数据库习题及解答.docx
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数据库习题及解答
数据库习题及解答
《数据库原理》课后习题及解答
课后习题：
第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章
习题答案：
第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章
第一章概论
1．试解释下列术语：
数据库；数据库管理系统；数据库系统
2．试述数据库管理系统的组成内容。
3．试比较文件系统与数据库系统的异同。
4．什么叫数据的物理独立性与逻辑独立性？
并说明它的重要性。
5．试述数据库系统的优点。
6．什么叫数据的冗余与数据的不一致性？
7．什么叫数据库管理员？
他的主要工作是什么？
8．试述数据库系统发展的几个阶段。
返回第一章答案
试画出其E-R图并分别用关系代数及关系演算方法写出下面之查询公式：
1求供应工程J1零件的供应商号码；
2求没有使用天津单位生产的红色零件的工程号；
3求供应工程J1零件P1的供应商号码；
4求供应工程J1零件为红色的单位号码；
5求至少用了单位S1所供应的全部零件的工程号；
6求供应商与工程在同一城市能供应的零件数量。
2．试比较关系代数与关系演算表示方法之异同。
3．请你对关系数据库数学理论作出评价。
返回第三章答案
第四章关系数据库系统标准语言SQL
1．试述SQL的特点与功能。
2．什么是基表？
什么是视图？
二者有何关系与区别？
3．要将SQL作嵌入需要解决哪些问题？
如何解决之？
4．有如图4－2所示结构的医院组织。
请用SQL描述其模式并作如下查询：
⑴找出外科病房所有医生的姓名；
⑵找出管辖13号病房的医生的姓名；
⑶找出管理病员李韦德的医生的姓名；
⑷给出内科病房患食道癌病人总数；
5．本章所定义的学生数据库（S,C,SC）中用SQL做如下之操作：
（1）查询系为计算机的学生学号与姓名；
（2）查询计算机系所开课程之课程号与课程名；
（3）查询知道修读一门OS的学生姓名；
（4）查询每个学生已选修课程门数和总平均成绩；
（5）查询所有课程的成绩都在80分以上的学生姓名、学号并按学号顺序排列；
（6）删除在S，SC中所有S#以‘91’开头的元组。
6．在学生数据库中建立计算机系的视图（包括S,SC,C）。
7．利用建立的计算机系视图查询修读’Database’的学生姓名。
8．在学生数据库中如要修改S的模式为S（Sno，Sname,Sage,Sdept）,请用视图方法修改之。
返回第四章答案
第五章数据库的物理组织
1．存储在数据库中的物理数据有哪几种类型，试说明之。
2．文件有哪几种常用的格式？
它由哪些内容组成？
请说明之。
3．请说明记录与磁盘块之间的关系。
4．试给出磁盘块在磁盘中的四种分配方式。
5．请你评价数据库物理组织在数据库系统中的地位与重要性。
返回第五章答案
第六章关系数据库的查询优化
1．什么叫查询优化？
试述查询优化之必要性与可能性。
2．试证明查询优化算法之正确性。
3．对查询表达式：
Q：
лSn（δS.S#=SC.S#∧SC.C#=C.C#∧C.Cn=’Database’（S×SC×C））
用优化算法作优化，并画出每一算法步骤的语法树。
4．试证明关系代数等价变换规则中的公式（6.1），（6.4）的正确性。
5．试用等价变换规则证明下列等式的正确性:
（1）δR1.B=R2.B∧R1.C=R2.C（R1×R2）=R1∞R1.B=R2.B∧R1.C=R2.CR2
（2）лpname,sname,qty（δcolor=’red’∧P.pno=SP.pno∧SP.sno=S.sno（P×SP×S））
