数据库系统原理习题答案

1、习题答案第一章一、选择题1.A2.C3.C4.B5.C6.A7.B8.D9.A 10.C 11.D 12.C 13.C 14.A 15.B 16.C17.D 18.A 19.A 20.C二、填空题1.数据2.人工管理文件系统数据库系统3.数据结构化4.数据的冗余度高数据的不一致性数据的联系弱5.物理数据独立性6.逻辑数据独立性7.数据的恢复并发控制数据完整性控制数据安全性控制8.低高9.数据库管理系统(DBMS10.层次型网状型关系型1l.比较真实地描述现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现12.实体记录13.属性字段(数据项14.码15.物理数据描述逻辑数据描述物理数据描述逻辑数据描述16

2、.域17.一对一一对多多对多18.数据模型19.ER 模型20.层次模型网状模型关系模型2l. 数据操纵完整性约束22.方框菱形椭圆23.层次模型一对多24.网状模型25.关系模型26.冗余结点虚拟结点27.邻接法链接法28.关系模式29.外模式内模式内模式30.三级模式两级映象31.外模式(用户模式、子模式概念模式(模式内模式32.应用程序数据33.逻辑物理34.交互(或自含 宿主(或嵌入35.DDL36.DML37.数据库硬件软件数据库用户38.DBMS DBA39.数据库40.DBA 专业用户应用程序员最终用户41.DBA42.应用程序的人员43.最终用户44.数据库模式数据库查询45.

3、应用程序应用界面46.最终用户三、问答题1.答:数据库系统是在文件系统的基础上发展起来的,数据的结构化是数据库与文件系统的根本区别。在文件系统中,相互独立的文件的记录内部是有结构的,但记录之间没有联系,往往只针对某应用;数据的最小存储单位是记录,不能细到数据项。在数据库系统中不仅要考虑到某一应用的数据结构,还要考虑到整个组织的数据结构,具有整体的结构化。存取数据的方式也很灵活,可以存取数据库中的某一数据项,一组数组项,一个记录或一组记录。2.答:数据模型(Data Model是现实世界数据特征的抽象,或者说是现实世界的数据模拟。数据库中,用数据模型来抽象地表示现实世界的数据和信息。数据模型的三

4、要素是:数据结构、数据操作及完整性约束条件。3.答:数据库系统采用“三级模式和两极映射”保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。其优点是当数据的逻辑结构变了,用户程序可以不变。当数据的物理结构改变了,应用程序也可以不变。4.答:数据库的逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的,使得当数据的逻辑结构变了,用户程序可以不变。数据库的物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据是相互独立的,使得当数据的物理结构改变了,应用程序也可以不变。数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别,将数据的具体组织留给DBMS管理,使用户能逻辑地抽象地组织数据,而不必关心数据在计算

5、机上的具体表示方式和存储方式。为了能够在内部实现三个抽象层次的联系和转换,数据库系统在三级模式之间提供了两极映象:外模式/模式的映象、模式/内模式的映象。5.答:数据库系统是指引入了数据库的计算机系统。由硬件平台、数据库、DBMS(及其开发工具、应用系统、DBA(数据库管理员和用户组成。6.答:DBA的职责是:决定数据库中的信息内容和信息结构;决定数据库的存储结构和存取策略;定义数据的安全性和完整性约束条件;监控数据库的使用和运行;数据库的改造和重组重构。7.答:系统程序员的职责是系统的需求分析和规范说明,要和用户及DBA相结合,确定系统的硬件软件配置,并参与数据库系统的设计。数据库设计员的职

6、责是负责数据库中数据的确定、数据库各模式的设计。应用程序员的职责是负责设计和编写应用系统的程序模块,并进行调试和安装。四、综合题1.解:飞机航行班次的座位和旅客之间的“乘座”联系是一个一对一的联系,如附图1-1所示,其中:航行班次(航班号,座位旅客(身份证号,姓名病房和病人之间的“住院”联系是一个一对多的联系,如附图1-2所示。其中:病房(病房号,科室,医生病人(姓名,病房号 维修人员和设备之间的“维修”联系是个多对多的联系,如附图l-3 所示,其中:维修人员(职工号,姓名,职称设备(设备号,设备名,生产厂,日期 2.解:有四个实体:产品、零件、材料和仓库,其中各实体的属性如下:产品(产品号,

7、产品名,价格零件(零件号,零件名,颜色,规格材料(材料名,价格仓库(仓库号,地点,面积各实体之间的联系有:产品和材料之间的“使用”联系;材料和仓库之间的“存放”联系;零件和材料之间的“消耗”联系;产品和材料之间的“构成”联系。其中“消耗”联系有一个耗用量属性,“存放”联系有一个存放量属性。通过上述分析,某工厂产品、零件、材料、仓库的ER模型如附图1-4 所示。 3.解:根据题意应有三个实体:商店、职工、商品,其中各实体的属性如下:商店(商店号,商店名,地址,负责人商品(商品号,商品名,产地,价格职工(职工号,姓名,性别,工资各实体之间的联系有:职工和商店之间的“聘用”联系;商店和商品之间的“经

