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数据库原理课后习题及解答课后习题：第一章 笫二章 第三章 第四章 笫五章 第六章 笫七章 笫八章 第九章习题答案：第一章 第二章 第一:章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章第 一 章 概 论1.试解释下列术语：数据库；数据库管理系统；数据库系统2.试述数据库管理系统的组成内容。3.试比较文件系统与数据库系统的异同。4.什么叫数据的物理独立性与逻辑独立性？并说明它的重要性。5.试述数据库系统的优点。6.什么叫数据的冗余与数据的不一致性？7.什么叫数据库管理员？他的主要工作是什么？8.试述数据库系统发展的几个阶段。返回 第一章答案第二章数据模型1.什么叫数据库模型，它分哪几种类型？2.试区别数据模型与数据模式。3.什么叫数据模式，它分哪三级？4.试述数据模型四个世界的基本内容。5.试介绍E-R模型，EE-R模型及面向对象模型、谓词模型，并各举一例说明之。6.层次网状模型有什么特点？并各举一例说明之.7.试比较层次、网状、关系模型之优缺点。8.试说明关系模型的基本结构与操作。9.目前流行的关系型数据库管理系统，有哪些你比较熟悉，试介绍其特点.10.你 认 为“数据模型”在整个数据库领域中是否有重要作用和地位，试详细说明之。11.一图书馆借阅书刊，请你画出书刊、读者及借阅三者间的E-R模型。12.一人事档案中，有干部、职工，干部又有高级干部与一般干部，请 用EE-R模型画出他们之间关系。13.试述物理模型的主要内容。14.试叙述四个世界的转化关系。15.请你比较四种数据模型的异同。返回 第二章答案第三章关系数据库系统1.试述关系数据库系统的优点。2.试述关系型的12条标准，并说明FOXBASE为何是半关系型的。3.关系代数与关系演算的表示能力是否相同？试证明之.4.从关系模型的数学表示中，你是否认为网状与层次模型也可以用数学方法表示？试说明理由。5.设 有 如 图3-1所示的医院组织。试画出其E-R图及关系模式并分别用关系代数及关系演算方法写出下面之查询公式：图3-1某医院人员组织关系框图 找出外科病房所有医生姓名；找 出 管 辖13号病房的主任姓名；找出管辖病员李维德的医生姓名。6.今有如下的商品供应关系数据库：供应商 S(SNO,SNAM E,STATUS,CITY)零件 P(PNO,PNAM E,C O LO R,W EIGHT)工程 J(JNO,J N A M E,CITY)供应关系SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)(注：QTY表示供应数量)试画出其E-R图并分别用关系代数及关系演算方法写出下面之查询公式:求供应工程J1零件的供应商号码；求没有使用天津单位生产的红色零件的工程号；求供应工程J1零 件P1的供应商号码；求供应工程J1零件为红色的单位号码；求至少用了单位S1所供应的全部零件的工程号；求供应商与工程在同一城市能供应的零件数量。7.试比较关系代数与关系演算表示方法之异同。8.请你对关系数据库数学理论作出评价。返回 第三章答案第四章关系数据库系统标准语言SQL1 .试述S Q L的特点与功能。2 .什么是基表？什么是视图？二者有何关系与区别？3 .要 将 S Q L作嵌入需要解决哪些问题？如何解决之？4 .有如图4 -2 所示结构的医院组织。请 用 S Q L描述其模式并作如下查询:(1)找出外科病房所有医生的姓名；(2)找出管辖1 3 号病房的医生的姓名；(3)找出管理病员李韦德的医生的姓名；(4)给出内科病房患食道癌病人总数；病房 编 号|名 称|所在位置|主任姓名医生 编 号|名 称|职称|管辖病房号病人 编 号|名 称|患何种病|病房号图4-2 某医院组织结构图5 .本章所定义的学生数据库(S,C,S C)中用S Q L做如下之操作：(1)查询系为计算机的学生学号与姓名；(2 )查询计算机系所开课程之课程号与课程名；(3)查询知道修读一门O S 的学生姓名；(4 )查询每个学生已选修课程门数和总平均成绩；(5)查询所有课程的成绩都在8 0 分以上的学生姓名、学号并按学号顺序排列；(6)删除在S,S C 中所有S#以 9 1 开头的元组。