數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用 習(xí)題及答案匯 孟凡榮 第1-6章

習(xí)題一1.1名詞解釋數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)：在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備上合理存放、相關(guān)聯(lián)、有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)后的組成?；蛘呤菍?shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量相關(guān)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，方便用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)軟件、硬件資源組成的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)：一個(gè)操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的大型軟件，它由一組計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成。它是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)與信息的模擬和抽象。概念數(shù)據(jù)模型：簡(jiǎn)稱概念模型，是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，完全不涉及信息在計(jì)算機(jī)中的表示，是面向數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的現(xiàn)實(shí)世界模型，主要用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念化結(jié)構(gòu)。一對(duì)一聯(lián)系：設(shè)有兩個(gè)實(shí)體集A、B，如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，B中至多有一個(gè)實(shí)體與之有聯(lián)系，反之亦然，則稱A、B有一對(duì)一聯(lián)系（1：1聯(lián)系）。一對(duì)多聯(lián)系：設(shè)有兩個(gè)實(shí)體集A、B，若A中每個(gè)實(shí)體與B中任意個(gè)實(shí)體（包括零個(gè)）相聯(lián)系，而B(niǎo)中每個(gè)實(shí)體至多和A中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則稱A和B是一對(duì)多聯(lián)系（1：n聯(lián)系）。多對(duì)多聯(lián)系：設(shè)有兩個(gè)實(shí)體集A、B，若兩個(gè)實(shí)體集A、B中的每一個(gè)實(shí)體都和另一個(gè)實(shí)體集中任意個(gè)實(shí)體（包括零個(gè)）有聯(lián)系，則稱A、B是多對(duì)多聯(lián)系（m：n聯(lián)系）。層次模型：層次模型是按照樹(shù)狀（層次）結(jié)構(gòu)表示實(shí)體集與實(shí)體集之間的聯(lián)系模型，用記錄類型描述表示實(shí)體集，每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型。網(wǎng)狀模型：用有向圖表示實(shí)體和實(shí)體之間復(fù)雜聯(lián)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。關(guān)系模型：是最重要的一種數(shù)據(jù)模型，也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型，用二維表格表示現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體集及實(shí)體集間的聯(lián)系。關(guān)鍵字：能夠唯一標(biāo)識(shí)文件中的某一個(gè)記錄的最小字段集。模式：是由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者綜合所有用戶數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的描述。外模式：介于模式與應(yīng)用之間，是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。內(nèi)模式：也稱存儲(chǔ)模式，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。數(shù)據(jù)獨(dú)立性：應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，不受影響。邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性：表示一旦模式發(fā)生變化，無(wú)需改變外模式或應(yīng)用程序的能力。物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性：表示不會(huì)因?yàn)閮?nèi)模式發(fā)生改變而導(dǎo)致概念模式發(fā)生改變的能力。數(shù)據(jù)字典：描述各級(jí)模式的信息，主要包括所有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)名、意義、描述定義、存儲(chǔ)格式、完整性約束、使用權(quán)限等信息。1.2簡(jiǎn)答（1）適合文件系統(tǒng)：匿名ftp服務(wù)器、單機(jī)電腦游戲、程序語(yǔ)言編譯器適合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：工資管理系統(tǒng)，教學(xué)管理系統(tǒng)等（2）文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間的區(qū)別：（a）文件系統(tǒng)用文件將數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存在外存上，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；（b）文件系統(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)有一定的聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)分離；（c）文件系統(tǒng)用操作系統(tǒng)中的存取方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)；（d）文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以文件為單位的數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以記錄和字段為單位的數(shù)據(jù)共享。文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間的聯(lián)系：（a）均為數(shù)據(jù)組織的管理技術(shù)；（b）均由數(shù)據(jù)管理軟件管理數(shù)據(jù)，程序與數(shù)據(jù)之間用存取方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換；（c）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是在文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。（3）邏輯獨(dú)立性表示一旦模式發(fā)生變化，無(wú)需改變外模式或應(yīng)用程序的能力；物理獨(dú)立性表示不會(huì)因?yàn)閮?nèi)模式發(fā)生改變而導(dǎo)致概念模式發(fā)生改變的能力。（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，不受影響。包括數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性和數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性。邏輯獨(dú)立性表示一旦模式發(fā)生變化，無(wú)需改變外模式或應(yīng)用程序的能力；物理獨(dú)立性表示不會(huì)因?yàn)閮?nèi)模式發(fā)生改變而導(dǎo)致概念模式發(fā)生改變的能力。三級(jí)模式兩級(jí)映像保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，其中外模式/模式映像保證邏輯獨(dú)立性，模式/內(nèi)模式映像保證物理獨(dú)立性。（5）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)操作，數(shù)據(jù)的約束條件。（6）概念模型實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。概念模型用于信息世界的建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的一層抽象，是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的有力工具，也是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶進(jìn)行交流的語(yǔ)言。（7）1：1：學(xué)校和校長(zhǎng)，1：n：部門職工和部門主任，m:n:學(xué)生和老師（8）名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)層次(1)模型簡(jiǎn)單，對(duì)具有一對(duì)多層次關(guān)系的部門描述非常自然，直觀，容易理解，這是層次數(shù)據(jù)庫(kù)的突出優(yōu)點(diǎn)；(2）用層次模型的應(yīng)用系統(tǒng)性能好，特別是對(duì)于那些實(shí)體間聯(lián)系固定的且預(yù)先定義好的應(yīng)用，采用層次模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，其性能優(yōu)于關(guān)系模型；(3)層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。(1)現(xiàn)實(shí)世界中很多聯(lián)系是非層次性的，如多對(duì)多聯(lián)系，一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有多個(gè)雙親等，層次模型不能自然的表示這類聯(lián)系，只能通過(guò)引入冗余數(shù)據(jù)或引入虛擬結(jié)點(diǎn)來(lái)解決(2)對(duì)插入和刪除操作的限制比較多(3)查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀(1)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親(3)具有良好的性能，存取效率較高(1)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)就變得越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握(2)其DDL，DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用。用于記錄之間聯(lián)系是通過(guò)存取路徑實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)必須選擇適當(dāng)?shù)拇嫒÷窂?。