1、第2部分 各章習題解答及自測題第1章 數(shù)據(jù)庫概論1.1 基本內(nèi)容分析 本章的重要概念（1）DB、DBMS和DBS的定義（2）數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展階段人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段和高級數(shù)據(jù)庫技術階段等各階段的特點。（3）數(shù)據(jù)描述概念設計、邏輯設計和物理設計等各階段中數(shù)據(jù)描述的術語，概念設計中實體間二元聯(lián)系的描述（1:1，1:N，M:N）。（4）數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的定義，兩類數(shù)據(jù)模型，邏輯模型的形式定義，ER模型，層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型和面向對象模型的數(shù)據(jù)結構以及聯(lián)系的實現(xiàn)方式。（5）DB的體系結構三級結構，兩級映像，兩級數(shù)據(jù)獨立性，體系結構各個層次中記錄的聯(lián)系。（6）DBMSDB

2、MS的工作模式、主要功能和模塊組成。（7）DBSDBS的組成，DBA，DBS的全局結構，DBS結構的分類。本章的重點篇幅（1）教材P23的圖1.24（四種邏輯數(shù)據(jù)模型的比較）。（2）教材P25的圖1.27（DB的體系結構）。（3）教材P28的圖1.29（DBMS的工作模式）。（4）教材P33的圖1.31（DBS的全局結構）。1.2 教材中習題1的解答1.1 名詞解釋·邏輯數(shù)據(jù)：指程序員或用戶用以操作的數(shù)據(jù)形式。·物理數(shù)據(jù)：指存儲設備上存儲的數(shù)據(jù)。·聯(lián)系的元數(shù)：與一個聯(lián)系有關的實體集個數(shù)，稱為聯(lián)系的元數(shù)。·1:1聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體至多和實體集E

3、2中的一個實體有聯(lián)系，反之亦然，那么E1和E2的聯(lián)系稱為“1:1聯(lián)系”。·1:N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體可以與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，而E2中每個實體至多和E1中一個實體有聯(lián)系，那么E1和E2的聯(lián)系是“1:N聯(lián)系”。·M:N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體可以與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，反之亦然，那么E1和E2的聯(lián)系稱為“M:N聯(lián)系”。·數(shù)據(jù)模型：能表示實體類型及實體間聯(lián)系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”。·概念數(shù)據(jù)模型：獨立于計算機系統(tǒng)、完全不涉及信息在計算機中的表示、反映企業(yè)組織所關心的信息結構的數(shù)據(jù)模型。·

4、結構數(shù)據(jù)模型（或邏輯數(shù)據(jù)模型）：與DBMS有關的，直接面向DB的邏輯結構、從計算機觀點對數(shù)據(jù)建模的數(shù)據(jù)模型。·層次模型：用樹型（層次）結構表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型。·網(wǎng)狀模型：用有向圖結構表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型。·關系模型：用二維表格表達實體集的數(shù)據(jù)模型。·外模式：是用戶用到的那部分數(shù)據(jù)的描述。·概念模式：數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結構的描述。·內(nèi)模式：DB在物理存儲方面的描述。·外模式/模式映象：用于定義外模式和概念模式之間數(shù)據(jù)結構的對應性。·模式/內(nèi)模式映象：用于定

5、義概念模式和內(nèi)模式之間數(shù)據(jù)結構的對應性。·數(shù)據(jù)獨立性：應用程序和DB的數(shù)據(jù)結構之間相互獨立，不受影響。·物理數(shù)據(jù)獨立性：在DB的物理結構改變時，盡量不影響應用程序。·邏輯數(shù)據(jù)獨立性：在DB的邏輯結構改變時，盡量不影響應用程序。·主語言：編寫應用程序的語言（如C一類高級程序設計語言），稱為主語言。·DDL：定義DB三級結構的語言，稱為DDL。·DML：對DB進行查詢和更新操作的語言，稱為DML。·過程性語言：用戶編程時，不僅需要指出“做什么”，還需要指出“怎么做”的語言。·非過程性語言：用戶編程時，只需指出“做什么”

6、，不需要指出“怎么做”的語言。·DD（數(shù)據(jù)字典）：存放三級結構定義的DB，稱為DD。·DD系統(tǒng)：管理DD的軟件系統(tǒng)，稱為DD系統(tǒng)。1.2 試解釋DB、DBMS和DBS三個概念。答：DB是長期存儲在計算機內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關數(shù)據(jù)的集合。DBMS是位于用戶與OS之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應用程序提供訪問DB的方法。DBS是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即采用數(shù)據(jù)庫技術的計算機系統(tǒng)。1.3 人工管理階段和文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理各有哪些特點？答：人工管理階段主要有四個特點：數(shù)據(jù)不保存在計算機內(nèi)；沒有專用的