=лpname,sname,qty（δSP.sno=S.sno（S×δSP.pno=P.pno（SP×δcolor=’red’（P））））
返回第六章答案
第七章数据库保护
1．什么叫数据库保护？
它有哪些内容？
2．什么叫数据库的安全性，它有哪些内容？
3．数据库的操作对象权限有那几种，操作类型权限又有哪几种？
4．什么叫数据库的完整性保护？
目前有哪些完整性保护措施？
5．试述数据的不一致与并发控制的关系。
6．试说明如何利用封锁机制以避免数据库的不一致性。
7．封锁会引起何种麻烦？
如何解决此种麻烦？
8．事务的作用是什么？
事务控制一般有哪些语句？
他们的功能如何？
试说明之。
9．什么叫数据库恢复？
常用的恢复技术有哪几种？
10．什么叫日志？
它有什么作用？
返回第七章答案
第八章关系数据库规范化理论
1．请给出下列术语的含义：
函数依赖；关键字；主属性集；多值依赖；2NF；3NF；BCNF；4NF；
2．在关系SC（S#,C#,G）中，S#→→C#正确吗？
说明理由。
3．是否规范化最佳的模式结构是最好的结构，为什么？
4．试证明若R（U）∈BCNF，则必有R（U）∈3NF。
5．试问下列关系模式最高属于第几范式，并解释其原因：
1）R（A，B，C，D），F：
{B→D，AB→C}
2）R（A，B，C），F：
{A→B，B→A，A→C}
3）R（A，B，C，D），F：
{A→C，D→B}
4）R（A，B，C，D），F：
{A→C，CD→B}
返回第八章答案
第九章数据库设计与数据库管理
1．试用EE-R模型为一个大学数据库作概念设计并最终画出全局模式的EE-R图。
2．试用所画的EE-R图用SQL中的DDL语言定义1－2个关系。
3．对所定义的关系作索引设计。
4．数据库逻辑设计有哪些基本内容，请叙述之。
5．数据库物理设计包括哪些内容，请说明之。
6．试说明数据库设计与软件工程中的生命周期法有什么区别。
7．什么叫需求分析及需求说明书？
试说明之。
8．在概念设计中为什么要采用EE-R方法，试说明之。
9．数据库管理包含那些内容，试详细说明之。
10．DBA的任务是什么，它在数据库管理中起什么作用，请说明。
返回第九章答案
《数据库系统原理》习题解答
第一章概论
1.答：
数据库：
是数据的集合，它具有一定的组织形式并存放于统一的存储介质上，它是多种应用数据的集成，并可被多个应用所共享。
数据库管理系统：
数据库管理系统是一种负责数据库的定义、建立、操纵、管理和维护的系统软件。
数据库系统：
是一个以对海量的、具有复杂数据结构的、可以持久保存的、可供多用户共享的数据进行统一管理为目标的计算机应用系统。
2.答：
一个数据库系统由数据库、数据库管理系统、数据库应用、数据库管理员和系统平台所构成。
数据库是数据的集合，它具有一定的组织形式并存放于统一的存储介质上，它是多种应用数据的集成，并可被多个应用所共享。
数据库管理系统是一种负责数据库的定义、建立、操纵、管理和维护的系统软件。
数据库管理员负责数据库的设计、规划、协调、管理和运行维护工作。
数据库应用是数据库的应用程序。
系统平台指整个系统的基本物理支撑环境，包括计算机、操作系统、计算机网络三个部分。
3.答：
两者既有联系，又有区别。
（1）联系：
●两者都具有一定的数据管理功能。
●文件系统是低级的数据管理工具，数据库系统则是高级的数据管理工具。
●文件系统是数据库系统的基础，数据库系统则是文件系统的提高与发展。
（2）区别：
数据库系统
文件系统
统一管理，集中控制
分散管理
数据的集成化（结构化）
结构简单
面向数据（以数据为中心）
面向应用
数据冗余度低
数据冗余度高
具有数据保护和数据控制功能
具有数据保护和数据控制功能
4.答：
1）数据的物理独立性是指数据的物理结构（包括存储结构、存取方式等）的改变，存储设备的更换，物理存储的更换，存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化。
