么情况下才可以为空？答：实体完整性规则是指若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。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Ks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。即属性F本身不是主属性，则可以取空值，否则不能取空值。5设有一个SPJ数据库，包括S，P，J，SPJ四个关系模式：1）求供应工程J1零件的供应商号码SNO：Sno(Sno=J1（SPJ）)2）求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO：Sno(Sno=J1Pno=P1(SPJ)3）求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO：Sno(Pno=P1 （COLOR=红 （P）SPJ）)4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO：Jno(SPJ)- JNO（city=天津Color=红 （SSPJP）5）求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO：Jno，Pno(SPJ) Pno（Sno=S1 （SPJ）6试述等值连接与自然连接的区别和联系。答：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。7关系代数的基本运算有哪些 ? 如何用这些基本运算来表示其他运算? 答：并、差、笛卡尔积、投影和选择5种运算为基本的运算。其他3种运算，即交、连接和除，均可以用这5种基本运算来表达。第3章 关系数据库标准语言SQL1 试述 sQL 语言的特点。答：(l）综合统一。 sQL 语言集数据定义语言 DDL 、数据操纵语言 DML 、数据控制语言 DCL 的功能于一体。(2）高度非过程化。用 sQL 语言进行数据操作，只要提出“做什么”，而无需指明“怎么做”，因此无需了解存取路径，存取路径的选择以及 sQL 语句的操作过程由系统自动完成。 (3）面向集合的操作方式。 sQL 语言采用集合操作方式，不仅操作对象、查找结果可以是元组的集合，而且一次插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合。(4）以同一种语法结构提供两种使用方式。 sQL 语言既是自含式语言，又是嵌入式语言。作为自含式语言，它能够独立地用于联机交互的使用方式；作为嵌入式语言，它能够嵌入到高级语言程序中，供程序员设计程序时使用。(5）语言简捷，易学易用。2 试述 sQL 的定义功能。 sQL 的数据定义功能包括定义表、定义视图和定义索引。 SQL 语言使用 cREATE TABLE 语句建立基本表， ALTER TABLE 语句修改基本表定义， DROP TABLE 语句删除基本表；使用 CREATE INDEX 语句建立索引， DROP INDEX 语句删除索引；使用 CREATE VIEW 语句建立视图， DROP VIEW 语句删除视图。3 用 sQL 语句建立第二章习题 5 中的 4 个表。答：对于 S 表： S ( SNO , SNAME , STATUS , CITY ) ; 建 S 表： CREATE TABLE S ( Sno C(2) UNIQUE，Sname C(6) ，Status C(2)，City C(4);对于 P 表： P ( PNO , PNAME , COLOR , WEIGHT );建 P 表 ：CREATE TABLE P(Pno C(2) UNIQUE，Pname C(6)，COLOR C(2)， WEIGHT INT);对于 J 表： J ( JNO , JNAME , CITY） ; 建 J 表：CREATE TABLE J(Jno C(2) UNlQUE，JNAME C(8)， CITY C(4)对于 sPJ 表： sPJ ( sNo , PNo , JNo , QTY） ; 建 SPJ 表：SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)CREATE TABLE SPJ(Sno C(2)，Pno C(2)，JNO C(2)， QTY INT)4.针对上题中建立的 4 个表试用 sQL 语言完成第二章习题 5 中的查询。 ( l ）求供应工程 Jl 零件的供应商号码 SNO ;SELECT DIST SNO FROM SPJ WHERE JNO=J1( 2 ）求供应工程 Jl 零件 Pl 的供应商号码 SNO ; SELECT DIST SNO FROM SPJ WHERE JNO=J1 AND PNO=P1( 3 ）求供应工程 Jl 零件为红色的供应商号码 SNO ; SELECT SNO FROM SPJ,P WHERE JNO=J1 AND SPJ.PNO=P.PNO AND COLOR=红( 4 ）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号 JNO ;SELECT DIST JNO FROM SPJ WHERE JNO NOT IN (SELE JNO FROM SPJ,P,S WHERE S.CITY=天津 AND COLOR=红 AND S.SNO=SPJ.SNO AND P.PNO=SPJ.PNO)。