7、軟件對數(shù)據(jù)進行管理；只有程序的概念，沒有文件的概念；數(shù)據(jù)面向程序。文件系統(tǒng)階段主要有五個特點：數(shù)據(jù)以“文件”形式長期保存；數(shù)據(jù)的邏輯結構與物理結構有了區(qū)別；文件組織已多樣化；數(shù)據(jù)面向應用；對數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。1.4 文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理有些什么缺陷？試舉例說明。答：主要有三個缺陷：數(shù)據(jù)冗余；數(shù)據(jù)不一致性；數(shù)據(jù)聯(lián)系弱。例如學校里教務處、財務處、保健處建立的文件中都有學生詳細資料，譬如聯(lián)系電話，家庭住址等。這就是“數(shù)據(jù)”冗余；如果某個學生搬家，就要修改三個部門文件中的數(shù)據(jù)，否則會引起同一數(shù)據(jù)在三個部門中不一致；產(chǎn)生上述問題的原因是這三個部門的文件中數(shù)據(jù)沒有聯(lián)系。1.5 數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫階段

8、產(chǎn)生的標志是哪三件事情？答：進入數(shù)據(jù)庫階段的標志是20世紀60年代末發(fā)生的三件事件：·1968年IBM公司研制的IMS系統(tǒng)是一個典型的層次DBS；·1969年美國CODASYL組織DBTG報告，提出網(wǎng)狀DBS的概念；·1970年美國IBM公司的E.F.Codd發(fā)表論文，提出關系模型的思想。1.6 數(shù)據(jù)庫階段的數(shù)據(jù)管理有哪些特點？答：主要有五個特點：采用數(shù)據(jù)模型表示復雜的數(shù)據(jù)結構；有較高的數(shù)據(jù)獨立性；為用戶提供了方便的用戶接口；提供了四個方面的數(shù)據(jù)控制功能；對數(shù)據(jù)的操作以數(shù)據(jù)項為單位，增加了系統(tǒng)的靈活性。1.7 與“文件”結構相比，“數(shù)據(jù)庫”結構有些什么不同？答：與

9、文件結構相比，數(shù)據(jù)庫結構主要有下面三點不同：·數(shù)據(jù)的結構化。文件由記錄組成，但各文件之間缺乏聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)在磁盤中仍以文件形式組織，但這些文件之間有著廣泛的聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫的邏輯結構用數(shù)據(jù)模型來描述，整體結構化。數(shù)據(jù)模型不僅描述數(shù)據(jù)本身的特點，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。·數(shù)據(jù)獨立性。文件只有設備獨立性，而數(shù)據(jù)庫還具有邏輯獨立性和物理獨立性。·訪問數(shù)據(jù)的單位。訪問文件中的數(shù)據(jù)，以記錄為單位。訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)項（字段）為單位，增加了系統(tǒng)的靈活性。1.8 什么是數(shù)據(jù)獨立性？在數(shù)據(jù)庫中有哪兩級獨立性？答：數(shù)據(jù)獨立性是指應用程序與DB的數(shù)據(jù)結構之間相互獨立。在物理結

10、構改變時，盡量不影響應用程序，稱為物理數(shù)據(jù)獨立性；在邏輯結構改變時，盡量不影響應用程序，稱為邏輯數(shù)據(jù)獨立性。1.9 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)各有哪些特點？答：DDBS主要有三個特點：·數(shù)據(jù)物理上分布在各地，但邏輯上是一個整體；·每個場地既可以執(zhí)行局部應用，也可以執(zhí)行全局應用；·各地的計算機由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡相連接。面向對象數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要有兩個特點：·面向對象數(shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)結構，能表達數(shù)據(jù)間嵌套、遞歸的聯(lián)系。·具有面向對象技術的封裝性和繼承性的特點，提高了軟件的可重用性。1.10 邏輯記錄與物理記錄，邏輯文件與物理文件有

11、些什么聯(lián)系和區(qū)別？答：邏輯數(shù)據(jù)是用戶用以操作的數(shù)據(jù)形式，是抽象的概念化數(shù)據(jù)。物理數(shù)據(jù)是實際存放在存儲設備上的數(shù)據(jù)。邏輯數(shù)據(jù)與物理數(shù)據(jù)在結構上可以差別很大，需通過兩級映象來進行數(shù)據(jù)傳輸和格式轉換。從以上的解釋可以看出，邏輯記錄和邏輯文件是用戶在程序中使用的記錄和文件，而物理記錄和物理文件是指磁盤上的記錄和文件。邏輯記錄、文件與物理記錄、文件在結構、組成上有很大的差異，而數(shù)據(jù)管理軟件就是通過三級結構兩級映象來實現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)與物理數(shù)據(jù)之間的轉換。1.11 試述ER模型、層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型和面向對象模型的主要特點。答：ER模型直接表示實體類型及實體間聯(lián)系，與計算機系統(tǒng)無關，充分反映用戶的需求，

12、用戶容易理解。層次模型的數(shù)據(jù)結構為樹結構，記錄之間聯(lián)系通過指針實現(xiàn)，查詢較快，但DML屬于過程化的，操作復雜。網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結構為有向圖，記錄之間聯(lián)系通過指針實現(xiàn)，查詢較快，并且容易實現(xiàn)M:N聯(lián)系，但DML屬于過程化的語言，編程較復雜。關系模型的數(shù)據(jù)結構為二維表格，容易為初學者理解。記錄之間聯(lián)系通過關鍵碼實現(xiàn)。DML屬于非過程化語言，編程較簡單。面向對象模型能完整描述現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)結構，具有豐富的表達能力，能表達嵌套、遞歸的數(shù)據(jù)結構。但涉及的知識面較廣，用戶較難理解，這種模型尚未普及。1.12 數(shù)據(jù)之間聯(lián)系在各種結構數(shù)據(jù)模型中是怎么實現(xiàn)的？答：在層次、網(wǎng)狀模型中，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系通過指針實現(xiàn)的；