6 .在学生数据库中建立计算机系的视图(包括$,S C,C)。7 .利用建立的计算机系视图查询修读，D a t a b a s e，的学生姓名。8 .在学生数据库中如要修改S 的模式为S (S n o,S n a m e,S a g e,S d e p t),请用视图方法修改之。返回 第四章答案第五章数据库的物理组织1.存储在数据库中的物理数据有哪几种类型，试说明之。2.文件有哪几种常用的格式？它由哪些内容组成？请说明之。3.请说明记录与磁盘块之间的关系。4.试给出磁盘块在磁盘中的四种分配方式.5.请你评价数据库物理组织在数据库系统中的地位与重要性。返回 第五章答案第六章关系数据库的查询优化1 .什么叫查询优化？试述查询优化之必要性与可能性。2 .试证明查询优化算法之正确性。3 .对查询表达式：Q：J I Sn(6 S.S#=SC.S A SC.C=C.C A C.Capital abase(S x S C x C)用优化算法作优化，并画出每一算法步骤的语法树。4.试证明关系代数等价变换规则中的公式(6.1),(6.4)的正确性。5 .试用等价变换规则证明下列等式的正确性：(1)6 RI.B-K2,B A K1,C-R2.C(R l x R j)=R l 0RI.B-R2.B A KI,C-R2.C R?(2)JI pname,sname,80)ORDER BY S#(6)DELETE FROM SCWHERE S#LIKE 91%DELETE FROM SWHERE S#LIKE 91%6.答：CREATE VIEW s.cs ASSELECT S#,SN,SD,SA,C#,CN,P#,GFROM S,C,SCWHERE S.S#=SC.S#and C.C#=SC.C#and S.SD=计算机7.答：SELECT SN FROM s.cs WHERE CN=Database8.答：CREATE VIEW new_s(Sno,Sname,Sage,Sdept)ASSELECT S#,SN,SA,SD FROM S返回 第四章习题第五章数据库的物理组织1.答：数据主体：用户数据本身及其辅助信息。数据字典：有关用户数据的描述信息。数据间的联系信息：数据与数据之间的联系信息，在关系数据库中，这类信息也是作为数据主体组织存储的。数据存取路径信息：访问数据库中数据的途径，在关系数据库中，可以使用的存取路径有：索引、HASH、集簇等。其它信息：与数据主体及其使用有关的其它信息，包括：日志信息，用户信息，审计信息等。2.答：在数据库系统中常用的文件格式有：顺序文件，索引文件，B 树类文件和HASH文件。顺序文件通常用于组织用户数据的存储，是一种记录式文件。索引文件用于提供数据访问的人口信息，而 B 树类文件和HASH文件则是索引文件最常用的两种实现方式。3.答：记录与磁盘块之间的分配关系有：单块单记录，单块多记录，多块单记录，多块多记录。在数据库系统中最常用的是：多块单记录和单块多记录两种方式。多块单记录常用于单个记录的数据长度特别大的情况中，而较常用的是单块多记录组织方式。单块单记录对存储空间的浪费比较大，多块多记录虽然空间利用率最高，但不利于文件的修改和扩充，所以这两种分配方式使用较少。4.答：连续分配法：一个文件的磁盘按连续地址分配。链接分配法：一个文件的磁盘是分散分配的，相互之间通过指针相连接。索引分配法：一个文件的磁盘分配方式是不固定的，但文件中有一个逻辑块号与磁盘物理地址的对应关系的索引，因此在空间的分配与使用上较灵活。集簇分配法：局部是连续的，但整体上是分散的，即具有因磁盘的连续分配而带来的数据访问的高性能，又具有空间分配上的灵活性。5.答：数据库物理组织的好坏影响到整个系统的性能和价格。数据库的物理结构组织得好，可以提高磁盘空间的利用率和用户访问数据库的速度，减低系统的造价，提高系统的可用性。返回 第五章习题第六章关系数据库的查询优化1 .答：通过对查询表达式的改写以减少中间运算结果的数据量，提高查询执行的速度，这被称为查询优化。2 .答：（略）3 .答：（略）4 .答：（略）5 .答：（略）返回 第六章习题第七章数据库保护1.