因此，用戶必須了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，加重了編寫應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)關(guān)系（1）靈活性和建庫(kù)的簡(jiǎn)單性：從軟件開(kāi)發(fā)的前景來(lái)看，用戶與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)編程之間的接口是靈活與友好的。目前在多數(shù)RDDMS產(chǎn)品中使用標(biāo)準(zhǔn)查詢語(yǔ)言SQL，允許用戶幾乎毫無(wú)差別地從一個(gè)產(chǎn)品到另一個(gè)產(chǎn)品存取信息。與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)接口的應(yīng)用軟件具有相似的程序訪問(wèn)機(jī)制，提供大量標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存取方法。（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：從數(shù)據(jù)建模的前景看，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)具有相當(dāng)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)（元組），可為用戶或程序提供多個(gè)復(fù)雜的視圖。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和規(guī)范化過(guò)程也簡(jiǎn)單易行和易于理解。由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的強(qiáng)有力的、多方面的功能，已經(jīng)有效地支持許多數(shù)據(jù)庫(kù)納應(yīng)用。（1）數(shù)據(jù)類型表達(dá)能力差（2）復(fù)雜查詢功能差（3）支持長(zhǎng)事務(wù)能力差（4）環(huán)境應(yīng)變能力差（9）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(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)；聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1，1:n或m:n），或者用箭頭表示，單箭頭表示1，雙箭頭表示多。（10）外部模式又稱子模式，介于模式和應(yīng)用之間，是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述；概念模式簡(jiǎn)稱模式，是由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者綜合所有用戶數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的描述；內(nèi)部模式也稱存儲(chǔ)模式，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。優(yōu)點(diǎn)是保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，方便用戶使用，利于數(shù)據(jù)共享，安全保密性好。（11）數(shù)據(jù)完整性約束指的是為了防止不符合規(guī)范的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，在用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插入、修改、刪除等操作時(shí)，DBMS自動(dòng)按照一定的約束條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使不符合規(guī)范的數(shù)據(jù)不能進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，以確保數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)正確、有效、相容。比如：性別只能是男或者女，年齡范圍在0-100等。（12）主要職責(zé)是參與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立；對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)行監(jiān)控；定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的改進(jìn)和數(shù)據(jù)庫(kù)的重組及重構(gòu)工作。（13）用戶通過(guò)DBMS訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)用戶提出訪問(wèn)要求后，DBMS接受應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，對(duì)用戶的操作請(qǐng)求進(jìn)行分析，然后由DBMS向操作系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，操作系統(tǒng)接到命令后，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果送到系統(tǒng)緩沖區(qū)，并發(fā)出讀完標(biāo)志，DBMS接到回答信號(hào)后，將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)模式映射，變成用戶的邏輯記錄送到用戶工作區(qū)，同時(shí)給用戶回答成功與否的信息。（14）數(shù)據(jù)字典是指對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理邏輯、外部實(shí)體等進(jìn)行定義和描述，其目的是對(duì)數(shù)據(jù)流程圖中的各個(gè)元素做出詳細(xì)的說(shuō)明。數(shù)據(jù)字典（Datadictionary）是一種用戶可以訪問(wèn)的記錄數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序源數(shù)據(jù)的目錄。主動(dòng)數(shù)據(jù)字典是指在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)或應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改時(shí)，其內(nèi)容可以由DBMS自動(dòng)更新的數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)字典的主要作用：數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖共同構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯模型。沒(méi)有流圖數(shù)據(jù)字典難以發(fā)揮作用。沒(méi)有數(shù)據(jù)字典，數(shù)據(jù)流圖就不嚴(yán)格。（15）數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)的集合，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一個(gè)操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件，由一組計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成，位于用戶和操作系統(tǒng)之間，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的管理，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)后的系統(tǒng)。（16）層次數(shù)據(jù)模型是用樹(shù)狀<層次>結(jié)構(gòu)來(lái)組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。其實(shí)層次數(shù)據(jù)模型就是的圖形表示就是一個(gè)倒立生長(zhǎng)的樹(shù)，由基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的樹(shù)（或者二叉樹(shù)）的定義可知，每棵樹(shù)都有且僅有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，其余的節(jié)點(diǎn)都是非根節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型對(duì)應(yīng)與實(shí)體的概念，記錄類型的各個(gè)字段對(duì)應(yīng)實(shí)體的各個(gè)屬性。各個(gè)記錄類型及其字段都必須記錄。用有向圖表示實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型。其實(shí)，網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型可以看做是放松層次數(shù)據(jù)模型的約束性的一種擴(kuò)展。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型中所有的節(jié)點(diǎn)允許脫離父節(jié)點(diǎn)而存在，也就是說(shuō)說(shuō)在整個(gè)模型中允許存在兩個(gè)或多個(gè)沒(méi)有根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)存在一個(gè)或者多個(gè)的父節(jié)點(diǎn)，成為一種網(wǎng)狀的有向圖。因此節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不再是1:n，而是一種m:n的關(guān)系，從而克服了層次狀數(shù)據(jù)模型的缺點(diǎn)。（17）容易使用，數(shù)據(jù)處理速度快且能力強(qiáng)，具有可發(fā)展性，兼容性好，強(qiáng)有力的用戶語(yǔ)言，和諧性，邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的數(shù)據(jù)保密性和安全性，確保數(shù)據(jù)的完整性，具有邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。（18）Oracle：完整的數(shù)據(jù)管理功能，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，支持各種分布式功能，特別是支持Internet應(yīng)用，界面友好，功能齊全，具有可開(kāi)放性可移植性可伸縮性等功能，適用于商業(yè)。MicrosoftSQLServer：易用性、適合分布式組織的可伸縮性、用于決策支持的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)功能、與許多其他服務(wù)器軟件緊密關(guān)聯(lián)的集成性、良好的性價(jià)比等。適用場(chǎng)合較多；Access：無(wú)需編寫任何代碼，直觀的可視化操作，數(shù)據(jù)交換和共享方便，適用于小公司和大公司部門。