數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應用教程第四版課后答案(苗雪蘭 劉瑞新)第3章

1、習題習題313.1答： 數(shù)據(jù)庫的設計要經(jīng)過需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、數(shù)據(jù)庫實施、數(shù)據(jù)庫運行和維護6個階段。 需求分析和概念結構設計階段獨立于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。邏輯結構設計、物理結構設計、數(shù)據(jù)庫實施、數(shù)據(jù)庫運行和維護要依賴于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。23.2答： 需求分析階段：準確了解并分析用戶對系統(tǒng)的需要和要求，弄清系統(tǒng)要達到的目標和實現(xiàn)的功能。 概念結構設計階段：對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型。 邏輯結構設計階段：將信息結構轉換為數(shù)據(jù)模型，并將其性能進行優(yōu)化。 數(shù)據(jù)庫物理設計階段：為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構，包括數(shù)據(jù)存儲

2、結構和存取方法。 數(shù)據(jù)庫實施階段：運用DBMS提供的數(shù)據(jù)操作語言和宿主語言，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯設計和物理設計的結果建立數(shù)據(jù)庫、編制與調(diào)試應用程序、組織數(shù)據(jù)入庫，并進行系統(tǒng)試運行。 數(shù)據(jù)庫運行和維護階段：不斷地對其結構性能進行評價、調(diào)整和修改。33.3答：概念設計階段，將應用需求轉換為與計算機硬件無關的、與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)無關的信息模型（即E-R圖）；邏輯設計階段，要完成數(shù)據(jù)庫的邏輯模式和外模式的設計工作；在物理設計階段，要根據(jù)具體使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點和處理的需要進行物理存儲安排，并確定系統(tǒng)要建立的索引，得出數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式。3.4答：數(shù)據(jù)庫設計有兩個特點： 必須適應所在的計算機硬件環(huán)境，選擇合

3、適的DBMS，了解并提高數(shù)據(jù)庫用戶的技術水平和管理水平；使結構特性設計和行為特性設計緊密結合、相互參照、反復探尋，共同達到設計目標。43.5答： 需求分析階段的設計目標是：弄清現(xiàn)實世界要處理的對象及相互關系，清楚原系統(tǒng)的概況和發(fā)展前景，明確用戶對系統(tǒng)的各種需求，得到系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)及其處理方法，確定新系統(tǒng)的功能和邊界。 需求分析調(diào)查的內(nèi)容有三方面：一是數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容，包括用戶將從數(shù)據(jù)庫中直接獲得或者間接導出的信息的內(nèi)容和性質(zhì)；二是數(shù)據(jù)處理內(nèi)容，包括要完成什么數(shù)據(jù)處理功能，數(shù)據(jù)處理響應時間，數(shù)據(jù)處理的工作方式；三是數(shù)據(jù)安全性和完整性要求，包括數(shù)據(jù)的保密措施和存取控制要求，數(shù)據(jù)自身的或數(shù)據(jù)間的約

4、束限制。53.6答：數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析后所獲得的主要成果。數(shù)據(jù)字典通常包括數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲和處理過程五個部分。3.7答：概念結構設計的結果用數(shù)據(jù)庫的信息模型表示。信息模型的主要特點和設計策略是：信息模型是現(xiàn)實世界的一個真實模型，能真實、充分地反映現(xiàn)實世界，能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求；信息模型應當易于理解；信息模型應當易于更改，有利于修改和擴充；信息模型易于向特定的數(shù)據(jù)模型轉換。63.8答： 數(shù)據(jù)抽象就是抽取現(xiàn)實世界的共同特性，忽略非本質(zhì)的細節(jié)，并把這些共同特性用各種概念精確地加以描述，形成某種數(shù)據(jù)模型。 例子如下：使用分類法抽象“職工

5、”類：在企業(yè)環(huán)境中，張小英是職工中的一員，她具有職工們共有的特性和行為：在某個部門工作，參與某個工程的設計或施工。與張小英屬同一對象的還有王麗平等其他職工，如圖5所示。使用聚集法抽象“職工”屬性：把實體集“職工”的“職工號”、“姓名”等屬性聚集為實體型“職工”，如圖6所示。78使用概括法將“職工”的子類合并：職工是個實體集，技術人員、干部也是實體集，但技術人員、干部均是職工的子集，如圖7所示。93.9答： 信息模型設計是將系統(tǒng)需求分析得到的用戶需求抽象的過程，信息模型能轉化為機器世界中的數(shù)據(jù)模型，并用DBMS實現(xiàn)這些需求。 信息模型設計可分為兩步：第一步是抽象數(shù)據(jù)并設計局部視圖；第二步是集成局

6、部視圖，得到全局的概念結構。3.10答： E-R圖是描述現(xiàn)實世界的概念模型的圖形，E-R圖也稱為實體-聯(lián)系圖，提供了表示實體集、屬性和聯(lián)系的方法。 構成E-R圖的基本要素是實體集、屬性和聯(lián)系。103.11答： 視圖集成就是把設計好的各子系統(tǒng)的分E-R圖綜合成一個系統(tǒng)的總E-R圖，同時消除屬性沖突、命名沖突、結構沖突，為關系數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計做準備。 視圖的集成可以有兩種方法：一種方法是多個分E-R圖一次集成；另一種方法是逐步集成，用累加的方法一次集成兩個分E-R圖。3.12答： 邏輯結構設計是把概念模型結構轉換成某個具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。 邏輯結構設計步驟為：把概念模型轉換成一般的數(shù)