13、在關系模型中，數(shù)據(jù)之間聯(lián)系通過外鍵和主鍵間聯(lián)系實現(xiàn)的；在面向對象模型中，數(shù)據(jù)之間嵌套、遞歸聯(lián)系通過對象標識符（OID）實現(xiàn)的（見第8章）。1.13 DB的三級模式結構描述了什么問題？試詳細解釋。答：DB的三級模式結構是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別，分別從外部（用戶）級、概念級和內(nèi)部級去觀察數(shù)據(jù)庫。外部級是用戶使用的局部數(shù)據(jù)庫的邏輯結構，其描述稱為外模式。概念級是DB的整體邏輯結構，其描述稱為概念模式。內(nèi)部級是DB的物理結構，其描述稱為內(nèi)模式。1.14 試述概念模式在數(shù)據(jù)庫結構中的重要地位。答：數(shù)據(jù)按外模式的描述提供給用戶，按內(nèi)模式的描述存儲在磁盤中，而概念模式提供了連接這兩級的相對穩(wěn)定的中間觀點，并使

14、得兩級的任何一級的改變都不受另一級的牽制。1.15 試敘述用戶、DB的三級模式結構、磁盤上的物理文件之間有些什么聯(lián)系和不同？答：用戶、外模式、概念模式、內(nèi)模式和物理文件中的記錄分別稱為用戶記錄、外部記錄、概念記錄、內(nèi)部記錄和物理記錄。用戶記錄與外部記錄的結構是一致的，它們之間只是數(shù)據(jù)傳輸問題。而外部記錄、概念記錄和內(nèi)部記錄之間的結構可能是不一致的，除了數(shù)據(jù)傳輸問題，還有格式轉換問題。內(nèi)部記錄與物理記錄的結構是一致的，它們之間只是數(shù)據(jù)傳輸問題。1.16 數(shù)據(jù)獨立性與數(shù)據(jù)聯(lián)系這兩個概念有什么區(qū)別？答：數(shù)據(jù)獨立性是指應用程序和DB的數(shù)據(jù)之間相互獨立，不受影響，對系統(tǒng)的要求是“數(shù)據(jù)獨立性要高”，而數(shù)據(jù)

15、聯(lián)系是指記錄之間的聯(lián)系，對系統(tǒng)的要求是“數(shù)據(jù)聯(lián)系密切”。1.17 試述DBMS的工作模式和主要功能。答：DBMS的工作模式有六點：·接受應用程序的數(shù)據(jù)請求和處理請求；·將用戶的數(shù)據(jù)請求轉換成低層指令；·實現(xiàn)對DB的操作；·從對DB的操作中接受查詢結果；·對查詢結構進行處理；·將處理結果返回給用戶。DBMS的主要功能有DB的定義、操縱、保護、維護和數(shù)據(jù)字典等五個功能。1.18 試敘述DBMS對數(shù)據(jù)庫的維護功能。答：包括DB的數(shù)據(jù)載入、轉換、轉儲、DB的改組以及性能監(jiān)控等功能。這些功能分別由各個實用程序完成。1.19 從模塊結構觀察，DB

16、MS由哪些部分組成？答：DBMS由兩大部分組成：查詢處理器和存儲管理器。（解釋略）1.20 DBS有哪幾部分組成？其中DD有什么作用？答：DBS由DB、硬件、軟件和DBA等四個部分組成。（解釋略）在DBS中，DD是存儲三級結構描述（即元數(shù)據(jù)）的DB。DBMS的所有工作都要以DD中的元數(shù)據(jù)為依據(jù)，也就是所有工作都要通過DD訪問DB。1.21“元數(shù)據(jù)”與“數(shù)據(jù)”之間有些什么聯(lián)系與區(qū)別？答：元數(shù)據(jù)（metadata）是指“數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，即數(shù)據(jù)的描述。DB中的元數(shù)據(jù)是指三級模式結構的詳細描述。數(shù)據(jù)（data），一般是指用戶使用的具體值。1.22 什么是DBA？DBA應具有什么素質(zhì)？DBA的職責是什么？

17、答：DBA是控制數(shù)據(jù)整體結構的一組人員，負責DBS的正常運行，承擔創(chuàng)建、監(jiān)控和維護DB結構的責任。DBA必須具備下列4條素質(zhì)：熟悉企業(yè)全部數(shù)據(jù)的性質(zhì)和用途；對所有用戶的需求有充分的了解；對系統(tǒng)的性能非常熟悉；兼有系統(tǒng)分析員和運籌學專家的品質(zhì)和知識。DBA的主要職責有6點：定義模式；定義內(nèi)模式；與用戶的聯(lián)絡；定義安全性規(guī)則；定義完整性規(guī)則；DB的轉儲與恢復。1.23 試對DBS的全局結構作詳細解釋。答：從四個方面解釋：·數(shù)據(jù)庫用戶有四類：DBA，專業(yè)用戶，應用程序員，終端用戶。·DBMS的查詢處理器有四個模塊：DML編譯器，嵌入型DML預編譯器，DDL編譯器，查詢運行核心程序