8、营”联系;职工和商品之间的“销售”联系。其中“聘用”联系有一个来店时间属性,“经营”联系有一个月销量属性。通过上述分析,某百货公司的商店、职工、商品的ER模型如附图l-5所示。 第二章一、选择题1.D2.C3.D4.A5.C6.B7.C8.A9.A 10.B 11.C 12.D 13.D 14.B 15.A二、填空题1.关系的数据结构关系操作集合关系的完整性约束2.实体完整性参照完整性用户定义完整性3.并差笛卡儿积投影选择4.等值连接自然连接5.1216.安全表达式7.关系代数运算元组演算域演算等价的相互转换三、问答题1.答:关系代数的五个基本操作为:并、差、笛卡儿积、投影和选择。其它的操作都

9、可以由5个基本的操作导出,因此它们构成了关系代数完备的操作集。两个关系R与S的交运算等价于:RS=R-(R-S 或 RS=S-(S-R两个关系R与S的F(条件连接运算等价于:RS=F(R×SF两个关系R与S的自然连接运算等价于:设R与S的公共属性为:A1,A n,从R×S中挑选出R.A1=S.A1,R.A K=S.A K的元组,再去掉S.A l,S.A K,即可写出等价的表达式如下: RS=il.im(R.A1=S.A1,R.AK=S.AK(R×S两个关系R与S的除法运算等价于:给定关系R(X,Y和S(Y,Z,X、Y、Z为属性组,设R与S的元数分别为r与s(设r&

10、gt;s>0。为了便于讨论和理解,假定S的属性为R中的后s个属性,并假定Z=,其中,X=A1,A r-s,Y=A r-s+1,A r,那么R÷S是一个(r-s的元组的集合。那么,R÷S等价的表达式如下:R÷S=x(R-x(x(R×S-R分析l:结果集应包含在x(R去掉S关系中的属性列的元组的集合。分析2:R÷S应当满足元组在X=A1,A r-s上的分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。(x(R×S-R为计算x(R×S不在R中的元组。其中,Yx为X在R中的象集,x=t rX。且结果集的属性组为X。2.答:与普通的表格

11、、文件相比,关系有如下不同:在数据库系统中,关系的每一个属性都是不可再分的。关系中不允许出现重复元组。关系是一个集合,其行列顺序无关。3.答:笛卡尔积是一个基本操作。相当于将两个关系R,S进行无条件的连接操作。而连接是一个组合操作,相当于将两个关系R,S进行条件的连接操作。即从R×S中选取满足条件的元组作为新关系的元组。当连接运算符“”为“=”时,称为等值连接。而自然连接是种特殊的等值连接,它要求两个关系中进行比较的分量具有相同的属性组,并且去掉重复属性列。4.答:若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上的值可以

12、取空值。或者等于S中某个元组的主码值。换句话说,如果F本身不是个主属性,则能取空值,否则不能取空值。例如,学生数据库中,的关系模式如下:S(Sno,Sname,SD,Sage Key(SnoSC(Sno,Cno,Grade Key(Sno,CnoSC关系中,Sno,Cno为主码,同时,又是外码,因为Sno 和Cno分别为S 和C关系中的主码,所以在SC关系中Sno,Cno不能取空值。四、综合题1. 2.(1pid(cid=c006(ORDERSPRODUCT(2cname(p id=P01(CUSTOMESORDERS(3cname(ORDERS(pid(price=0.5(PRODUCTCU

13、STOMES(4cid(a id=a03(ORDERS(5pid(cid(city=长春(CUSTOMESORDERS(aid(city=北(AGENTS京第三章一、选择题1.A8.A二、填空题1.面向过程面向集合2.数据查询数据操纵数据定义数据控制3.自含式嵌入式4.WHERE GROUP BY HAVING5.ORDER BY ASC DESC6.DESTINCT7.LIKE % 一8. 右连接符左连接符9.不相关子查询相关子查询10.行列子集视图11.GRANT REVORK12.EXECSQL ;或END EXEC三、问答题1.答:基本表是独立存在的表,在SQL中,一个关系对应于一个表

14、,一个表对应于一个存储文件。视图是在创建时,将其定义存放在数据字典中,并不存放视图对应的数据,因此视图是从一个或几个基本表中导出来的,它本身不独立存储在数据库中,是一个虚表。两者的区别是基本表是独立存于数踞库中,而视图存放的只是视图的定义。2.答:视图的优点主要有四个方面:(1能够简化用户的操作;(2用户可以从多种角度看待数据;(3视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性;(4视图能对机密数据提供安全保护。3.答:并不是所有的视图都可以更新,因为有些视图的更新不能惟地有意义地转换成对相应的基本表的更新。4.答:一般地,行列子集视图是可以更新的。除行列子集视图,有些视图理论上讲是可以更新的,一

