数据库系统概论第四版课本答案重点.docx

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数据库系统概论第四版课本答案重点

第1章绪论

1．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。

（l）数据（Data）：

描述事物的符号记录称为数据。

数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。

数据与其语义是不可分的。

解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。

早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。

现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。

数据与其语义是不可分的。

500这个数字可以表示一件物品的价格是500元，也可以表示一个学术会议参加的人数有500人，还可以表示一袋奶粉重500克。

（2）数据库（DataBase，简称DB）：

数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

（3）数据库系统（DataBas。

Sytem，简称DBS）：

数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。

解析数据库系统和数据库是两个概念。

数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。

但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。

希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分“数据库系统”和“数据库”，不要引起混淆。

（4）数据库管理系统（DataBaseManagementsytem，简称DBMs）：

数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。

DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。

解析DBMS是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。

目前，专门研制DBMS的厂商及其研制的DBMS产品很多。

著名的有美国IBM公司的DBZ关系数据库管理系统和IMS层次数据库管理系统、美国Oracle公司的orade关系数据库管理系统、s油ase公司的s油ase关系数据库管理系统、美国微软公司的SQLServe，关系数据库管理系统等。

3．试述文件系统与数据库系统的区别和联系。

文件系统与数据库系统的区别是：

文件系统面向某一应用程序，共享性差，冗余度大，数据独立性差，记录内有结构，整体无结构，由应用程序自己控制。

数据库系统面向现实世界，共享性高，冗余度小，具有较高的物理独立性和一定的逻辑独立性，整体结构化，用数据模型描述，由数据库管理系统提供数据的安全性、完整性、并发控制和恢复能力。

文件系统与数据库系统的联系是：

文件系统与数据库系统都是计算机系统中管理数据的软件。

解析文件系统是操作系统的重要组成部分；而DBMS是独立于操作系统的软件。

但是DBMS是在操作系统的基础上实现的；数据库中数据的组织和存储是通过操作系统中的文件系统来实现的。

7．试述数据模型的概念、数据模型的作用和数据模型的三个要素。

数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。

一般地讲，数据模型是严格定义的概念的集合。

这些概念精确描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。

因此数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

（l）数据结构：

是所研究的对象类型的集合，是对系统静态特性的描述。

（2）数据操作：

是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许进行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则，是对系统动态特性的描述。

（3）数据的约束条件：

是一组完整性规则的集合。

完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。

解析数据模型是数据库系统中最重要的概念之一。

必须通过《概论》的学习真正掌握数据模型的概念和作用。

数据模型是数据库系统的基础。

任何一个DBMS都以某一个数据模型为基础，或者说支持某一个数据模型。

数据库系统中，模型有不同的层次。

根据模型应用的不同目的，可以将模型分成两类或者说两个层次：

一类是概念模型，是按用户的观点来对数据和信息建模，用于信息世界的建模，强调语义表达能力，概念简单清晰；另一类是数据模型，是按计算机系统的观点对数据建模，用于机器世界，人们可以用它定义、操纵数据库中的数据，一般需要有严格的形式化定义和一组严格定义了语法和语义的语言，并有一些规定和限制，便于在机器上实现。

12．学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中有的教授和副教授每人各带若干研究生；每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。

请用E一R图画出此学校的概念模型。

13．某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件可用在不同的产品上。

这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。

这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中。

请用E一R图画出此工厂产品、零件、材料、仓库的概念模型。

21．定义并解释以下术语：

模式、外模式、内模式、DDL、DML

模式，亦称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。

模式描述的是数据的全局逻辑结构。

外模式涉及的是数据的局部逻辑结构，通常是模式的子集。

内模式，亦称存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。

DDL：

数据定义语言，用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。

DML：

数据操纵语言，用来对数据库中的数据进行查询、插入、删除和修改的语句。

22．什么叫数据与程序的物理独立性？

什么叫数据与程序的逻辑独立性？

为什么数据库系统具有数据与程序的独立性？

数据与程序的逻辑独立性：

当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式／模式的映像做相应改变，可以使外模式保持不变。

应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

数据与程序的物理独立性：

当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式／内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