2）数据的逻辑独立性是指数据库总体逻辑结构的改变，如修改数据模式，增加新的数据类型、改变数据间联系等，不需要相应修改应用程序。
3）数据的独立性使得数据库中数据独立于应用程序而不依赖于应用程序，也就是说数据的逻辑结构、存储结构与存取方式的改变不影响应用程序。
相应的，数据的独立性也使得应用程序的编制不再依赖于数据的物理和逻辑结构，提高了应用程序的可移植性与鲁棒性。
从理论上说，数据的独立性可以使数据的组织和应用程序的编制完全分离。
5.答：
数据的集成化；具有数据独立性；提供数据共享能力；减少数据冗余；实现集中管理；保证了数据的一致性；提供对数据的安全性和完整性保护；提供对数据库的并发控制和故障恢复功能；有利于系统的标准化。
6.答：
同一个数据在不同的地方出现了重复存储叫数据冗余。
在数据库中同一个数据在不同的地方出现了不同的值被称为数据的不一致性。
7.答：
负责数据库的设计、规划、协调、管理和运行维护工作全过程的专职人员叫数据库管理员。
他的主要工作是：
数据库设计、数据库运行维护、改善系统性能和提高系统效率。
8.答：
（1）件系统阶段：
利用文件系统来参与数据管理，向用户提供简单的数据管理和共享能力，但无法提供完整统一的数据管理功能和较强的数据共享能力。
（2）初级数据库系统阶段：
包括层次模型数据库系统和网状模型数据库系统，为用户提供了统一的数据管理工具，向用户提供了数据共享能力。
但数据模式的表示复杂；数据结构所受到的约束较多；用户使用困难。
（3）关系数据库系统阶段：
具有结构简单，操作方便的优点。
（4）高级数据库系统阶段：
为适应人工智能、多媒体、分布式等新的应用领域的需要而出现的新的数据库系统阶段。
返回第一章习题
第二章数据模型
1．答：
数据模型用于描述数据的结构，定义在其上的操作以及约束条件。
它分为三种类型：
1）概念数据模型：
侧重于对客观世界复杂事物的结构描述及它们之间的内在联系的刻划，不涉及具体的描述细节和物理实现因素，是一种面向客观世界和用户的模型，与具体的DBMS和计算机无关。
2）逻辑数据模型：
着重于数据模型在数据库系统一级的实现，即利用具体的DBMS所提供的工具（DDL）来定义的数据模型。
3）物理数据模型：
给出了数据模型在计算机内部的真正物理结构，是一种面向计算机物理实现的模型。
2．答：
数据模型用于描述数据的结构，定义在其上的操作以及约束条件，在数据模型中有关数据结构及其相互间关系的描述被称为数据模式。
数据模式是数据模型的核心成分，是区分不同类型数据模型的依据。
数据模型中的操作和约束条件都是定义在相应的数据模式上的，不同数据模式上可以实现的操作类型和操作方式都不一样。
3．答：
在数据模型中有关数据结构及其相互间关系的描述被称为数据模式。
数据模式被分为外模式、概念模式和内模式三级。
1）概念模式：
又简称为模式，是关于整个数据库中数据的全局逻辑结构的描述。
2）外模式：
又称为子模式、用户模式，是关于某个用户所需数据的逻辑结构的描述。
外模式可由概念模式推导而出，是概念模式的一个子集
3）内模式：
又称为物理模式、存储模式，是关于数据库中数据的存储方式和物理结构的描述。
利用这三种模式可构造出三个层次上的数据库概念：
概念数据库、用户数据库、物理数据库。
在这三种数据库中，只有物理数据库是真实存在于计算机的外存中的，其他两种则是通过物理数据库由数据库管理系统构造而成。
4．答：
数据库中的数据模型可以将复杂的现实世界要求反映到计算机数据库中的物理世界中，这种反映是一个逐步转化的过程，它分为四个阶段，我们称为四个世界。
1）现实世界：
在客观世界中根据用户的需要划定边界的一个部分环境，它称为现实世界。
现实世界设定了需求的边界条件，为整个转换提供了客观基础与初始启动环境。