15、般:(1若视图是从两个基本表导出的,则不允许更新;(2若视图的字段来自表达式或常数,则不允许对此视图执行INSERT和UPDATE操作但允许执行DELETE操作;(3若视图的字段来自集函数,则不允许对此视图更新;(4若视图含有GROUPBY子句,则不允许对此视图更新;(5若视图含有DISTINCT短语,则不允许对此视图更新;(6若视图定义中含有嵌套查询.并且内层查询的FROM子句涉及的表也是导出该视图的基本表,则不允许对此视图更新。5.答:相关子查询和不相关子查询的区别是相关子查询的查询条件依赖于父查询,因此,每当系统从外查询检索一条新的元组时,都要重新对内查询求值;而不相关子查询查询条件依赖

16、于父查询,因此,内查询在外查询处理之前执行。6.答:SQL语言可以作为独立语言在终端以交互的方式下使用的,是面向集合的描述性语言,是非过程性的,大多数语句是可独立执行的,与上下文无关的。而许多事务处理应用都是过程性的,需要根据不同的条件来执行不同的任务,因此单纯用SQL语言是很难实现这类应用的。为此将SQL嵌入到某种高级语言中,利用高级语言的过程性结构来弥补SQL语言实现复杂应用方面的不足。而此SQL语言称之为嵌入式SQL。7.答:因为SQL语言是面向集合的,一条SQL语句可产生或处理多条记录。而主语言是面向记录的,一组主变量一次只能放一条记录。所以,仅用主变量并不能完全满足SQL语言向应用程

17、序输出数据的要求。为此引入游标,用游标来协调这两种不同的处理方式,通过移动游标指针来决定对获取哪一条记录。四、综合题1.CREATE TABLE 公司(公司号varchar(10,公司名varchar(30,地址varchar(40 ,primary key(公司号CREATE TABLE 员工(员工号varchar(10,员工名varchar(20,公司号varchar(10 ,primary key(员工号 ,foregn key(公司号 references 公司(公司号CREATE TABLE 工程(工程号varchar(10,工程名varchar(30,预算int , primary

18、 key(工程号CREATE TABLE 工作(员工号varchar(10,工程号varchar(10,职务varchar(10,primary key(员工号,工程号 ,foregn key(员工号 references 员工(员工号,foregn key(工程号 references 工程(工程号2.(1CREATE VIEW V_MANAGER(员工号,工程号ASSELECT 员工号,工程号FROM 工作WHERE 职务=经理(2CREATE VIEW V_P2(编号,姓名,职务ASSELECT 工作.员工号,员工.员工名,工作.职务FROM 员工,工作WHERE 工作.员工号=员工.员

19、工号and 工程号=P2(3 CREATE VIEW V_Empno(员工号ASSELECT 员工号FROM 工作WHERE 工程号=P23.(1SELECT 公司名FROM 员工,公司WHERE 员工.公司号=公司.公司号and 员工名=张红(2 SELECT 员工名FROM 员工,工作WHERE 员工.员工号=工作.员工号and 职务=工程师4.(1SELECT PRODUCT.pid, pname,city,quantity,price FROM ORDER,PRODUCT WHERE ORDER.pid=PRODUCT.pid and cid=c006(2SELECT cname FR

20、OM CUSTOMERS,ORDER WHERE ORDER.cid=CUSTOMERS.cid and pid=p01(3SELECT cname FROM CUSTOMERS WHERE cid IN(SELECT cid FROM ORDER WHERE pid IN(SELECT pid FORM PRODUCT WHERE price=0.5(4SELECT cid FROM ORDER WHERE aid=a03(5SELECT pid FROM CUSTOMERS,AGENTS,ORDERWHERE CUSTOMERS.cid=ORDER.cid and ORDER.aid=AG

21、ENTS.aid andCUSTOMERS.city=长春 and AGENTS.city=北京或SELECT pid FROM ORDER WHERE cid IN(SELECT cid FROM CUSTOMERS WHERE city=长春 And aid IN(SELECT aid FROM AGENTS WHERE city=北京第五章一、选择题1.C2.D3.C4.C5.B6.D7.B8.D9.C 10.C 11.D 12.A 13.C二、填空题1.关系模型关系一个实体及属性实体之间的联系2.关系元组属性3.静态约束动态约束4.数据依赖范式模式设计方法数据依赖5.Y值也相同Y惟的具

22、体值6.从F中的函数依赖也能够推出XY F逻辑蕴涵XY Y的闭包F+7.一个右部只有单个属性8.无损连接性保持函数依赖性9.r=R1(rR2(rRk(r10.R1R2(R1-R2 R1R(R2-R111.若XY,XZ,则XYZ若XY,WYZ,则WX(Z-WY若XY,XZ,则XYX,XY-Z,XZ-Y12.平凡的函数依赖13.YX或XY=UXY14.表达性分离性最小冗余性三、问答题1.答:关系规范化一般应遵循的原则如下:(1将关系模式进行无损连接分解,在关系模式分解的过程中,数据不能丢失或增加,要保证数据的完整性;(2合理地选择规范化的程度。在规范化时,既要考虑到低级范式造成的冗余度高,数据的不

