数据库第四版答案.docx

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数据库第四版答案

第1章绪论

5．试述数据库系统的特点。

答：

数据库系统的主要特点有：

（l）数据结构化数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。

解析注意这里的“整体’夕两个字。

在数据库系统中，数据不再针对某一个应用，而是面向全组织，具有整体的结构化。

不仅数据是结构化的，而且数据的存取单位即一次可以存取数据的大小也很灵活，可以小到某一个数据项（如一个学生的姓名），大到一组记录（成千上万个学生记录）。

而在文件系统中，数据的存取单位只有一个：

记录，如一个学生的完整记录。

（2）数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据库的数据不再面向某个应用而是面向整个系统，因此可以被多个用户、多个应用以多种不同的语言共享使用。

由于数据面向整个系统，是有结构的数据，不仅可以被多个应用共享使用，而且容易增加新的应用，这就使得数据库系统弹性大，易于扩充。

解析数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间，同时还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。

所谓“数据面向某个应用”是指数据结构是针对某个应用设计的，只被这个应用程序或应用系统使用，可以说数据是某个应用的“私有资源”。

所谓“弹性大”是指系统容易扩充也容易收缩，即应用增加或减少时不必修改整个数据库的结构，只需做很少的改动。

可以取整体数据的各种子集用于不同的应用系统，当应用需求改变或增加时，只要重新选取不同的子集或加上一部分数据，便可以满足新的需求。

（3）数据独立性高数据独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。

数据库管理系统的模式结构和二级映像功能保证了数据库中的数据具有很高的物理独立性和逻辑独立性。

（4）数据由DBMS统一管理和控制数据库的共享是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据甚至可以同时存取数据库中同一个数据。

为此，DBMS必须提供统一的数据控制功能，包括数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发控制和数据库恢复。

解析DBMS数据控制功能包括四个方面：

数据的安全性保护：

保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏；数据的完整性检查：

将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系；并发控制：

对多用户的并发操作加以控制和协调，保证并发操作的正确性；数据库恢复：

当计算机系统发生硬件故障、软件故障，或者由于操作员的失误以及故意的破坏影响数据库中数据的正确性，甚至造成数据库部分或全部数据的丢失时，能将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（亦称为完整状态或一致状态）。

下面可以得到“什么是数据库”的一个定义：

数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合，它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。

DBMS在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性、安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对系统进行恢复。

数据库系统的出现使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。

11．试给出一个实际部门的E一R图，要求有三个实体型，而且3个实体型之间有多对多联系。

3个实体型之间的多对多联系和三个实体型两两之间的三个多对多联系等价吗？

为什么？

答：

3个实体型之间的多对多联系和3个实体型两两之间的3个多对多联系是不等价，因为它们拥有不同的语义。

3个实体型两两之间的三个多对多联系如下图所示。

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。

答：

18．试述关系模型的概念，定义并解释以下术语：

（l）关系

（2）属性（3）域（4）元组（5）主码（6）分量（7）关系模式

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。

在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。

（l）关系：

一个关系对应通常说的一张表；

（2）属性：

表中的一列即为一个属性；（3）域：

属性的取值范围；（4）元组：

表中的一行即为一个元组；（5）主码：

表中的某个属性组，它可以惟一确定一个元组；（6）分量：

元组中的一个属性值；（7）关系模式：

对关系的描述，一般表示为关系名（属性1，属性2，…，属性n）

122．什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？

答：

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

4．试述关系模型的完整性规则。

在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空？

什么情况下才可以为空？

答：

实体完整性规则是指若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。

若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：

或者取空值（F的每个属性值均为空值）；或者等于S中某个元组的主码值。

即属性F本身不是主属性，则可以取空值，否则不能取空值。

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

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）

6．什么是基本表？

什么是视图？

答:

两者的区别和联系是什么？

基本表是本身独立存在的表，在sQL中一个关系就对应一个表。

视图是从一个或几个基本表导出的表。

视图本身不独立存储在数据库中，是一个虚表。

即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在导出视图的基本表中。

视图在概念上与基本表等同，用户可以如同基本表那样使用视图，可以在视图上再定义视图。

7．试述视图的优点。

答:

（l）视图能够简化用户的操作；

（2）视图使用户能以多种角度看待同一数据；（3）视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性；（4）视图能够对机密数据提供安全保护。

8．所有的视图是否都可以更新？

为什么？

答:

不是。

视图是不实际存储数据的虚表，因此对视图的更新，最终要转换为对基本表的更新。

因为有些视图的更新不能惟一有意义地转换成对相应基本表的更新，所以，并不是所有的视图都是可更新的.