1.3判斷（1）×（冗余度低）（2）×（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)后的系統(tǒng)）（3）√（4）√（5）×（數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性不徹底）（6）×（主要職責(zé)是參與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立；對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)行監(jiān)控；定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)性能的改進(jìn)和數(shù)據(jù)庫(kù)的重組及重構(gòu)工作）（7）×（8）√（9）×（10）√（11）×（12）√（13）√（14）√（15）√（16）√（17）×（提供了一定程度的邏輯獨(dú)立性）（18）×（實(shí)體對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)術(shù)語(yǔ)為記錄）（19）√（20）√1.4選擇題ACCACABACCDCDBACD1.5設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生檔案管理系統(tǒng)（1）a) 學(xué)生：學(xué)號(hào)，姓名，性別，入學(xué)年份，出生日期，聯(lián)系電話，宿舍b) 學(xué)院：學(xué)院代號(hào)，學(xué)院名稱，學(xué)院負(fù)責(zé)人c) 專業(yè)：專業(yè)代號(hào)，專業(yè)名稱，專業(yè)負(fù)責(zé)人d) 班級(jí)：班級(jí)代號(hào)，班級(jí)名稱e) 班主任：工號(hào)，姓名，職稱f）系部：系名稱，系主任（2）學(xué)生——學(xué)院（所屬）1：n學(xué)生——專業(yè)（學(xué)習(xí)）1：n班主任——學(xué)院（聘任）1：n班主任——班級(jí)（管理）1：1班級(jí)——學(xué)院（屬于）1：n班級(jí)——專業(yè)（屬于）1：n學(xué)院——專業(yè)（開(kāi)設(shè)）1：n（3）習(xí)題22.1試述關(guān)系模型的三個(gè)組成部分。答：關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系數(shù)據(jù)操作和關(guān)系完整性約束三部分組成。2.2一個(gè)關(guān)系模式能否沒(méi)有關(guān)鍵字？為什么？答：不可以沒(méi)有關(guān)鍵字，因?yàn)殛P(guān)鍵字是元組的唯一標(biāo)志，如果沒(méi)有關(guān)鍵字則無(wú)法索引元組。2.3試述關(guān)系模型的完整性規(guī)則。在參照完整性中，為什么外部關(guān)鍵字屬性的值也可以為空？什么情況下才可以為空？答：實(shí)體完整性規(guī)則是指若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。若屬性(或?qū)傩越M)F是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼Ks相對(duì)應(yīng)(基本關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系)，則對(duì)于R中每個(gè)元組在F上的值必須為：或者取空值(F的每個(gè)屬性值均為空值)；或者等于S中某個(gè)元組的主碼值。用戶自定義完整性規(guī)則是針對(duì)某一具體數(shù)據(jù)的約束條件，由具體環(huán)境決定，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求。在參照完整性中，如果屬性F不是基本關(guān)系R的主屬性，則可以取空值，否則不能取空值。2.4一個(gè)n行、m列的二維表（其中沒(méi)有兩行或兩列全同），將行或列交換后，能導(dǎo)出多少個(gè)不同的表？答：1個(gè)2.5假定關(guān)系R和S分別有n和m個(gè)元組，試說(shuō)明下列運(yùn)算結(jié)果中的最小和最大元組個(gè)數(shù)：⑴⑵⑶其中c是條件表達(dá)式⑷，其中L是屬性集合答：(1)最小個(gè)數(shù)為：取m和n中的小者；最大個(gè)數(shù)為：m+n(2)最小個(gè)數(shù)為：0；最大個(gè)數(shù)為：取m和n中的小者(3)最小個(gè)數(shù)為：0；最大個(gè)數(shù)為：m*n(4)最小個(gè)數(shù)為：0；最大個(gè)數(shù)為：n2.6設(shè)有關(guān)系R和S，如表2-24和表2-25所示：表2-38關(guān)系R表2-39關(guān)系SABC367257723443ABC345723計(jì)算R∪S，R－S，R∩S，R×S，∏3，2（S），σB﹤’5’（R）答：R∪SABC367257723443345R－SABC367257443R∩SABC723R×SR.AR.BR.CS.AS.BS.C367345367723257345257723723345723723443345443723∏3，2（S）BC4523σB﹤’5’（R）ABC7234432.7如果R是二元關(guān)系，那么下面元組表達(dá)式的結(jié)果是什么？{t|(u)（R(t)∧R(u)∧(t[1]≠u[1]∨t[2]≠u[2])）}答：R中不重復(fù)的元組2.8假設(shè)R和S分別是三元和二元關(guān)系，試把表達(dá)式∏1，5（σ2=4∨3=4（R×S））轉(zhuǎn)換成等價(jià)的：⑴漢語(yǔ)查詢句子⑵元組表達(dá)式⑶域表達(dá)式答：（1）求R中的元組與S中的元組串接后,滿足R.2=S.1或者R.3=S.1的R.1和S.2。（2）1,5(2=43=4（R×S）)={t|(u)(v)(R(u)S(v)t[1]=u[1]t[2]=v[2](t[2]=v[1]t[3]=v[1]))}（3）略2.9假設(shè)R和S都是二元關(guān)系，試把元組表達(dá)式{t|R(t)∧(u)（S(u)∧u[1]≠t[2]）}}轉(zhuǎn)換為等價(jià)的：⑴漢語(yǔ)查詢句子⑵關(guān)系代數(shù)表達(dá)式⑶域表達(dá)式答：（1）找出那些滿足S.1R.2條件的R中的元組。（2）S.1R.2（R）（3）略2.10設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中有四個(gè)基本表：部門Dept（D#(部門號(hào))，DName（部門名稱），DTel（電話號(hào)碼），DMan（經(jīng)理工號(hào)））職工EMP（E#（職工號(hào)），EName（姓名)，ESex（性別），EPost（職務(wù)），D#(部門號(hào))）工程PRO（P#（項(xiàng)目號(hào)），PName（項(xiàng)目名稱），PBud（經(jīng)費(fèi)預(yù)算））施工EP（E#（職工號(hào)），P#（項(xiàng)目號(hào)），WH（工時(shí)））（1）寫出每個(gè)表的主碼和外碼。（2）用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式寫出職務(wù)為“工程師”的姓名和部門名稱。（3）用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式寫出姓名為“潘小光”的職工所在的部門名稱和所參與的項(xiàng)目名稱。答：（1）關(guān)系DEPT，主碼是D#關(guān)系EMP，主碼是E#，外碼是D#關(guān)系PRO，主碼是P#關(guān)系EP，主碼包含E#和P#兩個(gè)屬性，外碼分別是E#和P#（2）∏EName,DName(σEPost=”工程師”(DeptEMP))（3）∏PName,DName(σEName=”潘小光”(DeptEMPPROEP))2.11設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中有三個(gè)基本表：S（SNo(學(xué)號(hào))，SName(姓名)，SSex(性別)，SPro(專業(yè)方向)）SC（SNo(學(xué)號(hào))，CNo(課程號(hào))，Grade(成績(jī))）C（CNo(課程號(hào))，CName(課程名)，CPre(先行課)，CCredit(學(xué)分)）試用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式表示下列查詢語(yǔ)句：（1）找出選修網(wǎng)絡(luò)方向女同學(xué)名單（2）求選修15164課程的學(xué)生姓名和專業(yè)方向（3）求選修數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用課程的學(xué)生姓名（4）同時(shí)選修人工智能及編譯技術(shù)的學(xué)生名單（5）沒(méi)有被任何人選修的課程名（6）沒(méi)有選修任何課程的學(xué)生性別和姓名（7）至少選修了002號(hào)學(xué)生選修的全部課程的學(xué)生學(xué)號(hào)（8）求所有課程被選修的情況，列出課程號(hào)、課程名、先行課、學(xué)分、學(xué)號(hào)和成績(jī)（9）求每個(gè)學(xué)生沒(méi)有選修的課程，列出學(xué)號(hào)、課程號(hào)答：（1）σSPro=”網(wǎng)絡(luò)”∧SSex=”女”(S)（2）∏SName,SPro(σCNo=”15164”(SSC))（3）∏SName(σCName=”數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用”(C)SCS)（4）S(∏SNo,CNo(SC)÷∏CNo(σCName=”人工智能”∨CName=”編譯技術(shù)”(C)))（5）∏CName(C(∏CNo(C)-∏CNo(SC)))（6）∏SName,SSex(S(∏SNo(S)-∏SNo(SC)))（7）∏SNo,CNo(SC)÷∏CNo(σSno=”002”(SC))（8）CSC（9）∏SNo,Cno(S×SC)-∏SNo,Cno(SC)2.12為什么要對(duì)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化？答：對(duì)于同一個(gè)查詢語(yǔ)句，可以用不同的關(guān)系代數(shù)表達(dá)，但是它們之間的效率卻可能相差很大,選擇不同的關(guān)系代數(shù)運(yùn)算順序，就會(huì)得到不同的查詢效率，因此，需要變換規(guī)則對(duì)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式進(jìn)行等價(jià)變換，從而將同一查詢請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為效率最高的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式。2.13在2.11中的三個(gè)關(guān)系中，用戶有一個(gè)查詢語(yǔ)句：檢索網(wǎng)絡(luò)方向的學(xué)生選修先行課為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程名和課程學(xué)分。⑴寫出該查詢的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式.⑵寫出該查詢優(yōu)化的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式。⑶畫出該查詢初始的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的語(yǔ)法樹(shù)。⑷使用本章中介紹的優(yōu)化算法，對(duì)語(yǔ)法樹(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并畫出優(yōu)化后的語(yǔ)法樹(shù)。