23、一致性,又要考虑到高级范式查询效率低的矛盾;(3正确性和可实现性原则。2.答:多值依赖与函数依赖有哪些主要的区别如下:(1在关系模式R(U中,函数依赖XY的有效性仅决定于X、Y这两个属性集的值。只要在关系R(U的任一关系r中,元组在X和Y上的值满足函数依赖的定义,则函数依赖XY任何属性集W(XYWU上成立。对于多值依赖,若XY在W(WU上成立,而在U上不一定成立。所以多值依赖的有效性与属性集的范围有关。XY在U上成立,则在W(XYWU上成立,反之则不然。(2若函数依赖XY在R(U上成立,则对于任何YU,均有XY成立。对于多值依赖XY在R(U上成立,但不能断言对于任何Y U,有X Y成立。3.答

24、:低级范式的关系模式对数据存储和数据操作的不利影响主要有:插入异常、删除异常、修改异常和数据冗余。产生的原因及解决方法是:属于lNF不属于2NF的关系模式中,非主属性对码的部分函数依赖。从而引起操作异常。解决方法是采用分解的方法,将式中不完全函数依赖的属性去掉,将部分函数依赖的属性单独组成新的模式,使关系模式属于2NF。属于2NF不属于3NF的关系模式中,由于非主属性对码具有传递依赖,从而引起操作异常。解决方法是采用分解的方法,消除关系模式中非主属性对码具有传递依赖。属于3NF不属于BCNF的关系模式中。由于存在主属性对码的部分函数依赖,从而引起操作异常。解决方法是将其转换成BCNF 消除部分

25、函数依赖。4.答:3NF 与BCNF 的区别和联系如下:3NF 是建立在2NF 基础上的,如果满足2NF 的关系模式中不存在非主属性传递依赖于R 的候选键,则R 属于3NF 。BCNF 是3NF 的改进形式,它建立在1NF 的基础上。如果关系R 属于1NF ,且每个属性都不传递依赖R 的候选键,则R 属于BCNF 。一个关系模式属于BCNF ,则一定属于3NF ,BCNF 是3NF 的一个特例, 反之则不然。5.答:属于3NF 。因为该关系模式存在的函数依赖是:学号姓名,学号年龄,学号所在系,学号出生日期不在有其它的函数依赖,所以该模式是属于2NF 。又因为所有的非主属性对码(学号非传递依赖,

26、所以该关系模式是3NF 的。6.答:(1正确。因为关系模式中只有两个属性,所以无传递依赖;(2正确。按BCNF 的定义,若X Y 且Y X 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;(3正确。因为只有两个属性,所以无非平凡的多值依赖;(4正确。根据无损连接的定理,U1=AB ,U2=AC 故有:U1U2Ul-U2=A B F +(5正确。根据传递律;(6正确。根据合并规则;(7正确。根据增广律可推出;(8错误。例如:S(Sno ,Cno ,Grade其中:Sno 为学号,Cno 为课程号, Grade 为成绩号,那么,有(Sno ,Cno Grade 。但是,Sno Grade

27、 ,Cno Grade 。四、综合题1.解:根据Armstrong 公理系统推导F +为:A ,AB ,AC ,ABC ,B ,C A A ,AB A ,AC A ,ABC A ,B B ,C C ,A B ,AB B ,AC B ,ABC B ,B C ,A C ,AB C ,AC C ,ABC C ,B BC , A AB ,AB AB ,AC AB ,ABC AB .BC , A AC ,AB AC ,AC AC ,ABC AC ,BC B ,A BC ,AB BC ,AC BC ,ABC BC ,BC C ,A ABC ,AB ABC ,AC ABC ,ABC ABC ,BC BC从上

28、可见,一个小的F 集合,常有一个非常的大的闭包F +,在F +中,含有许多平凡的函数依赖,例如:A ,AB ,AB A 。所以我们要讨论最小函数依赖集的有关问题。2.解:(1关系模式S 的基本函数依赖如下:Sno Sname ,SD Sdname ,Sno SD ,(Sno ,Course Grade 关系模式的码为:Sno ,Course 。(2原关系模式是属于1NF 的,码为(Sno ,Course,非主属性中的成绩完全依赖于码,而其它非主属性对码的函数依赖为部分函数依赖,所以不属于2NF 。消除非主属性对码的函数依赖为部分函数依赖,将关系模式分解成2NF 如下:Sl(Sno ,Sname