18、。·DBMS的存儲管理器有四個模塊：授權和完整性管理器，事務管理器，文件管理器，緩沖區(qū)管理器。·磁盤存儲器中有五種數(shù)據(jù)結構：數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)字典，索引文件，統(tǒng)計數(shù)據(jù)組織和日志。1.24 使用DBS的用戶有哪幾類？答：（略，見習題1.23）1.25 DBMS的查詢處理器和存儲管理器各有哪些功能？答：（略，見習題1.23）1.26 磁盤存儲器中有哪五類主要的數(shù)據(jù)結構？答：（略，見習題1.23）1.27 根據(jù)計算機的系統(tǒng)結構，DBS可分成哪四種?各有什么特點? 答：根據(jù)計算機的系統(tǒng)結構，DBS可分成集中式、C/S式、并行式和分布式等四種集中式DBS的特點是單點數(shù)據(jù)（DB集中在一個場

19、地）單地處理（單個CPU）。C/S式DBS的特點是計算機的功能分放在客戶機和服務器上（即功能的分布）。客戶機上專門實現(xiàn)前端處理和用戶界面。服務器上完成事務處理和數(shù)據(jù)訪問控制。并行式DBS的特點是使用多個CPU和多個磁盤進行并行操作。分布式DBS的特點是多點數(shù)據(jù)（DB分布在多個場地）多點處理（多個CPU）。數(shù)據(jù)具有物理分布性和邏輯整體性特點。系統(tǒng)中事務有本地事務（訪問本地DB）和全局事務（訪問至少兩個場地的DB）之分。1.28 DBS能產(chǎn)生哪些效益？答：DBS的應用，使計算機應用深入到社會的每個角落。其效益有以下7個方面：靈活性，簡易性，面向用戶，有效的數(shù)據(jù)控制，加快應用開發(fā)速度，維護方便，標準

20、化。1.3 自測題 填空題1數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展，與_、_和_有密切的聯(lián)系。2文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)獨立性是指_獨立性。3文件系統(tǒng)的缺陷是：_、_和_。4就信息處理的方式而言，在文件系統(tǒng)階段，_處于主導地位，_只起著服從程序設計需要的作用；而在數(shù)據(jù)庫方式下，_占據(jù)了中心位置。5對現(xiàn)實世界進行第一層抽象的模型，稱為_模型；對現(xiàn)實世界進行第二層抽象的模型，稱為_模型。6層次模型的數(shù)據(jù)結構是_結構；網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結構是_結構；關系模型的數(shù)據(jù)結構是_結構；面向對象模型的數(shù)據(jù)結構之間可以_。7在層次、網(wǎng)狀模型中，用_導航數(shù)據(jù)；而在關系模型中，用_導航數(shù)據(jù)。8數(shù)據(jù)庫的三級模式結構是對_的三個抽象級別。9DBMS為

21、應用程序運行時開辟的DB系統(tǒng)緩沖區(qū)，主要用于_和_。10在數(shù)據(jù)庫技術中，編寫應用程序的語言仍然是C一類高級語言，這些語言被稱為_語言。11在DB的三級模式結構中，數(shù)據(jù)按_的描述提供給用戶，按_的描述存儲在磁盤中，而_提供了連接這兩級的相對穩(wěn)定的中間觀點，并使得兩級中的任何一級的改變都不受另一級的牽制。12層次、網(wǎng)狀的DML屬于_語言，而關系型DML屬于_語言。13DBS中存放三級結構定義的DB稱為_。14從模塊結構考察，DBMS由兩大部分組成：_和_。15DBA有兩個很重要的工具：_和_。16DBS是_、_、_和_的集合體。17DBS的全局結構體現(xiàn)了其_結構。18在DBS中，DB在磁盤上的基本

22、組織形式是_，這樣可以充分利用OS _的功能。19根據(jù)計算機的系統(tǒng)結構，DBS可分成四種類型：_、_、_和_。20數(shù)據(jù)獨立性使得修改DB結構時盡量不影響已有的_。 單項選擇題（在備選答案中選出一個正確答案）1在DBS中，DBMS和OS之間關系是A并發(fā)運行B相互調(diào)用COS調(diào)用DBMSDDBMS調(diào)用OS2在數(shù)據(jù)庫方式下，信息處理中占據(jù)中心位置的是A磁盤B.程序C.數(shù)據(jù)D.內(nèi)存3DB的三級體系結構是對_抽象的三個級別。A.存儲器B.數(shù)據(jù)C.程序D. 外存4DB的三級模式結構中最接近外部存儲器的是A.子模式B.外模式C.概念模式D.內(nèi)模式5DBS具有“數(shù)據(jù)獨立性”特點的原因是因為在DBS中A.采用磁盤