数据库管理系统在三级模式之间提供的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

第2章关系数据库

1．试述关系模型的三个组成部分。

答：

关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。

5．设有一个SPJ数据库，包括S，P，J，SPJ四个关系模式：

1）求供应工程J1零件的供应商号码SNO：

πSno（σSno=‘J1’（SPJ））

2）求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO：

πSno（σSno=‘J1’∧Pno=‘P1‘（SPJ））

3）求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO：

πSno（σPno=‘P1‘（σCOLOR=’红‘（P）∞SPJ））

4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO：

πJno（SPJ）-πJNO（σcity=‘天津’∧Color=‘红‘（S∞SPJ∞P）

5）求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO：

πJno，Pno（SPJ）÷πPno（σSno=‘S1‘（SPJ））

第3章关系数据库标准语言SQL

3．用sQL语句建立第二章习题5中的4个表。

对于S表：

S（SNO,SNAME,STATUS,CITY）;

建S表：

CREATETABLES（SnoC

（2）UNIQUE，SnameC（6），StatusC

（2），CityC（4））;

对于P表：

P（PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT）;

建P表：

CREATETABLEP（PnoC

（2）UNIQUE，PnameC（6），COLORC

（2），WEIGHTINT）;

对于J表：

J（JNO,JNAME,CITY）;

建J表：

CREATETABLEJ（JnoC

（2）UNlQUE，JNAMEC（8），CITYC（4））

对于sPJ表：

sPJ（sNo,PNo,JNo,QTY）;

建SPJ表：

SPJ（SNO,PNO,JNO,QTY）

CREATETABLESPJ（SnoC

（2），PnoC

（2），JNOC

（2），QTYINT））

4.针对上题中建立的4个表试用sQL语言完成第二章习题5中的查询。

（l）求供应工程Jl零件的供应商号码SNO;

SELECTDISTSNOFROMSPJWHEREJNO=’J1’

（2）求供应工程Jl零件Pl的供应商号码SNO;

SELECTDISTSNOFROMSPJWHEREJNO='J1'ANDPNO='P1'

（3）求供应工程Jl零件为红色的供应商号码SNO;

SELECTSNOFROMSPJ,PWHEREJNO='J1'ANDSPJ.PNO=P.PNOANDCOLOR='红'

（4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO;

SELECTDISTJNOFROMSPJWHEREJNONOTIN（SELEJNOFROMSPJ,P,SWHERES.CITY='天津'ANDCOLOR='红'ANDS.SNO=SPJ.SNOANDP.PNO=SPJ.PNO）。

（5）求至少用了供应商Sl所供应的全部零件的工程号JNO;

由于VFP不允许子查询嵌套太深，将查询分为两步

A、查询S1供应商供应的零件号

SELECTDISTPNOFROMSPJWHERESNO='S1'结果是（P1，P2）

B、查询哪一个工程既使用P1零件又使用P2零件。

SELECTJNOFROMSPJWHEREPNO='P1'

ANDJNOIN（SELECTJNOFROMSPJWHEREPNO='P2'）

5．针对习题3中的四个表试用SQL语言完成以下各项操作：

（1）找出所有供应商的姓名和所在城市。

SELECTSNAME,CITYFROMS

（2）找出所有零件的名称、颜色、重量。

SELECTPNAME,COLOR,WEIGHTFROMP

（3）找出使用供应商S1所供应零件的工程号码。

SELECTDISTJNOFROMSPJWHERESNO='S1'

（4）找出工程项目J2使用的各种零件的名称及其数量。

SELECTPNAME,QTYFROMSPJ,P

WHEREP.PNO=SPJ.PNOANDSPJ.JNO='J2'

（5）找出上海厂商供应的所有零件号码。

SELECTPNOFROMSPJ,SWHERES.SNO=SPJ.SNOANDCITY='上海'

（6）出使用上海产的零件的工程名称。

SELECTJNAMEFROMSPJ,S,J

WHERES.SNO=SPJ.SNOANDS.CITY='上海'ANDJ.JNO=SPJ.JNO

（7）找出没有使用天津产的零件的工程号码。

注意:

SELECTDISPJNOFROMSPJWHEREJNONOTIN（SELECTDISTJNOFROMSPJ,SWHERES.SNO=SPJ.SNOANDS.CITY='天津'）适用于JNO是唯一或不唯一的情况.

