数据库系统原理课后答案(学生)

《数据库系统原理》简答题

第一章数据库系统基本概念-

1.1名词解释

(1) DB：即数据库（Database),是统一管理的相关数据的集合。 DB能为各种用户共享，具有最小冗余度，数据间联系密切，而又有较高的数据独立性。

(2) DBMS：即数据库管理系统（Database Management System)，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。 DBMS总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型、面向对象型DBMS。

(3) DBS：即数据库系统（Database System),是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即采用了数据库技术的计算机系统。

(4)联系的元数：与一个联系有关的实体集的个数。

(5) 1：1联系：如果实体集E1中的每个实体最多只能和实体集E2中的一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1对E2的联系称为“一对一联系”，记为“1：1”。

(6) 1：N联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和E1中的一个实体有联系，那么E1对E2的联系是“一对多联系”，记为“1：N”。

(7) M：N联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么E1对E2的联系是“多对多联系”，记为“M：N”。

(8) 数据模型：模型是对现实世界的抽象。在数据库技术中，表示实体类型及实体类型间联系的模型称为“数据模型”。它可分为两种类型：概念数据模型、逻辑数据模型、外部数据模型、内部数据模型。

(9)概念模型：表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型

(10) 逻辑模型：表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型

(11) 外部模型：表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型

(12)内部模型：表达DB物理结构的模型

(13) 层次模型：用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。

(14)网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。

(15) 关系模型：是目前最流行的数据库模型。其主要特征是用二维表格结构表达实体集，用外鍵表示实体间联系。关系模型是由若干个关系模式组成的集合。

(16) 外模式：是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。外模式由若干个外部记录类型组成。

(17)逻辑模式：是数据库中全体数据的整体逻辑结构的描述。它是由若干个及逻辑记录类型组成，包括记录间联系，数据的完整性安全性等要求。

(18) 内模式：是数据库在物理存储方面的描述，定义所有的内部记录类型、索引和文件的组成方式，以及数据控制方面的细节。

(19) 模式/内模式映象：这个映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式间的对应性，即概念记录和内部记录间的对应性。此映象一般在内模式中描述。

(20) 外模式/模式映象：这人映象存在于外部级和概念级之间，用于定义外模式和概念模式间的对应性，即外部记录和内部记录间的对应性。此映象都是在外模式中描述。

(21)数据独立性：在数据库技术中，数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立，不受影响。在修改数据结构时，尽可能不修改应用程序，则称系统达到了数据独立性目标。

数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两级。

(22) 物理数据独立性：如果数据库的内模式要进行修改，即数据库的存储设备和存储方法有所变化，那么模式/内模式映象也要进行相

应的修改，使概念模式尽可能保持不变。也就是对模式的修改尽量不影响概念模式。

(23) 逻辑数据独立性：如果数据库的概念模式要进行修改（如增加记录类型或增加数据项），那么外模式/模式映象也要进行相应的修改，使外模式尽可能保持不变。也就是对概念模式的修改尽量不影响外模式和应用程序。

(24) 主语言：在数据库技术中，编写应用程序的语言仍然是一些高级程序设计语言，这些语言称为宿主语言（host language),简称主语言。

(25) DDL：数据定义语言（Data Definition Language),用于定义数据库的三级结构，包括外模式、概念模式、内模式及其相互之间的映象，定义数据的完整性、安全控制等约束。

(26)DML：数据操纵语言（Data Manipulation Language),由DBMS提供，用于让用户或程序员使用，实现对数据库中数据的操作。 DML 分成交互型DML和嵌入型DML两类。依据语言的级别，DML又可分成过程性DML和非过程性DML两种。

(27) 过程性DML：用户编程时，不仅需要指出“做什么”（需要什么样的数据），还需要指出“怎么做”（怎么获得数据）。层状、网状的DML属于过程性语言。

(28) 非过程性DML：用户编程时，只需要指出“做什么”，不需要指出“怎么做”。

注意:以上关于DML的各个概念单独出现时，首先要解释DML的含义。

(29) DD：数据字典（Data Dictionary),数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典。对数据库的操作都要通过访问DD才能实现。

(30) DD系统：管理DD的实用程序称为“DD系统”。

1.2 人工管理阶段的数据管理有哪些特点。P1

答：（1）数据不能长期保存（2）没有专用的软件对数据进行管理

（3）数据面向程序（4）数据的组织方式由程序员执行设计与安排

1.3 文件系统阶段的数据管理有哪些特点。P2

答：（1）数据可以长期保存（2）由文件系统管理数据

（３）数据共享性差，冗余度大（4）数据的独立性差

（5）对数据的操作以记录为单位

1.4 相对于数据库系统，文件系统阶段数据管理有哪些缺陷? P2

答：（1）数据冗余：同样的数据在多个文件中重复存储

（2）数据不一致：同样的数据在不同的文件中显示的结果不同

（3）数据联系弱：这是由于文件之间相互独立，缺乏联系造成的。

1.5 数据管理的数据库阶段产生的标志是哪三件事情？P3

答：（1）1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS（Information Management System）系统

（2）1969年美国CODASYL（Conference On Data System Language）组织发布了DBTG(Data Base Task Group)报告；

（3）1970年美国IBM公司的E.E.Codd连续发表了论文，提出了关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。

