1、第四章 關系系統及其查詢優化習題1試給出各類關系系統的定義：最小關系系統；關系完備上的系統；全關系型的關系系統。2試述全關系型系統應滿足的十二條準則，以及十二條基本準則的實際意義和理論意義。3試述查詢優化在關系數據庫中的重要性和可能性。4對學生-課程數據庫有如下的查詢：SELECT CnameFROM Student， Course， SCWHERE Student。Sno=SC。SnoAND SC。Cno=Course。CnoAND Student。Sdept=IS；此查詢要求信息系學生選修了的所有課程名稱。試畫出用關系代數表示的語法樹，并用關系代數表達式優化算法對原始的語法樹進行優化處理，

2、畫出優化后的標準優化樹。5試述查詢優化的一般準則。6試述查詢優化的一般步驟。參考答案1答：最小關系系統。一個系統可定義為最小關系系統，當且僅當它：（1） 支持關系數據庫（關系數據結構），從用戶觀點看，關系數據庫由表構成，并且只有表這一種結構（2）支持選擇、投影和（自然）連接運算，對這些運算不必要求定義任何物理存取路徑。關系上完備的系統：這類系統支持關系數據結構和所有的關系代數操作（或者功能上與關系代數等價的操作）。全關系型的關系系統：這類系統支持關系模型的所有特征。即不僅是關系上完備的而且支持數據結構中域的概念，支持實體完整和參照完整性。2答：關系模型的奠基人E。F。Codd具體地給出了全關系

3、型的關系系統應遵循的十二條基本準則。從實際意義上看，這十二條準則可以作為評價或購買關系型產品的標準。從理論意義上看，它是對關系數據模型具體而又深入的論述，是從理論和實際緊密結合的高度對關系型DBMSR 評述。準則0 一個關系型的DBMS必須能完全通過它的關系能力來管理數據庫。準則1信息準則。關系型DBMS的所有信息都應在邏輯一級上用一種方法即表中的值顯式地表示。準則2保證訪問準則。依靠表名、主碼和列名的組合，保證能以邏輯方式訪問關系數據庫中的每個數據項（分量值）。準則3空值的系統化處理。全關系型的DBMS應支持空值的概念，并用系統化的方式處理空值。準則4基于關系模型的動態的聯機數據字典。數據庫

4、的描述在邏輯級應該和普通數據采用同樣的方式，使得授權用戶可以使用查詢一般數據所用的關系語言來查詢數據庫的描述信息。準則5統一的數據語言準則 。準則6視圖更新準則。所有理論上可更新的視圖也應該允許由系統更新。準則7高級的插入、修改和刪除操作。準則8數據物理獨立性。無論數據庫的數據在存儲表示或存取方法上作任何變化，應用程序和終端活動都保持邏輯上的不變性。準則9數據邏輯獨立性。當對基本關系進行理論上信息不受損的任何改變時，應用程序和終端活動都保持邏輯上的不變性。準則10數據完整性的獨立性。關系數據的完整性約束條件必須是用數據庫語言定義并存儲在數據字典中的，而不是在應用程序中加以定義的。準則11分布獨

5、立性。關系型DBMS具有分布獨立性。準則12無破壞準則。如果一個關系系統具有一個低級（指一次處理一個記錄）語言，則這個低級語言不能違背或繞過完整性準則。3答：重上性：關系系統的查詢優化既是RDBMS實現關鍵技術又是關系系統的優點所在。它減輕了用戶選擇存取路徑的負擔。用戶只上提出”干什么”，不必指出”怎么干”。查詢優化的優點不僅于用戶不必考慮如何最好地表達查詢以獲得較好的效率，而且在于系統可以比用戶程序的”優化”做得更好。可能性：這是因為：（1）優化器可以從數據字典中獲取許多統計信息，例如關系中的元組數、關系中每個屬性值的分布情況、這些屬性上是否有索引、是什么索引（B+樹索引還是HASH索引或惟

6、一索引或組合索引）等。優化器可以根據這些信息選擇有效的執行計劃，而用戶程序則難以獲得這些信息。（2）如果數據庫的物理統計信息改變了，系統可以自動對查詢進行重新優化以選擇相適應的執行計劃。在非關系系統中必須重寫程序，而重寫程序在實際應用中往往是不太可能的。（3）優化器可以考慮數十甚至數百種不同的執行計劃，從中選出較優的一個，而程序員一般只能考慮有限的幾種可能性。（4）優化器中包括了很多很復雜的優化技術，這些優化技術往往只有最好的程序員才能掌握。系統的自動優化相當于使得所有人都擁有這些優化技術。4答：5答：下面的優化策略一般能提高查詢效率：（1）選擇運算應盡可能先做；（2）把投影運算和選擇運算同時進行；（3）把投影同其或其后的雙目運算結合起來執行；（4）把某些選擇同在它前面執行的笛卡兒積結合起來成為一個連接運算；（5）找出公共子表達式；（6）選取合適的連接算法。6答：各個關系系統的優化方法不盡相同，大致的步驟可以歸納如下：（1）