注意:

SELECTDISTJNOFROMSPJ,SWHERES.SNO=SPJ.SNOANDS.CITY<>'天津'适用于JNO是唯一的情况

（8）把全部红色零件的颜色改成蓝色。

UPDATEPSETCOLOR='蓝'WHERECOLOR='红'

（9）由S5供给J4的零件P6改为由S3供应。

UPDATESPJSETSNO='S3'WHERESNO='S5'ANDJNO='J4'ANDPNO='P6'

（10）从供应商关系中删除供应商号是S2的记录，并从供应情况关系中删除相应的记录。

A、DELETEFROMSWHERESNO=’S2’

B、DELETEFROMSPJWHERESNO=‘S2’

（11）请将（S2，J6，P4，200）插入供应情况关系。

INSERTINTOSPJVALUES（‘S2’，‘J6’，‘P4’，200）

9．哪类视图是可以更新的？

哪类视图是不可更新的？

各举一例说明。

答：

基本表的行列子集视图一般是可更新的。

若视图的属性来自集函数、表达式，则该视图肯定是不可以更新的。

11．请为三建工程项目建立一个供应情况的视图，包括供应商代码（SNO）、零件代码（PNO）、供应数量（QTY）。

CREATEVIEWVSPASSELECTSNO,PNO,QTYFROMSPJ,J

WHERESPJ.JNO=J.JNOANDJ.JNAME='三建'

针对该视图VSP完成下列查询：

（1）找出三建工程项目使用的各种零件代码及其数量。

SELECTDISTPNO,QTYFROMVSP

（2）找出供应商S1的供应情况。

SELECTDIST*FROMVSPWHERESNO='S1'

第4章数据库安全性

5．试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。

答：

实现数据库安全性控制的常用方法和技术有：

（l）用户标识和鉴别：

该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。

每次用户要求进入系统时，由系统进行核对，通过鉴定后才提供系统的使用权。

（2）存取控制：

通过用户权限定义和合法权检查确保只有合法权限的用户访问数据库，所有未被授权的人员无法存取数据。

例如CZ级中的自主存取控制（DAC）,Bl级中的强制存取控制（MAC）。

（3）视图机制：

为不同的用户定义视图，通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来，从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。

（4）审计：

建立审计日志，把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中，DBA可以利用审计跟踪的信息，重现导致数据库现有状况的一系列事件，找出非法存取数据的人、时间和内容等。

（5）数据加密：

对存储和传输的数据进行加密处理，从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。

8．请用SQL的GRANT和REVOKE语句（加上视图机制）完成以下授权定义或存取控制功能:

（a）用户王明对两个表有SELECT权力。

GRANTSELECTON职工,部门

TO王明

（b）用户李勇对两个表有INSERT和DELETE权力。

GRANTINSERT,DELETEON职工,部门

TO李勇

（c）每个职工只对自己的记录有SELECT权力。

GRANTSELECTON职工

WHENUSER（）=NAME

TOALL;

（d）用户刘星对职工表有SELECT权力，对工资字段具有更新权力。

GRANTSELECT,UPDATE（工资）ON职工

TO刘星

（e）用户张新具有修改这两个表的结构的权力。

GRANTALTERTABLEON职工,部门

TO张新;

（f）用户周平具有对两个表所有权力（读，插，改，删数据），并具有给其他用户授权的权力。

GRANTALLPRIVILIGESON职工,部门

TO周平

WITHGRANTOPTION;

（g）用户杨兰具有从每个部门职工中SELECT最高工资、最低工资、平均工资的权力，他不能查看每个人的工资。

CREATEVIEW部门工资AS

SELECT部门.名称,MAX（工资）,MIN（工资）,AVG（工资）

FROM职工,部门

WHERE职工.部门号=部门.部门号

GROUPBY职工.部门号

GRANTSELECTON部门工资

TO杨兰;

第5章数据库完整性

6．假设有下面两个关系模式：

职工（职工号，姓名，年龄，职务，工资，部门号），其中职工号为主码；部门（部门号，名称，经理名，电话），其中部门号为主码。

用sQL语言定义这两个关系模式，要求在模式中完成以下完整性约束条件的定义：

定义每个模式的主码；定义参照完整性；定义职工年龄不得超过60岁。

CREATETABLEDEPT

（DeptnoNUMBER

（2）,

DeptnameVARCHAR（10）,

ManagerVARCHAR（10）,

PhoneNumberChar（12）

CONSTRAINTPK_SCRIMARYKEY（Deptno））;

CREATETABLEEMP

（EmpnoNUMBER（4）,

EnameVARCHAR（10）,

AgeNUMBER

（2）,

CONSTRAINTC1CHECK（Aage<=60）,

JobVARCHAR（9）,

SalNUMBER（7,2）,

DeptnoNUMBER

（2）,

CONSTRAINTFK_DEPTNO

FOREIGNKEY（Deptno）

REFFERENCESDEPT（Deptno））;