1.6 数据库阶段的数据管理有哪些特点。P5

答：（1）采用数据模型表示复杂的数据结构（2）具有较高的数据独立性

（3）数据的共享性高，冗余度低，易扩充

（4）数据库系统提供了控制功能：数据库的恢复；数据库的并发控制；数据的完整性；数据安全性。

1.7 高级数据库阶段有哪些技术。P6

答：（1）面向对象的概念建模（2）开放数据库互联技术

1.8 逻辑记录和物理记录，逻辑文件与物理文件有些什么联系和区别？

联系： (1)逻辑记录与物理记录都是记录，是字段的有序集合；

(2)逻辑文件与物理文件都是文件，是同一类记录的汇集。

区别：(1)逻辑记录与逻辑文件是逻辑数据描述，物理记录与物理文件是物理数据描述。

(2)物理数据描述是指数据在存储设备上的存储方式，物理记录、物理文件（还有物理联系、物理结构等术语），都是用来描述实

际存储设备上的数据。

(3)逻辑数据描述是指程序员或用户用以操作的数据形式，是抽象的概念化数据。逻辑记录、逻辑文件（还有逻辑联系、逻辑结构

等术语），都是用户观点的数据描述。

1.9 数据抽象的过程，有哪几个步骤？P12

答：（1）根据用户需求，设计DB的概念模型（综合过程）

（2）根据转换规则，把概念模型转换成DB的逻辑模型（转换过程）

（3）根据用户业务的不同来设计外部模型（视图来实现）

（4）根据逻辑模型来设计内部模型

1.10 概念模型、逻辑模型、外部模型和内部模型各具有哪些特点？

答：（1）概念模型的特点 P12

●表达数据的整体逻辑结构

●从用户需求的观点出发，对数据建模。

●独立于硬件和软件

●是设计人员与用户之间交流的工具

（2）逻辑模型 P13

●表达数据库的整体逻辑结构

●从数据库的观点出发，对数据建模。

●独立于硬件，但依赖于软件

●是设计人员与应用程序员之间交流的工具

（3）外部模型 P17

●外部模型是逻辑模型的一个子集

●独立于硬件，依赖于软件

●反映用户使用DB的观点

（4）内部模型 P18

●与硬件和软件紧密相连。

1.11 叙述层次、网状和关系等三种逻辑数据模型的区别。P13-15

答：（1）层次模型：用树型（层次）结构表示实体类型以及实体间联系的数据模型；记录之间的联系通过指针实现。

（2）网状模型：用有向图结构表示实体类型以及实体间联系的数据模型；记录之间的联系通过指针实现。

（3）关系模型：用二维表结构表示实体类型以及实体间联系的数据模型；记录之间的联系通过关键码实现。

1.12 外部模型使数据库系统具有哪些优点？P17

答：（1）简化用户的观点，针对具体的用户应用需求

（2）有助于DB的安全性保护（3）外部模型对概念模型的支持

1.13 数据独立性与数据联系这两个概念有什么区别？

答：（1）数据独立性是指应用程序与数据之间相互独立，不受影响。

（2）数据联系是指同一记录内部各字段间的联系，以及记录之间的联系。

1.14 叙述用户、DB的三级模式结构、磁盘上的物理文件之间有些什么联系和不同？

答：不同：（1）用户：包括DBA、专业用户、应用程序员、终端用户。

其中DBA负责三级结构的定义和修改等操作；

（2）DB的三级结构：包括外模式、逻辑模式和内模式

（3）磁盘上的物理文件：是用户数据

联系：用户使用DML语句对DB进行操作，实际上是对外模式的外部记录进行操作，而不是DB的内部记录值。数据按照外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中（采用物理文件进行存储），而逻辑模式提供了连接这两级的相对稳定的中间观点，并使任何一方的改变不受另一级的牵制。

