哈尔滨工业大学2013年考博专业课试题《数据库原理》

1、哈尔滨工业大学2013年博士入学考试数据库原理试卷1. 术语解释（3*5）（1）数据、模式、数据模型数据(data)是描述事物的符号记录，如数字、文字、图形、图像、声音、html等，是数据库系统研究和处理的对象，也是数据库存储的基本对象，是信息的载体。模式(schema)也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库的总设计，一个数据库只有一个模式。数据模型(data model)是用来描述数据、组织数据和对数据进行操作的技术，即数据模型用于提供信息表示和操作手段的形式框架，是能表示实体类型及实体间联系的模型，精确描述数据、数据之间的联系、数据语义和完整性约束，通常由数据结构

2、、数据操作和完整性约束3部分组成，是对数据库系统静态特性的描述。按照数据模型的发展，数据库技术经历了网状、层次、关系、面向对象、xml等发展阶段。（2）主键和外键主键（primary key)：按照数据库设计的完整性规则，每条记录应当具备惟一性，不和其他记录发生重复和冲突。而可以区别出这种惟一性的一个或多个字段就是主关键字（简称主键）。表中经常有一个列或列的组合，其值能唯一地标识表中的每一行。这样的一列或多列称为表的主键，通过它可强制表的实体完整性。若关系中的某一属性或属性组的值唯一地表示了一个元组，而且任何真子集均无此性质，则称该属性或属性组为候选键。若一个关系有多个候选键，选定其中一个候选

3、键作为元组标识，则称该候选键为主键。一个关系数据库管理系统的每一个数据表只允许有一个主键，但一个主键可以由单个属性构成（单主键），也可以由多个属性构成（复合主键）。由于主键常用来唯一地标识关系中的元组或行。外键（foreign key）：如果公共关键字在一个关系中是主关键字，那么这个公共关键字被称为另一个关系的外键。由此可见，外键表示了两个关系之间的联系。其中，以另一个关系的外键作主关键字的表被称为主表，具有此外键的表被称为主表的从表。外键 (fk) 又称作外关键字，是用于建立和加强两个表数据之间的链接的一列或多列。具有相同基本域的列（字段）可以用来关联数据表，数据库管理系统可以在两个关系的行

4、之间或在相同关系的不同行之间保持一致性。（3）事务的原子性、一致性、分离性、持久性事务（transaction）：数据库事务（简称事务），是查询或更新数据库内容（数据项）的一个程序执行单元，由有限的数据库数据操作序列构成，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位；它的执行能够保证数据库从一个正确的状态转移到另一个正确的状态。在关系数据库中，一个事务可以是一条sql语句、一组sql语句或整个程序；一个应用程序可以包含多个事务。事务以begin transaction语句开始，以commit（提交）语句或rollback（回退或撤消）语句结束。事务是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单

5、位，由一个有限的数据库操作序列构成。在关系数据库中，一个事务可以是一条sql语句、一组sql语句或整个程序；一个应用程序可以包含多个事务。原子性：指事务的所有操作在数据库中要么全部正确完成，要么什么都不做；一致性：指当事务完成时，必须使数据库中的所有数据都具有一致的状态；隔离性：指当多个事务并发执行时，一个事务的执行不能被其他事务干扰；持久性：指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变应该是永久性的，即使系统可能出现故障，也应保留这个事务执行的痕迹。（4）函数依赖集f的闭包f+设r是一个具有属性集合u的关系模式，f是给定的函数依赖集合，由f推导出的所有函数依赖的集合，称为f的闭包，记作f+。（

6、5）主索引与辅助索引（p146-148）索引：是为了加速对表中数据记录的检索，而创建的一种分散的存储结构，是对数据库表中的一列或多列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。索引是针对一个表而建立的，它是由数据页面以外的索引页面组成的。数据库中的索引是一个列表，在这个列表中包含了某个表中一列或者若干列值的集合，以及这些值的记录在数据表中的存储位置的物理地址。数据库索引好比是一本书前面的目录，能加快数据库的查询和排序。为表设置索引也要付出代价的：一是增加了数据库的存储空间，二是在插入和修改数据时要花费较多的时间(因为索引也要随之变动)。主索引：是建立在数据文件的键（值域）上的索

