數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第五版第七章習(xí)題解答和解析

1、.第七章 習(xí)題解答和解析1. 試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程。答：這里只概要列出數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程的六個階段: 需求分析; 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計; 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計; 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計; 數(shù)據(jù)庫實施; 數(shù)據(jù)庫運行和維護(hù)。這是一個完整的實際數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程。不僅包括設(shè)計數(shù)據(jù)庫本身,還包括數(shù)據(jù)庫的實施、運行和維護(hù)。設(shè)計一個完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個階段的不斷反復(fù)。解析：希望讀者能夠認(rèn)真閱讀概論7.1 的內(nèi)容,了解并掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程。2.試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計部分形成的數(shù)據(jù)庫模式。答：數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級模式,即: 在概念設(shè)計階段形成獨立于機(jī)器特點,獨立于各個 DB MS 產(chǎn)品的概

2、念模式,在本篇中就是 E-R 圖; 在邏輯設(shè)計階段將 E-R 圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型,如關(guān)系模型,形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式,然后在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖,形成數(shù)據(jù)的外模式; 在物理設(shè)計階段,根據(jù) DB MS 特點和處理的需要,進(jìn)行物理存儲安排,建立索引,形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。讀者可以參考概論上圖7.4。圖中概念模式是面向用戶和設(shè)計人員的,屬于概念模型的層次;邏輯模式、外模式、內(nèi)模式是 DBMS 支持的模式,屬于數(shù)據(jù)模型的層次,可以在 DBMS 中加以描述和存儲。3.需求分析階段的設(shè)計目標(biāo)是什么 ? 調(diào)查的內(nèi)容是什么 ?答需求分析階段的設(shè)計目標(biāo)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象,充

3、分了解原系統(tǒng)工作概況,明確用戶的各種需求,然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。調(diào)查的內(nèi)容是數(shù)據(jù)和處理,即獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的如下要求: 信息要求,指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì),由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求,即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù); 處理要求,指用戶要完成什么處理功能,對處理的響應(yīng)時間有什么要求,處理方式是批處理還是聯(lián)機(jī)處理; 安全性與完整性要求。詳細(xì)的可以參考概論上7. 2。4.數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用是什么 ?答數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容通常包括: 數(shù)據(jù)項; 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu); 數(shù)據(jù)流; 數(shù)據(jù)存儲; 處理過程五個部分。其中數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)的最小組成單位,若干個數(shù)據(jù)項可以組成

4、一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲的邏輯內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典的作用: 數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述,在需求分析階段建立,是下一步進(jìn)行概念設(shè)計的基礎(chǔ),并在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中不斷修改、充實、完善。5.什么是數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu) ? 試述其特點和設(shè)計策略。答概念結(jié)構(gòu)是信息世界的結(jié)構(gòu),即概念模型,其主要特點是: 能真實、充分地反映現(xiàn)實世界,包括事物和事物之間的聯(lián)系,能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求,是對現(xiàn)實世界的一個真實模型; 易于理解,從而可以用它和不熟悉計算機(jī)的用戶交換意見,用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫設(shè)計成功的關(guān)鍵; 易于更改,當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時,容易對概念模型修改和擴(kuò)

5、充; 易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略通常有四種:1 自頂向下,即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架,然后逐步細(xì)化;2 自底向上,即首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu),然后將它們集成起來,得到全局概念結(jié)構(gòu);3 逐步擴(kuò)張,首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu),然后向外擴(kuò)充,以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu),直至總體概念結(jié)構(gòu);4 混合策略,即將自頂向下和自底向上相結(jié)合,用自頂向下策略設(shè)計一個全局概念結(jié)構(gòu)的框架,以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計的各局部概念結(jié)構(gòu)。6. 定義并解釋概念模型中以下術(shù)語:實體,實體型,實體集,屬性,碼,實體聯(lián)系圖答實體:客觀存在并可以相互區(qū)分的事物叫實體。實體型:

6、具有相同屬性的實體具有相同的特征和性質(zhì),用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體,稱為實體型。實體集:同型實體的集合稱為實體集。屬性:實體所具有的某一特性,一個實體可由若干個屬性來刻畫。碼:惟一標(biāo)識實體的屬性集稱為碼。實體聯(lián)系圖:提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法:實體型:用矩形表示,矩形框內(nèi)寫明實體名;屬性:用橢圓形表示,并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來;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)實體連接起來,同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。7. 學(xué)校中有若干系,每個系有若干班級和教研室,每個教研室有若干教員,其中有的教授和副教授每人各帶若干研究生;每個班有若干學(xué)生,每個學(xué)

7、生選修若干課程,每門課可由若干學(xué)生選修。請用 E-R 圖畫出此學(xué)校的概念模型。在畫 E-R 圖時,讀者可以按照習(xí)題中對問題的描述一步一步畫出每一句話中涉及的實體,再根據(jù)給出的實際語義,畫出實體之間的聯(lián)系。例如,每個教研室有若干教員,每個班有若干學(xué)生,可以畫出教研室和教員、班級和學(xué)生之間一對多的聯(lián)系。再如,有的教授和副教授每人各帶若干研究生,而一個研究生一般指定一個導(dǎo)師,這是通常的規(guī)則,所以可以畫出教員和學(xué)生之間一對多的聯(lián)系。E-R圖中各實體的屬性假設(shè)為：系：系編號,系名班級：班級編號,班級名教研室：教研室編號,教研室學(xué)生：學(xué)號,姓名,學(xué)歷課程：課程編號,課程名教員：職工號,姓名,職稱各聯(lián)系的屬

8、性為：選修：成績,其他聯(lián)系無屬性。8. 某工廠生產(chǎn)若干產(chǎn)品,每種產(chǎn)品由不同的零件組成,有的零件可用在不同的產(chǎn)品上。這些零件由不同的原材料制成,不同零件所用的材料可以相同。這些零件按所屬的不同產(chǎn)品分別放在倉庫中,原材料按照類別放在若干倉庫中。請用 E-R 圖畫出此工廠產(chǎn)品、零件、材料、倉庫的概念模型。對實體之間聯(lián)系的語義描述有時不是直截了當(dāng)?shù)?需要從對現(xiàn)實世界的整體描述中進(jìn)行分析,導(dǎo)出實體之間的某種聯(lián)系。就如本題中,零件和倉庫的聯(lián)系就要從以下描述中分析:零件按所屬的不同產(chǎn)品分別放在倉庫中。因為一個產(chǎn)品由多種零件組成的,所以一個倉庫中存放多種零件;反過來一種零件是放在一個倉庫還是多個倉庫中呢 ?

9、因為一種零件可以用在多種產(chǎn)品上,這些零件按所屬的不同產(chǎn)品分別放在倉庫中, 于是知道一種零件可以放在多個倉庫中,所以零件和倉庫之間是多對多的聯(lián)系。材料和倉庫的聯(lián)系則根據(jù)原材料按照類別放在若干倉庫這句話就可以得出:一個倉庫中放多種材料,而一種材料只放在一個倉庫中,所以倉庫和材料之間是一對多的聯(lián)系。E-R圖中各實體的屬性假設(shè)為：產(chǎn)品：產(chǎn)品號,產(chǎn)品名零件：零件號,零件名原材料：原材料號,原材料名,類別倉庫：倉庫號,倉庫名各聯(lián)系的屬性為：產(chǎn)品的組成：使用零件量零件制造：使用原材料量零件存儲：存儲量材料存放：存放量9.什么是數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 ? 試述其設(shè)計步驟。數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階