第6章关系数据库理论

这章没有课后习题、以下是需要理解的定义和一些用来辅助理解的习题。

老师要求的是PPT习题

1．理解并给出下列术语的定义：

函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码（All一key）、1NF、ZNF、3NF、BcNF、多值依赖、4NF。

定义1：

设R（U）是属性集U上的关系模式。

X，Y是属性集U的子集。

若对于R（U）的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或Y函数依赖于X，记作XY。

（即只要X上的属性值相等，Y上的值一定相等。

）

术语和记号：

XY，但Y不是X的子集，则称XY是非平凡的函数依赖。

若不特别声明，总是讨论非平凡的函数依赖。

XY，但Y是X的子集，则称XY是平凡的函数依赖。

若XY，则X叫做决定因素（Determinant）。

若XY，YX，则记作XY。

若Y不函数依赖于X，则记作XY。

定义2：

在R（U）中，如果XY，并且对于X的任何一个真子集X’，都有X’Y，则称Y对X完全函数依赖

若XY，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖

定义3：

若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项，则关系模式R属于第一范式（1NF）。

定义4：

若关系模式R∈1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于码，则关系模式R∈2NF。

（即1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖则成为2NF）。

定义5:

关系模式R中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z（Z不是Y的子集）使得XY，YX，YZ成立，则称R∈3NF。

定义6:

关系模式R∈1NF。

若XY且Y不是X的子集时,X必含有码，则R∈BCNF。

定义7:

关系模式R∈1NF，如果对于R的每个非平凡多值依赖XY（Y不是X的子集，Z=U-X-Y不为空），X都含有码，则称R∈4NF。

2．建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。

学生：

学号、姓名、出生年月、系名、班号、宿舍区。

班级：

班号、专业名、系名、人数、入校年份。

系：

系名、系号、系办公地点、人数。

学会：

学会名、成立年份、办公地点、人数。

语义如下：

一个系有若干专业，每个专业每年只招一个班，每个班有若干学生。

一个系的学生住在同一宿舍区。

每个学生可参加若干学会，每个学会有若干学生。

学生参加某学会有一个入会年份。

请给出关系模式，写出每个关系模式的极小函数依赖集，指出是否存在传递函数依赖，对于函数依赖左部是多属性的情况讨论函数依赖是完全函数依赖，还是部分函数依赖。

指出各关系模式的候选码、外部码，有没有全码存在?

解：

（1）关系模式如下：

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）

（2）每个关系模式的最小函数依赖集如下：

A、学生S（Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno）的最小函数依赖集如下:

SnoSname，SnoSbirth，SnoClass，ClassDept，DEPTRno

传递依赖如下：

由于SnoDept，而DeptSno，DeptRno（宿舍区）

所以Sno与Rno之间存在着传递函数依赖。

由于ClassDept，DeptClass，DeptRno

所以Class与Rno之间存在着传递函数依赖。

由于SnoClass，ClassSno，ClassDept

所以Sno与Dept之间存在着传递函数依赖。

B、班级C（Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear）的最小函数依赖集如下:

ClassPname，ClassCnum，ClassCyear，PnameDept.

由于ClassPname，PnameClass，PnameDept

所以C1ass与Dept之间存在着传递函数依赖。

C、系D（Dept，Dno，Office，Dnum）的最小函数依赖集如下：

DeptDno，DnoDept，DnoOffice，DnoDnum

根据上述函数依赖可知，Dept与Office，Dept与Dnum之间不存在传递依赖。

D、学会M（Mname，Myear，Maddr，Mnum）的最小函数依赖集如下：

MnameMyear，MnameMaddr，MnameMnum

该模式不存在传递依赖。

（3）各关系模式的候选码、外部码，全码如下：

A、学生S候选码：

Sno；外部码：

Dept、Class；无全码

B、班级C候选码：

Class；外部码：

Dept；无全码

C、系D候选码：

Dept或Dno；无外部码；无全码

D、学会M候选码：

Mname；无外部码；无全码

12．下面的结论哪些是正确的?

哪些是错误的?

对于错误的请给一个反例说明之。

（1）任何一个二目关系是属于3NF。

答：

正确。

因为关系模式中只有两个属性，所以无传递。

（2）任何一个二目关系是属于BCNF.

答:

正确。

按BCNF的定义，若XY,且Y不是X的子集时，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。

详细证明如下：

（任何二元关系模式必定是BCNF）。

证明：

设R为一个二目关系R（A1，A2），则属性A1和A2之间可能存在以下几种依赖关系：

A