数据库参考.docx

数据库参考.docx

《数据库参考.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库参考.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数据库参考

名词解析：

数据库（DataBase，简称DB）：

数据库是长期储存在计算机内的、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：

由计算机硬件、数据库、OS、数据库管理系统、数据库应用软件及用户组成。

数据的约束条件：

是一组完整性规则的集合。

完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。

视图是从一个或几个基本表导出的表。

视图本身不独立存储在数据库中，是一个虚表。

即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在导出视图的基本表中。

视图在概念上与基本表等同，用户可以如同基本表那样使用视图，可以在视图上再定义视图。

数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。

数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。

数据库完整性包括：

（l）实体完整性

（2）参照完整性（3）用户定义完整性

2.关系:

 从数据角度解释为笛卡尔积的子积，从组成解释为元组的集合，从形式而言为一符合一定条件的二维表 

3.事务：

是并发控制的一个基本单位，它由一系列对数据库的基本操作组成，这些操作要么都做，要么都不做。

它具有ACID四种性质 

4.并发控制：

在多用户的环境下，因存在不同用户可能在同一时间访问数据库的相同数据，若不加以控制可能造成数据的不正确与不一致，并发控制有安全性、完整性控制，并以事务为其基本操作单位，必须用相应的措施保证事务的ACID 

数据库系统的主要特点有：

（l）数据结构化

（2）数据的共享性高，冗余度低，易扩充

（3）数据独立性高（包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性）。

数据库管理系统的模式结构和二级映像功能保证了数据库中的数据具有很高的物理独立性和逻辑独立性。

（4）数据由DBMS统一管理和控制DBMS必须提供统一的数据控制功能，包括数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发控制和数据库恢复。

6．数据库管理系统的主要功能有哪些？

答：

（l）数据库定义功能；

（2）数据存取功能；（3）数据库运行管理；（4）数据库的建立和维护功能。

数据模型的三个要素:

（l）数据结构

（2）数据操作（3）数据的约束条件：

10．试给出3个实际部门的E一R图，要求实体型之间具有一对一、一对多、多对多各种不同的联系。

教员学生层次数据库模型

今有一个层次数据库实例，试用子女一兄弟链接法和层次序列链接法画出它的存储结构示意图。

答：

子女兄弟链接法：

层次序列链接法：

20．试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么？

答：

数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。

（参见书上图1.29）外模式，亦称子模式或用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。

模式，亦称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。

模式描述的是数据的全局逻辑结构。

外模式涉及的是数据的局部逻辑结构，通常是模式的子集。

内模式，亦称存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。

数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给DBMs管理，使用户能逻辑抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储。

为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在这三级模式之间提供了两层映像：

外模式／模式映像和模式／内模式映像。

正是这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

22．什么叫数据与程序的物理独立性？

什么叫数据与程序的逻辑独立性？

为什么数据库系统具有数据与程序的独立性？

答：

数据与程序的逻辑独立性：

当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式／模式的映像做相应改变，可以使外模式保持不变。

应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

数据与程序的物理独立性：

当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式／内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

数据库管理系统在三级模式之间提供的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

23．试述数据库系统的组成。

答:

数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。

24.DBA的职责是什么？

答：

负责全面地管理和控制数据库系统。

具体职责包括：

①决定数据库的信息内容和结构；②决定数据库的存储结构和存取策略；③定义数据的安全性要求和完整性约束条件；

④监督和控制数据库的使用和运行；⑤改进和重组数据库系统。

第2章关系数据库（关系代数）

试述关系模型的三个组成部分。

答：

关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成

4．试述关系模型的完整性规则。

在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空？

什么情况下才可以为空？

（要会应用）

答：

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。

若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，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。

即属性F本身不是主属性，则可以取空值，否则不能取空值。

5．设有一个SPJ数据库，包括S，P，J，SPJ四个关系模式：

1）求供应工程J1零件的供应商号码SNO：

πSno（σSno=‘J1’（SPJ））

2）求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO：

πSno（σSno=‘J1’∧Pno=‘P1‘（SPJ））

3）求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO：

πSno（σPno=‘P1‘（σCOLOR=’红‘（P）∞SPJ））

4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO：

πJno（SPJ）-πJNO（σcity=‘天津’∧Color=‘红‘（S∞SPJ∞P）

5）求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO：

πJno，Pno（SPJ）÷πPno（σSno=‘S1‘（SPJ））

第3章关系数据库标准语言SQL

6．什么是基本表？

什么是视图？

答两者的区别和联系是什么？

基本表是本身独立存在的表，在sQL中一个关系就对应一个表。

视图是从一个或几个基本表导出的表。

视图本身不独立存储在数据库中，是一个虚表。

即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在导出视图的基本表中。

视图在概念上与基本表等同，用户可以如同基本表那样使用视图，可以在视图上再定义视图。

7．试述视图的优点。

答（l）视图能够简化用户的操作；

（2）视图使用户能以多种角度看待同一数据；（3）视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性；（4）视图能够对机密数据提供安全保护。