7、據(jù)模型；將一般的數(shù)據(jù)模型轉換成特定的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型；通過優(yōu)化方法，將其轉化為優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型。113.13答： E-R圖轉換為網(wǎng)狀模型的方法為： 每個實體集轉換成一個記錄。 每個1:n的二元聯(lián)系轉換成一個系，系的方向由“1”方實體記錄指向n方實體記錄。 每個m:n的二元聯(lián)系，在轉換時要引入一個連結記錄，并形成兩個系，系的方向由實體記錄方指向連結記錄方。 K（3）個實體型之間的多元聯(lián)系，在轉換時也引入一個連結記錄，并將聯(lián)系轉換成K個實體記錄型和連結記錄型之間的K個系，系的方向均為實體型指向連結記錄。 E-R圖轉換為關系模型的方法為： 一個實體集轉換為關系模型中的一個關系，實體的屬性就是關

8、系的屬性，實體的碼就是關系的碼，關系的結構是關系模式。 一個1:1聯(lián)系可以轉換為一個獨立的關系，與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉換為關系的屬性，且每個實體的碼均是該關系的候選碼；也可以與任意一端實體集所對應的關系合并，在被合并關系中，新增的屬性為聯(lián)系本身的屬性和與聯(lián)系相關的另一個實體集的碼。 實體間的1:n聯(lián)系可以有兩種轉換方法：一種方法是將聯(lián)系轉換為一個獨立的關系，其關系的屬性由與該聯(lián)系相連的各實體集的碼以及聯(lián)系本身的屬性組成，而該關系的碼為“n”端實體集的碼；另一種方法是在“n”端實體集中增加新屬性，新屬性由聯(lián)系對應的“1”端實體集的碼和聯(lián)系自身的屬性構成，新增屬性后原關系的

9、碼不變。 一個m:n聯(lián)系轉換為一個關系：與該聯(lián)系相連的各實體集的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉換為關系的屬性，新關系的碼為兩個相連實體碼的組合。123.14答： 數(shù)據(jù)庫物理設計的內(nèi)容主要是選擇存取方法和存儲結構，包括確定關系、索引、聚簇、日志、備份等的存儲安排和存儲結構，確定系統(tǒng)配置等。 數(shù)據(jù)庫的物理設計可以分兩步進行：確定數(shù)據(jù)的物理結構，即確定數(shù)據(jù)庫的存取方法和存儲結構；對物理結構進行評價。3.15答： 數(shù)據(jù)庫運行一段時間后，由于記錄不斷增、刪、改，會使數(shù)據(jù)庫的物理存儲情況變壞，降低了數(shù)據(jù)的存取效率，數(shù)據(jù)庫的性能也下降。這時，數(shù)據(jù)庫管理員就要對數(shù)據(jù)庫進行重組織或部分重組織。 重組織按原數(shù)據(jù)庫設計要

10、求重新安排存儲位置、回收垃圾、減少指針鏈等，以提高系統(tǒng)性能。重構造通過部分修改數(shù)據(jù)庫的模式和內(nèi)模式，使數(shù)據(jù)庫適應新的應用環(huán)境。133.16答：為了減輕兩層C/S結構中客戶機的負擔，從客戶機和服務器各抽一部分功能，組成應用服務器，成為三層C/S結構。3.17答：數(shù)據(jù)字典的任務就是管理有關數(shù)據(jù)的信息，主要包括：描述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的所有對象，并確定其屬性；描述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對象之間的各種交叉聯(lián)系；登記所有對象的完整性及安全性限制等；對數(shù)據(jù)字典本身的維護、保護、查詢與輸出。143.18答： E-R圖如圖8所示。 轉換后的關系模型為：出版社(出版社名,地址,郵政編碼)作者(姓名,性別,年齡,證件號碼,單位) 出

11、版(出版社名,作者姓名,出書數(shù)量,聯(lián)系方式) 153.19答：該圖書館數(shù)據(jù)庫的E-R圖如圖9所示。其中：讀者：讀者號,姓名,地址,性別,年齡,單位圖書：書號,書名,作者,出版社轉換后的關系模型為：借閱者(讀者號,姓名,地址,性別,年齡,單位)書籍(書號,書名,作者,出版社)借閱(讀者號,書號,借出日期,應還日期) 163.20答：轉換后的關系模型如下：Student(SNO,SN,SD,SA)Teacher(TNO,TN,TD,TG)Course(CNO,CN,PCNO)ST(SNO,TNO)SC(SNO,CNO,G)TC(TNO,CNO)173.21答：轉換后的關系模型如下：工廠(廠名,廠長,地址) 產(chǎn)品(編號,型號,單價) 用戶(姓名,地址,電話) 工廠-產(chǎn)品-用戶(廠名,編號,姓名) 183.22答：概念模型如圖12所示。圖中：職工：職工號,姓名,住址商品部：商品部號,名稱商品：商品代號,價格,型號,出廠價格生產(chǎn)廠家：廠名,地址關系模型為：職工(職工號,姓名,住址,工作商品部);商品部(商品部號,名稱,經(jīng)理職工