29、 ,SD ,SdnameS2(Sno ,Course ,Grade(3将上述关系模式分解成3NF 如下:分解的关系模式S1中存在SnoSD,SDSdname,即非主属性Sdname 传递依赖于Sno,所以可进步分解如下:Sll(Sno,Sname,SDS12(SD,Sdname分解后的关系模式S1l、S12满足3NF。对关系模式S2不存在非主属性对码的传递依赖,故属于3NF。所以,原模式S(Sno,Sname,SD,Sdname,Course,Grade按如下分解满足3NF。Sll(Sno,Shame,SDS12(SD,SdnameS2(Sno,Course,Grade3.解:(1关系模式如下

30、: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学生学会:SM(Sno,Mname,SMyear(2每个关系模式的最小函数依赖集如下:学生S的最小函数依赖集如下:SnoSname,SnoSbirth,ClassDept,SnoClass,DeptRno传递依赖如下:由于SnoDept,DeptRno,而DeptSno,所以Sno与Rno之间存在着传递依赖。由于ClassDept,DeptRno所以Cla

31、ss与Rno之间存在着传递依赖。由于Sno,Class,Class,Dept所以Sno与Dept之间存在着传递依赖。班级C的最小函数依赖集如下:ClassPname,ClassCnum,ClassCyear,PnameDept,由于ClassPname,PnameDept,所以Class与Dept之间存在着传递依赖。系D的最小函数依赖集如下:DeptDno,DnoOffice,DnoDnum根据上述传递依赖可知,Dept与Office,Dept与Dnum之间存在着传递依赖。学会M的最小函数依赖集如下:MnameMyear,MnameMaddr,MnameMnum该模式不存在传递依赖。学生学会S

32、M的最小函数依赖集如下:(Sno,Mname,SMyear(Sno,Mname Smyear是完全函数依赖(3各关系模式的候选码、外部码。全码如下:学生S候选码:Sno;外部码;Dept、Class;无全码班级C候选码:Class;外部码;Dept;无全码系D候选码:Dept或Dno;无外部码;无全码学会M候选码:mname;无外部码;无全码学生学会SM的候选码:(Sno,Mname;外部码:Sno,mname;无全码4.解:假设订货数据库语义如下:(1任何两个顾客的收货地址都不相同。(2一个订单有有惟一一个订单号码(3每个订单的订单细则在该订单里有一个惟一的号码如下满足BCNF的一组关系模式

33、如下:顾客(顾客号,余额,赊购限额,折扣KEY(顾客号顾客地址(收货地址,顾客号KEY(收货地址订单(订单号,收货地址,订货日期KEY(订单号订单细则(订单号,细则号,货号,定货数量,未发货量KEY(订单号,细则号货物(货号,详细描述KEY(货号货物厂商(货号,厂商号,最低存量,实际存量KEY(货号,厂商号根据以上假定的语义,可得出如附图52所示数据依赖图:5.解:函数依赖图如附图5-3所示。候选码为L、DPC、DPT 6.解:将NADDR属性:Name、Street、City、STATE、ZIP分别简写为:N,C,T,S,Z,则有如下函数依赖:NRCT,RCTZ,ZCT。等价的最小函数依赖为

34、:NR,NC,NT,RCTZ,ZC,ZT。候选码为:N。7.解:该函数依赖集不是最小函数依赖集。因 CJ,CJI (已知故 CI (逻辑蕴涵显然.ABCDGJ是一个超码,即所有出现在函数依赖左边的属性的集合是超码。因 CJ (已知故可将J从超码中去掉。又因 ABG (已知故可将G从超码中去掉。此时,超码中只剩下ABCD,由于它们都没有在函数依赖集的任何一个函数依赖的右边出现,所以它们都不能从超码中去掉。故候选码为: ABCD。8.解:NADDR属于2NF,但不属于3NF,一个更好的设计是:NSZ(Name,Street,ZIPKEY(NameZCS(ZIP,City,STATEKEY(ZIP这

35、两个关系NSZ和ZCS都属于BCNF。因为,Street,City,STATE总是连在一起的,而ZIP不是经常变动的,所以这种分解可以认为是不必要的。(即应对相关的函数依赖进行规范化,不必对所有的依赖进行规范化。考虑到如果要得到某一个人的完整地址,就需要进行连接操作,因此可以得到这样一个结论:规范到BCNF对更新有利,但不利于查询,换句话说,没有完全规范化造成的冗余给更新带来了困难,但对查询有利。函数依赖(Street,City,STATE ZIP并没有在该设计中体现,事实上,必须通过声明用户自定义限制条件或定义过程来单独维护它。按照Rissanen的观点,关系NSZ和ZCS不是相互独立的。9

