数据库原理与应用题库文档格式.docx
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数据库的保护功能：
数据库恢复、数据库的并发控制、数据完整性控制、数据安全性控制。
数据库系统中的人员主要有：
数据库管理员DBA、系统分析员、数据库设计人员、应用程序员和终端用户。
数据库中数据的独立性分为逻辑独立性和物理独立性。
数据库的三级结构是指外模式、模式、内模式。
一个数据库只有一个内模式，只一个模式，可以有多个外模式。
数据处理要经过现实世界、概念世界和数据世界三个阶段，两级抽象。
概念模型最常用的表达方法是美籍华人陈平山于1976年提出的E-R图。
数据库发展至今，常见的数据模型有：
层次、网状、关系和面向对象。
层次模型对于一对多联系表达非常自然直观，是其突出优点。
数据字典通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程五个方面。
在ER图中，属性用椭圆表示，实体用矩形表示，联系用菱形表示。
数据库的保护功能通过数据库恢复、并发控制、完整性控制、安全性控制等四个子系统实现。
数据库系统DBS一般由硬件、数据库、操作系统、DBMS、数据库开发工具、数据库应用系统和人员构成。
两个实体之间的联系有三种类型。
在一个选课系统中，学生与课程之间属于多对多（M：
N）联系。
三、简答
1.数据与信息的关系？
数据是指所有能输入到计算机并能被计算机程序处理的符号介质总称，是用于输入计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的统称。
信息是经过加工处理并对人类社会实践和生产活动产生决策影响的数据。
数据是信息的符号表示或称为载体；
信息则是数据的内涵，是对数据语义的解释。
2.人工管理阶段数据管理技术的特点？
①数据不保存，也无须长期保存。
②没有专用的软件对数据进行管理。
③只有程序（program）的概念，没有文件（file）的概念。
数据的组织方式必须由程序员自行设计与安排。
④数据不能共享。
⑤数据和程序是一个整体，数据无独立性。
数据面向程序。
即一组数据对应一个程序。
3.文件系统阶段的数据管理技术的特点？
①数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁盘上。
②数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。
③文件组织已多样化。
有索引文件、链接文件和直接存取文件等。
④数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用。
⑤对数据的操作以记录为单位。
4.文件系统阶段的数据管理有些什么缺陷？
试举例说明。
主要有3个缺陷：
数据冗余；
数据不一致性；
数据联系弱。
例如学校里教务处、财务处、保健处建立的文件中都有学生详细资料，如联系电话，家庭住址等。
这就是“数据”冗余；
如果某个学生搬家，就要修改3个部门文件中的数据，否则会引起同一数据在3个部门中不一致；
产生上述问题的原因是这3个部门的文件中数据没有联系。
5.数据库阶段的数据管理有哪些特色?
①采用数据模型可以表示复杂的数据结构；
②有较高的数据共享性和独立性，数据具有完整性、一致性和安全性，有效减少了数据冗余；
③利用DBMS实现数据的定义、操作、统一管理和控制，为用户提供了方便的用户接口；
④提供了4个方面的数据控制功能：
数据库的并发控制，数据库的恢复，数据的完整性和数据安全性；
⑤对数据的操作以数据项为单位，增加了系统的灵活性。
6.DBMS的主要功能包括哪几个方面？
数据库的定义功能：
定义语言DDL来定义数据库的三级结构、两级映象，定义数据的完整性约束、保密限制等约束。
数据库的操纵功能：
操纵语言DML实现对数据的基本操作，数据查询和数据更新。
数据库的维护功能：
数据库的数据载入、转换、转储、数据库的改组以及性能监控工能。
对数据库的操作都要通过DD才能实现，DD还存放数据库运行时的统计信息。
7.数据库系统中数据库管理员DBA的主要职责是什么？
①决定数据库中的信息内容和结构
