数据库原理与应用期末复习总结含试题及其答案.docx
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数据库原理与应用期末复习总结含试题及其答案
数据库原理综合习题答案
1.1 名词解释
（1）DB：
即数据库（Database）,是统一管理的相关数据的集合。
DB能为各种用户共享，具有最小冗余度，数据间联系密切，而又有较高的数据独立性。
（2）DBMS：
即数据库管理系统（DatabaseManagementSystem），是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
DBMS总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型、面向对象型DBMS。
（3）DBS：
即数据库系统（DatabaseSystem）,是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即采用了数据库技术的计算机系统。
（4）1：
1联系：
如果实体集E1中的每个实体最多只能和实体集E2中的一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1对E2的联系称为“一对一联系”，记为“1：
1”。
（5）1：
N联系：
如果实体集E1中每个实体与实体集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E1中的一个实体有联系，那么E1对E2的联系是“一对多联系”，记为“1：
N”。
（6）M：
N联系：
如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么E1对E2的联系是“多对多联系”，记为“M：
N”。
（7）数据模型：
模型是对现实世界的抽象。
在数据库技术中，表示实体类型及实体类型间联系的模型称为“数据模型”。
它可分为两种类型：
概念数据模型和结构数据模型。
（6）概念数据模型：
是独门于计算机系统的模型，完全不涉及信息在系统中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构。
（9）结构数据模型：
是直接面向数据库的逻辑结构，是现实世界的第二层抽象。
这类模型涉及到计算机系统和数据库管理系统，所以称为“结构数据模型”。
结构数据模型应包含：
数据结构、数据操作、数据完整性约束三部分。
它主要有：
层次、网状、关系三种模型。
（10）层次模型：
用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
（11）网状模型：
用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
（12）关系模型：
是目前最流行的数据库模型。
其主要特征是用二维表格结构表达实体集，用外鍵表示实体间联系。
关系模型是由若干个关系模式组成的集合。
（13）概念模式：
是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
它由若干个概念记录类型组成。
概念模式不仅要描述概念记录类型，还要描述记录间的联系、操作、数据的完整性、安全性等要求。
（14）外模式：
是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。
（15）内模式：
是数据库在物理存储方面的描述，定义所有的内部记录类型、索引和文件的组成方式，以及数据控制方面的细节。
（16）模式/内模式映象：
这个映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式间的对应性，即概念记录和内部记录间的对应性。
此映象一般在内模式中描述。
（17）外模式/模式映象：
这人映象存在于外部级和概念级之间，用于定义外模式和概念模式间的对应性，即外部记录和内部记录间的对应性。
此映象都是在外模式中描述。
（18）数据独立性：
在数据库技术中，数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立，不受影响。
数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两级。
（19）物理数据独立性：
如果数据库的内模式要进行修改，即数据库的存储设备和存储方法有所变化，那么模式/内模式映象也要进行相应的修改，使概念模式尽可能保持不变。
也就是对模式的修改尽量不影响概念模式。
（20）逻辑数据独立性：
如果数据库的概念模式要进行修改（如增加记录类型或增加数据项），那么外模式/模式映象也要进行相应的修改，使外模式尽可能保持不变。