23、作為外存B.采用三級模式結構C.使用OS來訪問數(shù)據(jù)D.用宿主語言編寫應用程序6在DBS中，“數(shù)據(jù)獨立性”和“數(shù)據(jù)聯(lián)系”這兩個概念之間聯(lián)系是A沒有必然的聯(lián)系B同時成立或不成立C前者蘊涵后者D后者蘊涵前者7數(shù)據(jù)獨立性是指A數(shù)據(jù)之間相互獨立B應用程序與DB的結構之間相互獨立C數(shù)據(jù)的邏輯結構與物理結構相互獨立D數(shù)據(jù)與磁盤之間相互獨立8DB中數(shù)據(jù)導航是指A數(shù)據(jù)之間聯(lián)系B數(shù)據(jù)之間指針聯(lián)系C從已知數(shù)據(jù)找未知數(shù)據(jù)的過程D數(shù)據(jù)的組合方式9用戶使用DML語句對數(shù)據(jù)進行操作，實際上操作的是A數(shù)據(jù)庫的記錄B內(nèi)模式的內(nèi)部記錄C外模式的外部記錄D數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部記錄值10對DB中數(shù)據(jù)的操作分成兩大類：A查詢和更新B檢索和修改

24、C查詢和修改D插入和修改 問答題1試對數(shù)據(jù)管理技術三個發(fā)展階段作一詳細的比較。2在用戶訪問數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的過程中，DBMS起著什么作用？3什么是“DB的系統(tǒng)緩沖區(qū)”？4DBS中有哪些系統(tǒng)軟件？1.4 自測題答案 填空題答案1硬件 軟件 計算機應用2設備3數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)不一致數(shù)據(jù)聯(lián)系弱4程序設計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)5概念 結構（或邏輯）6樹 有向圖 二維表 嵌套和遞歸7指針 關鍵碼（或外鍵與主鍵） 8數(shù)據(jù)9數(shù)據(jù)的傳輸 格式的轉換10宿主語言(或主語言，host language)11外模式 內(nèi)模式 概念模式12過程性非過程性13數(shù)據(jù)字典（DD）14查詢處理器 存儲管理器15一系列實用程序 DD系統(tǒng)16數(shù)據(jù)庫 硬

25、件 軟件 DBA17模塊功能18. 文件管理外存(或文件系統(tǒng))19集中式C/S式并行式分布式20應用程序 單項選擇題答案1D2C3B 4D 5B6A7B8C 9C10. A 問答題答案1.答：數(shù)據(jù)管理技術三個發(fā)展階段的詳細比較見圖1.1。人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫階段時 間20世紀50年代60年代70年代環(huán)外存紙帶、卡片、磁帶磁盤大容量磁盤境軟件匯編語言3GL、OSDBMS計算機應用科學計算進入企業(yè)管理企業(yè)管理數(shù)據(jù)的管理者用戶（程序員）文件系統(tǒng)DBS數(shù)據(jù)的針對者面向某一應用程序面向某一應用面向現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)的共享程度無共享共享性差、冗余度大共享性高、冗余度小數(shù)據(jù)獨立性無獨立性，獨立性差，有高

26、度的物理獨立性，數(shù)據(jù)完全依賴于程序有設備獨立性一定的邏輯獨立性數(shù)據(jù)的結構化無結構記錄內(nèi)有結構，整體結構化，整體結構性差用數(shù)據(jù)模型描述圖1.12答：在用戶訪問數(shù)據(jù)的過程中，DBMS起著核心的作用，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)三級結構轉換”的工作。3答：在應用程序運行時，DBMS在內(nèi)存為其開辟一個程序工作區(qū)，稱為“DB的系統(tǒng)緩沖區(qū)”。這個工作區(qū)主要用于“數(shù)據(jù)的傳輸和格式的轉換”。4答：DBS應包括DBMS、OS、宿主語言和應用開發(fā)支撐軟件等四部分系統(tǒng)軟件。DBMS是管理DB的軟件系統(tǒng)，但對硬盤的管理是由OS實現(xiàn)的，因此DBS中應包括DBMS和OS這兩個主要的系統(tǒng)軟件。編寫應用程序仍然是用C一類高級程序設計語言，這些

27、語言在DBS中稱為宿主語言。為提高應用程序開發(fā)效率，需要像Dephi、PowerBuilder一類軟件開發(fā)工具（即應用開發(fā)支撐軟件）開發(fā)應用程序。這些軟件屬于4GL范疇，可使應用系統(tǒng)開發(fā)生產(chǎn)率提高20100倍。第2章 關系模型和關系運算理論2.1 基本內(nèi)容分析 本章重要概念（1）基本概念關系模型，關鍵碼（主鍵和外鍵），關系的定義和性質(zhì)，三類完整性規(guī)則，ER模型到關系模型的轉換規(guī)則，過程性語言與非過程性語言。（2）關系代數(shù)五個基本操作，四個組合操作，七個擴充操作。（3）關系演算元組關系演算和域關系演算的原子公式、公式的定義。關系演算的安全性和等價性。（4）關系代數(shù)表達式的優(yōu)化關系代數(shù)表達式的等價

28、及等價轉換規(guī)則，啟化式優(yōu)化算法。（5）關系邏輯謂詞、原子、規(guī)則和查詢，規(guī)則的安全性，用規(guī)則模擬關系代數(shù)表達式。 本章的重點篇幅（1）教材中P56的例2.7（關系代數(shù)表達式的應用實例）。（2）教材中P63的例2.19（元組表達式的應用實例）。（3）教材中P81的例2.36（關系邏輯的規(guī)則表示）。 重要內(nèi)容分析1關系代數(shù)表達式的運用技巧（1）一般規(guī)則·對于只涉及到選擇、投影、聯(lián)接的查詢可用下列表達式表示：（R×S） 或者（RS）·對于否定的操作，一般要用差操作表示，例如“檢索不學C2課的學生姓名”。·對于檢索具有“全部”特征的操作，一般要用除法操作表示，例如