1.15 DBMS的工作模式和主要功能。P20

答：（1）工作模式：

接受应用程序的数据请求和处理请求

将用户的数据请求转换为复杂的机器代码

实现对DB的操作

从对DB的操作中接受查询结果

对查询结果进行处理（格式转换）

将处理结果返回给用户

（2）主要功能：

●数据库的定义功能

●数据库的操作功能

●数据库的保护功能

●数据库的维护功能

●数据字典

1.16 什么是DB的系统缓冲区？其作用是什么？

答：（1）定义：指应用程序在运行时，DBMS在内存中为其开辟的一个程序工作区。

（2）作用：用于数据的传输和格式的转换。

1.17 DBS由哪几部分组成？它有哪些系统软件？其中DD的作用是什么？P23

答：（1）组成：数据库、硬件、软件、DBA

（2）包含的系统软件：DBMS、OS等

（3）DD的作用：存放三级结构定义；对数据库的操作都是通过DD才能实现；存放数据库运行时的统计信息。

1.18 什么是DBA？DBA应具有什么素质？DBA的职责时什么？P23

答：（1）DBA是控制数据整体结构的一组人员，负责DBS的正常运行，承担创建，监控和维护DB结构的责任。

（2）具备的素质

熟悉企业全部数据的性质和用途

对所有用户的需求有充分的了解

对系统的性能非常熟悉

兼有系统分析员和运筹学专家的品质和知识

（3）职责

定义模式和内模式

与用户的联络。包括定义外模式，应用程序的设计，提供技术培训等专业服务。

定义安全性规则，对用户访问DB的授权。

定义完整性规则，监督DB的运行。

DB的转储和恢复工作

1.19 解释DBS的全局结构。P24

答：（1）数据库用户（2）DBMS的查询处理器（3）DBMS的存储管理器

（4）磁盘存储器中的数据结构

1.20 从模块结构观察，DBMS由那些部分组成？P24

答：从模块结构看，DBMS由两大部分组成：查询处理器和存储管理器

（1）查询处理器有四个主要成分：DDL编译器，DML编译器，嵌入型DML的预编译器，查询运行核心程序

（2）存储管理器有四个主要成分：授权和完整性管理器，事务管理器，文件管理器，缓冲区管理器

1.21 使用DBS的用户有哪几类？P24

答：（1）DBA （2）专业用户（3）应用程序员（4）终端用户

1.22 DBMS的查询处理器和存储管理器分别由哪几部分组成？P25

答：（1）DBMS的查询处理器：DDL解释器；DML编译器；嵌入式DML的预编译器；查询求值引擎

（2）存储管理器：权限和完整性管理器；事务管理器；文件管理器；缓冲区管理器

1.23 磁盘存储器中有哪五类主要的数据结构。P26

答：（1）数据文件（2）数据字典（3）索引（4）统计数据（5）日志

1.24 DBS产生哪些效益？P26

答：（1）灵活性（2）简易性（3）面向用户（4）有效的数据控制

（5）加快应用系统的开发速度（6）维护方便（7）标准化

25、数据库系统中支持数据独立性的方法是什么?

答：采用的三级模式与两级映像。三级模式包括：外模式、逻辑模式、内模式；通过外模式/逻辑模式之间的映像体现逻辑独立性；通过逻辑模式/内模式来体现物理独立性。

26、什么是数据独立性?在数据库中有哪两级独立性?

答：在数据库技术中，数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立，不受影响。在修改数据结构时，尽可能不修改应用程序，则称系统达到了数据独立性目标。

数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两级。

27、简述层次、网状和关系模型中数据联系的实现方法。

答：（1）层次模型：通过指针实现。

（2）网状模型：系通过指针实现。

（3）关系模型：通过关键码实现。

第二章数据库设计和ER模型

2.1名词解释

（1）数据库工程：数据库应用系统的开发是一项软件工程，但又有自己的特点,所以把数据库应用系统特称为“数据库工程”。

数据库系统生存期：数据库应用系统从规划、设计、实现、维护到最后被新的系统取代而停止使用的整个期间。

（2）实体：是一个数据对象，指应用中可以区别的客观存在的事物。

实体集：同一类实体构成的集合。

实体类型：是对实体集中实体的定义。

实体标识符：在一个实体中，能够唯一标识实体的属性或属性集合。

（3）联系：表示一个或多个实体间的关联关系。

联系集：同一类联系构成的集合。

联系类型：对联系集中联系的定义。

（4）属性：实体的某一特性。

简单属性：不可再分隔的属性。

复合属性：可再分解为其它属性的属性。

单值属性：同一实体的属性只能取一个值。

多值属性：同一实体的属性可能取多个值。

存储属性：需要把属性值存入数据库的属性。

派生属性：不需要把属性值存入数据库，属性值可以从其它属性值推导出的属性。

（5）联系：实体集之间的相互联系。

联系元数（度数）：指一个联系涉及的实体集个数。

映射基数：实体集E1和E2之间有二元联系，则参与一个联系中的实体的个数称为映射基数。

完全参与：如果实体集中的每个实体都参与联系集R的至少一个联系中，称实体集E完全参与。

部分参与：如果实体集中的只有部分实体参与联系集R的联系中，称实体集E部分参与。

（6）关系模型：用二维表格表示实体集，用关键码表示实体间的联系的数据模型。

关系模式：关系模型中的记录类型。

关系实例：是一个属性集相同的元组的集合。

（关系）属性：关系模型中的字段。

（关系）域：关系模型中字段的取值范围。

（关系）元组：关系模型中的记录。

（7）超键：在关系中能唯一标识元组的属性集，称为关系模式的超键。

候选键：不含有多余属性的超键。

主键:用户选作元组标识的候选键。

外键:如果模式R中的属性K是其它模式的主键，则K在模式R中称为外键。

(8)实体完整性规则:要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值，否则就起不到唯一标识元组的作用了。

参照完整性规则:如果属性集K是关系模式R1的主键，同时也是关系模式R2的外键，那么在R2中，K的取值只允许有两种可能，或者为空值，或者等于R1关系中的某个主键值。

(9)弱实体:如一个实体对另一个实体（强实体）具有很强的依赖联系，而且该实体主键的一部分或全部从其强实体中获得，则该实体为弱

实体。

子类实体:当较低层次上的实体类型表达了与之联系的较高层次上的实体类型的特殊情况时，就称较低层次上的实体类型为子类实体。

超类实体:当较低层次上的实体类型表达了与之联系的较高层次上的实体类型的特殊情况时，就称较低层次上的实体类型为子类实体。

2.2 数据库设计的规划阶段应做哪些事情？

答：（1）系统调查。画出应用单位组织层次图。

（2）可行性分析。从技术、经济、效益、法律等各方面可行性进行分析，写出可行性分析报告，组织专家讨论。

（3）确定数据库系统的总目标。制订项目开发计划。

2.3 数据库设计的需求分析阶段工作主要由哪四步组成？

答：（1）分析用户活动，产生业务流程图。

（2）确定系统范围，产生系统关联图（确定人机界面）。

（3）分析业务活动涉及的数据，产生数据流图。

（4）分析系统数据，产生数据字典。

2.4 在数据库设计中，为什么要有概念设计这一阶段？

答：

●如果没此阶段，直接将需求分析后的用户信息需求的数据存储格式转换成DBMS能处理的逻辑模型，注意力往往被牵扯到更多的细节，

而不能集中到最重要的信息组织结构和处理模型上，使设计依赖于具体的DBMS逻辑模型，不能很好地适应外界的变化。

●在需求分析和逻辑设计间增加此阶段，使设计人员仅从用户的观点看待数据和处理需求、约束，产生反映用户观点概念模型。将概念

设计从设计过程中独立开来，可以使数据库设计各阶段任务单一化，减小复杂度，便于组织管理，也能较好地适应各种变化，转换成现在普遍使用的关系模型。

2.5 试述概念设计的主要步骤？

答：（1）进行数据抽象（聚集、概括），设计局部概念模型；

（2）将局部概念模型综合成全局概念模型（削除冲突，即不一致性）；

（3）评审（用户评审、DBA及应用开发人员评审）。

2.6 逻辑设计的目的是什么？试述逻辑设计阶段主要步骤及内容。

答：（1）目的：把概念设计阶段设计好的概念模型转换成与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑模型。

