数据库技术复习(基本理论答案)-苏桂平

《数据库技术》可以分为四部分内容：第1--2章关系数据库模型和关系运算第3--4章关系数据库理论第5--6章关系数据库设计和数据管理系统第7--10章数据库新技术第1--2章关系数据库模型和关系运算要求掌握的基本概念和理论1．试述数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。数据库：数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。数据库系统：数据库系统（DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。数据库系统由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。数据库管理系统：数据库管理系统(DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。DBMS主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。2.试述文件系统与数据库系统的区别文件系统面向某一应用程序，共享性差、冗余度大，独立性差，纪录内有结构、整体无结构，应用程序自己控制。数据库系统面向现实世界，共享性高、冗余度小，具有高度的物理独立性和一定的逻辑独立性，整体结构化，用数据模型描述，由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能力。3.解释下列术语（1）关系、元组、属性、域、笛卡儿积（2）候选键、主键、外键（3）关系模式、关系数据库、关系模型（4）关系常见的更新（1）关系、元组、属性、域、笛卡儿积关系：在关系模型中唯一的数据结构是关系，一个关系对应一张二维表。关系的每一列称为关系的属性，用属性名表示。关系的每一行称为关系的元组。域：具有相同数据类型的值的集合。笛卡尔积：D1,D2,...,Dn的笛卡尔积为：D1×D2×...×Dn={(d1,d2,...,dn)|di∈Di，i=1,2,...,n}。其中每一个元素(d1,d2,...,dn)叫做一个n元组(n-tuple)，元素中第i个值di叫做第i个分量。（2）候选键、主键、外键候选键：键是能唯一标示元组的最小属性集。主键：有的关系具有多于一个键，这种情况下指派其中一个键为主键，简称为关系的键。外键：设F是关系R的一个或一组属性，但不是R的键。若F是另一个关系S的键，则称F是关系R的外键。（3）关系模式、关系数据库、关系模型关系模式：对一类实体特征的结构性描述，即对关系的结构性描述，该描述一般包括关系名、属性名、属性域的类型和长度，属性之间固有的依赖联系等。关系数据库：一个关系数据库模式R对应的所有关系集合{r1,r2,…,rp}称为关系数据库模式R上的一个关系数据库d。关系模型：在关系模型中，基本的数据结构是二维表，由行和列组成。一张二维表称为一个关系。在关系模型中，实体和实体间的联系都是用关系表示的。（4）关系常见的更新插入（ADD(r；d1,d2,…,dn)）删除（DEL(r；d1,d2,…dn））修改（对关系r(A1,A2,…,An)，若属性集{C1,C2,…,Cp}{A1,A2,…An},则修改操作形式CH(r；A1=d1,A2=d2,…An=dn；C1=e1,C2=e2,…,Cp=ep）。如果K＝{B1,B2,…Bm}为键，则CH(r；B1=k1,B2=k2,…Bm=km；C1=e1,C2=e2；…Cp=ep））。4.与网状和层次数据库相比，关系数据库有哪些优点？（1）数据结构单一，不管实体还是实体之间的联系都用关系来表示；（2）建立在严格的数学概念基础上，具有坚实的理论基础；（3）将数据定义和数据操纵统一在一种语言中，使用方便，易学易用。5．试述关系模型的完整性规则答：关系模型的完整性规则包括：实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性。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。参照完整性：若属性(或属性组)F是基本关系R的外键，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。用户定义的完整性指数据间应满足的语义约束关系，由用户定义，由系统检查。6．试述等值连接与自然连接的区别和联系答：连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A，B属性值相等的那些元组自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉。第3--4章关系数据库理论要求掌握的基本概念和理论1.函数依赖、部分依赖、完全依赖、传递依赖、平凡依赖.函数依赖：对X中的任一值x，ΠY(σX=x(r))的值仅有一个元组，则有X→Y。设FDX→Y，如果对任意的XX，X→Y都不成立，则称X→Y是完全函数依赖；若对X的真子集X有XX，而X→Y成立，则称FDX→Y是部分函数依赖。设关系模式R，X、Y、Z是R的属性子集，若FDX→Y，Y→X，Y→Z，则有FDX→Z，称FDX→Z为传递函数依赖。设FDX→Y，如果YX，则称FDX→Y为非平凡的函数依赖；否则，若YX，称FDX→Y为平凡的函数依赖。2.侯选键、主键、主属性、非主属性.候选键：键是能唯一标示元组的最小属性集。主键：有的关系具有多于一个键，这种情况下指派其中一个键为主键，简称为关系的键。主属性、非主属性：包含在候选键中的属性成为主属性，不包含在候选键中的属性成为非。主属性3.函数依赖集F、F的闭包F+、属性集X关于F的闭包X+.由关系模式R上的函数依赖组成的集合F称为R上的函数依赖集。设F是关系r(R)上的函数依赖集，F所蕴含的所有FD的集合称为F的闭包，记作F+。设关系模式R(U,F)，U=A1A2…An,XU,所有用公理和F推出的函数依赖X→Ai中Ai的集合，称X对于函数依赖集F的闭包，记作：X+。X+={Ai|F|=X→Ai且AiU}4.函数依赖公理和推论.Armstrong公理：设r是R(U)上的一个关系，X、Y、Z、WU。1.自反律:若YXU,则X→Y;2.增广律:若X→Y且ZU，则XZ→YZ;3.