( 5 ）求至少用了供应商 Sl 所供应的全部零件的工程号 JNO ;由于VFP不允许子查询嵌套太深，将查询分为两步A、查询S1供应商供应的零件号SELECT DIST PNO FROM SPJ WHERE SNO=S1结果是（P1，P2）B、查询哪一个工程既使用P1零件又使用P2零件。SELECT JNO FROM SPJ WHERE PNO=P1 AND JNO IN (SELECT JNO FROM SPJ WHERE PNO=P2)5针对习题3中的四个表试用SQL语言完成以下各项操作：(1)找出所有供应商的姓名和所在城市。 SELECT SNAME,CITY FROM S(2)找出所有零件的名称、颜色、重量。SELECT PNAME,COLOR,WEIGHT FROM P(3)找出使用供应商S1所供应零件的工程号码。 SELECT DIST JNO FROM SPJ WHERE SNO=S1(4)找出工程项目J2使用的各种零件的名称及其数量。SELECT PNAME,QTY FROM SPJ,P WHERE P.PNO=SPJ.PNO AND SPJ.JNO=J2(5)找出上海厂商供应的所有零件号码。SELECT PNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND CITY=上海(6)出使用上海产的零件的工程名称。SELECT JNAME FROM SPJ,S,JWHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY=上海 AND J.JNO=SPJ.JNO(7)找出没有使用天津产的零件的工程号码。注意: SELECT DISP JNO FROM SPJ WHERE JNO NOT IN (SELECT DIST JNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY=天津) 适用于JNO是唯一或不唯一的情况. 注意: SELECT DIST JNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY天津适用于JNO是唯一的情况(8)把全部红色零件的颜色改成蓝色。UPDATE P SET COLOR=蓝 WHERE COLOR=红(9)由S5供给J4的零件P6改为由S3供应。 UPDATE SPJ SET SNO=S3 WHERE SNO=S5 AND JNO=J4 AND PNO=P6(10)从供应商关系中删除供应商号是S2的记录，并从供应情况关系中删除相应的记录。 A、DELETE FROM S WHERE SNO=S2 B、DELETE FROM SPJ WHERE SNO=S2(11)请将(S2，J6，P4，200)插入供应情况关系。 INSERT INTO SPJ VALUES（S2，J6，P4，200）6 什么是基本表？什么是视图？答两者的区别和联系是什么？基本表是本身独立存在的表，在 sQL 中一个关系就对应一个表。视图是从一个或几个基本表导出的表。视图本身不独立存储在数据库中，是一个虚表。即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在导出视图的基本表中。视图在概念上与基本表等同，用户可以如同基本表那样使用视图，可以在视图上再定义视图。 7 试述视图的优点。答 ( l ）视图能够简化用户的操作； ( 2 ）视图使用户能以多种角度看待同一数据； ( 3 ）视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性； ( 4 ）视图能够对机密数据提供安全保护。8 所有的视图是否都可以更新？为什么？答:不是。视图是不实际存储数据的虚表，因此对视图的更新，最终要转换为对基本表的更新。因为有些视图的更新不能惟一有意义地转换成对相应基本表的更新，所以，并不是所有的视图都是可更新的.9 哪类视图是可以更新的？哪类视图是不可更新的？各举一例说明。答：基本表的行列子集视图一般是可更新的。若视图的属性来自集函数、表达式，则该视图肯定是不可以更新的。10 试述某个你熟悉的实际系统中对视图更新的规定。答VFP11请为三建工程项目建立一个供应情况的视图，包括供应商代码(SNO)、零件代码(PNO)、供应数量(QTY)。CREATE VIEW VSP AS SELECT SNO,PNO,QTY FROM SPJ,J WHERE SPJ.JNO=J.JNO AND J.JNAME=三建针对该视图VSP完成下列查询：(1)找出三建工程项目使用的各种零件代码及其数量。SELECT DIST PNO,QTY FROM VSP(2)找出供应商S1的供应情况。SELECT DIST * FROM VSP WHERE SNO=S1第4章 数据库安全性1 什么是数据库的安全性？答：数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。2 数据库安全性和计算机系统的安全性有什么关系？答：安全性问题不是数据库系统所独有的，所有计算机系统都有这个问题。只是在数据库系统中大量数据集中存放，而且为许多最终用户直接共享，从而使安全性问题更为突出。系统安全保护措施是否有效是数据库系统的主要指标之一。数据库的安全性和计算机系统的安全性，包括操作系统、网络系统的安全性是紧密联系、相互支持的，3 试述可信计算机系统评测标准的情况，试述TDI / TCSEC 标准的基本内容。答：各个国家在计算机安全技术方面都建立了一套可信标准。目前各国引用或制定的一系列安全标准中，最重要的是美国国防部（DoD ）正式颁布的 DoD 可信计算机系统评估标准 （伽sted Co 哪uter system Evaluation criteria ，简称TcsEc ，又称桔皮书）。