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监控数据库的使用和运行
⑤数据库的改进、重组或重构
8.简述数据库系统的两级映像和数据独立性之间的关系。
（什么叫数据独立性，两级独立性的具体涵义。
）
答：
为了能够在系统内部实现数据库的3个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像：
外模式/模式映像。
当模式改变时（如增加新的关系、新的属性等），只需管理员对该映像做相应修改，就可以使外模式保持不变，如果应用程序是依据外模式编写的，则应用程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。
模式/内模式映像。
此映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系，当数据库的存储结构发生改变时，只需要管理员对该映像做相应修改，就可以使模式保持不变，从而应用程序也不必修改，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。
9.实体之间联系有哪几种？
分别举例说明？
1:
1联系：
如果实体集El中每个实体至多和实体集E2中的一个实体有联习，反之亦然，那么El和E2的联系称为“l:
1联系”。
例如：
班级与班长之间的联系。
N联系：
如果实体集El中每个实体可以与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和El中一个实体有联系，那么El和E2的联系是“1:
N联系”。
例如：
部门和职工两个实体集之间的联系。
M:
如果实体集El中每个实体可以与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么El和E2的联系称为“M:
学生与课程两个实体集之间的联系。
综合题
10.设某商业集团数据库中有三个实体集。
一是“商店”实体集，属性有商店编号、商店名、地址等；
二是“商品”实体集，属性有商品号、商品名、规格、单价等；
三是“职工”实体集，属性有职工编号、姓名、性别、业绩等。
商店与商品间存在“销售”联系，每个商店可销售多种商品，每种商品也可放在多个商店销售，每个商店销售每一种商品，有月销售量；
商店与职工间存在着“聘用”联系，每个商店有许多职工，每个职工只能在一个商店工作，商店聘用职工有聘期和月薪。
试画出ER图，并在图上注明属性、联系的类型。
再转换成关系模式集，并指出每个关系模式的主键和外键。
解：
ER图如下图所示。
所转换成的关系：
商品（商品号，商品名，规格，单价）
商店（商店编号，商店名，地址）
销售（商店编号，商品号，月销售量）
职工（职工编号，姓名，性别，业绩，聘期，月薪，商店编号）
11．设某商业集团数据库中有三个实体集。
一是“公司”实体集，属性有公司编号、公司名、地址等；
二是“仓库”实体集，属性有仓库编号、仓库名、地址等；
三是“职工”实体集，属性有职工编号、姓名、性别等。
公司与仓库间存在“隶属”联系，每个公司管辖若干仓库，每个仓库只能属于一个公司管辖；
仓库与职工间存在“聘用”联系，每个仓库可聘用多个职工，每个职工只能在一个仓库工作，仓库聘用职工有聘期和工资。
试画出E-R图，并在图上注明属性、联系的类型。
ER图及属性、联系图如下：
将ER图转换成为关系模式集为：
公司（公司编号，公司名，地址）
仓库（仓库编号，仓库名，地址，公司编号）
职工（职工编号，姓名，性别，仓库编号，聘期，工资）
12．设某商业集团数据库中有三个实体集。
一是“商品”实体集，属性有商品号、商品名、规格、单价等；
二是“商店”实体集，属性有商店号、商店名、地址等；
三是“供应商”实体集，属性有供应商编号、供应商名、地址等。
供应商与商品间存在“供应”联系，每个供应商可供应多种商品，每种商品可向多个供应商订购，供应商供应每种商品有月供应量；
商店与商品间存在“销售”联系，每个商店可销售多种商品，每种商品可在多个商店销售，商店销售商品有月计划数。
ER图及属性、联系图为：
这个ER图转换的关系模式如下：
供应商（供应商编号，供应商名，地址）
商店（商店号，商店名，地址）
供应（商品号，供应商编号，月供应量）