36、.解:(1设U=(ABCDE,因 (CE+=ABCDE,而(C+=C,(E+=BDE,故 R的候选关键字为CE(2求出最小函数依赖集FF=AD,ED,DB,BCD,CDA10.略。11.解:S不属于3NF,它属于2NF。因 R的候选关键字为“学生号”,而:学生号系号,系号系名,系号学生号故学生号系名,即存在非主属性系名对候选关键字“学生号”的传递依赖。可将S分解成:S1(学生号,学生名,年龄,性别,系号3NFS2( 第六章一、选择题1.C2.B3.D4.A5.B6.B7.C8.C9.C 10.D 11.B 12.A 13.D二、填空题1.需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计实施阶段运行

37、维护2.逻辑结构设计应用程序设计3,信息要求处理要求安全性和完整性要求4.总体信息需求处理需求 DBMS的特征硬件和操作系统特征。5.完整的数据库结构逻辑结构物理结构6.数据项数据结构数据流数据存储加工过程7.数据抽象设计局部概念模式将局部概念模式综合成全局概念模式8.实体属性联系9.一对一一对多多对多10.概念结构11.ER模型12.自顶向上自底向下逐步扩张混合策略13.规划开销设计开销实现与测试开销操作开销维护开销14.建立实际数据库结构试运行装入数据15.DBMS16.独立于DBMS的概念模式处理需求约束条件 DBMS特性17.DBMS可处理的模式子模式应用程序设计指南物理设计指南18.

38、形成初始模式子模式设计应用程序设计梗概模式评价修正模式19.存储结构设计确定数据存储安排访问方法的设计完整性和安全性设计程序设计20.抽象对象抽象运算21.聚集概括22.现实世界到机器世界的一个中间层次23.逻辑概念24.多对多25.一对多三、问答题1.答:对数据库系统生存期的划分,目前尚无统一的标准,一般分为七个阶段,即规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现和运行维护。数据库结构设计的任务就是把概念结构设计阶段好的基本E-R图转换为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结构。2.答:数据库设计过程的输入子系统主要是原始数据的输入、抽取、校验、分类、转换和综合,最

39、终把数据组织成符合数据库结构的形式,然后把数据存人数据库中。数据库设计过程的输出主要有两部分,一部分是完整的数据库结构,其中包括逻辑结构与物理结构;另一部分是基于数据库结构和处理需求的应用程序的设计原则。这些输出一般都是以说明书的形式出现。3.答:基于数据库系统生存期的数据库设计分成以下五个阶段:(1规划;(2需求描述和分析;(3概念设计;(4逻辑设计;(5物理设计。4.答:一个比较好的数据库设计方法应该能在合理的期限内,以合理的工作量产生一个有实用价值的数据库结构,它应该满足用户关于功能、性能、安全性、完整性及发展需求等方面的要求,同时又服从于特定的DBMS 的约束,并且可用简单的数据模型来

40、表示。其次.设计方法应具有足够的灵活性和通用性。另外,数据库设计方法应该是可再生产的,即不同的设计者应用同一方法于同一设计问题时,应该得到相同的或类似的结果。数据库设计方法学至少应包括以下内容:(1设计过程;(2设计技术;(3评价准则;(4信息需求;(5描述机制。5.答:数据库设计中的规划阶段的主要任务是进行建立数据库的必要性及可行性分析,确定数据库系统在组织中和信息系统中的地位,以及各个数据库之间的联系。6.答:需求分析大致可分为三步来完成,即需求信息的收集、分析整理和评审。需求信息的收集是要了解组织的机构设置,主要业务活动和职能、确定组织的目标、大致工作流程和业务流程的划分。需求信息的分析

41、整理就是把收集到的信息用数据流图或规范表格的形式转化为下一阶段设计工作可用的形式信息。评审即确认某一阶段的任务是否全部完成,以避免重大的疏漏或错误。需求分析阶段的目标是对系统的整个应用情况作全面的、详细的调查,确定企业组织的目标,收集支持系统总的设计目标的基础数据和对这些数据的要求,确定用户的需求,并把这些要求写成用户和数据库设计者都能够接受的文档。7.答:评审工作的重要作用是确认某一阶段的任务是否全部完成,以避免重大的疏漏和错误。在数据库设计过程中允许有多次的回溯和反复的原因是数据库设计的各个阶段是互相关联的,通过回溯和反复可以解决在开发过程中的遗留问题,改正错误。日.答:数据字典中通常包含

42、数据项、数据结构、数据流、数据存储和加工过程。其中:数据项是数据的最小单位,它是对数据项的描述,通常包括数据项名、含义、别名、类型、长度、取值范围以及与其他数据项的逻辑关系。数据结构是若于数据项有意义的集合,它包含数据结构名、含义及组成该数据结构的数据项名。数据流可以是数据项,也可以是数据结构,表示某一加工处理过程的输入或输出数据,对数据流的描述应包括数据流名、说明、流出的加工名、流人的加工名以及组成该数据流的数据结构或数据项。数据存储是处理过程中要存取的数据。对数据存储的描述应包括数据存储名、说明、输人数据流、输出数据流、数据量、存储频度和存取方式。对加工过程的描述包括加工过程名、说明、输入