传递律:若X→Y,Y→Z，则X→Z。推论1：若X→Y，X→Z，则X→YZ推论2：若X→Y且ZY，则X→Z推论3：若X→Y，YZ→W，则XZ→W。5.函数依赖的覆盖和等价、无冗余覆盖、规范覆盖.对于在模式R上的函数依赖集F和G，如果对G中的每一个函数依赖X→Y，都有F|=X→Y，称F是G的一个覆盖。记为：F|=G。在模式R上的函数依赖集F和G，若F+=G+，则称F和G等价，记作FG。如果函数依赖集F不存在真子集F使FF成立，则F是无冗余的。如果F是G的一个覆盖且F是无冗余的，则F是G的一个无冗余覆盖。如果函数依赖集F是G的一个覆盖，F中的每个FD都具有X→A形式而且F是左化简的和无冗余的，称F是G的一个规范覆盖。6.多值依赖及其性质、依赖基、连接依赖.多值依赖：设关系模式R，X、YR且Z=R-(XY)。若关系模式R满足多值依赖(MVD)X→→Y，当且仅当对R上的任一关系r，给定一对（x,z）的值，有一组y的值，这组值仅仅决定于x值而与z的值无关。连接依赖：设R＝{R1,R2,…,Rp}是属性集U上的关系模式集。若r(U)无损地分解成R1，R2，…，Rp，那么，关系r(U)满足连接依赖，即：r=R1(r)R2(r)…Rp(r)。记为：(JD)*[R1,R2，…，Rp]，或*[R1,R2，…，Rp]。7.1NF、2NF、3NF、BCNF如果一个关系模式R中的每个属性A的域值都是原子的，即属性值是不可再分的，则关系模式R1NF。设关系模式R(U,F)，如果R1NF且所有的非主属性完全依赖于R的每个键，则R2NF。设关系模式R(U,F)，若R1NF且在R中没有非主属性传递依赖于R的键，则R3NF。设关系模式R(U,F)，若R1NF且R中没有任何属性传递依赖于R的任一键，则RBoyce-Codd范式(BCNF)。8.无损连接、保持函数依赖性.设模式R(U，F),ρ={R1,R2,…,RK}是R的一个分解，若对R的任一满足F的关系r下式成立：r=R1(r)、R2(r)、…Rk(r)的自然连接，则称分解ρ是满足F的无损连接分解。设={R1，R2，…，Rp}是R的一个分解，F是R上的函数依赖集。F在Ri上投影的集合G=∪Ri(F)。若G≡F，则称分解保持函数依赖集F。第5-6章关系数据库设计和数据库管理系统1．试述数据库设计过程，及每个阶段的任务。答：各阶段的设计要点如下：(l)需求分析：准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）。(2)概念结构设计：通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型。(3)逻辑结构设计：将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。(4)数据库物理设计：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。(5）数据库实施：设计人员运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。(6)数据库运行和维护：在数据库系统运行过程中对其进行评价、调整与修改。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。2．数据字典的内容和作用是什么？答：数据字典是系统中各类数据描述的集合。数据字典的内容通常包括：(l)数据项；(2)数据结构；(3)数据流；(4)数据存储；(5)处理过程五个部分。其中数据项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组成一个数据结构。数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流和数据存储的逻辑内容。数据字典的作用：数据字典是关于数据库中数据的描述，在需求分析阶段建立，是下一步进行概念设计的基础，并在数据库设计过程中不断修改、充实、完盖。3.试述概念模型的作用,定义并解释概念模型中以下术语：实体，属性，联系，实体联系图（E-R图）概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。实体：客观存在并可以相互区分的事物叫实体。属性：实体所具有的某一特性，一个实体可由若干个属性来刻画。联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1，1:n或m:n）。实体联系图：E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法：4．什么是数据库的逻辑结构设计？试述其设计步骤。答：数据库的逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本E一R图转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计步骤为(l）将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型；(2）将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换；(3）对数据模型进行优化。5．试述数据库物理设计的内容和步骤。答：数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的DBMS。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构，就是数据库的物理设计的主要内容。数据库的物理设计步骤通常分为两步：(l）确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构；(2）对物理结构进行评价，评价的重点是时间效率和空间效率。6．E-R图向关系模型的转换规则是什么？一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。对于实体间的联系则有以下不同的情况：（1）一个1：1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，每个实体的码均是该关系的候选码。如果与某一