答：（1）∏Cname,CCredit(σSPro=”網(wǎng)絡(luò)”∧CPre=”計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”∧S.SNo=SC.SNo∧SC.CNo=C.CNo(S×SC×C))（2）∏Cname,CCredit((∏SNo(σSPro=”網(wǎng)絡(luò)”(S))∏SNo,CNo(SC)(∏CNo,CName,CCredit(σCPre=”計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”(C))))（3）C×SSCC×SSCΠΠCname,CCreditσSPro=“網(wǎng)絡(luò)”∧CPre=“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”∧S.SNo=SC.SNo∧SC.CNo=C.CNo××CSCSΠCname,CCreditΠCname,CCreditσSC.CNo=C.CNoCσCPre=“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”σS.SNo=SC.SNoΠCNo,CName,CCredit×ΠSNo,CNoSSCΠSNoσSPro=σSC.CNo=C.CNoCσCPre=“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”σS.SNo=SC.SNoΠCNo,CName,CCredit×ΠSNo,CNoSSCΠSNoσSPro=“網(wǎng)絡(luò)”×第三章課后習(xí)題答案3.1試述SQL語(yǔ)言的特點(diǎn)。答：1.綜合統(tǒng)一2.高度非過(guò)程化3.面向集合的操作方式4.以同一種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)提供兩種使用方式3.2解釋下列術(shù)語(yǔ)：SQL模式：SQL語(yǔ)言所支持的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)，包括視圖、基本表、存儲(chǔ)文件三個(gè)層次。基本表：簡(jiǎn)稱基表。是數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)際存在的表，在SQL中一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)于一個(gè)表。視圖：SQL用視圖概念支持非標(biāo)準(zhǔn)的外模式概念。視圖是從一個(gè)或幾個(gè)基表導(dǎo)出的表，雖然它也是關(guān)系形式，但它本身不實(shí)際存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，只存放對(duì)視圖的定義信息（沒(méi)有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)）。因此，視圖是一個(gè)虛表（VirtualTable）或虛關(guān)系，而基表是一種實(shí)關(guān)系（PracticalRelation）。單表查詢：只涉及到一個(gè)關(guān)系的查詢。連接查詢：同時(shí)涉及兩個(gè)以上的表的查詢。嵌套查詢：將一個(gè)查詢塊嵌套在另一個(gè)查詢塊的WHERE子句或HAVING條件中的查詢。3.3試述SQL語(yǔ)言的特點(diǎn)。1.綜合統(tǒng)一2.高度非過(guò)程化3.面向集合的操作方式4.以同一種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)提供兩種使用方式3.4試述SQL體系結(jié)構(gòu)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式之間的關(guān)系。SQL語(yǔ)言支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)，即外模式、模式和內(nèi)模式，利用SQL語(yǔ)言可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三級(jí)模式的定義、修改和數(shù)據(jù)的操縱功能，在此基礎(chǔ)上形成了SQL體系結(jié)構(gòu)；在SQL體系結(jié)構(gòu)中的視圖對(duì)應(yīng)了關(guān)系數(shù)據(jù)模式的外模式，基本表對(duì)應(yīng)了關(guān)系數(shù)據(jù)模式的模式，存儲(chǔ)文件對(duì)應(yīng)了關(guān)系數(shù)據(jù)模式的內(nèi)模式。3.5SQL是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義完整性的？實(shí)體完整性要求表的主碼的完整性。可以通過(guò)建立唯一索引、PRIMARYKEY約束、UNIQUE約束，以及列的IDENTITY屬性來(lái)實(shí)施實(shí)體完整性。參照完整性維持被參照表和參照表之間的數(shù)據(jù)一致性，通過(guò)主鍵（PRIMARYKEY）約束和外鍵（FOREIGNKEY）約束來(lái)實(shí)現(xiàn)。用戶定義完整性可以定義特定業(yè)務(wù)規(guī)則。UNIQUE、NOTNULL約束，CHECK謂詞都可以用于實(shí)現(xiàn)用戶定義完整性。3.6討論當(dāng)對(duì)一個(gè)視圖進(jìn)行更新的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)什么樣的問(wèn)題？若視圖的屬性來(lái)自屬性表達(dá)式或常數(shù)，則不允許對(duì)視圖執(zhí)行INSERT和UPDATE操作，但允許執(zhí)行DELETE操作。若視圖的屬性來(lái)自庫(kù)函數(shù)，則不允許對(duì)此視圖更新。若視圖定義中有GROUPBY子句，則不允許對(duì)此視圖更新。若視圖定義中有DISTINCT任選項(xiàng)，則不允許對(duì)此視圖更新。若視圖定義中有嵌套查詢，并且嵌套查詢的FROM子句涉及導(dǎo)出該視圖的基本表，則不允許對(duì)此視圖更新。若視圖由兩個(gè)以上的基本表導(dǎo)出，則不允許對(duì)此視圖更新。如果在一個(gè)不允許更新的視圖上再定義一個(gè)視圖，這種二次視圖是不允許更新的。3.7設(shè)有兩個(gè)基本表R(A,B,C)和S(A,B,C)試用SQL查詢語(yǔ)句表達(dá)下列關(guān)系代數(shù)表達(dá)式：⑴R∩S：(select*fromR)INTERSECT(select*fromS)⑵R－S：(select*fromR)EXCEPT(select*fromS)⑶R∪S：(select*fromR)UNION(select*fromS)⑷R×S：select*fromR,S3.8對(duì)于教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的三個(gè)基本表：S(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別)SC(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī))C(課程號(hào)，課程名，任課教師姓名）試用SQL語(yǔ)句表達(dá)下列查詢：⑴查詢姓劉的老師所授課程的課程號(hào)和課程名。SELECT課程號(hào),課程名FROMCWHERE任課教師姓名=’劉%’;⑵查詢年齡大于23歲的男同學(xué)的學(xué)號(hào)和姓名。SELECT學(xué)號(hào),姓名FROMSWHERE性別=’男’AND年齡>23;⑶查詢學(xué)號(hào)為S3的學(xué)生所學(xué)課程的課程號(hào)、課程名和任課教師姓名。SELECT課程號(hào),課程名,任課教師姓名FROMCWHERE課程號(hào)IN(SELECT課程號(hào)FROMSCWHERE學(xué)號(hào)=’S3’);⑷查詢“張小飛”沒(méi)有選修的課程號(hào)和課程名。SELECT*FROMCWHERENOTEXISTS (SELECT學(xué)習(xí).課程號(hào) FROMSC,SWHERESC.課程號(hào)=C.課程號(hào)ANDS.學(xué)號(hào)=SC.學(xué)號(hào)ANDS.姓名='張小飛');⑸查詢至少選修了3門課程的學(xué)生的學(xué)號(hào)和姓名。SELECT學(xué)號(hào),姓名FROMSWHERE學(xué)號(hào)IN (SELECT學(xué)號(hào)FROMSCGROUPBY學(xué)號(hào)HAVINGCOUNT(課程號(hào))>=3);⑹查詢?nèi)繉W(xué)生都選修了的課程編號(hào)和課程名稱。SELECT課程號(hào),課程名FROMCWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESC.課程號(hào)=C.課程號(hào)ANDS.學(xué)號(hào)=SC.學(xué)號(hào)));⑺在SC中刪除尚無(wú)成績(jī)的選課元組。DELETEFROMSCWHERE成績(jī)ISNULL;⑻把“高等數(shù)學(xué)”課的所有不及格成績(jī)都改為60。UPDATESCSET成績(jī)=60WHERE成績(jī)<60AND課程號(hào)IN(SELECT課程號(hào)FROMCWHERE課程名='高等數(shù)學(xué)');⑼把低于總評(píng)均成績(jī)的女同學(xué)的成績(jī)提高5%。UPDATESCSET成績(jī)=成績(jī)*1.05WHERE學(xué)號(hào)IN (SELECT學(xué)號(hào)FROMSWHERE性別=’女’)AND成績(jī)<(SELECTAVG(成績(jī))FROMSC);⑽向C中插入元組（‘C8’，‘VC++’，‘王昆’）INSERTINTOCVALUES（’C8’,’VC++’,’王昆’）;3.9設(shè)有下列四個(gè)關(guān)系模式：PRODUCT(MAKER,MODEL,TYPE)PC(MODEL,SPEED,RAM,HD,CD,PRICE)LAPTOP(MODEL,SPEED,RAM,SCREEN,PRICE)PRINTER(MODEL,COLOR,TYPE,PRICE)注：PRODUCT表中TYPE屬性列的取值為pc或laptop或printer；PRINTER表中color屬性列的取值為ture或false，代表彩色或單色。試用SQL語(yǔ)句表達(dá)下列查詢：⑴找出價(jià)格高于1萬(wàn)5千元，并且運(yùn)行速度低于同價(jià)位PC的平均運(yùn)行速度的LAPTOP。SELECT*FROMLAPTOPWHEREPRICE>15000ANDSPEED<(SELECTAVG(SPEED) FROMPCWHEREPC.PRICE=LAPTOP.PRICE);⑵找出生產(chǎn)價(jià)格最低的彩色打印機(jī)的廠家。SELECTMAKERFROMPRODUCTWHEREMODELIN(SELECTMODELFROMPRINTERWHERECOLOR=trueANDPRICE<=(SELECTMIN(PRICE)FROMPRINTER));⑶計(jì)算由廠家“HP”生產(chǎn)的PC機(jī)和LAPTOP機(jī)的平均價(jià)格。(SELECTTYPE,AVG(PRICE) FROMPC,PRODUCTWHEREPC.MODEL=PRODUCT.MODELAND PRODUCT.MAKER=’HP’ GROUPBYTYPE)UNION(SELECTTYPE,AVG(PRICE) FROMLAPTOP,PRODUCTWHEREAPTOP.MODEL=PRODUCT.MODELANDPRODUCT.MAKER=’HP’GROUPBYTYPE;)⑷計(jì)算各廠商所生產(chǎn)的LAPTOP機(jī)的顯示器的平均尺寸。SELECTMAKER,AVG(SCREEN)FROMLAPTOP,PRODUCTWHERELAPTOP.MODEL=PRODUCT.MODELGROUPBYMAKER;⑸找出每一個(gè)生產(chǎn)廠商的PC機(jī)的最高價(jià)格。SELECTMAKER,MAX(PRICE)FROMPC,PRODUCT WHEREPC.MODEL=PRODUCT.MODELGROUPBYMAKER;⑹計(jì)算生產(chǎn)打印機(jī)的各個(gè)廠商所生產(chǎn)的PC機(jī)的硬盤的平均容量。