43、数据流、输出数据流、并简要说明处理工作、频度要求、数据量及响应时间等。数据字典是对系统中数据的详细描述,它提供对数据库描述的集中管理,并且为数据库管理员提供有关的报告。9.答:在进行数据库设计时,总是把概念设计作为非常重要的一步,所以通常对概念模型有以下要求:(1概念模型应真实、充分地反映现实世界中事物和事物之间的联系,有丰富的语义表达能力,能表达用户的各种需求,包括描述现实世界中各种对象及其复杂的联系、用户对数据对象的处理要求的手段。(2概念模型应简洁、明晰、独立于机器、容易理解。方便数据设计人员与应用人员交换意见,使用户能积极参与数据库的设计工作。(3概念模型应易于变动。当应用环境和应用要

44、求改变时,容易对概念模型修改和补充。(4概念模型应很容易向关系、层次或网状等各种数据模型转换。易于从概念模式导出与DBM5有关的逻辑模式。10.答:概念设计的具体步骤是:(1进行数据抽象,设计局部概念模式;(2将局部概念模式综合成全局概念模式;(3评审。11.答:数据抽象是对实际的人、物、事和概念的人为处理,它抽取人们关心的共同特征、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。数据抽象通常有“聚集”和“概括”两种方式。聚集是将若干对象和它们之间的联系组合成一个新的对象。概括是将一组具有某些共同特征的对象合并成更高一层意义上的对象。在数据库设计的概念设计中,利

45、用抽象机制对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织(聚集,形成实体、实体的属性,标识实体的键,确定实体之间的联系类型(1:l,l:n或n:m,设计分ER图,从个别用户的需求出发,为每个用户或每个对数据的观点与作用方式相似的用户建立一个相应的局部概念结构。12.答:ER图是表示概念模型的一种方法,通常称为实体-联系方法(EntityRelationship Approach。利用ER图对现实世界中抽取实体、实体间联系,并建立概念模型。构成ER图的基本要素是实体、联系和属性。(1用长方形表示实体类型,在框内写上实体名。(2用椭圆形表示实体的属性,并用无向边把实体与其属性连接起来。(3用菱形表示实体

46、间的联系,菱形框内写上联系名,用无向边把菱形分别与有关实体相连接,在无向边旁标上联系的类型。若实体之间联系也具有属性,则把属性和菱形也用无向边连接上。13.答:采用ER方法进行数据库的概念设计,可以分成三步进行:首先设计局部ER模式,然后把各局部ER模式综合成一个全局的ER模式,最后对全局ER模式进行优化,得到最终的ER模式,即概念模式。14.答:逻辑设计的目的是把概念设计阶段设计好的基本ER图转换为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结构(包括数据库模式和外模式。这些模式在功能、性能、完整性和一致性约束及数据库的可扩充性等方面均应满足用户的各种要求。逻辑设计阶段主要输入下

47、列信息:(1独立于DBMS的概念模式。这是概念设计阶段产生的所有局部和全局概念模式;(2处理需求。需求分析阶段产生的业务活动分析结果,包括数据库的规模和应用频率,用户或用户集团的需求;(4完整性和安全性分析,并选择一个较优的方案;(5应用程序设计。18.答:数据库实现阶段主要有以下几项工作:(1建立实际数据库结构;(2试运行;(3装人数据。19.答:对数据库的概念模式、逻辑结构或物理结构的改变称为重新组织。其中改变概念模式或逻辑结构又称为重新构造,改变物理结构则称为重新格式化。由于环境需求的变化或性能原因。对原有的数据提出了新的使用要求,这时,对数据库重新组织可以满足用户的需要,防止数据库的性

48、能下降,提高数据库的运行效率。20.答:数据库系统投入运行以后,就进人运行维护阶段。运行维护阶段的主要工作是:(1维护数据库的安全性与完整性控制及系统的转储和恢复;(2数据库性能的监督、分析与改进;(3增加数据库新功能;(4发现错误,修改错误。四、综合题1.(1E-R图如附图6-1所示。 附图6-1(2根据E-R图向关系模型转换的原则,将两个实体转换为关系模式如下。其中码用下划线表示,并且不能为空:读者(读者号,姓名,地址,性别,年龄,单位书(书号,书名,作者,出版社读者与书两个实体之间的联系“借阅”是一个一对多的联系,因此,根据 E-R图向关系模型转换的原则,将读者与书两个实体的码“读者号”

49、、“书号”加上“借阅”联系的属性构成借阅关系,并且,“读者号”、“书名”不能取空值。形成的关系模式如下:借阅(读者号,书号,借出日期,应还日期2.(1E-R图如附图6-2 所示。 附图6-2(2E-R图6-2可转换为以下组关系模式结构:病房(病房号,床位号,科名 (病房号是主键,科名是外键病人(病例号,姓名,姓别,工作证号,病房号 (病例号是主键,病房号、工作证号科室(科名,科地址,科电话 (科名是主键医生(工作证号,性名,职称,年龄,科名(工作证号是主键,科名是外键3.(1 E-R图如附图6-3 所示。 (2 这个E-R图可转换4个关系模式:车队(车队号,车队名车辆(牌照号,厂家,出厂日期,