销售（商品号，商店号，月计划数）
13．假设要为银行的储蓄业务设计一个数据库，其中涉及到储户、存款、取款等信息，试设计E-R模型。
解:
储蓄业务主要是存款、取款业务，设计的ER图如下所示。
14．假设某超市公司要设计一个数据库系统来管理该公司的业务信息。
该超市公司的业务管理规则如下：
（1）该超市公司有若干仓库，若干连锁商店，供应若干商品。
（2）每个商店有一个经理和若干收银员，每个收银员只在一个商店工作。
（3）每个商店销售多种商品，每种商品可在不同的商店销售。
（4）每个商品编号只有一个商品名称，但不同的商品编号可以有相同的商品名称。
每种商品可以有多种销售价格。
（5）超市公司的业务员负责商品的进货业务。
试按上述规则设计E-R模型。
15．假设要根据某大学的系、学生、班级、学会等信息建立一个数据库。
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；
每个学生可以参加多个学会，每个学会有若干学生，学生参加某学会有入会年份。
试为该大学的系、学生、班级、学会等信息设计一个E-R模型。
下图所示的是一种设计方案。
第二章关系数据库基本理论
超键：
在一个关系中，能惟一标识元组的属性或属性集称为关系的超键。
候选键：
如果一个属性集能惟一标识元组，且又不含有多余的属性，那么这个属性集称为关系的候选键。
主键：
若一个关系中有多个候选键，则选其中的一个为关系的主键。
外键：
若一个关系R中包含有另一个关系S的主键所对应的属性组F，则称F为R的外键。
并称关系S为参照关系，关系R为依赖关系。
实体完整性规则：
实体的主键值不允许是空值或重复的值。
参照完整性规则：
依赖关系中的外键值或者为空值，或者是相应参照关系中某个主键值。
笛卡尔积:
n元关系R和m元关系S的笛卡尔积记为R×
S，其结果是一个n+m列元组的集合，元组的前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。
若关系R和S分别有r和s个元组，则R×
S有r*S个元组。
连接：
是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。
函数依赖：
设有关系模式R（U），X和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（FunctionalDependency，简记为FD）于X，记作X→Y。
非平凡的函数依赖：
在关系模式R（U）中，对于U的子集X和Y，如果X→Y，但Y\X，则称X→Y是非平凡的函数依赖。
若X→Y，且YX,则称X→Y是平凡的函数依赖
完全函数依赖（部分函数依赖）：
假设在关系模式R（U）中，X和Y是属性集U的子集，且有X→Y，如果对于X的任一个真子集W，都有W→Y不成立，则称Y完全函数依赖于X，否则，称Y部分函数依赖于X。
传递函数依赖：
假设在关系模式R（U）中，X、Y和Z是属性集U的不同子集，如果X→Y（并且Y→X不成立），Y→Z，则称Z传递函数依赖X，或称X传递函数确定Z。
1NF：
如果关系模式R的每个关系r的属性值都是不可分的原子值，那么称R是1NF的模式。
2NF：
如果关系模式R属于1NF，且它的每一个非主属性都完全函数依赖于R的候选键，则称R属于第二范式，简记为R∈2NF。
3NF：
如果关系模式R属于1NF，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R属于第三范式，简记为R∈3NF。
BCNF：
若关系模式R∈3NF，并且每一个主属性都不部分依赖，也不传递依赖于R的每个不包含它的候选码，则R∈BCNF。
无损分解：
当对关系模式R进行分解时，R的元组将分别在相应属性集进行投影而产生新的关系。
如果对新的关系进行自然连接得到的元组集合与原关系完全一致，则称该分解为无损分解。
保持函数依赖的分解：
当对关系模式R进行分解时，R的函数依赖集也按相应的模式进行分解。
如果分解后总的函数依赖集合与原来关系R的函数依赖集合对于Armstrong推理保持一致，则称该分解为保持函数依赖分解（preservedependencydecompose）。
一个关系就是一张规范的（二维）表格。