（2）主要步骤：

●把概念模型转换成逻辑模型；

●设计外模式；

●设计应用程序和数据库的接口；

●评价模型（定量分析——处理频率和数据容量、性能测量）；

●修正模型。

2.7 什么是数据库结构的物理设计？试述其具体步骤。

答：（1）定义：物理设计就是对于给定的基本数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程。数据库的物理结构主要指数据库存储记录格式、存储记录安排、存取方法。

（2）具体步骤：

●存储记录结构设计：包括记录的组成、数据项的类型、长度，以及逻辑记录到存储记录的映射。

●确定数据存放位置：可以把经常同时访问的数据组合在一起（记录聚簇技术）。

●存取方法的设计：存取路径分主存取路径与辅存取路径，前者用于主键检索，后者用于辅助键检索。

●完整性和安全性考虑。

●程序设计。

2.8 数据库实现阶段主要有哪几件事情？

答：（1）定义数据结构。

（2）数据装载：人工装载（筛选数据、转换数据格式、输入数据、校验数据）；

计算机辅助装载（筛选数据、输入数据、校验数据、转换数据、综合数据）。

（3）编制与调试应用程序；

（4）数据库试运行（又称为联合调试——功能调试、性能调试）。

2.9 数据库系统投入运行后，有哪些维护工作？

答：（1）数据库的转储和恢复；（2）数据库的安全性、完整性控制；

（3）数据库性能和监督、分析、改进；（4）数据库的重组织和重构造。

2.10 在概念设计中，如何把多值属性变换成系统容易实现的形式？

答：（1）将原来的多值属性用几个新的单值属性来表示。

（2）将原来的多值属性用一个新的实体类型来表示。

2.11 对联系类型有哪两种约束？试详细解释之。

答：联系类型的约束限制了参与联系的实体数目，有基数约束、参与约束。

●基数约束表示了参与一个联系的实体的个数约束，通过映射基数来表达，有1：1，1：N，M：N，M：1四种。

●参与约束表示实体集中是部分实体还是全部实体参与联系集中的联系。有部分参与和完全参与两种。

2.12 采用ER模型的数据库概念设计有哪些主要的步骤？

答：（1）数据抽象，设计局部ER模型

●确定局部结构范围

●定义实体

●定义联系

●分配属性

（2）综合局部ER模型，设计全局ER模型

●确定公共实体类型

●合并局部ER模型

●削除冲突（属性冲突、结构冲突、命名冲突）

（3）全局ER模型优化

●合并实体类型

●消除冗余属性

●消除冗余联系

2.13 在关系模型中，关系具有哪些性质？

答：（1）关系中每一个属性值都是不可分解的；（2）关系中不允许出现重复元组；

（3）由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序；

（4）元组的属性在理论上也是无序的，但使用时按习惯考虑列的顺序。

2.14 为什么关系中的元组没有先后顺序？且不允许有重复的元组？

答：（1）关系为元组的集合，集合中的元素没有顺序，所以元组没有先后顺序，这样既能减少逻辑排序，又便于在关系DB中引入集合论的理论。

（2）每个关系中都有一个主键，在关系中主键不能重复，如果关系中有重复元素，那其主键的值肯定相等，起不了惟一标识的作用。

或者回答：

（1）因为关系是一个元组的集合，而元组在集合中的顺序无关紧要。因此不考虑元组间的顺序，即没有行序。

（2）因为关系是一个元组的集合，而集合中的元素不允许重复出现，因此在关系模型中对关系作了限制，关系中的元组不能重复，可以用键来标识唯一的元组。

2.15 参照完整性规则使用时，有哪些变通？试举例说明。

答：（1）外键和相应的主键可以不同名，只要定义在相同的值域上即可；

（2）R1和R2可以是同一个关系模式，此时表示同一个关系中不同元组间的联系；

（3）外键值是否允许为空，视具体问题而定。

2.16 商业集团数据库

转换的关系模式

●商店（商店编号，商店名，地址）

●商品（商品号，商品名，规格，单价）

●销售（商店编号，商品号，月销售量）

●职工（职工号，姓名，性别，业绩，商店编号，聘期，月薪）

2.17 某集团数据库

转换的关系模式 ? 公司（公司编号，公司名，地址）

? 仓库（仓库编号，仓库名，地址，公司编号）

?

职工（职工编号，姓名，性别，仓库编号，聘期，工资）

2.18 集团数据库

转换成的关系模式：

? 商品（商品号，商品名，规格，单价） ? 供应商（供应商编号，供应商名，地址） ? 供应（商品号，供应商编号，月供应量） ? 商店（商店号，商店名，地址） ?