答：从 计 算 机 软 家 角 度 出 发 来 保 护 数 据 库 系 统 中 数 据，使之不至于受到非法访 问 或 破 坏，这 称 为 数 据 库 保 护。常 见 的 数 据 库 保 护 措 施 有：安 全 性 保 护，完 整 性 保 护，并 发 控 制 和 故 障 恢 复。2.答：数 据 库 的 安 全 性 保 护 是 指 防 止 非 法 使 用 数 据 库。包括防止非法用户使用数 据 库 和 合 法 用 户 非 法 使 用 数 据 库。常 见 的 保 护 措 施 有：使 用 权 的 鉴 别。常 用 的 鉴 别 方 法 有 口 令 和 函 数 计 算 法 两 种。使 用 范 围 限 制。一 般 可 用 子 模 式 的 方 法 予 以 限 制，用户可以在子模式定义 范 围 内 访 问 数 据，而 子 模 式 没 有 定 义 的 那 些 数 据 库 中 的 数 据，用户无法 使 用。在 关 系 数 据 库 中 则 可 用 视 图 方 法 予 以 限 制。存 取 控 制 权 鉴 别。进一步限制每一个用户 在 每 一 个 数 据 对 象 上 可 以 执 行的 操 作 的 类 型。以 关 系 数 据 库 系 统 为 例，操 作 对 象 有：关 系，元 组，属性，可 以 使 用 的 操 作 类 型 有：查 询，插 入，修 改，删除以及它们的一些组 合 情 况。3.答：操 作 类 型 权 限：查 询 权，插 入 权，删 除 权，修改权以及它们的一些组合 操 作 对 象 权 限：关 系、元 组、属 性。4.答：数 据 库 的 完 整 性 保 护 是 指 对 数 据 库 中 数 据 的 正 确 性 和 一 致 性 的 维 护。常见 的 完 整 性 保 护 措 施 有：完 整 性 约 束（包 括 实体完整性，引用完整性和用户自 定 义 完 整 性 约 束）,触 发 器，并 发 控 制 和 故 障 恢 复（包 括 转 储 与 日 志）。5.答：数 据 库 系 统 是 一 个 多 用 户 共 享 系 统，在 多 个 用 户 同 时 并 发 访 问 同 一 个 数据 库 的 情 况 下，如 果 对 这 些 用 户 的 并 发 访 问 操 作 不 加 任 何 控 制，在很大程度上 会 引 起 数 据 的 不 一 致 性 问 题，如 丢 失 修 改 、脏 读 、不可重读 等。合理组 织 调 度 多 个 用 户 的 并 发 操 作，避 免 产 生 数 据的不一致现象的工作被称为并发 控 制。在数据库系统中正是通 过 并 发 控 制 技 术 来 维 护 在 多 用 户 并 发 访 问 情况 下 的 数 据 的 一 致 性。6.答：数据库系统 利 用 封 锁 机 制 来 避 免 在 多 用 户 并 发 访 问 情 况 下 数 据 的 不 一 致性。在 数 据 库 系 统 中 常 用 的 是 两 种 类 型 的 封 锁：排 它 锁（又 称X封 锁 或X锁）和 共 享 锁（又 称S封 锁 或S锁）。只有当某数据对象没有被加上任何类型的封锁 时，用 户 才 能 在 该 数 据 对 象 上 施 加X封 锁。只 有 当 某 数 据 对 象 被 加 上S封锁 或 没 有 任 何 类 型 的 封 锁 时，用 户 才 能 在 该 数 据 对 象 上 施 加S封 锁。通过采用 适 当 级 别 的 封 锁 协 议 就 可 以 避 免 常 见 的 数 据 不 一 致 性 现 象：一 级 封 锁 协 议：在 用 户 以 写 操 作（如：插 入、删 除 和 修 改 操 作 等）为目的 开 始 访 问 某 数 据 对 象 之 前，首 先 必 须 申 请 对 该 数 据 对 象 的X封 锁，并且 将 该X封 锁 维 持 到 用 户 事 务 的 结 束。采 用 一 级 封 锁 协 议 可 以 避 免，丢失修改，现象。二级封锁协议：在一级封锁协议的基础上，在用户以读操作（如：查询、统计操作等）为目的开始访问某数据对象之前，首先必须申请对该数据对 象 的S封锁，并且可以在本次数据访问结束后的任一时刻释放该S封锁。采用二级封锁协议可以进一步避免 脏读 现象。三级封锁协议：在二级封锁协议的基础上，要求用户所申请的S封锁也必须维持到用户事务的结束。采用三级封锁协议可以再进一步避免 不可重读，现象。7.答：封锁会引起“死锁”（d e a d l o c k）的问题。