关系数据理论练习题及答案(详细完整版)

第一部分：一、求最小依赖集例：设有依赖集：F={AB→C，C→A，BC→D，ACD→B，D→EG，BE→C，CG→BD，CE→AG}，计算与其等价的最小依赖集。解：1、将依赖右边属性单一化，结果为：F1={AB→C，C→A，BC→D，ACD→B，D→E，D→G，BE→C，CG→B，CG→D，CE→A，CE→G}2、在F1中去掉依赖左部多余的属性。对于CE→A，由于C→A成立，故E是多余的；对于ACD→B，由于（CD）+=ABCEDG，故A是多余的。删除依赖左部多余的依赖后：F2={AB→C，C→A，BC→D，CD→B，D→E，D→G，BE→C，CG→B，CG→D，CE→G}3、在F2中去掉多余的依赖。对于CG→B，由于（CG）+=ABCEDG，故CG→B是多余的。删除依赖左部多余的依赖后：F3={AB→C，C→A，BC→D，CD→B，D→E，D→G，BE→C，CG→D，CE→G}CG→B与CD→B不能同时存在，但去掉任何一个都可以，说明最小依赖集不唯一。二、求闭包例：关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D，E，I}，F={A→D，AB→E，BI→E，CD→I，E→C}，计算（AE）+。解：令X={AE}，X（0）=AE；计算X（1）；逐一扫描F集合中各个函数依赖，在F中找出左边是AE子集的函数依赖，其结果是：A→D，E→C。于是X（1）=AE∪DC=ACDE；因为X（0）≠X（1），且X（1）≠U，所以在F中找出左边是ACDE子集的函数依赖，其结果是：CD→I。于是X（2）=ACDE∪I=ACDEI。虽然X（2）≠X（1），但在F中未用过的函数依赖的左边属性已没有X（2）的子集，所以不必再计算下去，即（AE）+=ACDEI。三、求候选键例1：关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D}，F={A→B，C→D}，试求此关系的候选键。解：首先求属性的闭包：（A）+=AB，（B）+=B，（C）+=CD，（D）+=D（AB）+=AB，（AC）+=ABCD=U，（AD）+=ABD，（BC）+=BCD，（BD）+=BD，（CD）+=CD（ABD）+=ABD，（BCD）+=BCD，因（AC）+=ABCD=U，且（A）+=AB，（C）+=CD，由闭包的定义，AC→A，AC→B，AC→B，AC→D，由合并规则得AC→ABCD=U；由候选码的定义可得AC为候选码。后选关键字的求解理论和算法对于给定的关系R（A1，A2，…,An）和函数依赖集F，可将其属性分为四类：L类：仅出现在F的函数依赖左部的属性；R类：仅出现在F的函数依赖右部的属性；N类：在F的函数依赖左右两边均未出现的属性；LR类：在F的函数依赖左右两边均出现的属性。定理1对于给定的关系模式R及其函数依赖集F，若X（X属于R）是L类属性，则X必为R的任一候选关键字的成员。例1：关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D}，F={A→B，C→D}，试求此关系的候选键。例2设有关系模式R(A，B，C，D)，其函数依赖集F={D→B，B→D，AD→B，AC→D}，求R的所有候选键。推论对于给定的关系模式R及其函数依赖集F，若X（X属于R）是L类属性，且X+包含了R的全部属性，则X必为R的惟一候选关键字。定理2对于给定的关系模式R及其函数依赖集F，若X（X属于R）是R类属性，则X不在任何候选关键字中。例3关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D，E，P}，F={A→B，C→D，E→A，CE→D}，试求此关系的候选键。定理3对于给定的关系模式R及其函数依赖集F，若X（X属于R）是N类属性，则X必为R的任一候选关键字的成员。例4设有关系模式R(A，B，C，D，E，P)，其函数依赖集F={A→D，E→D，D→B，BC→D，DC→A}，求R的所有候选关键字。