所有对行列子集视图的查询均可以转换成对基本表的查询，所有对非行列子集视图的查询均可以转换成对基本表的查询，所有对行列子集视图的更新均可以转换成对基本表的更新，所有对非行列子集视图的更新不能转换成对基本表的更新（有些视图的更新不能惟一有意义地转换成对相应基本表的更新，所以，并不是所有的视图都是可更新的.）

第4章数据库安全性

1．什么是数据库的安全性？

答：

数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。

2．数据库安全性和计算机系统的安全性有什么关系？

答：

安全性问题不是数据库系统所独有的，所有计算机系统都有这个问题。

只是在数据库系统中大量数据集中存放，而且为许多最终用户直接共享，从而使安全性问题更为突出。

系统安全保护措施是否有效是数据库系统的主要指标之一。

数据库的安全性和计算机系统的安全性，包括操作系统、网络系统的安全性是紧密联系、相互支持的

GRANTSELECT,INSERTONStudent

TO王平

WITHGRANTOPTION;

就将Student表的SELECT和INSERT权限授予了用户王平，后面的“WITHGRANTOPTION”子句表示用户王平同时也获得了“授权”的权限，即可以把得到的权限继续授予其他用户。

REVOKEINSERTONStudentFROM王平CASCADE;

就将Student表的INSERT权限从用户王平处收回，选项CASCADE表示，如果用户王平将Student的INSERT权限又转授给了其他用户，那么这些权限也将从其他用户处收回

8．请用SQL的GRANT和REVOKE语句（加上视图机制）完成以下授权定义或存取控制功能:

（a）用户王明对两个表有SELECT权力。

GRANTSELECTON职工,部门

TO王明

（b）用户李勇对两个表有INSERT和DELETE权力。

GRANTINSERT,DELETEON职工,部门

TO李勇

（c）每个职工只对自己的记录有SELECT权力。

GRANTSELECTON职工

WHENUSER（）=NAME

TOALL;

（d）用户刘星对职工表有SELECT权力，对工资字段具有更新权力。

GRANTSELECT,UPDATE（工资）ON职工

TO刘星

（e）用户张新具有修改这两个表的结构的权力。

GRANTALTERTABLEON职工,部门

TO张新;

（f）用户周平具有对两个表所有权力（读，插，改，删数据），并具有给其他用户授权的权力。

GRANTALLPRIVILIGESON职工,部门

TO周平

WITHGRANTOPTION;

（g）用户杨兰具有从每个部门职工中SELECT最高工资、最低工资、平均工资的权力，他不能查看每个人的工资。

CREATEVIEW部门工资AS

SELECT部门.名称,MAX（工资）,MIN（工资）,AVG（工资）

FROM职工,部门

WHERE职工.部门号=部门.部门号

GROUPBY职工.部门号

GRANTSELECTON部门工资

TO杨兰;

第5章数据库完整性（主键，外键，notNULL,UNION,CHECK,完整性应用）

第6章关系数据库理论

函数依赖：

设R（U）是属性集U上的关系模式。

X，Y是属性集U的子集。

若对于R（U）的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或Y函数依赖于X，记作XY。

（即只要X上的属性值相等，Y上的值一定相等。

）

术语和记号：

XY，但Y不是X的子集，则称XY是非平凡的函数依赖。

若不特别声明，总是讨论非平凡的函数依赖。

XY，但Y是X的子集，则称XY是平凡的函数依赖。

若XY，则X叫做决定因素（Determinant）。

若XY，YX，则记作XY。

若Y不函数依赖于X，则记作XY。

1NF：

若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项，则关系模式R属于第一范式（1NF）。

2NF：

若关系模式R∈1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于码，则关系模式R∈2NF。

（即1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖则成为2NF）。

3NF：

关系模式R中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z（Z不是Y的子集）使得XY，YX，YZ成立，则称R∈3NF。