销售（商品号，商店号，月计划数）

2.19 ER 图转换成关系模式集的具体思想是什么？

答：1、主要思想：把ER 模型中的实体类型，联系类型转换成关系模式

2、实体类型的转换：将每个实体型转换为一个关系模式，实体的属性是关系模式的属性，实体标识符是关系的码。

录属 公司

仓库 聘用

工资

聘期

职工

N

1

1

N

M

N

供应商

N

M

供应

商品

销售

月计划数

商店

月供应量

3、联系类型的转换：根据不同的情况作不同的处理。

（1）二元联系类型的转换

①联系类型为1:1的转换方法

●在转换好的两个关系模式中任意一个关系的属性中加入另一个关系的键（作为外键）和联系类型的属性。

②联系类型为1:n的转换方法

●在n端实体类型转换成的关系模式中加入1端实体类型的键（作为外键）和联系类型的属性。

③联系类型为m:n的转换方法

●将联系也转换为关系模式，其属性为两端实体类型的键（作为外键）加上联系类型的属性；该关系的键即为两端实体键的组合。（2）一元关系的转换：同上

（3）三元关系的转换：

①联系类型为1:1的转换方法

●在转换后的三元关系中任意一个关系的属性中加入另两个关系的键（作为外键）和联系类型的属性。

②联系类型为1:1:n的转换方法

●在n端实体类型转换成的关系模式中加入两个1端实体类型的键（作为外键）和联系类型的属性。

③联系类型为1:m:n的转换方法

●将联系也转换为关系模式；其属性为m端和n端关系的键（作为外键）加上联系类型的属性；该关系的键即为m端和n端关系键

的组合。

④联系类型为m:n:p的转换方法

●联系也转换为关系；其属性为三个实体的键（作为外键）和联系类型的属性；其键为三个实体键的组合。

2.20 采用ER模型的数据库逻辑设计有哪些步骤？

答：（1）导出初始关系模式集（2）规范化处理（3）模式评价（4）模式修正（5）设计子模式。

2.21 ER模型

转换成的关系模式：

? 代表团（团编号，地区，住所）

? 运动员（编号，姓名，年龄，性别，团编号） ? 比赛项目（项目编号，项目名，级别，类别编号） ? 参加（运动员编号，项目编号，比赛时间，得分） ?

比赛类别（类别编号，类别名，主管）

2.22 某超市ER 模型

2.23 转换的关系模式 P59 1、认识管理信息系统

职工（工号，姓名，性别，年龄，学历，部门号，岗位编号） 部门（部门号，部门名，职能）

岗位（岗位编号，岗位名称，岗位等级） 技能（技能编号，技能名称，技能等级） 奖惩（序号，奖惩标志，项目，奖金金额） 培训课程（课程号，课程名，教材，学时）

工资（工号，基本工资，级别工资，养老金，失业金，公积金，纳税） 选课（时间，成绩，工号，课程号） 设置（人数，部门号，岗位编号）

考核（时间，地点，级别，工号，技能编号） 接受（奖惩时间，工号，序号） 2、住院管理信息系统

病人（住院号，姓名，性别，地址，入院日期，出院日期，病房编号，床位号） 医生（医生工号，姓名，职称）

商品

销售

M N

仓库

业务员

商店

收银员

经理

拥有

1 N 主管

1

1 发货

N

P

M

进货

P

M

N

库存

M

N

销售价格

具有

1

N

护士（护士工号，姓名，职称，手术室编号）

病床（病房编号，床位号，类型，空床标志，护士工号） 手术室（手术室编号，类型）

手术（手术标识号，类习惯，日期，时间，费用，医生工号，住院号，手术室编号） 诊断书（诊断书编号，可别，诊断，住院号，医生工号） 收据（收据编号，项目，金额，收款员，日期，住院号） 协助（角色，医生工号，手术标识号）

处方（处方单号，序号，药品名称，规格，数量，费用，住院号，医生工号） 3、公司车队信息系统

部门（部门号，名称，负责人） 车队（车队号，名称，地址）

司机（司机号，姓名，执照号，电话，工资，车队号，保险公司号，投保日期，保险种类，费用）

车辆（车辆号，车型，颜色，地址，车队号，保险公司号，制造商编号，维修公司号，投保日期，投保种类，费用） 保险公司（保险公司号，名称，地址） 维修公司（维修公司号，名称，地址）

开销（顺序号，费用类型，费用，日期，经手人，车牌号） 制造商（制造商编号，名称，地址）

调用（出车编号，出车日期，车程，费用，车辆数目，车队号，部门号） 出车（派工单号，起点，重点，日期，辅助人员，司机号，车牌号） 2.24 ER 模型

转换成的关系模式：

? 司机（驾驶执照号，姓名，住所，邮编，电话，机动车编号） ? 机动车（机动车编号，型号，制造厂，生产日期） ? 警察（警察编号，姓名）

? 违章通知单（违章通知单编号，违章日期，时间，地点，违章记载） ?

处罚（驾驶执照号，警察编号，违章通知单编号）

1

驾驶

1

机动车

司机 警察

违章通知单

N

处罚

P

M

处罚方法

存在

1

N

?处罚方法（违章通知单编号，方法编号，处罚方法）

25、简述关系模型的三个组成要素。P95

答：（1）数据结构：关系

（2）数据操纵：提供一组完备的高级关系运算，以支持对DB的各种操作。关系运算有关系代数和关系演算。

（3）数据完整性规则：DB中的数据必须满足实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性。

26、什么是数据流图？P30

答：数据流图（Data Flow Diagram 简称DFD）是从“数据”和“对数据的加工”两方面表达数据处理系统工作过程的一种图形表示法，具有直观，易于被用户和软件人员双方都能理解的一种表达系统功能的描述方法。

27、什么是数据字典？功能和包含的内容是什么？P31

答：（1）数据字典（data dictionary）：是系统中各类数据描述的集合，是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要成果。