即多个用户申请不同封锁，由于每个申请者均拥有一部分封锁而又去等待另外一个用户所持有的封锁而引起的永无休止的等待现象。解 决“死锁”问题一般可采取以下的方法：预防法：即采用一定的封锁申请方式以避免死锁现象的出现，常用的有顺序申请法，一次申请法等。死锁的解除法：即允许出现死锁，但在系统中有一个死锁检测程序去检查死锁现象的发生，并在死锁产生后通过解锁程序以解除死锁。8.答：由某个用户所执行的一个不能被打断的对数据库的操作序列被称为，事务一个事务的执行过程是串行的，它将数据库从一个旧的一致性状态转换到一个新的一致性状态。在事务的执行过程中，数据库中的数据可能有不一致的现象，但在事务执行结束时，系统将保证数据库中数据的一致性。事务是并发控制的基本单位，封锁也是以一个事务为时间跨度的。在数据库系统中提供了下述几条事务控制语句：事务的开始：表示一个事务的开始。事务的提交：确认一个事务的结束，并且将在事务执行过程中对数据的修改操作写入到数据库中。事务的放弃：确认一个事务的结束，并且将放弃（撤 消）在事务执行过程中对数据的修改操作。9 .答：在数据库遭受破坏后及时将数据库中的数据恢复到正确状态下去的过程叫数据库恢复。常用的恢复技术有：转储：定期地将数据库中的内容复制到其它存储设备中去的过程。日志：由数据库系统创建和维护的，用于自动记载数据库中修改型操作的数据更新情况的文件。1 0 .答：由数据库系统创建和维护的，用于自动记载数据库中修改型操作的数据更新情况的文件叫日志。利用日志中记载的信息可以提供数据库的鼓掌恢复功能。返回 第七章习题第八章关系数据库规范化理论1.答：(略)2.答：S#C#不正确。虽然一个学生可以选修多门课，即一个S#对应着多个C#,但每一个C#都与该门课程的成绩(G)有关，所以它们之间的多值依赖不成立。3.答：不一定。规范化程度越高，则关系的数量就越多，则关系的联接运算就越多。而关系的联接运算会减低系统的性能。4.证明：假 设 R(U)3 N F,则有三种可能的情况：1)假 设 R(U)比1 N F,由 R(U)G 1 N F,与假设矛盾；2)假设存在一个非主属性A部分依赖于关键字K,即：K 2-A (A K)由部分依赖的定义可知：必存在K的某个真子集K ,且满足：K f A(A e l C)由 R(U)W B C N F 及 B C N F 的定义可知：K 中必含有关键字。即关键字K中含有另一个关键字K，这与关键字的定义相矛盾。3)假设存在一个非主属性A传递依赖于关键字K,即存在一个属性集合B,并满足：K-B,B 生 K,B-K,B-A由 B-A及 R(U)C B C N F可知：B中必含有关键字(设为K，),由关键字的定义可得：K,-U,因为B n K KcU,故 B-K。这 与 B+*K 相矛盾。综上所述，假设不成立，即 R(U)e 3 N F.证毕。5.答：1)属于第一范式.关键字 A,B,非主属性 D 不完全依赖于关键字。2)B C N F。因为它的每个函数依赖的决定因素都是关键字。3)属于第一范式.关键字 A,D,非主属性 C,B 不完全依赖于关键字。4)属于第一范式。关键字 A,D,非主属性 B 不完全依赖于关键字返回 第八章习题第九章数据库设计与数据库管理1.答：(略)2.答：(略)3.答：(略)4.答：逻辑设计的基本方法：数据库逻辑设计的主要工作是将从EE-R图转化成指定RDBMS中关系模式.它的主要内容有：1)命名与属性域的处理：关系模式中的命名可以用EE-R图中原有命名，也可另行命名，但是应尽量避免重名。2)非原子属性处理：EE-R图中允许出现非原子属性，关系模式中应符合第一范式故不允许出现非原子属性。非原子属性主要有集合型和元组型。如出现此种情况可以进行转换，转换办法是集合属性纵向展开而元组属性横向展开。3)联系的转换。在一般情况下联系可用关系表示，但是在有些情况下联系可归并到相关联的实体中。4)嵌套的转换：嵌套可以转换成联系，再由联系可转换成关系模式。5)继承的转换。6)规范化：在逻辑设计中还需要对转换得到的关系做规范化脸证，使每个关系至少满足第二汜式。7)RDBMS:为满足RDBMS在性能、存储空间等方面的要求，以及适应RDBMS限制条件而做的修改，它们包含如下内容：减少联接运算的次数以改善性能。