50、车队号司机(司机编号,姓名,电话,车队号,聘期使用(司机编号,牌照号,使用日期,公里数4.(1E-R图如附图6-4所示。 (2这个E-R图可转换3个关系模式: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5.(1E-R图如附图6-5所示。 附图6-5(2转换成关系模式如下:储户(账号,身份证号、姓名,地址,存款余额存款单(存款单号,账号,金额,存款方式,存款日期取款单(取款单号,账号,金额,取款方式,取款日期第七章一、单项选择题1.A2.C3.D4.B5.B二、填空题1.原子性致性隔离性持久性 ACID2.读写3.非预期事务

51、故障可预期事务故障4.软故障硬故障5.重复存储6.静态动态7.提交规则先记后写规则三、问答题1.答:事务的定义:事务是一个用户定义的操作序列,这些操作要么都做,要么都不做,是一个不可分割的工作单位,是数搪库环境中的逻辑工作单位。事务和程序是两个概念。一般程序包含多个事务。事务的四个性质如下:(1原子性;一个事务中所有对数据库操作是一个不可分割的操作序列。事务要么完整地被全部执行,要么什么也不做。事务的原子性保证了DBS的完整性。(2一致性;一个事务独立执行的结果保证了数据库的数据一致性.即数据不会因事务的执行而遭受破坏。(3隔离性;在并发事务被执行时.系统应保证与这些事务先后单独执行的结果一样

52、,此时称事务达到了隔离性要求。隔离性使并发执行的事务不必关心其他事务。如同在单用户环境下执行一样。(4持久性。一个事务一旦完成全部操作后,它对数据库的所有更新应永久地反映在数据库中,即使以后系统发生故障,也应保留这个事务执行的痕迹。2.答:在应用程序中,事务以BEGIN TRANSACTION浯句开始,以COMMIT 语句或ROLLBACK语句结束。COMMIT表示事务成功地结束(提交,此时告诉系统,数据库要进入一个新的正确状态,该事务对数据库的所有更新都已交付实施。ROLLBACK表示事务不成功地结束(应该“回退”,此时告诉系统,已发生错误,数据库可能处在不正确的状态,该事务对数据库的更新必

53、须被撤消,数据库恢复该事务到初始状态。3.答:在恢复操作中,REDO操作为重做,UNDO操作为撤消。如果数据库被破坏,利用“日志”文件执行REDO操作。将两个数据库状态之间的所有修改重新做一遍。这样,建立了新的数据库,同时也没丢失对数据库的更新操作。REDO处理的方法是正向扫描“日志”文件,重新执行登记的操作。如果数据库未被破坏。但某些数据可能不可靠。这时,可通过“日志”文件执行UNDO操作,把已经结束的不可靠的事务进行REDO处理。UNDO处理的方法是反向扫描“日志”文件,对每个UNDO事务的更新操作执行反操作,即对已插入的新记录执行删除操作,对已删除的记录重新插入,对已修改的数据库用旧值代

54、替新值。4.答:数据库系统中常见的故障很多,通常造成数据库中数据损坏的故障有以下几种:事务故障、系统故障、介质故障。事务故障又可分为非预期的事务故障和可以预期的事务故障。这类故障可以通过撤消事务恢复数据库到正确状态。系统故障会引起内存信息丢失,但未破坏外存中的数据,从而造成数据库可能处于不正确的状态。可以在系统重新启动时,让所有非正常终止的事务滚回,把数据库恢复到正确的状态。介质故障通常被称为硬故障。这类故障将破坏数据库,并影响正在存取这部分数据的所有事务。此时,只能把其他备份磁盘或第三级介质中的内容再复制过来。5.答:运行记录优先原则是:(1至少要等相应运行记录已经写入“日志”文件后,才能允

55、许事务往数据库中写记录;(2直至事务的所有运行记录都已写入“日志”文件后,才能允许事务完成"ENDTRANSACTION"处理。6.答:在数据库系统投入运行后,就可能会出现各式各样的故障,即数据库被破坏或数据不正确。作为DBMS,应能把数据库从被破坏后不正确的状态,变成最近的一个正确的状态,这个过程称为“恢复”的过程。DBMS的这种能力称为可恢复性。恢复的基本原则就是“冗余”,即数据库重复存储。数据库恢复可用以下方法实现:(1周期性地(如一天一次对整个数据库进行复制,或转储(又称为“倒库”到磁带一类的存储介质中。(2建立“日志”文件,对于数据库的每次插入、删除或修改,都要记下改变前后的值,写到“日志”文件中,以便有案可查。(3一旦发生数据库故障,则分两种情况处