2）概念世界：
以现实世界为基础作进一步的抽象，最终形成一些基本概念与基本关系。
这些基本概念与基本关系可以用概念数据模型所提供的术语和方法统一表示，从而构成了一个新的世界即概念世界。
3）信息世界：
在概念世界的基础上进一步着重于在数据库系统级上的刻化，而构成的逻辑模型叫信息世界。
4）计算机世界：
在信息世界基础上致力于其在计算机物理结构上的描述，从而形成的物理模型叫计算机世界。
5．答：
（1）E-R模型：
利用实体、属性、联系来描述现实世界中的客观事物及其相互关系的概念数据模型称为实体-联系（E-R）模型。
现实世界中的客观事物可以抽象成为实体，事物的特性抽象成为实体中的属性，事物与事物之间的关联抽象成为实体之间的联系。
我们可以使用E-R图来表示E-R模型（图2-5-1）。
（2）EE-R模型：
对E-R模型进行扩充所构成的概念数据模型。
主要的扩充成分有两个：
（a）实体集属性：
一个实体集可以作为另一个实体集的属性而存在。
（b）IS-A联系：
如果实体集B是实体集A的一个子集，且具有比实体集A更多的属性，则我们称在实体集A与实体集B之间存在着一种特殊的IS-A联系。
其中的实体集A称为实体集B的超集，实体集B称为实体集A的子集。
子集B可以通过IS-A联系继承超集A中的所有属性。
EE-R模型可以用EE-R图来表示（图2-5-2）
（3）面向对象模型：
采用面向对象技术中的对象、类、继承、封装等概念来表示的概念数据模型。
其中：
●现实世界中能够相互区别开来的客观事物被抽象成为对象，每个对象有对象标识符（OID）、对象属性和对象中的方法三个组成部分。
对象具有封装性、OID的独立性和对象属性值的多值性。
●具有相同属性与方法的对象集合构成一个类。
类与类之间可以有继承和合成关系。
●类与类之间可以通过消息进行协作。
面向对象数据模型实际上就是一张复杂的类层次结构图（图2-5-3）。
（4）谓词模型：
利用一阶谓词逻辑来进行描述的概念数据模型。
其中：
用谓词来表示实体集以及实体与实体之间的联系，用内部谓词来定义实体中的属性，用谓词公式来表示实体中的关键字、模型中的操作和完整性约束条件。
6．答：
（1）层次模型的数据结构采用树形结构，层次模型上的数据约束是：
●只允许存在二元联系，不允许存在一元联系或多元联系；
●只允许存在实体集间的一种联系，不允许存在实体集间的多种联系；
●除根外每个实体集均可看成仅与一个联系相关；
●在一般情况下，实体集间的联系只允许出现一多函数对应关系（含一一对应），不允许出现多多函数对应关系；
●实体集间的联系是单向的，其方向是自顶向下。
层次模型上的数据操纵方式是：
●单棵树：
从根开始，自顶向下进行搜索定位。
●多棵树：
可以从一棵树中的结点跳到另一棵树的同名根结点中继续进行搜索定位。
（2）网状模型的数据结构是不加任何条件限制的无向图，在实现中采用简单二级树作为其实现结构。
网状模型上的数据操纵方式是：
●单棵树：
可以从根结点搜索到叶子结点，也可以从叶子结点搜索到根结点。
●多棵树：
可以从一棵树的某个结点跳到另一棵树的同名结点中继续进行搜索定位。
7．答：
层次模型
网状模型
关系模型
数据结构
复杂，受到的限制较多
结构灵活，但实现困难
结构简单，实现方便
数据操纵
数据的查询定位具有严格的方向性，操作复杂，只能提供低级的、过程性数据操纵子语言
操作复杂，只能提供低级的、过程性数据操纵子语言
操作方便，标准化程度高，具有高级的、非过程化数据子语言
理论基础
不足
不足
具有扎实的数学理论与关系规范化理论
易使用性
差
差
好
8．答：
关系模型的基本结构是由行和列组成的二维表格，该二维表格满足下列条件：
∙同一表中的属性名各不相同
∙表中的属性与次序无关
∙表中的元组均不相同
∙表中的元组与次序无关
∙表中的每一分量必须是不可分割的基本数据项