29、“檢索學習全部課程的學生姓名”。（2）“檢索不學C2課的學生姓名”，決不能用下式表示： SNAME，AGE（C#'C2'（SSC）一定要用“差”的形式： SNAME，AGE（S）SNAME，AGE（C#='C2'（SSC）（3）“檢索學習全部課程的學生學號”，要用S#，C#（SC）÷C#（C）表示，而不能寫成S# （SC÷C#（C）形式。這是因為一個學生學的課程的成績可能是不一樣的。（4）對于教材P56的例2.7的8個查詢語句的關系代數(shù)表達式，考生一定要掌握，這是基礎。2非過程性語言與過程性語言的區(qū)別編程時必須指出“干什么”及“怎么干”的語言

30、，稱為過程性語言；編程時只須指出“干什么”，不必指出“怎么干”的語言，稱為非過程性語言。兩種語言的主要區(qū)別見圖2.1。過程性語言非過程性語言編程時，必須指出“怎么干”編程時，不必指出“怎么干”由用戶進行數(shù)據(jù)導航由系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)導航單記錄處理方式集合處理方式屬于3GL范疇屬于4GL范疇C語言，層次、網(wǎng)狀DML等關系DML，軟件開發(fā)工具等圖2.12.2 教材中習題2的解答2.1名詞解釋·關系模型：用二維表格表示實體集，外鍵和主鍵表示實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型，稱為關系模型。·關系模式：是對關系的描述，包括模式名、諸屬性名、值域名和模式的主鍵。·關系實例：關系模式具體的值，稱為

31、關系實例。·屬性：即字段或數(shù)據(jù)項，與二維表中的列對應。屬性個數(shù)，稱為元數(shù)（arity）。·域：屬性的取值范圍，稱為域。·元組：即記錄，與二維表中的行對應。元組個數(shù)，稱為基數(shù)（cardinality）。·超鍵：能惟一標識元組的屬性或屬性集，稱為關系的超鍵。·候選鍵：不含有多余屬性的超鍵，稱為候選鍵。·主鍵：正在使用的、用于標識元組的候選鍵，稱為主鍵。·外鍵：屬性集F是模式S的主鍵，在模式R中也出現(xiàn)，那么稱F是模式R的外鍵。·實體完整性規(guī)則：實體的主鍵值不允許是空值。·參照完整性規(guī)則：依賴關系中的外鍵值或者為

32、空值，或者是相應參照關系中某個主鍵碼。·過程性語言：編程時必須給出獲得結果的操作步驟，即指出“干什么”及“怎么干”的語言。·非過程性語言：編程時，只需指出需要什么信息，不必給出具體的操作步驟，即只要指出“干什么”，不必指出“怎么干”的語言。·無限關系：指元組個數(shù)為無窮多個的關系。·無窮驗證：驗證公式真假時需要進行無限次驗證。2.2在關系模型中，對關系作了哪些規(guī)范性限制？答：對關系作了一下四個限制：屬性值不可分解；沒有重復元組；沒有行序；使用時有列序。2.3 為什么關系中的元組沒有先后順序，且不允許有重復元組？答：由于關系定義為元組的集合，而集合中的元素是

33、沒有順序的，因此關系中的元組也就沒有先后的順序（對用戶而言）。這樣既能減少邏輯排序，又便于在關系數(shù)據(jù)庫中引進集合論的理論。每個關系模式都有一個主鍵，在關系中主鍵值是不允許重復的。如果關系中有重復元組，那么其主鍵值肯定相等，起不了惟一標識作用，因此關系中不允許有重復元組。2.4 外鍵值何時允許空？何時不允許空？答：在依賴表中，當外鍵是主鍵的組成部分時，外鍵值不允許空；否則外鍵值允許空。2.5 笛卡兒積、等值聯(lián)接、自然聯(lián)接三者之間有什么區(qū)別？答：笛卡爾積是一個基本操作，而等值聯(lián)接和自然聯(lián)接是組合操作。設關系R的元數(shù)為r，元組個數(shù)為m；關系S的元數(shù)為s，元組個數(shù)為n。那么，R×S的元數(shù)為r

34、+s，元組個數(shù)為m×n；ij RS的元數(shù)也是r+s，但元組個數(shù)小于等于m×n；RS的元數(shù)小于等于r+s，元組個數(shù)也小于等于m×n；2.6 設有關系R和S：RABCSABC3673 4 5257723723443計算RS，R-S，RS，R×S，3,2（S）,B<5(R),R 2<2 S, R S。解：RSABCRSABCRSABC367367723257257723443443345R×SR.A R.B R.C S.A S.B S.C3，2（S）CB 36 73 4554 36 77 2332 25 73 45 25 77 23 72

35、 33 45 72 37 23 44 33 45 44 37 232<2B<5（R）ABCRSR.A R.B R.C S.A S.B S.C723 72 33 45443RSABC7232.7 設有關系R和S： RABSBCabbccbeadebd B<C計算R S，R S，A=C(R×S)，S R。2.8 假設關系U和V分別有m個元組和n個元組，給出下列表達式中可能的最小和最大的元組數(shù)量： UV UV UV F(U)×V （F為某個條件） L(U)V（其中L為某屬性集）解：操作最小元組數(shù)最大元組數(shù) UV0min(m,n) UVmax(m,n)m+n UV