10、段設(shè)計好的基本 E-R 圖轉(zhuǎn)換為與選用的 DBMS 產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。設(shè)計步驟為 :將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為特定 DBMS 支持下的數(shù)據(jù)模型:關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型等； 對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。10.試把習(xí)題7和習(xí)題8中的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。習(xí)題7中的E-R圖轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型如下,其中有劃畫線的屬性是主碼屬性：系班級教研室學(xué)生課程教員選課習(xí)題8中的E-R圖轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型如下,其中有劃畫線的屬性是主碼屬性：產(chǎn)品零件原材料倉庫產(chǎn)品組成零件組成零件儲存11. 試用規(guī)范化理論中有關(guān)范式的概念分析習(xí)題 7中你設(shè)計的關(guān)系模型中各個關(guān)系模式的碼,它們屬于第幾范式 ? 會產(chǎn)生什么更新異常 ?習(xí)題 7

11、中設(shè)計的各個關(guān)系模式的碼都用下劃線注明,這些關(guān)系模式都只有一個碼,且都是惟一決定的因素,所以都屬于 BCNF。不會產(chǎn)生更新異?，F(xiàn)象。12規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫設(shè)計有什么指導(dǎo)意義 ?答規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員判斷關(guān)系模式的優(yōu)劣提供了理論標(biāo)準(zhǔn),可用以指導(dǎo)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化,用來預(yù)測模式可能出現(xiàn)的問題,為設(shè)計人員提供了自動產(chǎn)生各種模式的算法工具,使數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作有了嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)。可參考概論上 7.4.2有關(guān)數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化的內(nèi)容。13. 試述數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的內(nèi)容和步驟。答數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu),它依賴于給定的 DBMS。為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用要求

12、的物理結(jié)構(gòu),就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的主要內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計步驟通常分為兩步: 確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu),在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存儲結(jié)構(gòu); 對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價,評價的重點是時間效率和空間效率。詳細(xì)參考概論7.5。14. 數(shù)據(jù)輸入在實施階段的重要性是什么 ? 如何保證輸入數(shù)據(jù)的正確性 ?答數(shù)據(jù)庫是用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理與應(yīng)用的,因此在實施階段必須將原有系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)量一般都很大,而且數(shù)據(jù)來源于部門中的各個不同的單位。數(shù)據(jù)的組織方式、結(jié)構(gòu)和格式都與新設(shè)計的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)牟罹?組織數(shù)據(jù)錄入就要將各類源數(shù)據(jù)從各個局部應(yīng)用中抽取出來,分類轉(zhuǎn)換,最后綜合成符合新設(shè)計的數(shù)據(jù)庫結(jié)

13、構(gòu)的形式,輸入數(shù)據(jù)庫。因此這樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、組織入庫的工作是相當(dāng)費力費時的工作。特別是原系統(tǒng)是手工數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)時,各類數(shù)據(jù)分散在各種不同的原始表格、憑證、單據(jù)之中,數(shù)據(jù)輸入工作量更大。保證輸入數(shù)據(jù)正確性的方法: 為提高數(shù)據(jù)輸入工作的效率和質(zhì)量,應(yīng)該針對具體的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計一個數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng),由計算機(jī)來完成數(shù)據(jù)入庫的任務(wù)。在源數(shù)據(jù)入庫之前要采用多種方法對它們進(jìn)行檢驗,以防止不正確的數(shù)據(jù)入庫。15.什么是數(shù)據(jù)庫的再組織和重構(gòu)造 ? 為什么要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的再組織和重構(gòu)造 ?答數(shù)據(jù)庫的再組織是指:按原設(shè)計要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。數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造則是指部分修改數(shù)據(jù)庫的模式和

14、內(nèi)模式,即修改原設(shè)計的邏輯和物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫的再組織是不修改數(shù)據(jù)庫的模式和內(nèi)模式的。進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的再組織和重構(gòu)造的原因: 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)庫性能下降,這時 DBA 就要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行重組織。DBMS 一般都提供用于數(shù)據(jù)重組織的實用程序。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用環(huán)境常常發(fā)生變化,如增加新的應(yīng)用或新的實體,取消了某些應(yīng)用,有的實體與實體間的聯(lián)系也發(fā)生了變化等,使原有的數(shù)據(jù)庫設(shè)計不能滿足新的需求,需要調(diào)整數(shù)據(jù)庫的模式和內(nèi)模式。這就要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫重構(gòu)造。補(bǔ)充習(xí)題1.選擇題數(shù)據(jù)庫外模式是在下列哪個階段設(shè)計。A.數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 B.數(shù)據(jù)