SELECTMAKER,AVG(HD)FROMPC,PRODUCTWHEREPC.MODEL=PRODUCT.MODELANDMAKERIN(SELECTMAKERFROMPRODUCTWHERETYPE=’printer’)GROUPBYMAKER;3.10試設(shè)計(jì)如圖3-2中顯示的數(shù)據(jù)庫(kù)模式Library，用來(lái)記錄書籍、借書人和書籍借出的情況，參照完整性在圖中用有向弧來(lái)表示。請(qǐng)用SQL語(yǔ)言建立圖中的關(guān)系模式，并完成下列操作：CREATETABLEPUBLISHER( NAMECHAR(20)PRIMARYKEY, ADDRESSCHAR(30), PHONECHAR(12));CREATETABLEBOOK( BOOKIDCHAR(4)PRIMARYKEY, TITLECHAR(20), PUBLISHERNAMECHAR(20)REFERENCESPUBLISHER(NAME));CREATETABLEAUTHOR( BOOKIDCHAR(4)REFERENCESBOOK(BOOKID), AUTHORCHAR(8), PRIMARYKEY(BOOKID));CREATETABLEBORROWER( CARDIDCHAR(4)PRIMARYKEY, NAMECHAR(8), ADDRESSCHAR(30), PHONECHAR(12));CREATETABLEBORROW( BOOKIDCHAR(4)REFERENCESBOOK(BOOKID), CARDIDCHAR(4)REFERENCESBORROWER(CARDID), DATEOUTDATETIME, DUEOUTDATETIME, IS_RETURNBOOL, PRIMARYKEY(BOOKID,CARDID);)⑴查詢“高等教育出版社”出版的所有圖書名稱和編號(hào)。SELECTBOOKID,TITLEFROMBOOKWHEREPUBLISHERNAME=’高等教育出版社’;⑵查詢所有作者是“郭雨辰”的圖書的編號(hào)和名稱。SELECTBOOKID,TITLEFROMBOOKWHEREBOOKIDIN(SELECTBOOKIDFROMAUTHORWHEREAUTHOR=’郭雨辰’);⑶查詢“王麗”借過(guò)的所有圖書的名稱。SELECTTITLEFROMBOOKWHEREBOOKIDIN (SELECTBOOKID FROMBORROW WHERECARDIDIN (SELECTCARDID FROMBORROWER WHERENAME=’王麗’);⑷查詢“李明”在2018年上半年期間借過(guò)的圖書名稱。SELECTTITLEFROMBOOKWHEREBOOKIDIN (SELECTBOOKID FROMBORROW WHEREDATEOUTBETWEEN‘2018/1/1’AND‘2018/6/30’ANDCARDIDIN (SELECTCARDID FROMBORROWER WHERENAME=’李明’);⑸建立視圖，顯示2017年期間沒(méi)有被人借過(guò)的圖書編號(hào)和名稱。CREATEVIEWUNPOPULARBOOKASSELECTBOOKID,TITLEFROMBOOKWHEREBOOKIDNOTIN (SELECTBOOKID FROMBORROW WHEREDATEOUTBETWEEN‘2017/1/1’AND‘2017/12/31’);⑹建立超期未歸還書籍的視圖，顯示圖書編號(hào)和名稱，以及借書人姓名和電話。CREATEVIEWDELAYASSELECTBOOKID,TITLE,NAME,PHONEFROMBOOK,BORROW,BORROWERWHEREBOOK.BOOKID=BORROW.BOOKIDANDBORROW.CARDID=BORROWER.CARDIDANDIS_RETURN=false;⑺建立熱門書籍的視圖，顯示2017年期間借出次數(shù)最多的10本圖書名稱。CREATEVIEWPOPULARBOOKASSELECTTOP10TITLEFROMBOOK,BORROWWHEREBOOK.BOOKID=BORROW.BOOKIDANDDATEOUTBETWEEN'2017/1/1'AND'2017/12/31'GROUPBYTITLEORDERBYCOUNT(TITLE)desc⑻增加新書《大數(shù)據(jù)》，書號(hào)為“TP319-201”，該書由“廣西師范大學(xué)出版社”出版，作者為“涂子沛”。INSERTINTOBOOKVALUES(‘TP319-201’,‘大數(shù)據(jù)’,‘廣西師范大學(xué)出版社’);INSERTINTOAUTHORVALUES(‘TP319-201’,‘涂子沛’);⑼將“高等教育出版社”的電話改為“010－64054588”。UPDATEPUBLISERSETPHONEHERENAME=’高等教育出版社’;⑽刪除書號(hào)為“D001701”的書籍信息。DELETEFROMBOOKWHEREBOOKID=’D001701’;3.11針對(duì)3.10建立的表，用SQL語(yǔ)言完成下列操作：⑴把對(duì)所有表的INSERT權(quán)限授予“張麗”，并允許她將此權(quán)限授予其他用戶；GRANTINSERTONDATABASELibraryTO‘張麗’WITHGRANTOPTION;⑵把查詢和修改BORROWER的權(quán)限受給用戶“王偉”。GRANTSELECT,UPDATEONTABLEBORROWERTO‘王偉’;4.1、下表給出的關(guān)系R為第幾范式？是否存在操作異常？若存在，則將其分解為高一級(jí)范式。分解完成的高級(jí)范式中是否可以避免分解前關(guān)系中存在的操作異常？ 解：它為1NF。因?yàn)樵撽P(guān)系的候選碼為（工程號(hào)，材料號(hào)），而非主屬性“開(kāi)工日期”和“完工日期”部分函數(shù)依賴于候選碼的子集“工程號(hào)”，即： ∴它不是2NF。 它存在操作異常，如果工程項(xiàng)目確定后，若暫時(shí)未用到材料，則該工程的數(shù)據(jù)因缺少碼的一部分（材料號(hào)）而不能進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，出現(xiàn)插入異常。若某工程下馬，則刪去該工程的操作也可能丟失材料方面的信息。 將其中的部分函數(shù)依賴分解為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系，則產(chǎn)生如下所示的兩個(gè)2NF關(guān)系模式：R1（工程號(hào)，材料號(hào)，數(shù)量，價(jià)格）R2(工程號(hào)，開(kāi)工日期，完工日期) 分解后，新工程確定后，盡管還未用到材料，該工程數(shù)據(jù)可在關(guān)系R2中插入。某工程數(shù)據(jù)刪除時(shí)，僅對(duì)關(guān)系R2操作，也不會(huì)丟失材料方面的信息。4.2D+={DHG}4.3F中A+=ABCDECD+=CDEG中A+=ABCDECD+=CDE據(jù)此，可以得知F中每個(gè)函數(shù)依賴均在G+中，G中每個(gè)函數(shù)依賴均在F+中（具體描述略），所以F=G4.4ACD+=ABCD=U并且對(duì)于ACD的任一真子集的閉包均不等于U所以ACD為候選碼4.5(1)AB+=ABCD AC+=ACD DE+=ABCDE ⑵求R的所有候選碼BE，CE，DE⑶求F的最小覆蓋Fm={B→C，DE→B，C→D，D→A}4.6Fm={A→C，C→A，B→C，D→C}4.7不具有4.8均不具有4.9F={BC,DA}ρ={AD,BC}KEY=BD,有損分解，保持依賴，均屬于BCNFF={ABC,CA,CD}ρ={ACD,BC}KEY=AB,BC,無(wú)損分解，依賴不保持，均屬于BCNFF={ABC,CAD}ρ={ABC,AD}KEY=A,C,無(wú)損分解，依賴保持，均屬于BCNFF={AB,BC,CD}ρ={ACD,AB}KEY=A,無(wú)損分解，依賴不保持，AB屬于BCNF，ACD屬于2NFF={AB,BC,CD}ρ={AD,AB,CD}KEY=A,有損分解，依賴不保持，均屬于BC范式F={ABC,CA,DA}ρ={ACD,BC}KEY=AB,BC,無(wú)損分解，依賴不保持，均屬于BCNF4.10具有無(wú)損連接性（1）候選碼：AB（2）Fmin={AB→C，C→D，D→E}(3)ρ＝{R1（ABC），R2（CD），R3（DE）}4.11Fm={ABC BEC CABDEG}4.12（1）函數(shù)依賴候選碼：（職工名，項(xiàng)目名）由于部門名，部門經(jīng)理部分函數(shù)依賴于碼，因此該模式只滿足第一范式，所以采用投影分解法將一個(gè)1NF的關(guān)系分解為多個(gè)2NF分解為兩個(gè)關(guān)系模式，以消除這些部分函數(shù)依賴∈∈但是2NF關(guān)系模式中，部門名和部門經(jīng)理傳遞函數(shù)依賴于項(xiàng)目名，即中SL消除傳遞函數(shù)依賴：∈∈4.13解：因?yàn)殛P(guān)系模式至少是1NF關(guān)系，即不包含重復(fù)組并且不存在嵌套結(jié)構(gòu)，給出的數(shù)據(jù)集顯然不可直接作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系，改造為1NF的關(guān)系如下。系名課程名教師名計(jì)算機(jī)系DB張偉計(jì)算機(jī)系DB王強(qiáng)信控系A(chǔ)I孫蘭信控系A(chǔ)I宋靈信息安全系DS張燕信息安全系DS李杰數(shù)學(xué)系CM劉海4.14解：各關(guān)系模式如下：學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,出生年月,系名,班級(jí)號(hào),宿舍區(qū))班級(jí)(班級(jí)號(hào),專業(yè)名,系名,人數(shù),入校年份)系(系名,系號(hào),系辦公地點(diǎn),人數(shù))社團(tuán)(社團(tuán)名,成立年份,地點(diǎn),人數(shù))加入社團(tuán)（社團(tuán)名，學(xué)號(hào)，學(xué)生參加社團(tuán)的年份）學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,出生年月,系名,班級(jí)號(hào),宿舍區(qū))“學(xué)生”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：Fmin={學(xué)號(hào)→姓名,學(xué)號(hào)→班級(jí)號(hào),學(xué)號(hào)→出生年月,學(xué)號(hào)→系名，系名→宿舍區(qū)}以上關(guān)系模式中存在傳遞函數(shù)依賴，如:學(xué)號(hào)→系名，系名→宿舍區(qū)候選鍵是學(xué)號(hào),外部鍵是班級(jí)號(hào),系名。班級(jí)(班級(jí)號(hào),專業(yè)名,系名,人數(shù),入校年份)“班級(jí)”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：Fmin={(系名,專業(yè)名)→班級(jí)號(hào),班級(jí)號(hào)→人數(shù)，班級(jí)號(hào)→入校年份，班級(jí)號(hào)→系名，班級(jí)號(hào)→專業(yè)名}(假設(shè)沒(méi)有相同的系，不同系中專業(yè)名可以相同)以上關(guān)系模式中不存在傳遞函數(shù)依賴?！?系名,專業(yè)名)→班級(jí)號(hào)”是完全函數(shù)依賴。候選鍵是(系名,專業(yè)名),班級(jí)號(hào)，外部鍵是系名。系(系名,系號(hào),系辦公地點(diǎn),人數(shù))“系”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：Fmin={系號(hào)→系名,系名→系辦公地點(diǎn),系名→人數(shù)，系名→系號(hào)}以上關(guān)系模式中不存在傳遞函數(shù)依賴候選鍵是系名,系號(hào)社團(tuán)(社團(tuán)名,成立年份,地點(diǎn),人數(shù))“社團(tuán)”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：Fmin={社團(tuán)名→成立年份,社團(tuán)名→地點(diǎn),社團(tuán)名→人數(shù)}以上關(guān)系模式中不存在傳遞函數(shù)依賴。