BCNF：

关系模式R∈1NF，若XY且Y不是X的子集时,X必含有码，则R∈BCNF。

2．建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。

学生：

学号、姓名、出生年月、系名、班号、宿舍区。

班级：

班号、专业名、系名、人数、入校年份。

系：

系名、系号、系办公地点、人数。

学会：

学会名、成立年份、办公地点、人数。

语义如下：

一个系有若干专业，每个专业每年只招一个班，每个班有若干学生。

一个系的学生住在同一宿舍区。

每个学生可参加若干学会，每个学会有若干学生。

学生参加某学会有一个入会年份。

请给出关系模式，写出每个关系模式的极小函数依赖集，指出是否存在传递函数依赖，对于函数依赖左部是多属性的情况讨论函数依赖是完全函数依赖，还是部分函数依赖。

指出各关系模式的候选码、外部码，有没有全码存在?

解：

（1）关系模式如下：

学生：

S（Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno）

班级：

C（Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear）

系：

D（Dept，Dno，Office，Dnum）

学会：

M（Mname，Myear，Maddr，Mnum）

（2）每个关系模式的最小函数依赖集如下：

A、学生S（Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno）的最小函数依赖集如下:

SnoSname，SnoSbirth，SnoClass，ClassDept，DEPTRno

传递依赖如下：

由于SnoDept，而DeptSno，DeptRno（宿舍区）

所以Sno与Rno之间存在着传递函数依赖。

由于ClassDept，DeptClass，DeptRno

所以Class与Rno之间存在着传递函数依赖。

由于SnoClass，ClassSno，ClassDept

所以Sno与Dept之间存在着传递函数依赖。

B、班级C（Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear）的最小函数依赖集如下:

ClassPname，ClassCnum，ClassCyear，PnameDept.

由于ClassPname，PnameClass，PnameDept

所以C1ass与Dept之间存在着传递函数依赖。

C、系D（Dept，Dno，Office，Dnum）的最小函数依赖集如下：

DeptDno，DnoDept，DnoOffice，DnoDnum

根据上述函数依赖可知，Dept与Office，Dept与Dnum之间不存在传递依赖。

D、学会M（Mname，Myear，Maddr，Mnum）的最小函数依赖集如下：

MnameMyear，MnameMaddr，MnameMnum

该模式不存在传递依赖。

（3）各关系模式的候选码、外部码，全码如下：

A、学生S候选码：

Sno；外部码：

Dept、Class；无全码

B、班级C候选码：

Class；外部码：

Dept；无全码

C、系D候选码：

Dept或Dno；无外部码；无全码

D、学会M候选码：

Mname；无外部码；无全码

第7章数据库设计

2．试述数据库设计过程各个阶段上的设计描述。

答：

（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。

18．现有一局部应用，包括两个实体：

“出版社”和“作者”，这两个实体是多对多的联系，请读者自己设计适当的属性，画出E一R图，再将其转换为关系模型（包括关系名、属性名、码和完整性约束条件）。

关系模型为：

作者（作者号，姓名，年龄，性别，电话，地址）出版社（出版社号，名称，地址，联系电话）出版（作者号，出版社号，书的数量）出版关系的主码作者号，出版社号分别参照作者关系的主码作者号和出版社关系的主码出版社号。

19．请设计一个图书馆数据库，此数据库中对每个借阅者保存读者记录，包括：

读者号，姓名，地址，性别，年龄，单位。

对每本书存有：

书号，书名，作者，出版社。

对每本被借出的书存有读者号、借出日期和应还日期。

要求：

给出E一R图，再将其转换为关系模型

关系模型为：

读者（读者号，姓名，地址，性别书（书号，书名，作者，出版社）借书（读者号，书号，借出日期，年龄，单位）应还日期）

第八章存储过程

第9章关系查询处理和查询优化

2．对学生一课程数据库有如下的查询：

SELECTCname

FORMStudent,Course,SC

WHEREStudent.Sno=SC.SnoAND

SC.Cno=Course.CnoAND

Student.Sdept=‘IS’