也就是对概念模式的修改尽量不影响外模式和应用程序。
（21）宿主语言：
在数据库技术中，编写应用程序的语言仍然是一些高级程序设计语言，这些语言称为宿主语言（hostlanguage）,简称主语言。
（22）DDL：
数据定义语言（DataDefinitionLanguage）,用于定义数据库的三级结构，包括外模式、概念模式、内模式及其相互之间的映象，定义数据的完整性、安全控制等约束。
（23）DML：
数据操纵语言（DataManipulationLanguage）,由DBMS提供，用于让用户或程序员使用，实现对数据库中数据的操作。
DML分成交互型DML和嵌入型DML两类。
依据语言的级别，DML又可分成过程性DML和非过程性DML两种。
（24）交互型DML：
如果DML自成系统，可在终端上直接对数据库进行操作，这种DML称为交互型DML。
（25）嵌入型DML：
如果DML嵌入在主语言中使用，此时主语言是经过扩充能处理DML语句的语言，这种DML称为嵌入型DML。
（26）过程性DML：
用户编程时，不仅需要指出“做什么”（需要什么样的数据），还需要指出“怎么做”（怎么获得数据）。
层状、网状的DML属于过程性语言。
（27）非过程性DML：
用户编程时，只需要指出“做什么”，不需要指出“怎么做”。
Notice:
以上关于DML的各个概念单独出现时，首先要解释DML的含义。
（28）DD：
数据字典（DataDictionary）,数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典。
对数据库的操作都要通过访问DD才能实现。
（29）DD系统：
管理DD的实用程序称为“DD系统”。
1.2文件系统阶段的数据管理有些什么缺陷？
试举例说明。
文件系统有三个缺陷：
（1）数据冗余性（redundancy）。
由于文件之间缺乏联系，造成每个应用程序都有对应的文件，有可能同样的数据在多个文件中重复存储。
（2）数据不一致性（inconsistency）。
这往往是由数据冗余造成的，在进行更新操作时，稍不谨慎，就可能使同样的数据在不同的文件中不一样。
（3）数据联系弱（poordatarelationship）。
这是由文件之间相互独立，缺乏联系造成的。
1.3 数据库阶段的数据管理有些什么特点？
（1）采用复杂的数据模型表示数据结构
（2）有较高的数据独立性（数据结构分成用户的逻辑结构、整体逻辑结构和物理结构三级）
（3）数据库系统为用户提供方便的用户接口，可以使用查询语言、终端命令或程序方式操作数据，也可以用程序方式操作数据库。
（4）系统提供了四个方面的数据控制功能：
数据库的恢复、并发控制、数据完整性和数据安全性，以保证数据库中数据是安全的、正确的和可靠的。
（5）对数据的操作不一定以记录为单位，还可以数据项为单位，增加了系统的灵活性。
1.4 你怎样理解实体、属性、记录、字段这些概念的类型和值的差别？
试举例说明。
实体（entity）：
是指客观存在可以相互区别的事物。
实体可以是具体的对象，如：
一个学生，一辆汽车等；也可以是抽象的事件，如：
一次借书、一场足球赛等。
属性（attribute）:
实体有很多特性，每一个特性称为属性。
每个属性有一个值域，其类型可以是整数型、实数型、字符串型。
比如，学生（实体）有学号、姓名、年龄、性别等属性，相应值域为字符、字符串、整数和字符串型。
字段（field）:
标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。
它是可以命名的最小信息单位，所以又称为数据元素或初等项。
字段的命名往往和属性名相同，比如，学生有学号、姓名、年龄、性别等字段。
记录（record）:
字段的有序集合称为记录。
一般用一个记录描述一个实体，所以记录又可以定义为能完整地描述一个实体的字段集。
如：
一个学生记录，由有序的字段集（学号、姓名、年龄、性别等）组成。
1.5 逻辑记录与物理记录，逻辑文件与物理文件有些什么联系和区别？
联系：
（1）逻辑记录与物理记录都是记录，是字段的有序集合；
（2）逻辑文件与物理文件都是文件，是同一类记录的汇集。
区别：
（1）逻辑记录与逻辑文件是逻辑数据描述，物理记录与物理文件是物理数据描述。
（2）物理数据描述是指数据在存储设备上的存储方式，物理记录、物理文件（还有物理联系、物理结构等术语），都是用来描述实际存储设备上的数据。
（3）逻辑数据描述是指程序员或用户用以操作的数据形式，是抽象的概念化数据。
逻辑记录、逻辑文件（还有逻辑联系、逻辑结构等术语），都是用户观点的数据描述。
1.6 为某百货公司设计一个ER模型。
百货管辖若干个连锁商店，每家商店经营若干商品，每家商店有若干职工，但每个职工只能服务于一家商店。
实体类型“商店”的属性有：
商店编号，店名，店址，店经理。