（TDI / TCSEC 标准是将TcsEc 扩展到数据库管理系统，即 可信计算机系统评估标准关于可信数据库系统的解释 （Tmsted Database Interpretation 简称TDI , 又称紫皮书）。在TDI 中定义了数据库管理系统的设计与实现中需满足和用以进行安全性级别评估的标准。TDI 与TcsEc 一样，从安全策略、责任、保证和文档四个方面来描述安全性级别划分的指标。每个方面又细分为若干项。4 试述TcsEC ( TDI ）将系统安全级别划分为4 组7 个等级的基本内容。答：根据计算机系统对安全性各项指标的支持情况，TCSEC ( TDI ）将系统划分为四组（division ) 7 个等级，依次是D 、C ( CI , CZ ）、B ( BI , BZ , B3 ）、A ( AI ) ，按系统可靠或可信程度逐渐增高。这些安全级别之间具有一种偏序向下兼容的关系，即较高安全性级别提供的安全保护包含较低级别的所有保护要求，同时提供更多或更完善的保护能力。各个等级的基本内容为：D 级D 级是最低级别。一切不符合更高标准的系统，统统归于D 组。Cl 级只提供了非常初级的自主安全保护。能够实现对用户和数据的分离，进行自主存取控制（DAC ) ，保护或限制用户权限的传播。C2 级实际是安全产品的最低档次，提供受控的存取保护，即将Cl 级的DAC 进一步细化，以个人身份注册负责，并实施审计和资源隔离。Bl 级标记安全保护。对系统的数据加以标记，并对标记的主体和客体实施强制存取控制（MAC ）以及审计等安全机制。B2 级结构化保护。建立形式化的安全策略模型并对系统内的所有主体和客体实施DAC 和MACo B3 级安全域。该级的TCB 必须满足访问监控器的要求，审计跟踪能力更强，并提供系统恢复过程。Al 级验证设计，即提供B3 级保护的同时给出系统的形式化设计说明和验证以确信各安全保护真正实现。5 试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。答：实现数据库安全性控制的常用方法和技术有：( 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。6 什么是数据库中的自主存取控制方法和强制存取控制方法？ 答：自主存取控制方法：定义各个用户对不同数据对象的存取权限。当用户对数据库访问时首先检查用户的存取权限。防止不合法用户对数据库的存取。强制存取控制方法：每一个数据对象被（强制地）标以一定的密级，每一个用户也被（强制地）授予某一个级别的许可证。系统规定只有具有某一许可证级别的用户才能存取某一个密级的数据对象。7 .SQL 语言中提供了哪些数据控制（自主存取控制）的语句？请试举几例说明它们的使用方法。答：SQL 中的自主存取控制是通过GRANT语句和REVOKE语句来实现的。如：GRANT SELECT , INSERT ON Student TO 王平WITH GRANT OPTION ; 就将Student 表的SELECT 和INSERT 权限授予了用户王平，后面的“WITH GRANT OPTION ”子句表示用户王平同时也获得了“授权”的权限，即可以把得到的权限继续授予其他用户。REVOKE INSERT ON Student FROM 王平CASCADE ; 就将Student 表的INSERT 权限从用户王平处收回，选项CASCADE 表示，如果用户王平将Student 的INSERT 权限又转授给了其他用户，那么这些权限也将从其他用户处收回。8请用SQL的GRANT 和REVOKE语句(加上视图机制)完成以下授权定义或存取控制功能:( a ）用户王明对两个表有SELECT 权力。 GRANT SELECT ON 职工,部门 TO 王明( b ）用户李勇对两个表有INSERT 和DELETE 权力。 GRANT INSERT,DELETE ON 职工,部门 TO 李勇( c ) 每个职工只对自己的记录有SELECT 权力。 GRANT SELECT ON 职工 WHEN USER()=NAME TO ALL;( d ）用户刘星对职工表有SELECT 权力，对工资字段具有更新权力。 GRANT SELECT,UPDATE(工资) ON 职工 TO 刘星( e ）用户张新具有修改这两个表的结构的权力。 GRANT ALTER TABLE ON 职工,部门 TO 张新;( f ）用户周平具有对两个表所有权力（读，插，改，删数据），并具有给其他用户授权的权力。 GRANT ALL PRIVILIGES ON 职工,部门 TO 周平 WITH GRANT OPTION;( g ）用户杨兰具有从每个部门职工中SELECT 最高工资、最低工资、平均工资的权力，他不能查看每个人的工资。 CREATE VIEW 部门工资 AS SELECT 部门.名称,MAX(工资),MIN(工资),AVG(工资) FROM 职工,部门 WHERE 职工.部门号=部门.部门号 GROUP BY 职工.部门号 GRANT SELECT ON 部门工资 TO 杨兰;9 把习题8 中（1）-（7）的每一种情况，撤销各用户所授予的权力(1) REVOKE SELECT ON 职工，部门 FROM 王明；(2) REVOKE INSERT , DELETE ON 职工，部门 FROM 李勇；(3) REOVKE SELECT ON 职工WHEN USER ( ) =NAMEFROM ALI ;(4) REVOKE SELECT , UPDATE ON 职工FROM 刘星；(5) REVOKE ALTER TABLE ON 职工，部门FROM 张新；(6) REVOKE ALL PRIVILIGES ON 职工，部门FROM 周平；(7) REVOKE SELECT ON 部门工资FROM 杨兰；DROP VIEW 部门工资；10. 