候選鍵是社團(tuán)名加入社團(tuán)（社團(tuán)名，學(xué)號(hào)，學(xué)生參加社團(tuán)的年份）“加入社團(tuán)”關(guān)系的最小函數(shù)依賴集為：Fmin={（社團(tuán)名，學(xué)號(hào)）→學(xué)生參加社團(tuán)的年份}“（社團(tuán)名，學(xué)號(hào)）→學(xué)生參加社團(tuán)的年份”是完全函數(shù)依賴。以上關(guān)系模式中不存在傳遞函數(shù)依賴。候選鍵是（社團(tuán)名，學(xué)號(hào)）。習(xí)題55.1名詞解釋數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)答：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理體統(tǒng)上，構(gòu)造一個(gè)性能良好的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的信息要求和處理要求。基于3NF的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法答：基于3NF的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法是一種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，其基本思想是在需求分析的基礎(chǔ)上，確定數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的全部屬性和屬性間的依賴關(guān)系，將它們組織在一個(gè)單一的關(guān)系模式中，然后再分析模式中不符合3NF的約束條件，將其進(jìn)行投影分解，規(guī)范成若干個(gè)3NF關(guān)系模式的集合?；贓-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法答：基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法是由P.P.S.chen于1976年提出的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，其基本思想是在需求分析的基礎(chǔ)上，用E-R圖構(gòu)造一個(gè)反映現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體之間聯(lián)系的企業(yè)模式，然后再將此企業(yè)模式轉(zhuǎn)換成基于某一特定的DBMS的概念模式。5.2什么是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)？試述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的步驟。答：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理體統(tǒng)上，構(gòu)造一個(gè)性能良好的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的信息要求和處理要求。其中：信息需求信息需求表示一個(gè)單位所需要的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，表達(dá)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)的要求，也就是靜態(tài)要求。信息需求定義所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)將要用到的所有信息，描述實(shí)體、屬性、聯(lián)系的性質(zhì)，描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。處理需求處理需求表示一個(gè)單位需要經(jīng)常進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，表達(dá)了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)處理要求，也就是動(dòng)態(tài)要求。處理需求定義所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)將要進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，描述操作的優(yōu)先次序、操作執(zhí)行的頻率和場(chǎng)合，描述操作與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)就是把現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)，根據(jù)各種應(yīng)用處理的要求，加以合理地組織，使其滿足硬件和操作系統(tǒng)的特性；同時(shí)，利用已有的DBMS建立數(shù)據(jù)庫(kù)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟包括：需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)5.3試述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需求分析階段的任務(wù)和方法。答：需求分析的任務(wù)是通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)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。需求分析常用的方法有：跟班分析。通過(guò)親身參加業(yè)務(wù)工作來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況。這種方法可以比較準(zhǔn)確地理解用戶的需求，但比較耗費(fèi)時(shí)間。開(kāi)調(diào)查會(huì)。通過(guò)與用戶座談來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶需求。座談時(shí)，參加者之間可以相互啟發(fā)。請(qǐng)專人介紹和詢問(wèn)。對(duì)某些調(diào)查中的問(wèn)題，可以請(qǐng)專業(yè)人員介紹情況并進(jìn)行咨詢。設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫。如果調(diào)查表設(shè)計(jì)得合理，這種方法是很有效，也很易于用戶接受的。查閱記錄。即查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄，包括原始單據(jù)、賬簿、報(bào)表等。5.4數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用分別是什么？答：數(shù)據(jù)流圖是結(jié)構(gòu)化分析方法中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具，它以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動(dòng)和處理的過(guò)程。構(gòu)造數(shù)據(jù)流圖的目的是為了系統(tǒng)分析師與用戶能夠進(jìn)行明確的交流，以便指導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)字典是將數(shù)據(jù)流程圖中各個(gè)要素的具體內(nèi)容和特征，以特定格式記錄下來(lái)，所形成的文檔。它主要包括：數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、加工、文件、外部實(shí)體等內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身。數(shù)據(jù)本身將存放在物理數(shù)據(jù)庫(kù)中，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理。數(shù)據(jù)字典有助于這些數(shù)據(jù)的進(jìn)一步管理和控制，為設(shè)計(jì)人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行階段控制有關(guān)數(shù)據(jù)提供依據(jù)。5.5視圖集成時(shí)，分E-R圖之間的沖突有哪些？解決這些沖突的方法是什么？答：屬性沖突屬性域沖突，即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同，如零件號(hào)，有的部門作為整數(shù)對(duì)待，有的部門則使用字符串。不同部門對(duì)零件號(hào)的編碼也可能不同。屬性取值單位沖突：如零件重量，有的部門以公斤為單位，有的部門以克為單位。命名沖突包括同名異義和異名同義。如科研項(xiàng)目，財(cái)務(wù)科稱為項(xiàng)目，科研處稱為課題，生產(chǎn)管理處稱為工程，這就是一個(gè)異名同義的例子。結(jié)構(gòu)沖突同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象。如在教學(xué)管理中，職稱是一個(gè)屬性；而在人事管理中，因?yàn)槁毞Q與工資、住房掛鉤，因此是一個(gè)實(shí)體。同一實(shí)體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同。實(shí)體間的聯(lián)系在不同分E-R圖中為不同類型：如生產(chǎn)子系統(tǒng)分E-R圖中，產(chǎn)品和零件構(gòu)成1:n聯(lián)系。而物資子系統(tǒng)分E-R圖中，產(chǎn)品、零件、供應(yīng)商三者構(gòu)成多對(duì)多聯(lián)系。解決這些沖突的方法有：修改視圖使得相互一致合并視圖重構(gòu)5.6試述數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟。答：將E-R模型轉(zhuǎn)換為等價(jià)的關(guān)系模式按需要對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化對(duì)規(guī)范化后的模式進(jìn)行評(píng)價(jià)根據(jù)局部應(yīng)用的需要，設(shè)計(jì)用戶外模式5.7試述E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。答：E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換一般應(yīng)遵循如下原則：實(shí)體的轉(zhuǎn)換。一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。聯(lián)系的轉(zhuǎn)換。一個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)化為一個(gè)關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)化為關(guān)系的屬性，該關(guān)系的碼則有幾種情況：若聯(lián)系為1:1，則每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼。若聯(lián)系為1:n，則關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。若聯(lián)系為m:n，則關(guān)系的碼為諸實(shí)體碼的組合。三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的多元聯(lián)系、同一實(shí)體集內(nèi)的自反聯(lián)系的轉(zhuǎn)換規(guī)則與二元聯(lián)系相同。（3）具有相同碼的關(guān)系模式可合并。5.8規(guī)范化理論對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)有什么指導(dǎo)意義。