实体类型“商品”的属性有：
商品编号，商品名，单价，产地。
实体类型“职工”的属性有：
职工编号，职工名，性别，工资。
在联系中应反映出职工参加某商店工作的开始时间，商店销售商品的月销售量。
试画出反映商店、商品、职工实体类型及联系类型的ER图，并将其转换成关系模式集。
实体：
商店（商店编号，店名，店址，店经理）
商品（商品编号，商品名，单价，产地）
职工（职工编号，职工名，性别，工资）
联系：
SC（商店—商品之间1：
N的联系，联系属性为“职工参加商店工作的开始时间”。
SE（商店—职工之间1：
N的联系），联系属性为“月销售量”。
关系模式集：
商店模式（商店编号，店名，店址，店经理）
商品模式（商品编号，商品名，单价，产地，商店编号，月销售量）
职工模式（职工编号，职工名，性别，工资，商店编号，开始时间）
1.7 试述ER模型、层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型的主要特点。
ER模型的主要特点：
（1）优点：
接近于人的思维，容易理解；与计算机无关，用户容易接受。
（2）缺点：
只能说明实体间语义的联系，不能进一步说明详细的数据结构。
层次模型的特点：
（1）优点：
记录之间的联系通过指针实现，查询效率较高。
（2）缺点：
只能表示1：
N联系，实现M:
N结构较复杂；由于层次顺序的严格和复杂，引起数据的查询和更新操作也很复杂。
网状模型的特点：
（1）优点：
记录之间联系通过指针实现，M：
N联系也容易实现（每个M：
N联系可拆成两个1：
N联系），查询效率较高。
（2）缺点：
编写应用程序比较复杂，程序员必须熟悉数据库的逻辑结构。
关系模型的特点：
用关鍵码而不是用指针导航数据，表格简单，用户易懂，编程时并不涉及存储结构、访问技术等细节。
1.8 试述概念模式在数据库结构中的重要地位。
概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
它由若干个概念记录类型组成。
概念模式不仅要描述概念记录类型，还要描述记录间的联系、操作、数据的完整性、安全性等要求。
数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中，而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间观点，并使得两级的任何一级的改变都不受另一级的牵制。
1.9 数据独立性与数据联系这两个概念有什么区别？
数据独立性是指应用程序与数据之间相互独立，不受影响。
数据联系是指同一记录内部各字段间的联系，以及记录之间的联系。
1.10 试述DBMS在用户访问数据库过程中所起的作用.
用户对数据库进行操作，DBMS把操作从应用程序带到外部级、概念级、再导向内部级，进而操作存储器中的数据。
（结合P22“用户访问数据的过程”来理解）
1.11 试述DBMS的主要功能。
DBMS的主要功能有：
（1）数据库的定义功能
（2）数据库的操纵功能
（3）数据库的保护功能
（4）数据库的存储管理
（5）数据库的维护功能
（6）数据字典
1.12 试叙DBMS对数据库的保护功能。
DBMS对数据库的保护主要通过四个方面实现：
（1）数据库的恢复。
（2）数据库的并发控制。
（3）数据库的完整性控制。
（4）数据库的安全性控制。
1.13 试叙DBMS对数据库的维护功能。
DBMS中有一些程序提供给数据库管理员运行数据库系统时使用，这些程序起着数据库维护的功能。
主要有四个实用程序：
（1）数据装载程序（loading）
（2）备份程序（backup）
（3）文件重组织程序
（4）性能监控程序
1.14 从模块结构看，DBMS由哪些部分组成？
从模块结构看，DBMS由两大部分组成：
查询处理器和存储管理器
（1）查询处理器有四个主要成分：
DDL编译器，DML编译器，嵌入型DML的预编译器，查询运行核心程序
（2）存储管理器有四个主要成分：
授权和完整性管理器，事务管理器，文件管理器，缓冲区管理器
（以上几题具体可参照书上p20-21）
1.15 DBS由哪几个部分组成？
DBS由四部分组成：
数据库、硬件、软件、数据库管理员。
1.16 什么样的人是DBA？
DBA应具有什么素质？
DBA的职责是什么？
DBA是控制数据整体结构的人，负责DBS的正常运行。
DBA可以是一个人，在大型系统中也可以是由几个人组成的小组。
DBA承担创建、监控和维护整个数据库结构的责任。
DBA应具有下列素质：
（1）熟悉企业全部数据的性质和用途；
（2）对用户的需求有充分的了解；
（3）对系统的性能非常熟悉。
DBA的主要职责有五点：
（1）概念模式定义
（2）内模式定义
（3）根据要求修改数据库的概念模式和内模式
（4）对数据库访问的授权
（5）完整性约束的说明