关系模型上的数据操纵，其操作对象与操作结果都是关系。
关系模型向用户提供了四种类型的操纵功能：
查询、插入、删除与修改，它们又可以被划分成五种基本操作：
属性指定，元组选择，关系的合并，元组插入，元组删除。
9．答：
目前流行的关系型数据库管理系统，有哪些你比较熟悉，试介绍其特点。
目前流行的关系数据库管理系统主要有：
Oracle、DB2、SQLServer、Sybase等。
其中Oracle与DB2都属于大型的数据库管理系统，占有整个关系数据库市场的绝大部分，而在我国国内又以Oracle数据库为主。
它们都具有较强的数据定义、数据操纵、数据控制和数据服务功能，提供了大量的服务性程序和访问接口工具，可以支持对大规模、超大规模数据量的存储和高效的存取。
SQLServer的功能和系统规模均小于上述的两个数据库系统，主要使用于Windows平台中。
Sybase则是最早提出C/S数据库体系结构的数据库系统，在关系数据库的发展历史中也占有十分重要的地位。
10．答：
你认为“数据模型”在整个数据库领域中是否有重要作用和地位，试详细说明之。
首先，利用数据模型可以将我们所面对的现实世界逐步抽象转化成计算机世界中的数据库实现。
其次，不同类型的数据模型，其描述能力和实现方法都不一样，在数据库的发展历史中，我们正是根据所采用的数据模型的不同来区分不同类型的数据库系统。
11．
答：
12．答：
13．答：
试述物理模型的主要内容。
物理给出了数据库系统在计算机中真正的物理实现结构，它包括数据及其相互关系的存储表示，有关索引与集簇的设计，以及存储空间的分配与使用等。
14．答：
在客观世界中根据用户的需要划定边界的一个部分环境，它称为现实世界。
现实世界设定了需求的边界条件，为整个转换提供了客观基础与初始启动环境。
以现实世界为基础作进一步的抽象，最终形成一些基本概念与基本关系。
这些基本概念与基本关系可以用概念数据模型所提供的术语和方法统一表示，从而构成了一个新的世界即概念世界。
在概念世界的基础上进一步着重于在数据库系统级上的刻化，而构成的逻辑模型叫信息世界。
在信息世界基础上致力于其在计算机物理结构上的描述，从而形成的物理模型叫计算机世界。
返回第二章习题
第三章关系数据库系统
1．答：
（1）数据结构简单：
关系数据库系统中采用统一的二维表作为数据结构，不存在复杂的内部连接关系，具有高度简洁性与方便性。
（2）用户使用方便：
关系数据库的使用不涉及系统内部物理结构，用户不必了解和干预系统内部组织，所用数据子语言均为非过程性语言。
（3）功能强：
可以构造复杂的数据模型，可以一次获取一组元组，具有修改数据间联系和数据模式的能力。
（4）数据独立性高：
具有很高的物理数据独立性和一定的逻辑数据独立性。
（5）理论基础深：
关系数据库系统是建立在代数和逻辑基础上的。
2．答：
（1）信息准则：
关系数据库的所有信息都应能在逻辑一级唯一地用表中的值显式表示，同时，数据库的结构描述也应在逻辑上组织成关系形式。
（2）确保访问准则：
应能保证用逻辑方式依靠表名，关键字值与列名的组合访问数据库中每一个数据的原子值。
（3）系统的空值处理准则：
系统具有处理空值的能力。
（4）基于资源管理的动态，联机目录：
描述数据库应与一般的数据采用同样的方式，并允许授权用户用同样的方式查询或扩充。
（5）同一的易用的数据子语言：
系统必须至少有一种语言能全面支持下列功能：
数据定义，视图定义，数据操作，完整性约束能力，授权机制和事务处理能力。
（6）视图更新准则：
用户能多视图作查询，还能对视图作一定能力的更新操作。
（7）高级插入，修改及删除操作：
（8）物理数据独立性
（9）逻辑数据独立性
（10）数据完整性准则：
应能支持三类数据完整性约束：
实体完整性，关联完整性和一般完整性约束。
（11）分布独立性：