36、0m×nF(U)×V0m×nL(U)V0m2.9 如果R是二元關系，那么下列元組表達式的結果是什么？ t|( $u)(R(t) R(u) (t1 u1t2 u2)答：當R的元組數(shù)2時，R中每個元組都存在與之不相同的元組，因此表達式的結果為關系R；當R的元組數(shù)為0或1時，表達式的結果為空關系。2.10 假設R和S分別是三元和二元關系，試把表達式1,5(2=43=4(R×S)轉換成等價的:漢語查詢句子;元組表達式;域表達式。解： 在關系R和S的笛卡爾積中，選取第2個屬性值與第4個屬性值相等，或者第3個屬性值與第4個屬性值相等的那些元組，再取第1列和第5列組成

37、新的關系。 與（R×S）等價的元組表達式是： t | ($u) ($v) (R(u) S(v) t1=u1 t2=u2 t3=u3 t4=v1 t5=v2 )與2=4 3=4（R×S）等價的元組表達式是： t | ($u) ($v) (R(u) S(v) t1=u1 t2=u2 t3=u3 t4=v1 t5=v2 (t2=t4 t3=t4)與1，5（2=4 3=4（R×S）等價的元組表達式是： w | ($t) ($u) ($v) (R(u) S(v) t1=u1 t2=u2 t3=u3 t4=v1 t5=v2 (t2=t4 t3=t4) w1=t1 w2=t5)

38、再對上述元組表達式化簡（消去t）可得： w | ($u) ($v) (R(u) S(v) (u2=v1 u3=v1) w1=u1 w2=v2)在熟練后，可以直接寫出上式。 再轉換成域表達式： w1 w2 | ($u1) ($u2) ($u3) ($v1) ($v2) (R(u1u2u3) S(v1v2) (u2=v1 u3=v1) w1=u1 w2=v2)再化簡（消去u1，v2）可得： w1 w2 | ($u2) ($u3) ($v1) (R(w1u2u3) S(v1w2) (u2=v1 u3=v1)2.11 假設R和S都是二元關系，試把元組表達式t|R(t) ($u)(S(u) u1 t2)

39、轉換成等價的：漢語查詢句子; 域表達式; 關系代數(shù)表達式。 答：在關系R中選取第2列的值與關系S中某個元組的第1列值不相等的那些元組，組成新的關系。域表達式為： t1t2 | R(t1t2)($u1) ($u2) ( S(u1u2) u1t2)關系代數(shù)表達式為：211，2（23（R×S）或1，2（RS）2.12 試把域表達式 ab | R(ab) R(ba)轉換成等價的：漢語查詢句子；關系代數(shù)表達式；元組表達式。解： 在關系R中選取屬性值交換后仍是R中元組的那些元組，組成新的關系。 關系代數(shù)表達式為：1，2（1=4 2=3（R×R）也可寫成：R2，1（R） 元組表達式為：

40、t | ($u) ($v) (R(u) R(v) u1=v2 u2=v1 t1=u1 t2=u2)或： t | ($v) (R(t) R(v) t1=v2 t2=v1)2.13 有兩個關系R (A, B, C)和是S（D, E, F）,試把下列關系代數(shù)表達式轉換成等價的元組表達式:A(R)； B=17(R)； R×S； A,F(C=D(R×S)解：A（R）： t | ($u) ( R(u) t1=u1)B='17'（R）： t | R(t) t2= '17' R×S： t | ($u) ($v) ( R(u) S(v) t1=u1

41、t2=u2 t3=u3 t4=v1 t5=v2 t6=v3)A，F(xiàn)（C=D（R×S）： t | ($u) ($v) ( R(u) S(v) u3=v1 t1=u1 t2=v3)2.14 設有關系R（A，B，C）和S（A，B，C），試把下列關系代數(shù)表達式轉換成等價的域表達式： A(R) 2=17(R) RS RS RS 1,2（R） 2,3（S）解： A(R): t1 | ($u2) ($u3) ( R(t1u2u3) 2=17(R): t1t2t3 | R(t1t2t3) t2= '17' RS： t1t2t3 | R(t1t2t3) S(t1t2t3) RS： t1

42、t2t3 | R(t1t2t3) S(t1t2t3) RS： t1t2t3 | R(t1t2t3) S(t1t2t3) 1,2（R） 2,3（S）： t1t2t3 | ($u3) ($v1) | R(t1t2u3) S(v1t2t3)2.15 設有關系R（A，B）和S（A，C），試把下列域表達式轉換成等價的關系代數(shù)表達式： a |（$b）（R（ab） b=17） abc |（R（ab） S（ac） a |（$b）（R（ab）（"c）（$d）（S（dc）S（ac） a |（$c）（S（ac）（$b1）（$b2）（R（ab1）R（cb2）b1>b2）解： 1（2=17（R） RS