为什么强制存取控制提供了更高级别的数据库安全性？答：强制存取控制（MAC ）是对数据本身进行密级标记，无论数据如何复制，标记与数据是一个不可分的整体，只有符合密级标记要求的用户才可以操纵数据，从而提供了更高级别的安全性。11 理解并解释MAC 机制中主体、客体、敏感度标记的含义。答：主体是系统中的活动实体，既包括DBMS 所管理的实际用户，也包括代表用户的各进程。客体是系统中的被动实体，是受主体操纵的，包括文件、基表、索引、视图等。对于主体和 客体，DBMS 为它们每个实例（值）指派一个敏感度标记（Label ）。敏感度标记被分成若干级别，例如绝密（Top Secret ）、机密（Secret ） 可信( Confidential ）、公开（PubliC ）等。主体的敏感度标记称为许可证级别（ClearanCe 玫vel ) ，客体的敏感度标记称为密级（Classification Level ）。13 什么是数据库的审计功能，为什么要提供审计功能？答：审计功能是指DBMS 的审计模块在用户对数据库执行操作的同时把所有操作自动记录到系统的审计日志中。因为任何系统的安全保护措施都不是完美无缺的，蓄意盗窃破坏数据的人总可能存在。利用数据库的审计功能，DBA 可以根据审计跟踪的信息，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。14 统计数据库中存在何种特殊的安全性问题？答：统计数据库允许用户查询聚集类型的信息，如合计、平均值、最大值、最小值等，不允许查询单个记录信息。但是，人们可以从合法的查询中推导出不合法的信息，即可能存在隐蔽的信息通道，这是统计数据库要研究和解决的特殊的安全性问题。第5章 数据库完整性1什么是数据库的完整性？答:数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。2 数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系？答:数据的完整性和安全性是两个不同的概念，但是有一定的联系。前者是为了防止数据库中存在不符合语义的数据，防止错误信息的输入和输出，即所谓垃圾进垃圾出（ Garba : e In Garba : e out ）所造成的无效操作和错误结果。后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取。也就是说，安全性措施的防范对象是非法用户和非法操作，完整性措施的防范对象是不合语义的数据。3 什么是数据库的完整性约束条件？可分为哪几类？答完整性约束条件是指数据库中的数据应该满足的语义约束条件。一般可以分为六类：静态列级约束、静态元组约束、静态关系约束、动态列级约束、动态元组约束、动态关系约束。静态列级约束是对一个列的取值域的说明，包括以下几个方面： ( l ）对数据类型的约束，包括数据的类型、长度、单位、精度等； ( 2 ）对数据格式的约束； ( 3 ）对取值范围或取值集合的约束； ( 4 ）对空值的约束； ( 5 ）其他约束。静态元组约束就是规定组成一个元组的各个列之间的约束关系，静态元组约束只局限在单个元组上。静态关系约束是在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间常常存在各种联系或约束。常见的静态关系约束有： ( l ）实体完整性约束； ( 2 ）参照完整性约束； ( 3 ）函数依赖约束。动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件，包括下面两方面： ( l ）修改列定义时的约束； ( 2 ）修改列值时的约束。动态元组约束是指修改某个元组的值时需要参照其旧值，并且新旧值之间需要满足某种约束条件。动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件，例如事务一致性、原子性等约束条件。4 . DBMS 的完整性控制机制应具有哪些功能？答:DBMS 的完整性控制机制应具有三个方面的功能： ( l ）定义功能，即提供定义完整性约束条件的机制； ( 2 ）检查功能，即检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件；( 3 ）违约反应：如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数据的完整性。5 . RDBMS 在实现参照完整性时需要考虑哪些方面？答 RDBMs 在实现参照完整性时需要考虑以下几个方面： ( l ）外码是否可以接受空值。 ( 2 ）册 l 除被参照关系的元组时的考虑，这时系统可能采取的作法有三种： l ）级联删除（ CASCADES ) ; 2 ）受限删除（ RESTRICTED ) ; 3 ）置空值删除（ NULLIFIES ）。 ( 3 ）在参照关系中插入元组时的问题，这时系统可能采取的作法有： l ）受限插入； 2 ）递归插入。 ( 4 ）修改关系中主码的问题。一般是不能用 UPDATE 语句修改关系主码的。如果需要修改主码值，只能先删除该元组，然后再把具有新主码值的元组插入到关系中。如果允许修改主码，首先要保证主码的惟一性和非空，否则拒绝修改。然后要区分是参照关系还是被参照关系。