推论对于给定的关系模式R及其函数依赖集F，若X（X属于R）是N类和L类组成的属性集，且X+包含了R的全部属性，则X必为R的惟一候选关键字四、关系模式规范化程度的判断（在BCNF内判断）例5关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D}，函数依赖集F={B→D，AB→C}，试求R最高属于第几范式。解：根据判定定理及推论得：AB必是候选码的成员，且（AB）+=ABCD=U，所以AB为候选码。则AB→D，又因B→D，存在非主属性对码的部分依赖，所以最高为1NF。例6关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D，E}，函数依赖集F={AB→CE，E→AB，C→D}，试求R最高属于第几范式。解：根据判定定理及推论得：属性D肯定不在候选码中，通过计算可得：（AB）+=ABCDE=U，且（E）+=ABCDE=U，所以AB、E为候选码；由于F中不存在部分依赖，故R至少属于2NF；因AB→C，AB→E，C→D，存在非主属性对码的传递依赖，所以最高为2NF。例7关系模式R（U，F），其中U={A，B，C}，函数依赖集F={A→B，B→A，A→C}，试求R最高属于第几范式。解：根据判定定理及推论得：属性C肯定不在候选码中，通过计算可得：（A）+=ABC=U，且（B）+=ABC=U，所以A、B为候选码；由于候选码仅有一个属性，不存在部分依赖，故R至少属于2NF；B→A，A→C，由于A→B，所以不存在非主属性对码的传递依赖，所以R也是3NF。又因为F满足BCNF的定义，故R也是BCNF。例8关系模式R（U，F），其中U={A，B，C}，函数依赖集F={A→B，B→A，C→A}，试求R最高属于第几范式。解：根据判定定理及推论得：属性C肯定在候选码中，又因（C）+=ABC=U，所以C为候选码；由于候选码仅有一个属性，不存在部分依赖，故R至少属于2NF；C→A，A→B，存在非主属性对码的传递依赖，所以R最高为2NF。例9关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D}，函数依赖集F={A→C，D→B}，试求R最高属于第几范式。解：根据判定定理及推论得：属性AD肯定在候选码中，又因（AD）+=ABCD=U，所以AD为候选码；而AD→B，D→B，存在非主属性对码的部分依赖，所以R最高为1NF。例10关系模式R（U，F），其中U={A，B，C，D}，函数依赖集F={A→C，CD→B}，试求R最高属于第几范式。解：根据判定定理及推论得：属性AD肯定在候选码中，又因（AD）+=ABCD=U，所以AD为候选码；而AD→C，A→C，存在非主属性对码的部分依赖，所以R最高为1NF。第二部分：练习一：指出下列关系模式是第几范式(1)R(X,Y,Z)FD={XYZ}其典型实例就是我们的SC（Sno，Cno，Grade）参考解答：R(X,Y,Z)的主码为XY，非主属性为Z。关系模式R(X,Y,Z)中不存在非主属性对码的部分函数依赖——属于二范式关系模式R(X,Y,Z)中不存在非主属性对码的传递函数依赖——属于三范式关系模式R(X,Y,Z)中起决定作用的只有码——属于BC范式故在函数依赖范围内，关系模式R(X,Y,Z)属于BC范式(2)R(X,Y,Z)FD={XZY,YZ}参考解答：R(X,Y,Z)的主码为XZ，非主属性为Y属于第三范式：因为其中不存在非主属性（Y）对码（XZ）的部分函数依赖和传递函数依赖；但不属于BC范式：因为起决定作用的除了码以外还有非主属性（Y）(3)R(X,Y,Z)FD={YZ,YX,XYZ}参考解答：R(X,Y,Z)的候选码为Y和X，非主属性为Z不存在非主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖，故属于三范式又，起决定作用的只有码，所以也是BC范式(4)R(X,Y,Z)FD={XY,XZ}参考解答：典型实例Student（Sno，Sname，Ssex）R(X,Y,Z)的候选码为X，非主属性为Y和Z不存在非主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖，故属于三范式又，起决定作用的只有码，所以也是BC范式(5)R(W,X,Y,Z)FD={XZ,WXY}参考解答：典型实例S_C（Sno，Cno，Grade,，Cname）R(W,X,Y,Z)的候选码为WX，非主属性为Y和Z因为非主属性Z不是完全依赖于码（WX），而是依赖于码中的一部分（X），所以存在非主属性对码的部分函数依赖，故没有达到二范式，仅属于一范式(6)R(A,B,C,D)，FD={BD,ABC}参考解答：典型实例S_C（Sno，Cno，Grade,，Cname）R(W,X,Y,Z)的候选码为WX，非主属性为Y和Z因为非主属性Z不是完全依赖于码（WX），而是依赖于码中的一部分（X），所以存在非主属性对码的部分函数依赖，故没有达到二范式，仅属于一范式(7)R(A,B,C)FD={AB,BA,CA}参考解答：典型实例：若规定一个系的学生都住在一个住处，一个住处也只能入住一个系，则典型实例为：S_Loc(Sdept,Sloc,Sno)主码为C，非主属性为AB，因存在非主属性（B）对码C的传递函数依赖，故不是三范式，最多是二范式又，不存在非主属性对码的部分函数依赖，故属于二范式练习二：设关系模式R(A,B,C,D,E),FD={A-D,E-D,D-B,BC-D,EC-A}。试求：(1)R的候选码(2)R所属的范式(3)将R分解为BCNF，且具有无损连接性参考解答：（1）可知：EC-A-D-B所以：候选码为EC，非主属性为ABD（2）因存在非主属性（B和D）对码（EC）的传递函数依赖，故未答三范式，最多是二范式又，不存在非主属性对码的部分函数依赖，所以是二范式（3）分解为3个模式：R1(E,C,A)FD={EC-A}R2(A,D)FD={A-D}R3(D,B)FD={D-B}练习三。设有关系模式：TEACHER(教师编号，教师姓名，电话，所在部门，借阅图书编号，书名，借书日期，还书日期，备注)（1）教师编号是候选码吗？说明理由（2）该关系模式的主码是什么？（3）该关系模式是否存在部分函数依赖？如果存在，请写出至少两个？（4）该关系模式满足第几范式？（5）将该关系模式分解为3NF。参考解答（1）教师编号不是候选码。（2）假定对任一本书一个人一天只能借一次，则主码为：教师编号，借阅图书编号，借书日期；非主属性为：教师姓名、电话、所在部门、书名、还书日期、备注（3）存在。（教师编号，借阅图书编号，借书日期）-教师姓名（教师编号，借阅图书编号，借书日期）-教师电话（教师编号，借阅图书编号，借书日期）-所在部门（教师编号，借阅图书编号，借书日期）-书名（4）因为存在非主属性对于码的部分函数依赖，所以，未达到二范式，只属于一范式。（5）教师（教师编号，教师姓名，电话，所在部门）图书（图书编号，图书名）借阅（教师编号，图书编号，借书日期，还书日期，备注）练习四：假设某商业集团数据库中有一关系模式R(商店编号，商品编号，数量，部门编号，负责人），若规定：(1)每个商店能销售多种商品（每种商品有一个编号）；商店的每种商品只在一个部门销售；(2)每个商店的每个部门只有一个负责人；(3)每个商店的每种商品只有一个库存数量；问题：(1)写出关系R的基本函数依赖(2)找出R的候选码(3)R的范式，若不属于3NF，则分解为3NF参考解答：（1）每个商店的每种商品只在一个部门销售：商店编号，商品编号-部门编号每个商店的每个部门只有一个负责人：商店编号，部门编号-负责人每个商店的每种商品只有一个库存数量：商店编号，商品编号-库存量（2）主码为：商店号，商品编号，非主属性为：数量，部门编号，负责人（3）因存在非主属性（负责人）对主码（商品编号，商店号）的传递函数依赖故未达到三范式，只达到二范式。分解该关系模式：R1（商店编号，商品编号，部门编号，数量）R2（商店编号，部门编号，负责人）分解后其实已达到BC范式。第三部分：单项选择题1.为了设计出性能较优的关系模式，必须进行规范化，规范化主要的理论依据是（）。A.关系规范化理论B.关系代数理论C．数理逻辑D.关系运算理论2.规范化理论是关系数据库进行逻辑设计的理论依据，根据这个理论，关系数据库中的关系必须满足：每一个属性都