答：在概念設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)把關(guān)系規(guī)范化的某些思想用作構(gòu)造實(shí)體類型和聯(lián)系類型的標(biāo)準(zhǔn)，在邏輯設(shè)計(jì)階段，仍然要使用關(guān)系規(guī)范化的理論來(lái)設(shè)計(jì)模式和評(píng)價(jià)模式。規(guī)范化的目的是減少乃至消除關(guān)系模式中存在的各種異常，改善完整性、一致性和存儲(chǔ)效率。5.9試述數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化方法。答：確定范式級(jí)別考察關(guān)系模式的函數(shù)依賴關(guān)系，確定范式等級(jí)。找出所有“數(shù)據(jù)字典”中得到的數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系，對(duì)各模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。按照數(shù)據(jù)依賴?yán)碚搶?duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考察是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴和多值依賴等，確定各關(guān)系模式屬于第幾范式。實(shí)施規(guī)范化處理確定范式級(jí)別后，根據(jù)應(yīng)用需求，判斷它們對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境是否合適，確定對(duì)于這些模式是否進(jìn)行合并或分解。5.10試述數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟。答：數(shù)據(jù)庫(kù)最終要存儲(chǔ)在物理設(shè)備上。對(duì)于給定的邏輯數(shù)據(jù)模型，選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)可分為兩步：確定物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中主要指存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率5.11數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段的主要任務(wù)是什么？答：數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施主要包括以下工作：建立實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)入庫(kù)編制和調(diào)試應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行5.12數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，有哪些維護(hù)工作？答：數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性控制數(shù)據(jù)庫(kù)性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織和重構(gòu)造5.13某商業(yè)集團(tuán)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)信息如下。該系統(tǒng)中包含三個(gè)實(shí)體集：一是“倉(cāng)庫(kù)”實(shí)體集，屬性有倉(cāng)庫(kù)號(hào)、倉(cāng)庫(kù)名和地址等；二是“商店”實(shí)體集，屬性有商店號(hào)、商店名、地址等；三是“商品”實(shí)體集，屬性有商品號(hào)、商品名、單價(jià)。設(shè)倉(cāng)庫(kù)與商品之間存在“庫(kù)存”聯(lián)系，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)可存儲(chǔ)若干種商品，每種商品存儲(chǔ)在若干倉(cāng)庫(kù)中，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)每存儲(chǔ)一種商品有存儲(chǔ)日期及存儲(chǔ)量；商店與商品之間存在著“銷售”聯(lián)系，每個(gè)商店可銷售若干種商品，每種商品可在若干商店里銷售，每個(gè)商店銷售一種商品有月份和月銷售量?jī)蓚€(gè)屬性。請(qǐng)?jiān)谏鲜霰尘敖榻B的基礎(chǔ)上，完成如下數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（1）試畫出E-R圖，并在圖上注明聯(lián)系類型；（2）將E-R圖轉(zhuǎn)換成滿足3NF的關(guān)系模式，并標(biāo)識(shí)主外鍵（用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）答：（1）（2）倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，倉(cāng)庫(kù)名，地址）商店（商店號(hào)，商店名，地址）商品（商品號(hào)，商品名，單價(jià)）銷售（商店號(hào)，商品號(hào)，銷售月份，銷量量）庫(kù)存（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，商品號(hào)，存儲(chǔ)日期，存儲(chǔ)量）5.14現(xiàn)針對(duì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目建立“科研項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”，其中，學(xué)生信息包括：學(xué)號(hào)，姓名，性別，所在學(xué)院；學(xué)院信息包括：學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名稱，辦公電話；教師信息包括：教師編號(hào)，姓名，性別，職稱，所在學(xué)院；項(xiàng)目信息包括：項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目名稱，開(kāi)始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，職稱。各實(shí)體之間的關(guān)系為：一個(gè)學(xué)生可以參與教師的多個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目可以有多個(gè)學(xué)生參加，每個(gè)學(xué)生選定項(xiàng)目后要承擔(dān)相應(yīng)的任務(wù)；一個(gè)教師可以主持多個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目只能由一個(gè)教師作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。請(qǐng)?jiān)谏鲜霰尘敖榻B的基礎(chǔ)上，完成如下數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（1）畫出“科研項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”的E-R圖。（2）將E-R圖轉(zhuǎn)換為一組符合3NF要求的關(guān)系模式，并標(biāo)出每個(gè)關(guān)系模式的主外健用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）答：（1）（2）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，學(xué)院編號(hào)）學(xué)院（學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名稱，辦公電話）教師（教師編號(hào)，姓名，性別，職稱，學(xué)院編號(hào)）項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目名稱，開(kāi)始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，教師編號(hào)）參與（學(xué)號(hào)，項(xiàng)目編號(hào)，任務(wù)）5.15某工廠零件管理系統(tǒng)的需求分析如下。一個(gè)車間有多個(gè)工人，每個(gè)工人有職工號(hào)、姓名、年齡、性別、工種；一個(gè)車間生產(chǎn)多種產(chǎn)品，產(chǎn)品有產(chǎn)品號(hào)、價(jià)格；一個(gè)車間生產(chǎn)多種零件，一種零件也可能為多個(gè)車間制造，零件有零件號(hào)、重量、價(jià)格；一種產(chǎn)品由多種零件組成，一種零件也可裝配到多種產(chǎn)品中，產(chǎn)品與零件均存入倉(cāng)庫(kù)中；廠內(nèi)有多個(gè)倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)有倉(cāng)庫(kù)號(hào)、主任姓名、電話；請(qǐng)?jiān)谏鲜霰尘敖榻B的基礎(chǔ)上，完成如下數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（1）請(qǐng)畫出該系統(tǒng)的ER圖（2）并給出相應(yīng)的關(guān)系模型，并標(biāo)出每個(gè)關(guān)系模式的主外健用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）。答：（1）（2）車間（車間號(hào)，地址）工人（職工號(hào)，姓名，年齡，性別，工種，車間號(hào)）倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，主任姓名，電話）產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，價(jià)格，倉(cāng)庫(kù)號(hào)）零件（零件號(hào)，重量，價(jià)格，倉(cāng)庫(kù)號(hào)）制造（車間號(hào)，零件號(hào)）裝配（零件號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）5.16設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)校的圖書管理系統(tǒng)，請(qǐng)給出該系統(tǒng)的需求分析并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，具體要求為：（1）實(shí)體數(shù)不少于5個(gè)，每個(gè)實(shí)體的屬性3--6個(gè)，實(shí)體之間的關(guān)系至少要包含1:n,m:n兩種聯(lián)系類型。（2）給出該系統(tǒng)的E-R圖。（3）將E-R圖轉(zhuǎn)換為一組符合3NF要求的關(guān)系模式，并標(biāo)識(shí)主外鍵（用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）。答：（1）圖書實(shí)體屬性圖：借閱者實(shí)體屬性圖：管理員實(shí)體屬性圖書庫(kù)實(shí)體屬性圖：學(xué)院實(shí)體屬性圖：(2)(3)圖書（圖書編號(hào)，書名，作者姓名，出版社，出版日期，在庫(kù)數(shù)，入庫(kù)日，出庫(kù)日期，書庫(kù)編號(hào)）借閱者（借閱證號(hào)，姓名，學(xué)院編號(hào)，借書數(shù)量）管理員（管理員編號(hào)，姓名，職稱，書庫(kù)編號(hào)）書庫(kù)（書庫(kù)編號(hào)，書庫(kù)名稱，地點(diǎn)）學(xué)院（學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名稱）借閱（借閱證號(hào)，圖書編號(hào)，借出日期，歸還日期，到期日期，拖欠日期，罰款數(shù)目）管理（管理員編號(hào)，借閱證號(hào)）處理（管理員編號(hào)，圖書編號(hào)）習(xí)題66.1什么是事務(wù)？