6 假设有下面两个关系模式：职工（职工号，姓名，年龄，职务，工资，部门号），其中职工号为主码；部门（部门号，名称，经理名，电话），其中部门号为主码。用 sQL 语言定义这两个关系模式，要求在模式中完成以下完整性约束条件的定义：定义每个模式的主码；定义参照完整性；定义职工年龄不得超过 60 岁。答CREATE TABLE DEPT (Deptno NUMBER(2), Deptname VARCHAR(10), Manager VARCHAR(10), PhoneNumber Char(12) CONSTRAINT PK_SC RIMARY KEY(Deptno);CREATE TABLE EMP (Empno NUMBER(4), Ename VARCHAR(10), Age NUMBER(2), CONSTRAINT C1 CHECK ( Aage=60), Job VARCHAR(9), Sal NUMBER(7,2), Deptno NUMBER(2), CONSTRAINT FK_DEPTNO FOREIGN KEY(Deptno) REFFERENCES DEPT(Deptno);7 关系系统中，当操作违反实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性约束条件时，一般是如何分别进行处理的？答:对于违反实体完整性和用户定义的完整性的操作一般都采用拒绝执行的方式进行处理。而对于违反参照完整性的操作，并不都是简单地拒绝执行，有时要根据应用语义执行一些附加的操作，以保证数据库的正确性。第6章 关系数据库理论1 理解并给出下列术语的定义：函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码（All 一key ）、1 NF 、ZNF 、3NF 、BcNF 、多值依赖、4NF 。定义1：设R(U)是属性集U上的关系模式。X，Y是属性集U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或Y函数依赖于X，记作XY。（即只要X上的属性值相等，Y上的值一定相等。）术语和记号：XY，但Y不是X的子集，则称XY是非平凡的函数依赖。若不特别声明，总是讨论非平凡的函数依赖。XY，但Y是X的子集，则称XY是平凡的函数依赖。若XY，则X叫做决定因素(Determinant)。若XY，YX，则记作XY。若Y不函数依赖于X，则记作X Y。定义2：在R(U)中，如果 XY，并且对于X的任何一个真子集X，都有X Y，则称Y对X完全函数依赖 若XY，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖定义3：若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项，则关系模式R属于第一范式(1NF)。定义4：若关系模式R1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于码，则关系模式R2NF 。（即1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖则成为2NF）。定义5:关系模式R 中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z不是Y的子集)使得XY，Y X，Y Z成立，则称R3NF。定义6:关系模式R1NF 。若XY且Y不是X的子集时,X必含有码，则RBCNF。定义7:关系模式R1NF，如果对于R的每个非平凡多值依赖XY(Y不是X的子集，Z=U-X-Y不为空)，X都含有码，则称R4NF。2建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。学生：学号、姓名、出生年月、系名、班号、宿舍区。班级：班号、专业名、系名、人数、入校年份。系：系名、系号、系办公地点、人数。学会：学会名、成立年份、办公地点、人数。 语义如下：一个系有若干专业，每个专业每年只招一个班，每个班有若干学生。一个系的学生住在同一宿舍区。每个学生可参加若干学会，每个学会有若干学生。学生参加某学会有一个入会年份。 请给出关系模式，写出每个关系模式的极小函数依赖集，指出是否存在传递函数依赖，对于函数依赖左部是多属性的情况讨论函数依赖是完全函数依赖，还是部分函数依赖。指出各关系模式的候选码、外部码，有没有全码存在?解：(1)关系模式如下： 学生：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 班级：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear) 系：D(Dept，Dno，Office，Dnum) 学会：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum) (2)每个关系模式的最小函数依赖集如下： A、学生S (Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 的最小函数依赖集如下:SnoSname，SnoSbirth，SnoClass，ClassDept，DEPTRno 传递依赖如下：由于SnoDept，而DeptSno ，DeptRno（宿舍区）所以Sno与Rno之间存在着传递函数依赖。 由于ClassDept，Dept Class，DeptRno 所以Class与Rno之间存在着传递函数依赖。 由于SnoClass，ClassSno，ClassDept 所以Sno与Dept之间存在着传递函数依赖。 