（2）功能：是存储和检索各种数据描述。

（3）包含的内容：数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程。

28、概念设计时，常用的抽象方法是什么？P31

答：常用的方法是：聚集和概括

?聚集：将若干对象和它们之间的联系合成一个新的对象。

?概括：将一组具有某些共同特性的对象抽象成更高一层意义上的对象

29、评价逻辑模型的方法是什么？P33

答：（1）定量分析：

?处理频率：在DB运行期间应用程序的使用次数

?数据容量：DB中的记录个数

（2）性能测量：逻辑记录的访问数目

30、重组织和重构造的区别是什么？P36

答：（1）由于记录的不断增、删、改，会使数据库的物理存储变坏，从而降低了数据库存储空间的利用率和数据的存取效率，使数据库的性能下降，需要对数据库重组织。

重组织：不改变原有的逻辑和物理结构，只是按计划重新安排存储位置，回收垃圾，减少指针链，提高性能。

（2）当数据库应用环境发生变化时，如增加新的应用或新的实体，取消某些已有应用，改变某些已有应用，都会导致实体及实体间的联系也发生相应的变化，使原有的数据库设计不能很好的满足新的需求，需要对数据库重构造。

重构造：修改DB的部分模式或内模式。

31、在全局ER模型设计过程中，需要消除局部ER模型之间存在的哪三种冲突以及解决的办法？P49

答：三类：属性冲突、结构冲突、命名冲突

（1）属性冲突：包括

●属性域冲突

●属性值类型

●取值范围

●属性集合不同

●属性取值单位冲突

解决方法：讨论、协商

（2）命名冲突：包括：

●同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字

●异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字

解决方法：讨论、协商

（3）结构冲突：包括

●同一对象在不同应用中具有不同的抽象

?解决方法：把属性变换为实体或把实体变换为属性

●同一实体在不同分E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同（最常见）

?解决方法：使该实体的属性取各分ER图中属性的并集，再适当调整次序。

●实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型

?解决方法：根据应用的语义对实体联系的类型进行综合和调整。

32、数据库的三类完整性规则是什么？P53

答：（1）实体完整性：主键上的值惟一，且不能为空

（2）参照完整性：外键的取值不允许引用不存在的实体。取值为主键的值或NULL

（3）用户自定义完整性

33、简述弱实体的概念。P62

答：一个实体对于另一个实体（称为强实体）具有很强的依赖关系，而且该实体主键的一部分或全部从其强实体中获取，则称该实体为弱实体。

34、弱实体和强实体间的关系。P62

答：强实体与弱实体的联系只能是1:1或1:N。弱实体参与联系时应是“完全参与”。

弱实体用双线矩形框表示，联系用双线菱形框表示。

第三章关系模式设计理论

3.1 名词解释

（1）函数依赖：设有关系模式R（U），X，Y是属性集U的子集，只要r是R有当前关系，对r中的任意两个元组t和s，都有t[X]＝s[X]蕴含t[Y]＝s[Y]，那么就称函数依赖（FD）X→Y在关系模式R（U）中成立。

或：对关系模式R的一切可能的关系r，对于r中的任意两个元组，如果X值相同，则Y值也相同。

（2）平凡的函数依赖：对于FD X→Y，如果Y∈X，那么该FD就是平凡的FD。

（3）函数依赖集F的闭包F+：设F为函数依赖集，被F逻辑蕴涵的函数依赖全体构成的集合。

（4）属性集X的闭包X+：设F是属性集U上的FD集，X是U的子集，那么属性集X的闭包是一个从F集使用FD推理规则推出的所有满足X→A的属性A的集合。

（5）函数依赖的逻辑蕴涵：设F是关系模式R上成立的函数依赖集合，X→Y是一个FD，如果对于R的每一个满足F的关系r也满足X→Y，那么称F逻辑蕴涵X→Y。

（6）函数依赖集的等价：如果关系模式R（U）上的两个函数依赖集F和G，有F+＝G+，则称F和G是等价的函数依赖集。

（7）最小依赖集：满足下面三个条件的函数依赖集G：

●G中每个FD的右边都是单属性；

●G中没有冗余的FD。即G中不存在这样的函数依赖X→Y，使得G－{X→Y}与G等价；

●G中每个FD的左边没有冗余的属性。即G中不存在这样的函数依赖X→Y，X有一个真子集W，使得G－{X→Y}U{W→Y}与G等价。（8）无损分解：设R是一个关系模式，F是R上的一个FD集。分解成关系模式ρ={R1,R2...,Rk}。如果对R中满足F的每一个关系r，都有r=πR1(r)πR2(r)...πRk(r)（即r在数据库中的各关系模式Ri上投影连接后仍为r），则称该数据库模式相对于F是无损分解的。

（9）泛关系假设：在定义无损分解时，先假设存在泛关系r的情况下，再去谈论分解。

（10）Chase过程：对于F中一个FD（X→Y），如果表格中有两行在X值上相等，在Y值上不相等，那么把这两行在Y值上也改成相等的值。如果Y值中有一个是a j，那么另一个也改成a j；如果没有a j，那么用其中一个b ij替换另一个值（尽量把下标ij改成较小的数）。（这个过程称为chase过程）

（11）保持函数依赖：是指关系模式的函数依赖集在分解后仍在数据库中保持不变，即关系模式R到ρ={R1,R2,...,R k}的分解，如果有∪ПRi(F)?F，那么称分解ρ保持函数依赖集F。