它與一般的程序有什么不同？為什么一般程序不提ACID特性？答：事務(wù)代表了用戶要完成的一項(xiàng)工作任務(wù)，是將一組數(shù)據(jù)庫(kù)操作打包起來(lái)形成一個(gè)邏輯獨(dú)立的工作單元，這個(gè)工作單元不可分割，其中包含的數(shù)據(jù)庫(kù)操作要么全部都發(fā)生，要么全部都不發(fā)生。程序和事務(wù)是兩個(gè)不同的概念，程序雖然也包含一組操作，但這組操作沒(méi)有蘊(yùn)含不可分割的原子性概念，程序執(zhí)行過(guò)程中可能會(huì)出錯(cuò)或發(fā)生異常。程序一般不提ACID特性，原因在于程序通常處理的是內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)一致性體現(xiàn)在程序代碼邏輯中。如果需要保證非易失性數(shù)據(jù)的ACID特性，則程序中可以包含一個(gè)或多個(gè)事務(wù)，通過(guò)事務(wù)來(lái)處理ACID特性。6.2什么是日志文件？為什么要使用日志文件？登記日志文件時(shí)為什么必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫(kù)？日志文件能否和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在一起，為什么？答：日志文件是用來(lái)記錄對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)每一次更新活動(dòng)的文件。使用日志文件，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)根據(jù)日志文件中的記錄可以將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)執(zhí)行之前的狀態(tài)，也可以重新執(zhí)行一個(gè)事務(wù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)處于一個(gè)一致的狀態(tài)。登記日志文件時(shí)必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫(kù)。原因是事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中可能發(fā)生故障數(shù)據(jù)庫(kù)一致性遭到破壞，此時(shí)需要通過(guò)日志文件進(jìn)行恢復(fù)。日志文件必須和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在不同的磁盤上，避免磁盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)和日志文件都遭到破壞，數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法恢復(fù)。6.3數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的故障有哪幾類？試述對(duì)各類故障的恢復(fù)策略。答：數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的故障有：事務(wù)故障、系統(tǒng)故障、介質(zhì)故障。事務(wù)故障是在事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生的故障，事務(wù)故障一定在事務(wù)提交前發(fā)生，這時(shí)應(yīng)撤消（Undo）該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)一切更新，是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，對(duì)用戶透明。系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并要求系統(tǒng)重新啟動(dòng)的事件。系統(tǒng)故障會(huì)使內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失，這樣會(huì)使已提交的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新還留在工作區(qū)而未寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，所以，對(duì)所有已提交的事務(wù)需要重做，而對(duì)未提交的事務(wù)必須撤消所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新?；謴?fù)是由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成的，不須用戶的干預(yù)。介質(zhì)故障是指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞、瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾等，這類故障將使數(shù)據(jù)庫(kù)受到破環(huán)。發(fā)生介質(zhì)故障后，磁盤上的數(shù)據(jù)都可能被破壞。這時(shí)，恢復(fù)的方法是重裝數(shù)據(jù)庫(kù)，然后重做已經(jīng)完成的事務(wù)。6.4什么是檢查點(diǎn)？設(shè)置檢查點(diǎn)有什么作用？設(shè)置檢查點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)將做什么動(dòng)作？答：檢查點(diǎn)是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)事件，DBMS按一定的間隔在日志文件中設(shè)置一個(gè)檢查點(diǎn)。采用檢查點(diǎn)技術(shù)，在系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)，記入重做隊(duì)列的事務(wù)，只是從最近一個(gè)檢查點(diǎn)之后到發(fā)生故障時(shí)已提交的事務(wù)，這樣可以大大減少重做的工作量。檢查點(diǎn)發(fā)生時(shí)要暫停事務(wù)執(zhí)行，將上一個(gè)檢查點(diǎn)之后已提交事務(wù)留在內(nèi)存工作區(qū)所有更新的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在日志文件中寫入一個(gè)檢查點(diǎn)記錄。6.5給予下述問(wèn)題的簡(jiǎn)要回答。什么是并發(fā)？答：多個(gè)事務(wù)在時(shí)間上交叉執(zhí)行并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫(kù)，這種執(zhí)行方式稱為并發(fā)存取。并發(fā)操作會(huì)引起什么問(wèn)題？答：丟失修改（更新）、不可重復(fù)讀、讀“臟”數(shù)據(jù)。什么是丟失更新？答：當(dāng)兩個(gè)事務(wù)T1和T2先后對(duì)同一數(shù)據(jù)對(duì)象A進(jìn)行修改并寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，后寫入的結(jié)果會(huì)覆蓋掉先寫入的結(jié)果，導(dǎo)致先寫入的事務(wù)修改結(jié)果丟失了，即丟失修改問(wèn)題。什么是讀臟數(shù)據(jù)？答：讀“臟”數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)稱臟讀，是指一個(gè)事務(wù)讀取了另一個(gè)未提交的事務(wù)中的數(shù)據(jù)。什么是讀值不可復(fù)現(xiàn)？答：一個(gè)事務(wù)沒(méi)有執(zhí)行任何更新操作，但同一個(gè)查詢操作執(zhí)行兩次或多次，結(jié)果不一致，就說(shuō)明產(chǎn)生了不可重復(fù)讀的現(xiàn)象，即讀值不可復(fù)現(xiàn)。什么樣的并發(fā)操作是正確的？答：當(dāng)一個(gè)事務(wù)集的并發(fā)調(diào)度與它的某一串行調(diào)度是等價(jià)的，則稱該并發(fā)調(diào)度是可串行化的。可串行化調(diào)度的結(jié)果保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的一致性，是正確的。串行調(diào)度和可串行化調(diào)度有什么區(qū)別？答：一個(gè)調(diào)度中各個(gè)事務(wù)沒(méi)有交叉執(zhí)行而是串行執(zhí)行，則該調(diào)度稱為串行調(diào)度。當(dāng)一個(gè)事務(wù)集的并發(fā)調(diào)度與其某一串行調(diào)度等價(jià)，則稱該并發(fā)調(diào)度是可串行化調(diào)度。6.6有兩個(gè)事務(wù)：T1：lock（A），lock（B），unlock（A），unlock（B）T2：lock（B），unlock（B），lock（A），unlock（A）它們有多少種調(diào)度方式？其中有多少種是可串行化的？答：本題中，合法調(diào)度要求保持事務(wù)內(nèi)部操作的先后次序，且滿足加鎖約束：事務(wù)在數(shù)據(jù)對(duì)象R上加鎖則其他事務(wù)不允許在R上加鎖。根據(jù)要求可以枚舉出11種合法的調(diào)度方式，其中包含兩種串行調(diào)度，其余9種并發(fā)調(diào)度都不是可串行化調(diào)度。6.7什么是兩段鎖協(xié)議？什么是嚴(yán)格的2PL協(xié)議？如何實(shí)現(xiàn)2PL協(xié)議？答：兩段鎖協(xié)議（簡(jiǎn)稱2PL協(xié)議），是一種能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)調(diào)度可串行化的封鎖協(xié)議。兩段鎖協(xié)議規(guī)定：（1）在任何數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行讀、寫操作之前，事務(wù)要獲得對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的加鎖；（2）在釋放任意一個(gè)鎖之后，事務(wù)不再允許獲得任何其他加鎖。把所有鎖都放在事務(wù)結(jié)束時(shí)釋放的兩段鎖協(xié)議稱為嚴(yán)格的2PL協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)中，兩段鎖協(xié)議把事務(wù)的加鎖過(guò)程分成擴(kuò)展和收縮階段，其中擴(kuò)展階段逐步增加鎖，收縮階段逐步釋放鎖。6.8什么叫活鎖？如何防止活鎖？答：系統(tǒng)可能使某個(gè)事務(wù)永遠(yuǎn)處于等待狀態(tài)，得不到封鎖的機(jī)會(huì)，這種現(xiàn)象稱為系統(tǒng)進(jìn)入了活鎖。采用先來(lái)先服務(wù)的策略可以防止活鎖。6.9什么叫死鎖？如何預(yù)防和處理死鎖？答：如果系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的事務(wù)都處于等待狀態(tài)，并且每個(gè)事務(wù)都在等待其中另一個(gè)事務(wù)解除封鎖，它才能夠繼續(xù)執(zhí)行下去，結(jié)果造成任何一個(gè)事務(wù)都無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，這種現(xiàn)象稱為系統(tǒng)