數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用課后習(xí)題答案

1、第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)模型1試述數(shù)據(jù)模型的概念、作用及三個要素。答：數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的一組概念的集合。這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動態(tài)特征和完整性約束條件。數(shù)據(jù)模型的目的是為了表示數(shù)據(jù)并使數(shù)據(jù)容易理解，它是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。一般地，一個數(shù)據(jù)庫的基本數(shù)據(jù)模型至少必須包含以下三個組成部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束。1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指所研究的對象類型的集合。這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成成分。 2）數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作集合，包括操作和有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)時特性的描述；數(shù)據(jù)操作時對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。3）數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(shù)據(jù)的完整性約束

2、條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。2試述各種數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)。答：層次模型優(yōu)點(diǎn)：1）概念簡單、層次清晰，易于理解；2）數(shù)據(jù)庫的安全性是由DBMS提供并保證的;3）提供了良好的完整性支持。 4）數(shù)據(jù)獨(dú)立，減少了程序編寫和維護(hù)的工作量。 5）當(dāng)數(shù)據(jù)庫包含了大量具有1M聯(lián)系的數(shù)據(jù)，并且用戶所要求的大量事務(wù)使用聯(lián)系固定的數(shù)據(jù)時，層次數(shù)據(jù)庫模型效率非常高。層次模型缺點(diǎn)：1)在層次模型中，處理非層次性聯(lián)系如多對多比較麻煩,只能通過引入冗余結(jié)點(diǎn)或虛擬結(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn) 2）缺乏結(jié)構(gòu)

3、獨(dú)立性，查詢子結(jié)點(diǎn)必須通過父結(jié)點(diǎn);3）實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，難于管理。設(shè)計人員必須對數(shù)據(jù)的物理存儲特性有非常深入的了解，另外系統(tǒng)對插入和刪除有較多限制。 4）缺乏標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)狀模型優(yōu)點(diǎn)：1） 概念簡單2） 對更多聯(lián)系類型的處理。M：N 聯(lián)系在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型中比在層次數(shù)據(jù)模型中更易實(shí)現(xiàn)。3） 數(shù)據(jù)訪問的靈活性。一個應(yīng)用程序可以訪問一個首記錄和一個系中所有的屬記錄。4） 提高了數(shù)據(jù)庫的完整性。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模型加強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫的完整性，因為用戶必須首先定義首記錄，然后才能定義屬記錄。5） 符合標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型基于由DBTG/CODASYL提出和ANSI.SPARC擴(kuò)展的通用標(biāo)準(zhǔn)。6） 數(shù)據(jù)獨(dú)立。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型獲得了足夠的

4、數(shù)據(jù)獨(dú)立性，至少在一定程度上將程序從復(fù)雜物理存儲細(xì)節(jié)中隔離開了。網(wǎng)狀模型缺點(diǎn)：1） 系統(tǒng)復(fù)雜性，沒有設(shè)計成一個對用戶友好的系統(tǒng)。2） 缺乏結(jié)構(gòu)獨(dú)立性，一旦數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)做了改變，所有的應(yīng)用程序必須重新授權(quán)。3） 用戶不容易掌握和使用。關(guān)系模型優(yōu)點(diǎn)：1）關(guān)系模型結(jié)構(gòu)簡單，概念單一，易學(xué)易用。無論是實(shí)體還是實(shí)體間的聯(lián)系，都用關(guān)系-即用二維表表示；2）關(guān)系模型是數(shù)學(xué)化的模型；3）關(guān)系模型的存取路徑對用戶是透明的；關(guān)系模型缺點(diǎn)：1）關(guān)系模型的查詢效率往往不如非關(guān)系模型，必須進(jìn)行優(yōu)化，以提高性能，這一定程度上要增加用戶的負(fù)擔(dān)，并對用戶在數(shù)據(jù)庫的整體知識上有較高的要求；2）關(guān)系模型在處理如計算機(jī)輔助設(shè)計數(shù)據(jù)、

5、多媒體數(shù)據(jù)時就有了局限性，必須要和其他的新技術(shù)相結(jié)合。3解釋實(shí)體、屬性、實(shí)體型、實(shí)體集、聯(lián)系、E-R模型的概念答：實(shí)體：實(shí)體是客觀世界中存在的且可互相區(qū)分的事物。屬性：實(shí)體所具有的某種特性。一個實(shí)體可以由若干屬性來刻畫。實(shí)體型：具有相同屬性的實(shí)體具有相同的特征和性質(zhì)，用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。實(shí)體集：具有同一實(shí)體型的集合。聯(lián)系：聯(lián)系表示一個或多個實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。E-R模型：提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法。實(shí)體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名； 屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來；聯(lián)系用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體

6、連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（ 1 : 1 , 1 : n 或 m : n ）。5試給出醫(yī)院信息管理中三個實(shí)際的 E-R 圖，要求實(shí)體型之間具有一對一、一對多、多對多各種不同的聯(lián)系?？剖夜芾碡?fù)責(zé)人11醫(yī)生診斷患者mn科室工作醫(yī)生1n6關(guān)系數(shù)據(jù)庫中關(guān)系的性質(zhì)答： 列是同質(zhì)的，即每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，來自同一個域。不同的列可以出自同一個域，稱其中的每一列為一個屬性，不同的屬性要給予不同的屬性名。列的順序無所謂。任意兩個元組不能完全相同。行的順序無所謂。分量必須取原子值，即每一個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項。7試述關(guān)系模型的三個組成部分。答：關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合和關(guān)系