1.17试对DBS的全局结构作详细解释。
参照教材p24-25。
1.18 使用DBS的用户有哪几类？
使用DBS的用户有四类：
1）DBA
2）专业用户
3）应用程序员
4）最终用户
1.19DBMS的查询处理器有哪些功能？
DBMS的查询处理器可分成四个成分：
1）DML编译器
2）嵌入型DML的预编译器
3）DDL编译器
4）查询运行核心程序
（各成分功能参照P24）
1.20 DBMS的存储处理器有哪些功能？
DBMS的存储处理器提供了应用程序访问数据库中数据的界面，可分成四个成分：
1）授权和完整性管理器
2）事务管理器
3）文件管理器
4）缓冲区管理器
（各成分功能参照P25）
1.21磁盘存储器中有哪四类主要的数据结构？
数据文件:
存储了数据库中的数据；
数据字典（DD）：
存储三级结构的描述；
索引文件：
为提高查询速度而设置的逻辑排序手段；
统计数据组织：
存储DBS运行时统计分析数据。
（1）关系模型：
用二维表格结构表示实体集，外键表示实体间联系的数据模型称为关系模型。
（2）关系模式：
关系模式实际上就是记录类型。
它的定义包括：
模式名，属性名，值域名以及模式的主键。
关系模式不涉及到物理存储方面的描述，仅仅是对数据特性的描述。
（3）关系实例：
元组的集合称为关系和实例，一个关系即一张二维表格。
（4）属性：
实体的一个特征。
在关系模型中，字段称为属性。
（5）域：
在关系中，每一个属性都有一个取值范围，称为属性的值域，简称域。
（6）元组：
在关系中，记录称为元组。
元组对应表中的一行；表示一个实体。
（7）超键：
在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。
（8）候选键：
不含有多余属性的超键称为候选键。
（9）主键：
用户选作元组标识的一个候选键为主键。
（单独出现，要先解释“候选键”）
（10）外键：
某个关系的主键相应的属性在另一关系中出现，此时该主键在就是另一关系的外键，如有两个关系S和SC,其中S#是关系S的主键，相应的属性S#在关系SC中也出现，此时S#就是关系SC的外键。
（11）实体完整性规则：
这条规则要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值。
如果出现空值，那么主键值就起不了唯一标识元组的作用。
（12）参照完整性规则：
这条规则要求“不引用不存在的实体”。
其形式定义如下：
如果属性集K是关系模式R1的主键，K也是关系模式R2的外键，那么R2的关系中，K的取值只允许有两种可能，或者为空值，或者等于R1关系中某个主键值。
这条规则在使用时有三点应注意：
1）外键和相应的主键可以不同名，只要定义在相同值域上即可。
2）R1和R2也可以是同一个关系模式，表示了属性之间的联系。
3）外键值是否允许空应视具体问题而定。
（13）过程性语言：
在编程时必须给出获得结果的操作步骤，即“干什么”和“怎么干”。
如Pascal和C语言等。
（14）非过程性语言：
编程时只须指出需要什么信息，不必给出具体的操作步骤。
各种关系查询语言均属于非过程性语言。
（15）无限关系：
当一个关系中存在无穷多个元组时，此关系为无限关系。
如元组表达式{t|┐R（t）}表示所有不在关系R中的元组的集合，这是一个无限关系。
（16）无穷验证：
在验证公式时需对无穷多个元组进行验证就是无穷验证。
如验证公式（u）（P（u））的真假时需对所有的元组u进行验证，这是一个无穷验证的问题。
2.2为什么关系中的元组没有先后顺序?
因为关系是一个元组的集合，而元组在集合中的顺序无关紧要。
因此不考虑元组间的顺序，即没有行序。
2.3 为什么关系中不允许有重复元组?
因为关系是一个元组的集合，而集合中的元素不允许重复出现，因此在关系模型中对关系作了限制，关系中的元组不能重复，可以用键来标识唯一的元组。
2.4 关系与普通的表格、文件有什么区别?
关系是一种规范化了的二维表格，在关系模型中，对关系作了下列规范性限制：
1）关系中每一个属性值都是不可分解的。
2）关系中不允许出现相同的元组（没有重复元组）。
3）由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序。
4）元组中，属性在理论上也是无序的，但在使用时按习惯考虑列的顺序。
2.5 笛卡尔积、等值联接、自然联接三者之间有什么区别?
笛卡尔积对两个关系R和S进行乘操作，产生的关系中元组个数为两个关系中元组个数之积。
等值联接则是在笛卡尔积的结果上再进行选择操作，从关系R和S的笛卡儿积中选择对应属性值相等的元组；
自然连接则是在等值联接（以所有公共属性值相等为条件）的基础上再行投影操作，并去掉重复的公共属性列。
当两个关系没有公共属性时，自然连接就转化我笛卡尔积。
2.8如果R是二元关系，那么下列元组表达式的结果是什么?