此查询要求信息系学生选修了的所有课程名称。

试画出用关系代数表示的语法树，并用关系代数表达式优化算法对原始的语法树进行优化处理，画出优化后的标准语法树。

答：

第10章数据库恢复技术

1．试述事务的概念及事务的4个特性。

答：

事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位。

事务具有4个特性：

原子性（Atomicity）、一致性（consistency）、隔离性（Isolation）和持续性（Durability）。

这4个特性也简称为ACID特性。

原子性：

事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做。

一致性：

事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。

隔离性：

一个事务的执行不能被其他事务干扰。

即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

持续性：

持续性也称永久性（Perfnanence），指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。

接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。

9．针对不同的故障，试给出恢复的策略和方法。

（即如何进行事务故障的恢复？

系统故障的恢复？

介质故障恢复？

）答：

系统故障的恢复：

系统故障可能会造成数据库处于不一致状态：

一是未完成事务对数据库的更新可能已写入数据库；二是已提交事务对数据库的更新可能还留在缓冲区，没来得及写入数据库。

因此恢复操作就是要撤销（UNDO）故障发生时未完成的事务，重做（REDO）已完成的事务。

系统的恢复步骤是：

（1）正向扫描日志文件，找出在故障发生前已经提交的事务队列（REDO队列）和未完成的事务队列（uNDO队列）。

（2）对撤销队列中的各个事务进行UNDO处理。

进行UNDO处理的方法是，反向扫描日志文件，对每个UNDO事务的更新操作执行逆操作，即将日志记录中“更新前的值”BeforeImage）写入数据库。

（3）对重做队列中的各个事务进行REDO处理。

进行REDO处理的方法是：

正向扫描日志文件，对每个REDO事务重新执行日志文件登记的操作。

即将日志记录中“更新后的值”Afte,Image）写入数据库。

介质故障的恢复：

介质故障是最严重的一种故障。

恢复方法是重装数据库，然后重做已完成的事务。

具体过程是：

（1）DBA装入最新的数据库后备副本（离故障发生时刻最近的转储副本）,使数据库恢复到转储时的一致性状态；

（2）DBA装入转储结束时刻的日志文件副本；

（3）DBA启动系统恢复命令，由DBMS完成恢复功能，即重做已完成的事务

第11章并发控制

2．并发操作可能会产生哪几类数据不一致？

用什么方法能避免各种不一致的情况？

答：

并发操作带来的数据不一致性包括三类：

丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。

避免不一致性的方法和技术就是并发控制。

最常用的技术是封锁技术。

也可以用其他技术，例如在分布式数据库系统中可以采用时间戳方法来进行并发控制。

基本的封锁类型有两种：

排它锁（ExclusiveLocks，简称x锁）和共享锁（ShareLocks，简称S锁）。

数据丢失：

事务Tl在对A进行修改之前先对A执行xlock（A）（即对A加x锁）直到事务结束在释放

读“脏”数据：

在一级的基础上，事务Tl在读数据时加上s锁（slock（A）），读完在释放s锁，在释放x锁

不可重复读：

在一级的基础上，事务Tl在读数据时加上s锁（slock（A）），直到事务结束后再释放s锁，在释放x锁

11．请给出检测死锁发生的一种方法，当发生死锁后如何解除死锁？

答：

数据库系统一般采用允许死锁发生，DBMS检测到死锁后加以解除的方法。

DBMS中诊断死锁的方法与操作系统类似，一般使用超时法或事务等待图法。

超时法是：

如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁。

超时法实现简单，但有可能误判死锁，事务因其他原因长时间等待超过时限时，系统会误认为发生了死锁。

若时限设置得太长，又不能及时发现死锁发生。

DBMS并发控制子系统检测到死锁后，就要设法解除。

通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的所有锁，使其他事务得以继续运行下去。

当然，对撤销的事务所执行的数据修改操作必须加以恢复。

2．什么样的并发调度是正确的调度？

答：

可串行化（Serializable）的调度是正确的调度。

可串行化的调度的定义：

多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行执行它们时的结果相同，称这种调度策略为可串行化的调度。

9．设Tl，T2，T3是如下的3个事务：

Tl：

A:

=A+2;

T2：

A:

=A*2;

T3：

A:

=A**2;（A<-A*A）

设A的初值为0。

（l）若这3个事务允许并行执行，则有多少可能的正确结果，请一一列举出来。

答：

A的最终结果可能有2、4、8、16。

因为串行执行次序有TlT2T3、TlT3T2、T2T1T3、T2T3Tl、T3T1T2、T3T2Tl。

对应的执行结果是16、8·4·2·4·2。

（2）请给出一个可串行化的调度，并给出执行结果

最后结果A为16，是可串行化的调度。

（3）请给出一个非串行化的调度，并给出执行结果。

最后结果A为0，为非串行化的调度。

（4）若这3个事务都遵守两段锁协议，请给出一个不产生死锁的可串行化调度。

答：

（5）若这3个事务都遵守两段锁协议，请给出一个产生死锁的调度。

答：

四．综合题 ：

1、SQL与关系代数应用 

1）检索工资超过800元的女职工工号、姓名和年龄（关系代数表达式与SQL语句） select eno,ename, age from emp wher