B、班级C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)的最小函数依赖集如下: ClassPname，ClassCnum，ClassCyear，PnameDept. 由于ClassPname，PnameClass，PnameDept 所以C1ass与Dept之间存在着传递函数依赖。C、系D(Dept，Dno，Office，Dnum)的最小函数依赖集如下： DeptDno，DnoDept，DnoOffice，DnoDnum 根据上述函数依赖可知，Dept与Office，Dept与Dnum之间不存在传递依赖。D、学会M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)的最小函数依赖集如下： MnameMyear，MnameMaddr，MnameMnum 该模式不存在传递依赖。 (3)各关系模式的候选码、外部码，全码如下： A、学生S候选码：Sno；外部码：Dept、Class；无全码 B、班级C候选码：Class；外部码：Dept；无全码 C、系D候选码：Dept或Dno；无外部码；无全码 D、学会M候选码：Mname；无外部码；无全码3 试由amstrong 公理系统推导出下面三条推理规则：( l ）合并规则：若X 一Z , X 一Y ，则有X 一YZ ( 2 ）伪传递规则：由x 一Y ，明吟z 有翔一z ( 3 ）分解规则：x 一Y , zcy ，有x 一z 证明( l ）已知X 一Z ，由增广律知哟，YZ ，又因为X 一Y ，可得狱一X 卜）YZ ，最后根据传递律得x 一YZ 。( 2 ）已知X 一Y ，据增广律得翔一Wy ，因为阴几）Z ，所以X 林协明，Z ，通过传递律可知翔一Z 。( 3 ）已知zcy ，根据自反律知、吟z ，又因为x 一Y ，所以由传递律可得x 一Z 。5 试举出3 个多值依赖的实例。答：（1）关系模式MSC ( M , S , C ）中，M 表示专业，S 表示学生，C 表示该专业的必修课。假设每个专业有多个学生，有一组必修课。设同专业内所有学生选修的必修课相同，实例关系如下。按照语义对于M 的每一个值M i , s 有一个完整的集合与之对应而不问C 取何值，所以M 一一S 。由于C 与S 的完全对称性，必然有M 一一C 成立。（2）关系模式ISA ( I , S , A ）中，I 表示学生兴趣小组，S 表示学生，A 表示某兴趣小组的活动项目。假设每个兴趣小组有多个学生，有若干活动项目。每个学生必须参加所在兴趣小组的所有活动项目，每个活动项目要求该兴趣小组的所有学生参加。按照语义有I 一一S , I 一一A 成立。（3）关系模式RDP ( R , D , P ）中，R 表示医院的病房，D 表示责任医务人员，P 表示病人。假设每个病房住有多个病人，有多个责任医务人员负责医治和护理该病房的所有病人。12下面的结论哪些是正确的? 哪些是错误的? 对于错误的请给一个反例说明之。（1）任何一个二目关系是属于3NF。答：正确。因为关系模式中只有两个属性，所以无传递。（2）任何一个二目关系是属于BCNF.答:正确。按BCNF的定义，若XY,且Y不是X的子集时，每个决定因素都包含码，对于二目关系决定因素必然包含码。详细证明如下：（任何二元关系模式必定是BCNF）。证明：设R为一个二目关系R(A1，A2)，则属性A1和A2之间可能存在以下几种依赖关系：A、A1A2，但A2A1，则关系R的码为A1，决定因素都包含码，所以，R是BCNF。B、A1A2，A2A1，则关系R的码为A2，所以决定因素都包含码，R是BCNF。包含码。R是BCNF。C、R的码为(A1，A2)（即A1 A2，A2 A1），决定因素都（3）任何一个二目关系是属于4NF.答:正确。因为只有两个属性，所以无非平凡的多值依赖。第7章 数据库设计1试述数据库设计过程。答：这里只概要列出数据库设计过程的六个阶段： ( l ）需求分析； ( 2 ）概念结构设计； ( 3 ）逻辑结构设计； ( 4 ）数据库物理设计； ( 5 ）数据库实施； ( 6 ）数据库运行和维护。这是一个完整的实际数据库及其应用系统的设计过程。不仅包括设计数据库本身，还包括数据库的实施、运行和维护。设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。2 试述数据库设计过程各个阶段上的设计描述。答：各阶段的设计要点如下： ( l ）需求分析：准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）。 ( 2 ）概念结构设计：通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体 DBMS 的概念模型。 ( 3 ）逻辑结构设计：将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型，并对其进行优化。 ( 4 ）数据库物理设计：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。 ( 5 ）数据库实施：设计人员运用 DBMS 提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。 ( 6 ）数据库运行和维护：在数据库系统运行过程中对其进行评价、调整与修改。3 试述数据库设计过程中结构设计部分形成的数据库模式。