7、完整性約束三部分組成。8試述關(guān)系數(shù)據(jù)語言的特點(diǎn)和分類。答：關(guān)系數(shù)據(jù)語言可以分為三類： 關(guān)系代數(shù)語言。 關(guān)系演算語言：元組關(guān)系演算語言和域關(guān)系演算語言。 SQL：具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點(diǎn)的語言。這些關(guān)系數(shù)據(jù)語言的共同特點(diǎn)是，語言具有完備的表達(dá)能力，是非過程化的集合操作語言，功能強(qiáng)，能夠嵌入高級語言中使用。9關(guān)系模型的三個組成部分?答：關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，關(guān)系數(shù)據(jù)操作，關(guān)系完整性約束條件。10試述關(guān)系模型的完整性約束條件。關(guān)系模型有三類完整性：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性1）實(shí)體完整性規(guī)則：若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。2）參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本

8、關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼KS相對應(yīng)（基本關(guān)系R和關(guān)系S不一定是不同的關(guān)系），則對于R中的每個元組在F上的值必須為：或者取空值（F的每個屬性值均為空值）；或者等于S中某個元組的主碼值。3）用戶定義的完整性：用戶針對某一具體數(shù)據(jù)庫的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。11 試述等值連接與自然連接的區(qū)別和聯(lián)系。答：連接運(yùn)算符是“=”的連接運(yùn)算稱為等值連接。它是從關(guān)系R與S的廣義笛卡爾積中選取A，B屬性值相等的那些元組。自然連接是一種特殊的等值連接，它要求兩個關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉。12 解釋如下術(shù)語：域、笛卡爾積、關(guān)系

9、、鍵、候選鍵、主鍵、外鍵、關(guān)系模式。域：一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。笛卡爾積：給定一組域D1，D2，Dn，這些域中可以有相同的域。D1，D2，Dn的笛卡爾積為：D1×D2××Dn（d1，d2，dn）diDi，i1，2，n其中每一個元素(d1，d2，dn)叫作一個n元組（n-tuple），元組中每一個值di叫作一個分量。關(guān)系：笛卡兒積D1×D2××Dn的子集叫做在域D1，D2，Dn上的n元關(guān)系鍵：關(guān)系中能惟一區(qū)分、確定不同元組的屬性或?qū)傩越M合。候選鍵：關(guān)系中能夠成為關(guān)鍵字的屬性或?qū)傩越M合可能不是唯一的。凡在關(guān)系中能夠唯一區(qū)分確定不同

10、元組的屬性或?qū)傩越M合，稱為候選健。主鍵：當(dāng)一個關(guān)系中有多個候選健的時候，則從中選定一個作為關(guān)系的主鍵，關(guān)系中主關(guān)鍵字是惟一的。每個關(guān)系中都必定有一個且只有一個主鍵。外鍵：設(shè)F是關(guān)系R中某個屬性或?qū)傩越M合而并非該關(guān)系的鍵，但卻是另一個關(guān)系S的主鍵，稱F為關(guān)系R的外鍵。關(guān)系模式：即對關(guān)系的描述，它是型，是靜態(tài)的，一般表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n）13關(guān)系代數(shù)的基本運(yùn)算有哪些？并、差、笛卡爾積、投影和選擇5種運(yùn)算為基本的運(yùn)算。其他3種運(yùn)算，即交、連接和除，均可以用這5種基本運(yùn)算來表達(dá)。14為一家汽車保險公司構(gòu)造一個E-R圖。公司有一些客戶，每一客戶擁有1輛或多輛汽車。每一輛汽車都與0項或很

11、多項交通事故相關(guān)。15 為一家銀行設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫。包括客戶以及他們的賬戶信息?？蛻粜畔ㄐ彰⒌刂?、電話、身份證號碼。賬戶信息包括號碼和余額，賬戶分為儲蓄賬戶和信用卡賬戶兩種，儲蓄賬戶需為用戶進(jìn)行利息結(jié)算，信用卡賬戶需記錄用戶的透資上線。為該數(shù)據(jù)庫設(shè)計一個E-R圖。若客戶有多個地址和電話號碼，E-R圖又該如何設(shè)計？若客戶有多個地址和電話號碼，將E-R圖中地址和電話屬性用雙橢圓形表示。16某企業(yè)集團(tuán)有若干工廠，每個工廠生產(chǎn)多種產(chǎn)品，且每一種產(chǎn)品可以在多個工廠生產(chǎn)，每個工廠按照固定的計劃數(shù)量生產(chǎn)產(chǎn)品；每個工廠聘用多名職工，且每名職工只能在一個工廠工作，工廠聘用職工有聘期和工資。工廠的屬性有工廠編號、廠名、地址，產(chǎn)品的屬性有產(chǎn)品編號、產(chǎn)品名、規(guī)格，職工的屬性有職工號、姓名。根據(jù)上述語義畫上E-R圖。17設(shè)有如下關(guān)系R,S：給出下列關(guān)系代數(shù)式的結(jié)果。（1）R÷S （2）R×S （3）RS （4）（B=b(R)）答： 18 設(shè)有兩個關(guān)