调整关系大小，使每个关系的数据量保持在合理水平，从而可以提高存取效率。尽量采用快照(snapshot)。关系视图的设计：又称外模式设计。关系视图是在关系模式基础上所设计的直接面向操作用户的视图，它可以根据用户需求随时构作。关系视图的作用大致有如下几点：(1)提供数据逻辑独立性。(2)能适应用户对数据的不同需求。(3)有一定数据保密功能。5.答：数据库的物理设计大致有如下几种：1)索引设计：索引一般建立在关系的属性上，它主要用于常用的或重要的查询中。符合建立索引的条件有：(1)主关键字及外关键字一般都建立索引，以加快实体间连接速度，有助于引用完整性检查以及唯一性检查。(2)以读为主的关系表尽可能多的建立索引。(3)有些查询可以从索引直接得到结果，不必访问数据块，此种查询可以建立索引。2)集簇设计：在特定情况下可考虑建立集簇：(1)通过集簇访问是对应表的主要应用时可考虑建立集簇。(2)集簇属性的对应数据量不能太少也不宜过大。(3)集簇属性的值应相对稳定以减少修改集簇所硬气的维护开销。3)分区设计：分区设计的指导性原则是：(1)减少访盘冲突，提 高I/O并行性。(2)分散热点数据，均 衡I/O负担。(3)保证关键数据快速访问，缓解系统瓶颈。6.答：在软件工程中，软件的生命周期指的是从软件的设计、编码、调试、运行，直到消亡的全过程。而在数据库中，数据库设计的生命周期法仅仅指需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计这四个阶段，并不包括数据库的实现、调试、运行和维护等其它阶段。7.答：从调查用户单位着手，深入了解用户单位的数据流程，数据使用情况，数据的数量、流量、流向、性质等信息并作出分析，最终按一定规范要求以文档形式写出数据的需求说明书的过程叫需求分析，最终依据一定的规范要求编写出来的数据需求分析说明文档称为需求说明书。8.答：传统的E-R模型的描述能力不足，不能描述实体的嵌套定义关系和继承关系。同时，在概念模型的视图设计方法中，首先是根据每个用户或用户组设计局部的用户视图，并在局部用户视图设计的基础上进行视图集成，而EE-R方法更有利于视图的集成工作.9.答：数据库管理一般包换如下一些内容：1)数据库的建立。包换两部分内容：数据模式的建立及数据加载。数据模式建立 数据模式由DBA负责建立，DBA利 用RDBMS中的DDL语言定义数据库名，定义表及相应属性，定义主关键字、定义索引、集簇、定义完整性约束、定义拥护访问权限，申请空间资源，定义分区等，此外还定义视图。数据加载 在数据模式定义后即可加载数据，DBA可以编制加载程序将外界数据加载至数据模式内，从而完成数据库的建立.2)数据库的调整.数据库的调整一般由DBA完成，包换下面一些内容：调整关系模式与视图使之更能适应用户的需求.调整索引与集簇是数据库性能与效率更佳.调整分区、调整数据库缓冲区大小以及调整并发度使数据库物理性能更好。3)数据库的重组。即数据库运行一段时间后，需要对数据库进行重新整理，重新调整存储空间。通常是先作数据卸载，然后再重新加载数据从而达到数据重组的目的。4)数据库的安全性控制与完整性控制 安全性控制。通过权限管理、口令、跟踪以审计等RDMBS的功能以保证数据的安全。o通过行政手段，并建立一定规章制度以确保数据安全。o数据库应备有多个副本并保存在不同的安全地点。o应采取措施防止病毒入侵并能即使消毒.完整性控制。通过完整性约束检查等RDBMS的功能以保证数据的正确性。o建立必要的规章制度进行数据的按时正确采集及校验。5)数据库的故障恢复 数据库的故障恢复一般由DBA负责执行。6)数据库监控 DBA需随时观察数据库的动态变化，并在发生错误，故障或产生不适应情况时随时采取措施，如数据库死锁、对数据库的误操作等，同时还需监视数据库的性能变化，在必要时对数据库做调整。1 0.答：DBA的任务是：参与数据库设计的各个阶段的工作，对数据库有足够的了解；负责数据库的建立、调整与重组；维护数据的安全性、完整性；负责数据库的故障恢复；对数据库作监控，及时处理数据库运行中的突发事件并对其性能作调整；与用户保持联系，了解用户需求，倾听用户反映，帮助他们解决有关技术问题，编写技术文件，指导用户正确使用数据库；制定必要的规章制度，并组织实施返回 第九章习题