关系模式是由一个关系名和它的所有属性构成，一般表示为关系名（属性1，属性2，…，属性n）。
关系代数中传统的集合运算包括：
并、交、差、笛卡尔积；
专门的关系运算包括：
选择、投影、连接和除。
SQL是介于关系代数和关系演算之间的结构化查询语言。
SQL具有丰富的查询功能、数据定义和数据控制功能，是集查询、DDL、DML、DCL于一体的关系数据语言。
SQL是一种高度非过程化的语言。
关系的完整性约束包括：
域的完整性约束、实体完整性约束和参照完整性约束。
关系模式设计的不好，容易出现插入异常、删除异常、更新异常，数据冗余等四个问题，解决它的方法是分解。
规范化理论用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。
规范化可以在任何一步停下来，并不是规范化程度（即范式）越高越好。
Armstrong公理系统最基本的三个推理规则是：
自反律、增广律、传递律。
三、简答题
1.关系的基本特点
⑴关系（表）可以看成是由行和列交叉组成的二维表格。
它表示的是一个实体集合。
⑵表中一行称为一个元组，可用来表示实体集中的一个实体。
⑶表中的列称为属性，给每一列起一个名称即属性名，表中的属性名不能相同，属性值是原子的，不可分解。
⑷理论上没有列序，列的取值范围称为域，同列具有相同的域，不同的列可有相同的域。
⑸表中任意两行（元组）不能相同。
能惟一标识表中不同行的属性或属性组称为主键。
没有行序。
2.什么叫外键？
请举例说明。
例如，学生关系和系部关系分别为：
学生（SNO，SNAME，SEX，AGE，SDNO）系部（SDNO，SDNAME，CHAIR）
学生关系的主键是SNO，系部关系的主键为SDNO，在学生关系中，SDNO是它的外键。
更确切地说，SDNO是系部表的主键，将它作为外键放在学生表中，实现两个表之间的联系。
3.举例说明什么叫参照完整性。
关系中的外键值或者为空值，或者是相应参照关系中某个主键值。
如下所示，在学生S与专业P两个关系之间存在着属性引用，关系S引用了关系P的主码PNO。
S（SNO，SNAME，AGE，SEX，PNO）
P（PNO,PNAME）
S关系中PNO的取值要参照关系P中PNO的取值。
如果关系S中的属性PNO取空值，说明该学生尚没分配专业。
当对P中的记录进行删除或修改时，要注意保持S与P的一致性。
4.请举例说明在同一个关系内部也可能存在参照的完整性约束。
学生（学号，姓名，性别，年龄，班长学号），班长学号是外键，它的取值必须参照学号。
课程（课程号，课程名，学分，先行课课程号）先行课课程号是外键，它的取值必须参照课程号。
5.设有关系R和S，如下图所示，请计算R∪S，R-S，R∩S
6.设有关系R和S，如下图所示，请计算R∪S，R-S，R∩S
7.设有关系R和S，如下图所示。
计算R∪S，R-S，R∩S，R×
S，π3,2（S），σB<
'
5'
（R），RS，RS。
8.设有关系R和S，如下图所示，请计算一般连接（C<
E），等值连接，自然连接。
9.笛卡尔积、等值连接和自然连接三者之间有什么区别？
笛卡儿积是一个基本操作，而等值连接和自然连接是组合操作。
设关系R的元数为r，元组个数为m；
关系S的元数为s。
，元组个数为n。
那么，R×
S的元数为r+s，元组个数为m×
n；
RS的元数也是r+s，但元组个数小于等于m×
RS的元数小于等于r+s，元组个数也小于等于m×
n：
10.设有关系R和S，如下图所示，请计算全外连接，左外连接，右外连接。
11.什么叫除，设有关系R和S，如下图所示，请计算R÷
S
除法操作是用含有m个属性的关系R除以一个含有n个属性的关系S，运算结果是一个含有m-n个属性的新关系。
记作：
R÷
S。
关系R与关系S必须满足下列两个条件才能相除。
关系R中的属性包含关系S中的全部属性。
关系R中的某些属性不出现在S中。
12.设有关系R和S，如下图所示，请计算R÷
12.设有关系R、S1、S2、S3，如下图所示，请计算R÷
S1、R÷
S2、R÷
S3
13.设关系R（ABCDE）上函数依赖集为F，并且F={A→BC，CD→E，B→D，E→A}。
求出R的候选键。
已知A→BC，由分解性得A→B，A→C；
又已知B→D，由传递性得A→D；