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5章数据库完整性

1什么是数据库的完整性？

答:

数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。

4.DBMS的完整性控制机制应具有哪些功能？

答:

DBMS的完整性控制机制应具有三个方面的功能：

（l）定义功能，即提供定义完整性约束条件的机制；

（2）检查功能，即检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件；（3）违约反应：

如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数据的完整性。

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。

答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

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

3．试由amstrong公理系统推导出下面三条推理规则：

（l）合并规则：

若X一Z,X一Y，则有X一YZ

（2）伪传递规则：

由x一Y，明吟z有翔一z

（3）分解规则：

x一Y,zcy，有x一z

证明

（l）已知X一Z，由增广律知哟，YZ，又因为X一Y，可得狱一X卜）YZ，最后根据传递律得x一YZ。

（2）已知X一Y，据增广律得翔一Wy，因为阴几）Z，所以X林协明，Z，通过传递律可知翔一Z。

（3）已知zcy，根据自反律知、吟z，又因为x一Y，所以由传递律可得x一Z。

5．试举出3个多值依赖的实例。

答：

（1）关系模式MSC（M,S,C）中，M表示专业，S表示学生，C表示该专业的必修课。

假设每个专业有多个学生，有一组必修课。

设同专业内所有学生选修的必修课相同，实例关系如下。

按照语义对于M的每一个值Mi,s有一个完整的集合与之对应而不问C取何值，所以M一一S。

由于C与S的完全对称性，必然有M一一C成立。

（2）关系模式ISA（I,S,A）中，I表示学生兴趣小组，S表示学生，A表示某兴趣小组的活动项目。

假设每个兴趣小组有多个学生，有若干活动项目。

每个学生必须参加所在兴趣小组的所有活动项目，每个活动项目要求该兴趣小组的所有学生参加。

按照语义有I一一S,I一一A成立。

（3）关系模式RDP（R,D,P）中，R表示医院的病房，D表示责任医务人员，P表示病人。

假设每个病房住有多个病人，有多个责任医务人员负责医治和护理该病房的所有病人。

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、A1A2，但A2A1，则关系R的码为A1，决定因素都包含码，所以，R是BCNF。

B、A1A2，A2A1，则关系R的码为A2，所以决定因素都包含码，R是BCNF。

包含码。

R是BCNF。

C、R的码为（A1，A2）（即A1A2，A2A1），决定因素都

（3）任何一个二目关系是属于4NF.

答:

正确。

因为只有两个属性，所以无非平凡的多值依赖。

第7章数据库设计

1．试述数据库设计过程。

答：

这里只概要列出数据库设计过程的六个阶段：

（l）需求分析；

（2）概念结构设计；（3）逻辑结构设计；（4）数据库物理设计；（5）数据库实施；（6）数据库运行和维护。

这是一个完整的实际数据库及其应用系统的设计过程。

不仅包括设计数据库本身，还包括数据库的实施、运行和维护。

设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。

18．现有一局部应用，包括两个实体：

“出版社”和“作者”，这两个实体是多对多的联系，请读者自己设计适当的属性，画出E一R图，再将其转换为关系模型（包括关系名、属性名、码和完整性约束条件）。

答：

关系模型为：

作者（作者号，姓名，年龄，性别，电话，地址）出版社（出版社号，名称，地址，联系电话）出版（作者号，出版社号，书的数量）出版关系的主码作者号，出版社号分别参照作者关系的主码作者号和出版社关系的主码出版社号。

19．请设计一个图书馆数据库，此数据库中对每个借阅者保存读者记录，包括：

读者号，姓名，地址，性别，年龄，单位。

对每本书存有：

书号，书名，作者，出版社。

对每本被借出的书存有读者号、借出日期和应还日期。

要求：

给出E一R图，再将其转换为关系模型。

答：

E一R图为：

关系模型为：

读者（读者号，姓名，地址，性别书