（12）1NF：关系模式的每一个关系的属性值都是不可分的原子值。

（13）2NF：关系模式是1NF，且每一个非主属性都完全函数依赖于候选键。

（14）3NF：关系模式是1NF，且每一个非主属性都不传递依赖于候选键。

（15）BCNF：关系模式是1NF，且每一个属性都不传递依赖于候选键。

（16）MVD：设U是关系模式R的属性集，X和Y是U的子集，Z=U―X―Y，小写的xyz表示属性集XYZ的值。对于R的关系r，在r中存在元组（x，y1，z1）和（x，y2，z2）时，就也存在元组（x，y2，z1）和（x，y1，z2），那么称多值依赖（multivalued dependency，简记为MVD）X→→Y在模式R上成立。

（17）平凡的MVD：对于属性集U上的MVD X→→Y，如果Y X或XY＝U。则此X→→Y是平凡的MVD。

（18）4NF：设D是关系模式R上成立的FD和MVD的集合。如果D中每个非平凡的MVD X→→Y的左部都是R的超键。

3.2 试解释下面两个“数据冗余”的概念：

答：文件系统中不可避免的“数据冗余”

关系数据库设计中应尽量避免的“数据冗余”

答：文件系统中的“数据冗余”：由于文件之间缺乏联系，造成每个应用程序都有相应的文件，有可能同样的数据在不同的文件中重复存储。

关系数据库设计中的“数据冗余”：数据库某一关系中多个元组大量重复存储同样的属性值。

3.3对函数依赖X→Y的定义加以扩充，X和Y可以为空属性集，用φ表示，那么X→φ，φ→Y，φ→φ的含义是什么?

答：根据函数依赖的定义，以上三个表达式的含义为：

(1)一个关系模式R(U)中，X，Y是U的子集，r是R的任一具体关系，如果对r的任意两个元组t1,t2, 由t1[X]=t2[X]必有t1[φ]=t2[φ]。即X→φ表示空属性函数依赖于X。这是任何关系中都存在的。

(2)φ→Y表示Y函数依赖于空属性。由此可知该关系中所有元组中Y属性的值均相同。

(3)φ→φ表示空属性函数依赖于空属性。这也是任何关系中都存在的。

3.4 关系模式的非形式化设计准则有哪几条？这些准则对数据库设计有什么帮助？

答：（1）尽可能只包含有直接联系的属性，不要包含有间接联系的属性。（把有间接联系的属性包含在一个关系中，肯定会出现数据冗余和操作异常情况）。

（2）尽可能使得关系不出现插入、删除、修改等操作异常。如出现异常，则要清楚地加以说明，保证更新数据库的应用程序正确操作。（3）尽可能使关系中避免放置经常为空值的属性。

（4）尽可能使关系等值连接在主键和外键上进行，并保证连接后不会产生额外的元组。（如两个关系的连接匹配属性不是主键或外键，就可能产生额外元组）。

3.7 已知关系模式R(ABC)，F={A→C，B→C},求F+

答：可以直接通过自反律、增广律、传递律加以推广：

F+={φ→φ，A→φ，B→φ，C→φ，A→C，B→C，AB→φ，AB→A，AB→B，AB→C，AB→BC，AB→AB，AB→ABC，BC→φ，BC→C，BC→B，BC→BC，AC→φ，AC→C，AC→A，AC→AC，ABC→φ，ABC→A，ABC→B，ABC→C，ABC→BC，ABC→AB，ABC→ABC}

3.8已知关系模式R(ABCD)，F={A→C，C→B},则相对于F，试写出关系模式R的关键码。说明理由。

答：关键码是：ACD。

理由：A、C是L类属性，D是N类属性。ACD+=ABCDE

3.9 已知关系模式R(ABCDE)，F={AB→C，CD→E, DE→B},试判断AB是关系模式R的候选键吗？ABD呢？请做出解释。

答：AB不是候选键

ABD是候选键。ABD+==ABCDE

3.10 答：（2）AB、BC、BD （3）ABC、ABD、BCD、ABCD

3.12答：求F+= G+={A→C，A→D，E→A，E→H}

3.13答： (1)BDC (2) B→φ，B→B，B→C，B→BC，

3.14 (1)A、BC、CD、E （2）BD

3.15

答：(1)A→B（成立）,BC →A（不成立）, B→A（不成立）

(2)不成立的FD有： B→A,C→A,C→B,C→AB,BC→A,B→AC

3.16 什么是寄生元组？什么是悬挂元组？各是怎么产生的？

答：在泛关系模式分解成数据库模式时，泛关系r在数据库模式中的每一个模式上投影再连接起来，比原关系r多出来的元组是寄生元组。在无泛关系假设时，对两个关系进行自然连接中被丢失的元组，被称为悬挂元组。