43、1（R）（S÷2（S） 1（1=3 2=5 4>6（S×R×R）2.16 設兩個關系R (A，B )和S (A，C )。用null表示空值，分別寫出等價于下列表達式的元組關系演算表達式： R S； R S； R S 。解： R S： t | ($u) ($v) (R(u) S(v) u1=v1 t1=u1 t2=u2 t3=v2) ($v) ("u) (S(v) R(u) v1u1 t1=null t2=v1 t3=v2) R S: t | ($u) ($v) (R(u) S(v) u1=v1 t1=u1 t2=u2 t3=v2) ($u) (&q

44、uot;v) (R(u) S(v) u1v1 t1=u1 t2=u2 t3=null) ($v) ("u) (S(v) R(u) v1u1 t1=null t2=v1 t3=v2) R S: t | ($u) ($v) (R(u) S(v) u1=v1 t1=u1 t2=u2 t3=v2) ($u) ("v) (R(u) S(v) u1v1 t1=u1 t2=u2 t3=null)2.17 設有三個關系：S（S#，SNAME，AGE，SEX)SC（S#，C#，CNAME）C（C#，CNAME，TEACHER）試用關系代數(shù)表達式表示下列查詢語句： 檢索LIU老師所授課程的課程

45、號和課程名。 檢索年齡大于23歲的男學生的學號和姓名。 檢索學號為S3學生所學課程的課程名與任課教師名。 檢索至少選修LIU老師所授課程中一門課的女學生姓名。 檢索WANG同學不學的課程的課程號。 檢索至少選修兩門課的學生學號。 檢索全部學生都選修的課程的課程號與課程名。 檢索選修課程包含LIU老師所授全部課程的學生學號。解：C#，CNAME（TNAME='LIU'（C）S#，SNAME（AGE'23' SEX='M'（SC）CNAME，TNAME（S#='S3'（SCC）SNAME（SEX='F' TNAME=&

46、#39;LIU'（SSCC）C#（C）C#（SNAME='WANG'（SSC）1（1=4 25（SC×SC）C#，CNAME（C（S#，C#（SC）÷S#（S）S#，C#（SC）÷C#（TNAME='LIU'（C）2.18 試用元組表達式表示第2.17題中各個查詢語句。解： t | ($u) (C(u) u3='LIU' t1=u1 t2=u2) t | ($u) (S(u) u323 u4='M' t1=u1 t2=u2) t | ($u) ($v) (SC(u) C(v) u1='

47、S3' u2=v1 t1=v2 t2=v3)（此處自然聯(lián)接條件u2=v1不要遺漏） t | ($u) ($v) ($w) (S(u) SC(v) C(w) w3='LIU' u4='F' u1=v1 v2=w1 t1=u2)（此處自然聯(lián)接條件u1=v1和v2=w1不要遺漏） t | ($u) ($v) ("w) (C(u) S(v) SC(w) v2='WANG' (w1=v1 => w2u1) t1=u1)其意思是：在關系C中存在一門課程，在關系S中存在一個WANG同學，在關系SC中要求不存在WANG同學學這門課程的元組

48、。也就是要求在關系SC中，WANG同學學的課程都不是這門課程（因此在元組表達式中要求全稱量詞"）。 t | ($u) ($v) (SC(u) SC(v) u1=v1 u2v2 t1=u1) t | ($u) ("v) ($w) (C(u) S(v) SC(w) w2=u1 w1=v1 t1=u1 t2=u2)其意思是：在關系C中找一課程號，對于關系S中每一個學生，都應該學這門課（即在關系SC中存在這個學生選修這門課的元組）。 t | ($u) (SC(u) ("v) (C(v) (v3='LIU' => ($w) (SC(w) w1=u1 w

49、2=v1) t1=u1)其意思是：在關系SC中找一個學號，對于關系C中LIU老師的每一門課，這個學生都學了（即在關系SC中存在這個學生選修這門課的元組）。由于在括號中出現(xiàn)“=>”符號（包含有“”的語義），因此括號中的量詞（$w）就不能隨意往左邊提了。2.19 試用域表達式表示第2.17題的各個查詢語句。解： t1 t2 | ($u1 u2 u3) (C(u1 u2 u3) u3='LIU' t1=u1 t2=u2)再簡化成： t1 t2 | C(t1 t2 'LIU')此處($u1 u2 u3)是($u1) ($u2) ($u3) 的簡寫，下同。 t1 t

50、2 | ($u1 u2 u3 u4) (S(u1 u2 u3 u4) u3>'23' u4='M' t1=u1 t2=u2)再簡化成： t1 t2 | ($u3) (S(t1 t2 u3 'M') u3>'23')（以下各題的化簡略） t1 t2 | ($u1 u2 u3) ($v1 v2 v3) (SC(u1 u2 u3) C(v1 v2 v3) u1='s3' u2= v1 t1=v2 t2=v3) t1 | ($u1 u2 u3 u4) ($v1 v2 v3) ($w1 w2 w3) (S(u1 u2 u3 u4) SC(v1 v2 v3) C(w1 w2 w3) w3='LIU' u4='F' u1=v1 v2=w1 t2=u2)（題的域表達式，讀者可以很容易寫出，此處略）2.20 設關系R和S的屬性集相同，W是R的屬性集的子集，試說明下列等式是否成立，并指出它們的正確表示： W(RS) =W(R)W(S) W(RS) =W(R)W(S) W(RS) =W(R)W(S)答： W(RS) =W(R)W(S)是一個錯誤的式子