15、庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計C.數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計 D.數(shù)據(jù)庫實施和維護(hù)生成DBMS系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型是在下列哪個階段完成。A.數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 B.數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計C.數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計 D.數(shù)據(jù)庫實施和維護(hù)根據(jù)應(yīng)用需求建立索引是在下列哪個階段完成。A.數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 B.數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計C.數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計 D.數(shù)據(jù)庫實施和維護(hù)員工性別的取值,有的為男、女,有的為1、0,這種情況屬于。A.屬性沖突 B.命名沖突C.結(jié)構(gòu)沖突 D.數(shù)據(jù)冗余2.填空題數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法包括_、_ _、_ _、_ _和統(tǒng)一建模語言方法等。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟包括需求分析、_ _、_ _、數(shù)據(jù)庫實施、數(shù)據(jù)庫運行和維護(hù)等。集成局部E-

16、R圖要分兩個步驟,分別是_和_。數(shù)據(jù)庫常見的存取方法主要有_、_和Hash方法。3.問答題在進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計時,將事物作為屬性的基本準(zhǔn)則是什么。將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時,可以如何處理實體型間的聯(lián)系。4.綜合題某商場可以為顧客辦理會員卡,每個顧客只能辦理一張會員卡,顧客信息包括顧客 姓名、地址、電話、身份證號,會員卡信息包括號碼、等級、積分,給出該系統(tǒng)的E-R圖。按照下列說明修改題中的要求,分別給出相應(yīng)的E-R圖：顧客具有多個地址和多個電話號碼,地址包括省、市、區(qū)、街道,電話號碼包括區(qū)號、號碼；顧客具有多個地址,每個地址具有多個電話號碼,地址包括省、市、區(qū)、街道,電話號碼 包括區(qū)號、號碼。某數(shù)

17、據(jù)庫記錄樂隊、成員和歌迷的信息,樂隊包括名稱、多個成員、一個隊長,隊長也 是樂隊的成員,成員包括名字、性別,歌迷包括名字、性別、喜歡的樂隊、喜歡的成員。畫出基本的E-R圖；修改E-R圖,使之能夠表示成員在樂隊的工作記錄,包括進(jìn)入樂隊時間以及離開樂隊時間?？紤]某個IT公司的數(shù)據(jù)庫信息：部門具有部門編號、部門名稱、辦公地點等屬性；部門員工具有員工編號、姓名、級別等屬性,員工只在一個部門工作；每個部門有唯一一個部門員工作為部門經(jīng)理；實習(xí)生具有實習(xí)編號、姓名、年齡等屬性,只在一個部門實習(xí)；項目具有項目編號、項目名稱、開始日期、結(jié)束日期等屬性；每個項目由一名員工負(fù)責(zé),由多名員工、實習(xí)生參與；一名員工只負(fù)

18、責(zé)一個項目,可以參與多個項目,在每個項目具有工作時間比；每個實習(xí)生只參與一個項目。畫出E-R圖,并將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型包括關(guān)系名、屬性名、碼和完整性約束條件。補(bǔ)充習(xí)題答案1.選擇題BBCA2.填空題新奧爾良方法 基于E-R模型的方法 3NF的設(shè)計方法 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計合并 修改和重構(gòu)索引 聚族3.問答題在進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計時,將事物作為屬性的基本準(zhǔn)則是什么。答：作為屬性,不能再具有需要描述的性質(zhì),屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項,不能包含其他屬性；屬性不能與其他實體具有聯(lián)系,即E-R圖中所表示的聯(lián)系是實體之間的聯(lián)系。將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時,可以如何處理實體型間的聯(lián)系。答：一個1 ：1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式,也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并；一個1: n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式,也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并；一個m: n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式；3個或3個以上實體間的