7、引，可以用来区别文件记录的域，而且数据文件已经按照键值大小排序，它是一个具有两个域的有序定长记录文件；每个索引域值对应唯一一条记录，第一个域的数据类型与数据文件的键相同，存储索引域值，第二个域只存储一个指针。辅助索引：是建立在数据文件的非排序（非键）域上的索引，一个数据文件上可创建多个辅助索引。辅助索引是在辅助存储上的散列表索引，它有助于查找给定一个或多个字段值的记录。辅助索引与主索引最大的差别在于辅助索引不决定数据文件中记录的存放位置，而仅能告诉用户记录的当前存放位置，这一位置可能是由建立在其他某个字段上的主索引确定的。2层次/网状模型、关系模型、面向对象数据模型及xml模型的特点及其解决的

8、主要问题。（15分）3. 已知关系模式r的属性集合u=a，b，c，d，e，函数依赖集合f=ac，bc，cd，dec，分解=r1(a，d)，r2(a，b)，r3(b，e)，r4(c，d，e)，r5(a，e)，请验试是否具有无损联接性（10分）参考答案：分解不具有无损联接性解：为了验证分解是否具有无损联接性，首先构造一个如表1所示的5行5列的表，并按照分解后的关系模式填入初始值。riabcdeada1b12b13a4b15aba1b22b23b24b25beb31a2b33b34a5cdeb41b42a3a4a5aea1b52b53b54a5表1 判断分解是否具有无损联接性的初始表逐个扫描函数依赖

9、集f中的每个函数依赖，并修改表1中的值，如根据函数依赖ac，发现第1，2，5行上对应于a列的值相同，因此可把这3列对应于c列的值改为一致，即将b22和b52改为b12。以此类推，可构建如表2所示的验证分解是否具有无损联接性的判断结果表。riabcdeada1b12a3a4b15aba1b12a3a4b25beb31a2b33b34a5cdeb41b42a3a4a5aea1b12a3a4a5表2 判断分解是否具有无损联接性的判断结果表至此，表2中的值已无法再根据函数依赖集f来更改，且没有出现a1，a2，a3，a4，a5这样的行，故分解不具有无损联接性。4. （1）当输入一条sql查询语句时，从语

10、法层面和执行层面两个层面说明dbms所进行的优化过程和思想；（2）关系模式r 存储块为10000，内存可用存储块为120，设计一个将关系r排序后存储的算法，并计算算法的复杂性。（20分）5. 简述一级，二级，三级封锁协议，并分析每一级封锁协议解决了哪些数据不一致性问题，还存在哪些数据不一致问题（10分）6. 按照下面要求设计一个物流管理系统：物流公司作为第三方管理公司的车辆，一个公司拥有若干车辆；一个客户有多批货物需要运输；公司和客户签署运输合同，一份合同涉及若干个运输指令、若干个运输任务，一个运输指令涉及若干车次和若干批货物。（15分）（1）给出e-r图，实体数目不少于10个，将实体的主键和

11、外键分别标识清楚；（2）给出完整的关系模式；（3）分析所蕴含的函数依赖关系；7. 已知关系模式：学生关系s（sno，sname，sage，ssex，saddr），课程关系c(cno，cname，cteacher)，学生选课关系sc(sno，cno，scgrade)。其中，s为学生关系，sno为学号，sname为姓名，sage为年龄，ssex为性别，saddr家庭住址；c为课程关系，cno为课程号，cname为课程名称，cteacher为任课教师编号，sc为学生选课关系，sno为学号，cno为课程号，scgrade为成绩。请分别使用关系代数式和sql语言完成以下查询：（15分）（1）查询学过t0

12、1号教师讲授的所有课程的学生学号；（2）查询s01和s02号学生都学过的课程号；（3）按照平均成绩的降序对课程成绩进行排序，平成成绩相同时按照课程号的升序排序；解：（1）select sno from sc where cno in (select cno from c where tno='825') group by sno having count(*)=(select count(*) from c where tno='825')（2）方法1：集合交select o from sc a where sno='106' intersect (select o from sc b where b.sno='102')方法2：相关子查