{t|（u）（R（t）∧R（u）∧（t[1]≠u[1]∨t[2]≠u[2]））}
这个表达式的意思是：
从关系R中选择元组，该元组满足：
第1分量值或第2分量值至少有一个不等于其他某元组。
由于R是二元关系，只有两个分量，由于没有重复元组，上述条件显然满足。
所以，这个表达式结果就是关系R。
2.9 假设R和S分别是三元和二元关系，试把表达式π1,5（σ2=4∨3=4（R×S））转换成等价的：
（1）汉语查询句子；
（2）元组表达式；（3）域表达式。
（1）汉语表达式：
从R×S关系中选择满足下列条件的元组：
第2分量（R中第2分量）与第4分量（S中第1分量）值相等，或第3分量（R中第3分量）与第4分量（S中第1分量）值相等；并取第1列与第5列组成的新关系。
（2）元组表达式：
{t|（u）（v）（R（u）∧S（v）∧（u[2]=v[1]∨u[3]=v[1]）∧t[1]=u[1]∧t[2]=v[2]）}
（3）域表达式:
{xv|（y）（z）（u）（R（xyz）∧S（uv）∧（y=u∨z=u））}
2.10 假设R和S都是二元关系，试把元组表达式{t|R（t）∧（u）（S（u）∧u[1]≠t[2]）}转换成等价的：
（1）汉语查询句子；
（2）域表达式：
（3）关系代数表达式。
（1）汉语表达式：
选择R关系中元组第2分量值不等于S关系中某元组第1分量值的元组。
（2）域表达式:
{xy|（u）（v）（R（xy）∧S（uv）∧（u≠y））}
（3）关系代数表达式：
π1,2（σ2≠3（R×S））
2.11试把域表达式{ab|R（ab）∧R（ba）}转换成等价的：
（1）汉语查询句子；
（2）关系代数表达式；（3）元组表达式。
（1）汉语查询句子：
选择R中元组第1分量值与第2分量值互换后仍存在于R中的元组。
（2）关系代数表达式：
π1，2（σ1=4∧2=3（R×R））；
（3）元组表达式：
{t|（u）（R（t）∧R（u）∧t[1]=u[2]∧t[2]=u[1]）}
2.12设有两个关系R（A，B，C）和S（D，E，F），试把下列关系代数表达式转换成等价的元组表达式：
（1）πA（R）；
（2）σB='17'（R）；（3）R×S；（4）πA,F（σC=D（R×S））
（1）{t|（u）（R（u）∧t[1]=u[1]）}
（2）{t|R（t）∧t[2]='17'）}
（3）{t|（u）（v）（R（u）∧S（v）∧t[1]=u[1]∧t[2]=u[2]∧t[3]=u[3]∧t[4]=v[1]∧t[5]=v[2]∧t[6]=v[3]）}
（4）{t|（u）（v）（（R（u）∧S（v）∧u[3]=v[1]∧t[1]=u[1]∧t[2]=v[3]）}
2.13设有三个关系：
S（S#,SNAME,AGE,SEX）
SC（S#,C#,GRADE）
C（C#,CNAME,TEACHER）
试用关系代数表达式表示下列查询语句。
（见下一题）
2.14试用元组表达式表示上题中各个查询语句。
（1）检索LIU老师所授课程的课程号、课程名。
πC#,CNAME（σTEACHER='LIU'（C））
{t|（u）（C（u）∧C[3]='LIU'∧t[1]=u[1]∧t[2]=u[2]）}
（2）检索年龄大于23岁的男学生的学号与姓名。
πS#,SNAME（σAGE＞'23'∧SEX='男'（S））
{t|（u）（S（u）∧u[3]＞'23'∧u[4]='男'∧t[1]=u[1]∧t[2]=u[2]）}
（3）检索学号为S3学生所学课程的课程名与任课教师名。
πCNAME,TEACHER（σS#='S3'（SCC））
{t|（u）（v）（SC（u）∧C（v）∧u[1]='S3'∧v[1]=u[2]∧t[1]=v[2]∧t[2]=v[3]）}
（4）检索至少选修LIU老师所授课程中一门课程的女学生的姓名。
πSNAME（σSEX='女'∧TEACHER='LIU'（SSCC））
{t|（u）（v）（w）（S（u）∧SC（v）∧C（w）∧u[4]='女'∧v[1]=u[1]∧v[2]=w[1]∧w[3]='LIU'∧t[1]=u[2]）}
（5）检索WANG同学不学的课程号。
πC#（C）-πC#（σSNAME='WANG'（SSC））
或者，
πC#（SC）-πC#（σSNAME
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