答：数据库结构设计的不同阶段形成数据库的各级模式，即： ( l ）在概念设计阶段形成独立于机器特点，独立于各个 DBMS 产品的概念模式，在本篇中就是 E 一 R 图； ( 2 ）在逻辑设计阶段将 E 一 R 图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式，然后在基本表的基础上再建立必要的视图 ( Vi 娜），形成数据的外模式； ( 3 ）在物理设计阶段，根据 DBMS 特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。4 试述数据库设计的特点。答：数据库设计既是一项涉及多学科的综合性技术又是一项庞大的工程项目。其主要特点有： ( l ）数据库建设是硬件、软件和干件（技术与管理的界面）的结合。 ( 2 ）从软件设计的技术角度看，数据库设计应该和应用系统设计相结合，也就是说，整个设计过程中要把结构（数据）设计和行为（处理）设计密切结合起来。5 需求分析阶段的设计目标是什么？调查的内容是什么？答：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“数据夕和“处理”，即获得用户对数据库的如下要求： ( l ）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。6 数据字典的内容和作用是什么？答：数据字典是系统中各类数据描述的集合。数据字典的内容通常包括： ( l ）数据项； ( 2 ）数据结构； ( 3 ）数据流； ( 4 ）数据存储； ( 5 ）处理过程五个部分。其中数据项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组成一个数据结构。数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流和数据存储的逻辑内容。数据字典的作用：数据字典是关于数据库中数据的描述，在需求分析阶段建立，是下一步进行概念设计的基础，并在数据库设计过程中不断修改、充实、完盖。7 什么是数据库的概念结构？试述其特点和设计策略。答：概念结构是信息世界的结构，即概念模型，其主要特点是： ( l ）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求，是对现实世界的一个真实模型； ( 2 ）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库设计成功的关键； ( 3 ）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充； ( 4 ）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。概念结构的设计策略通常有四种： l ）自顶向下，即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化； 2 ）自底向上，即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构； 3 ）逐步扩张，首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构； 4 ）混合策略，即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。8 什么叫数据抽象？试举例说明。答：数据抽象是对实际的人、物、事和概念进行人为处理，抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概念精确地加以描述，这些概念组成了某种模型。如“分类夕这种抽象是：定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型。这些对象具有某些共同的特性和行为。它抽象了对象值和型之间的， i 5 member of ”的语义。在 E 一 R 模型中，实体型就是这种抽象。例如在学校环境中，李英是老师，表示李英是教师类型中的一员，则教师是实体型，李英是教师实体型中的一个实体值，具有教师共同的特性和行为：在某个系某个专业教学，讲授某些课程，从事某个方向的科研。9 试述数据库概念结构设计的重要性和设计步骤。答：重要性：数据库概念设计是整个数据库设计的关键，将在需求分析阶段所得到的应用需求首先抽象为概念结构，以此作为各种数据模型的共同基础，从而能更好地、更准确地用某一 DBMS 实现这些需求。设计步骤：概念结构的设计方法有多种，其中最经常采用的策略是自底向上方法，该方法的设计步骤通常分为两步：第 1 步是抽象数据并设计局部视图，第 2 步是集成局部视图，得到全局的概念结构。 10 为什么要视图集成？视图集成的方法是什么？答：在对数据库系统进行概念结构设计时一般采用自底向上的设计方法，把繁杂的大系统分解子系统。首先设计各个子系统的局部视图，然后通过视图集成的方式将各子系统有机地融合起来，综合成一个系统的总视图。这样，设计清晰，由简到繁。由于数据库系统是从整体角度看待和描述数据的，因此数据不再面向某个应用而是整个系统。因此必须进行视图集成，使得数据库能被全系统的多个用户、多个应用共享使用。一般说来，视图集成可以有两种方式： ( l ）多个分 E 一 R 图一次集成; ( 2 ）逐步集成，用累加的方式一次集成两个分 E 一 R 图。无论采用哪种方式，每次集成局部 E 一 R 图时都需要分两步走： ( l ）合并，解决各分 E 一 R 图之间的冲突，将各分 E 一 R 图合并起来生成初步 E 一 R 图； ( 2 ）修改和重构，消除不必要的冗余，生成基本 E 一 R 图。 11 什么是数据库的逻辑结构设计？试述其设计步骤。