又由合并性得A→CD，又已知CD→E，再由传递性得A→E，因此，A是R的一个候选键。
同理可得R的另外三个候选键E、CD和BC。
14．设关系模式R（ABCD），F是R上成立的FD集，F={A→B，C→B}，则相对于F，试写出关系模式R的候选键。
并说明理由。
R的关键码为ACD。
因为从已知的F，A→B，只能推出ACD→ABCD。
15.简述Armstrong公理系统的推理规则A1-A7
A1（自反性，Reflexivity）：
若YXU，则X→Y在R上成立。
A2（增广性，Augmentation）：
若X→Y在R上成立，且ZU，则XZ→YZ在R上成立。
A3（传递性，Transitivity）：
若X→Y和Y→Z在R上成立，则X→Z在R上成立。
A4（合并性，Union）：
｛X→Y，X→Z｝⊨X→YZ。
A5（分解性，Decomposition）：
｛X→Y，ZY｝⊨X→Z。
A6（伪传递性）：
｛X→Y，WY→Z｝⊨WX→Z。
A7（复合性，Composition）：
｛X→Y，W→Z｝⊨XW→YZ。
四、综合题
1.设教学管理数据库中有三个关系
S（SNO,SNAME,AGE,SEX,SDEPT）
SC（SNO,CNO,GRADE）
C（CNO,CNAME,CDEPT,TNAME）
试用关系代数表达式表示下列查询语句：
（1）检索LIU老师所授课程的课程号、课程名。
（2）检索年龄大于23岁的男学生的学号与姓名。
（3）检索学号为S3学生所学课程的课程名与任课教师名。
（4）检索至少选修LIU老师所授课程中一门课的女学生姓名。
（5）检索WANG同学不学的课程的课程号。
（6）检索至少选修两门课程的学生学号。
（7）检索学习全部课程的学生姓名。
（8）检索所学课程包含学生S3所学课程的学生学号。
⑴πCNO,CNAME（σTEACHER=’LIU’（C））
⑵πSNO,SNAME（σAGE>
’23’∧SEX=’M’（SC））
⑶πCNAME,TEACHER（σSNO=’S3’（SCC））
⑷πSNAME（σSEX=’F’∧TEACHER=’LIU’（SSCC））
⑸πCNO（C）-πCNO（σSNAME=’WANG’（SSC））
⑹π1（σ1=4∧2≠5（SC×
SC））
（7）πSNAME（S⋈（πSno,Cno（SC）÷
πCno（C））
（8）πSno,Cno（SC）÷
πCno（σSno=‘S3’（SC））
2.设教学数据库中有三个关系：
学生关系S（S#,SNAME,AGE,SEX）
选课关系SC（S#,C#,GRADE）
课程关系C（C#,CNAME,TEACHER）
用关系代数表达式表示查询语句。
（1）检索学习课程号为C2的学生学号与成绩。
πS#,GRADE（σC#=‘C2’（SC））
（2）检索学习课程号为C2的学生的学号与姓名。
πS#,SNAME（σC#=‘C2’（S⋈SC））
（3）检索选修课程名为MATHS的学生学号与姓名。
πS#,SNAME（σCNAME=‘MATHS’（S⋈SC⋈C））
（4）检索选修课程号为C2或C4的学生学号。
πS#（σC#=‘C2’∨C#=‘C4’（SC））
（5）检索至少选修课程号为C2和C4的学生学号。
π1（σ1=4∧2=‘C2’∧5=‘C4’（SC×
（6）检索不学C2课的学生姓名与年龄。
πSNAME,AGE（S）-πSNAME,AGE（σC#=‘C2’（S⋈SC））
3．设关系模式R（ABCD），F是R上成立的FD集，F={AB→CD，A→D}。
（1）试说明R不是2NF模式的理由。
（2）试把R分解成2NF模式集。
⑴从已知的函数依赖集F，可知R的候选键是AB。
另外，由AB→CD可推出AB→D，再由A→D可知AB→D是部分（局部）函数依赖，因此R不是2NF模式。
⑵如果将R分解成{AD，ABC}，则是2NF模式集。
4.设关系模式R（ABC），F是R上成立的FD集，F={C→B，B→A}。
⑴试说明R不是3NF模式的理由。
⑵试把R分解成3NF模式集。
⑴从已知函数依赖集F可知，R的候选键是C。
由C→B，B→A可知，C→A是一个传递依赖，因此R不是3NF模式。
⑵此时如果将
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