3.17 损失分解

3.18试解释数据库“丢失信息”与“未丢失信息”两个概念。“丢失信息”和“丢失数据”有什么区别？

（1）分解后是否表示一样的信息，如不一样就是“丢失信息”，否则就是“未丢失信息”。

（2）丢失信息指不能辨别元组的真伪；丢失数据指丢失元组。

3.19ПAB（F）=φПAC（F）={A→C}

3.20

●ПAB（F）={B→A} ПBC（F）= φ丢失C→A

3.21

●ПAB（F）={B→A} ПAC（F）={C→A} 丢失了B→C

3.22

（1）损失分解

（2）ПAB（F）={A→B} ПAC（F）= {A→C} ПBD（F）=φ

（3）不保持FD，丢失了B→C,A→D,D→C

3.23 损失分解

3.24

（1）ПACD（F）={A→C,D→C} ПBD（F）={D→B}

（2）ACD?BCNF

●因为ACD的主键是AD，且每个决定因素都不是超键，分解为（AC,AD）或（DC,AD），丢失了D→C 或A→C,

3.25

（1）不保持无损分解

（2）保持无损分解

3.26

（1）候选键是AB，在F中存在非主属性D对候选键AB的局部依赖，AB→D，A→D，所以R不是2NF。

（2）{AD，ABC}

3.27

（1）候选键是C，在F中存在非主属性A对候选键C的传递依赖，C→B，B→A，所以R不是3NF。

（2）{CB，AB}

3.28

（1）基本FD：（职工编号，日期）→日营业额，职工编号→部门名，部门名→部门经理

关键码：（职工编号，日期）

（2）有这样两个FD：

（职工编号，日期）→部门名，部门经理

职工编号→部门名，部门经理

所以存在局部依赖，即R?2NF

分解为：R1（职工编号，部门名，部门经理）∈2NF

R2（职工编号，日期，日营业额）∈2NF

（3）R2∈3NF

在R1中有依赖：职工编号→部门名，部门名→部门经理

所以存在传递依赖，即R?3NF

分解为：R11（职工编号，部门名）∈3NF

R12（部门名，部门经理）∈3NF

所以分解为3NF

R11（职工编号，部门名）∈3NF

R12（部门名，部门经理）∈3NF

R2（职工编号，日期，日营业额）∈3NF

3.29

（1）基本FD：（运动员编号，比赛项目）→成绩，比赛项目→比赛类别，比赛类别→比赛主管关键码：（运动员编号，比赛项目）

（2）2NF

●（比赛项目，比赛类别，比赛主管）

●（运动员编号，比赛项目，成绩）

（3）3NF

●（比赛项目，比赛类别）

●（比赛类别，比赛主管）

●（运动员编号，比赛项目，成绩）

3.30

（1）BD；损失分解；保持FD；∈BCNF

（2）

AB,BC

无损分解

不保持FD

●ПACD（F）={C→A,C→D}

●ПBC（F）= φ

●丢失了AB→C

∈BCNF

（3）

A,C

无损分解

保持FD

●ПABC（F）={A→BC,C→A}

●ПAD（F）={A→D}

ABC∈2NF（主键是A,C，存在非主属性B对C的传递依赖）

●AD∈BCNF

（4）

A

无损分解

不保持FD

●ПAB（F）={A→B}

●ПACD（F）={A→C,C→D},丢失了B→C

AB∈BCNF

●ACD ∈ 2NF （主键是A，存在非主属性D对A的传递依赖）

（5）

A

损失分解

不保持FD

●ПAB（F）={A→B}

●ПAD（F）={A→D}

●ПCD（F）={C→D},丢失了B→C

∈BCNF

3.31 设关系模式R(ABC)上有一个MVD A→→B，如果已知R的当前关系中存在三个元组（ab1c1）、（ab2c2）和（ab3c3），那么这个关系中至少还应该存在哪些元组？

还应该存在（ab2c1）、（ab1c2）和（ab1c3）

33、什么是完全函数依赖？

答：在R(U)中，如果X→Y，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。

34.如果关系模式R的候选键由全部属性组成，那么R是否属于3NF？说明理由。

答：（1）属于3NF

（2）理由：候选键由全部属性组成，即全部都是主属性，不存在非主属性，也就是不存在非主属性对候选键的传递依赖，所以属于3NF。35．什么是数据冗余?它会引起哪些操作异常?

答：（1）数据冗余：指同一个数据在系统中多次存储。

（2）带来的操作异常：插入异常、修改异常、删除异常

36.设有函数依赖集F={A→D，AB→E，BI→E，CD→I，E→C}，计算属性集AE关于F的闭包（AE）+。

答：令X={AE}，X(0)=AE，X(1)=AEDC，X(2)=AECDI, X(3)=AECDI

∵X(2)= X(3) ∴AE+=AECDI

37．设有关系模式R(S#，C#，CNAME，TNAME)，其属性分别表示学生的学号、选修课程号、课程名、任课教师名。请说明该关系模式存在哪些操作异常。

答：候选键是：（学号，课程号）。存在大量的数据冗余，异常有（1）插入异常（2）删除异常（3）修改异常。

举例说明三个异常：

（1）修改异常：如果课程c1有三个学生选修，在关系中会有三条元组.如果该课程的任课教师给为liu老师，那这三个元组的教师姓名都要修改成liu老师.若有一条没有修改，那会造成任课教师不惟一，产生不一致现象。

（2）插入异常：如果安排了一门新课，还没有学生选修时，要把该课程的数据值存储到关系中去，在属性s#上就出现了空值，由于s#是候选键中的属性，不允许为空，因此该插入操作不能完成。

(3)删除异常：如果在关系中删除一个学生的信息，那会把这门课程的信息和任课教师的信息一同删除，这是不合理的现象。

38．设有关系模式R(ABC)，F是R上成立的FD集，F={B→A，C→A},ρ ={AB，BC}是R上的一个分解，那么分解p是否保持FD集F?并说明理由。

答：（1）不保持FD集

（2）理由：ΠAB(F)={B→A}；ΠBC (F)=?，其中F中的C→A没有被逻辑蕴涵，所以不保持FD集。

39.设有函数依赖集F={AB→CE，A→C，GP→B，EP→A，CDE→P，HB→P，D→HG，ABC→PG}，计算属性集D关于F的闭包D+。

答：令X={D}，X(0)=D，X(1)=DGH，X(2)=DGH ∵X(1)= X(2) ∴D+=DGH

40．设关系模式R（A，B，C），F={AC→B，AB→C，B→C}，则R最高属于第几范式？说明理由。

答：(1)候选键是AC或AB，全部是主属性，所以最高范式是3NF。

（2）理由：因为不存在非主属性对候选键的部分和传递依赖，而存在AB→C，B→C，可知存在主属性对候选键的局部依赖，所以不属于BCNF。