答：数据库的逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本 E 一 R 图转换为与选用的 DBMS 产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计步骤为 : ( l ）将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型； ( 2 ）将转换来的关系、网状、层次模型向特定 DBMS 支持下的数据模型转换； ( 3 ）对数据模型进行优化。14 规范化理论对数据库设计有什么指导意义？答：规范化理论为数据库设计人员判断关系模式的优劣提供了理论标准，可用以指导关系数据模型的优化，用来预测模式可能出现的问题，为设计人员提供了自动产生各种模式的算法工具，使数据库设计工作有了严格的理论基础。 15 试述数据库物理设计的内容和步骤。答：数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的 DBMS 。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构，就是数据库的物理设计的主要内容。数据库的物理设计步骤通常分为两步： ( l ）确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构； ( 2 ）对物理结构进行评价，评价的重点是时间效率和空间效率。16 数据输入在实施阶段的重要性是什么？如何保证输入数据的正确性？答：数据库是用来对数据进行存储、管理与应用的，因此在实施阶段必须将原有系统中的历史数据输入到数据库。数据量一般都很大，而且数据来源于部门中的各个不同的单位。数据的组织方式、结构和格式都与新设计的数据库系统有相当的差距，组织数据录入就要将各类源数据从各个局部应用中抽取出来，分类转换，最后综合成符合新设计的数据库结构的形式，输入数据库。因此这样的数据转换、组织入库的工作是相当费力费时的工作。特别是原系统是手工数据处理系统时，各类数据分散在各种不同的原始表格、凭证、单据之中，数据输入工作量更大。保证输入数据正确性的方法：为提高数据输入工作的效率和质量，应该针对具体的应用环境设计一个数据录入子系统，由计算机来完成数据入库的任务。在源数据入库之前要采用多种方法对它们进行检验，以防止不正确的数据入库。17 什么是数据库的再组织和重构造？为什么要进行数据库的再组织和重构造？答：数据库的再组织是指：按原设计要求重新安排存储位置、回收垃圾、减少指针链等，以提高系统性能。数据库的重构造则是指部分修改数据库的模式和内模式，即修改原设计的逻辑和物理结构。数据库的再组织是不修改数据库的模式和内模式的。进行数据库的再组织和重构造的原因：数据库运行一段时间后，由于记录不断增、删、改，会使数据库的物理存储情况变坏，降低了数据的存取效率，数据库性能下降，这时 DBA 就要对数据库进行重组织。 DBMS 一般都提供用于数据重组织的实用程序。数据库应用环境常常发生变化，如增加新的应用或新的实体，取消了某些应用，有的实体与实体间的联系也发生了变化等，使原有的数据库设计不能满足新的需求，需要调整数据库的模式和内模式。这就要进行数据库重构造。 18 现有一局部应用，包括两个实体：“出版社”和“作者”，这两个实体是多对多的联系，请读者自己设计适当的属性，画出 E 一 R 图，再将其转换为关系模型（包括关系名、属性名、码和完整性约束条件）。答：关系模型为：作者（作者号，姓名，年龄，性别，电话，地址）出版社（出版社号，名称，地址，联系电话）出版（作者号，出版社号，书的数量）出版关系的主码作者号，出版社号分别参照作者关系的主码作者号和出版社关系的主码出版社号。19 请设计一个图书馆数据库，此数据库中对每个借阅者保存读者记录，包括：读者号，姓名，地址，性别，年龄，单位。对每本书存有：书号，书名，作者，出版社。对每本被借出的书存有读者号、借出日期和应还日期。要求：给出 E 一 R 图，再将其转换为关系模型。答 ：E 一 R 图为：关系模型为：读者（读者号，姓名，地址，性别书（书号，书名，作者，出版社）借书（读者号，书号，借出日期，年龄，单位）应还日期）第9章 关系查询处理和查询优化1 试述查询优化在关系数据库系统中的重要性和可能性。答：重要性：关系系统的查询优化既是 RDBMS 实现的关键技术又是关系系统的优点所在。它减轻了用户选择存取路径的负担。用户只要提出“干什么”，不必指出“怎么干”。查询优化的优点不仅在于用户不必考虑如何最好地表达查询以获得较好的效率，而且在于系统可以比用户程序的“优化夕做得更好。可能性：这是因为： ( l ）优化器可以从数据字典中获取许多统计信息，例如关系中的元组数、关系中每个属性值的分布情况、这些属性上是否有索引、是什么索引（ B 树索引还是 HASH 索引或惟一索引或组合索引）等。优化器可以根据这些信息选择有效的执行计划，而用户程序则难以获得这些信息。 ( 2 ）如果数据库的物理统计信息改变了，系统可以自动对查询进行重新优化以选择相适应的执行计划。在非关系系统中必须重写程序，而重写程序在实际应用中往往是不太可能的。 ( 3 ）优化器可以考虑数十甚至数百种不同的执行计划，从中选出较优的一个，而程序员一般只能考虑有限的几种可能性。 ( 4 ）优化器中包括了很多复杂的优化技术，这些优化技术往往只有最好的程序员才能掌握。系统的自动优化相当于使得所有人都拥有这些优化技术。2 对学生一课程数据库有如下的查询： SEI 王 CT Cn 即 ne FROM Student , Cou 拐 e , SC WHERE Student . Sno = SC . Sno AND SC . Cll