当数据由集中存储变为分布存储或重新分布时，应用程序或用户终端的工作应保持不受影响。
（12）无损害原则：
如果某关系数据库系统允许使用每次处理一个元组的低级语言，则此种语言的使用不能损害数据完整性准则。
3．答：
关系代数与关系演算的表示能力基本相同，我们可以用关系演算公式来表示关系代数中的基本概念，反之依然。
4．答：
（略）
5．
答：
（1）关系代数：
关系演算：
（2）关系代数：
关系演算：
（3）关系代数：
关系演算：
6．答：
（1）关系代数：
关系演算：
（2）关系代数：
关系演算：
（3）关系代数：
关系演算：
（4）关系代数：
关系演算：
（5）关系代数：
关系演算：
（6）关系代数：
关系演算：
7.答：
关系代数是使用数学中的集合论来表示关系模型，其中：
关系用元组的集合来表示，关系模型上的数据操纵用集合上的运算来表示。
而关系演算则使用数理逻辑中的一阶谓词逻辑来表示关系模型，其中：
关系用谓词来表示，关系模型上的数据操纵用一阶谓词公式来表示。
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第四章关系数据库系统标准语言SQL
1．答：
SQL的特点有：
（1）SQL是一种基于关系代数的数据语言，其理论基础坚实；
（2）SQL是一种非过程化程度很高的语言，用户只要指出“干什么”二无需指出“怎么干”；
（3）SQL集数据定义，操纵与控制于一体，构成一个具有独特风格的一体化语言，此外它还集联机交互与嵌入于一体，使语言能适应广泛的使用环境；
（4）SQL语言功能强，它不但能表示关系代数的所有功能，还具有统计，计算，视图等其它功能；
（5）SQL数据独立性强，它所涉及的物理概念少；
（6）SQL语言简洁，易学易用。
SQL的功能包括：
数据定义、数据操纵、数据控制、与主语言的接口四个部分。
2．答：
关系数据库中的关系在SQL中又称为基表。
由若干张表（包括基表与视图）经映像语句构筑而成的表被称为视图。
基表与视图都采用二维表格结构，都统称为表。
但基表中的数据（元组）需要有数据库中的物理存储空间，而视图在数据库中只保存其定义信息，其数据并不占用存储空间，而是来源于定义该视图的基表。
视图上的数据操纵命令最终都将转化成相应基表上的操作才能得以实现。
3．答：
嵌入式SQL在实现上需要解决下面三个方面的问题：
1）主语言语句与SQL语句的区别：
通过在嵌入式SQL语句的前面和后面分别加上前缀（EXECSQL）和后缀（；或ENDEXEC）来区分。
2）主语言变量与SQL变量的区别：
在嵌入式SQL语句中使用的主语言变量要加上前缀（；），以示区别。
3）SQL语言的集合量与主语言的标量之间的接口：
可以使用游标来实现从SQL语言的集合量到主语言的标量的数据转换。
与游标有关的操作有：
定义游标、打开游标、推进游标和关闭游标。
4．答：
⑴SELECT医生.名称
FROM医生，病房
WHERE医生.管辖病房号=病房.编号AND病房.名称=‘外科’
⑵SELECT医生.名称FROM医生WHERE医生.管辖病房号=13
⑶SELECT医生.名称
FROM医生，病人
WHERE医生.管辖病房号=病人.病房号AND病人.名称=‘李维德’
⑷SELECTCOUNT（*）
FROM病房，病人
WHERE病房.编号=病人.病房号AND病房.名称=‘内科’AND病人.患何种病=‘失盗癌’
5．答：
（1）SELECTS#,SnFROMSWHERESd=计算机
（2）SELECTC.C#,C.Cn
FROMS,C,SC
WHEREC.C#=SC.C#ANDSC.S#=S.S#ANDS.Sd=’计算机’
（3）SELECTS.Sn
FROMS,C,SC
WHERES.S#=SC.S#ANDSC
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