數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論第五版第七章習題解答和解析

1、第七章 習題解答與解析 1、試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程。 答: 這里只概要列出數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程得六個階段 : (1) 需求分析 ; (2) 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 ; (3) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 ; (4) 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計 ; (5) 數(shù)據(jù)庫實施 ; (6) 數(shù)據(jù)庫運行與維護。 這就是一個完整得實際數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)得設(shè)計過程。不僅包括設(shè)計數(shù)據(jù)庫本身,還包括數(shù)據(jù)庫 得實施、運行與維護。 設(shè)計一個完善得數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)往往就是上述六個階段得不斷反復。 解析 :希望讀者能夠認真閱讀概論 7、 1 得內(nèi)容 ,了解并掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程。 2、試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計部分形成得數(shù)據(jù)庫模式。 答: 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計得不同階段形成數(shù)

2、據(jù)庫得各級模式,即 : (1) 在概念設(shè)計階段形成獨立于機器特點,獨立于各個 DB MS 產(chǎn)品得概念模式 ,在本篇中就就是 ER 圖 ; (2) 在邏輯設(shè)計階段將 ER 圖轉(zhuǎn)換成具體得數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持得數(shù)據(jù)模型,如關(guān)系模型 ,形成數(shù)據(jù)庫邏 輯模式 ,然后在基本表得基礎(chǔ)上再建立必要得視圖(View), 形成數(shù)據(jù)得外模式 ; (3) 在物理設(shè)計階段 ,根據(jù) DB MS 特點與處理得需要 ,進行物理存儲安排 ,建立索引 ,形成數(shù)據(jù)庫內(nèi) 模式。 讀者可以參考概論上圖 7、4。圖中概念模式就是面向用戶與設(shè)計人員得,屬于概念模型得層次 ; 邏輯模式、外模式、內(nèi)模式就是 DBMS 支持得模式 ,屬于數(shù)據(jù)模型得

3、層次 ,可以在 DBMS 中加以描述 與存儲。 3、需求分析階段得設(shè)計目標就是什么? 調(diào)查得內(nèi)容就是什么 ? 答 需求分析階段得設(shè)計目標就是通過詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理得對象(組織、部門、 企業(yè)等 ),充分了解 原系統(tǒng) (手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng) )工作概況 ,明確用戶得各種需求 ,然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)得功能。 調(diào)查得內(nèi)容就是“數(shù)據(jù)”與“處理”,即獲得用戶對數(shù)據(jù)庫得如下要求 : (1) 信息要求 ,指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息得內(nèi)容與性質(zhì),由信息要求可以導出數(shù)據(jù)要求 ,即在數(shù) 據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù) ; (2) 處理要求 ,指用戶要完成什么處理功能 ,對處理得響應時間有什么要求 ,處理方式就是批

4、處理還就 是聯(lián)機處理 ; (3) 安全性與完整性要求。 詳細得可以參考概論上7、 2。 4、數(shù)據(jù)字典得內(nèi)容與作用就是什么? 答 數(shù)據(jù)字典就是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述得集合。數(shù)據(jù)字典得內(nèi)容通常包括 :(1) 數(shù)據(jù)項 ;(2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ;(3) 數(shù)據(jù)流 ;(4) 數(shù)據(jù)存儲 ;(5) 處理過程五個部分。其中數(shù)據(jù)項就是數(shù)據(jù)得最小組成單位,若干個數(shù)據(jù)項可以 組成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)項與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得定義來描述數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)存儲得邏輯內(nèi)容。 數(shù)據(jù)字典得作用 : 數(shù)據(jù)字典就是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)得描述,在需求分析階段建立 ,就是下一步進行概念設(shè)計得基礎(chǔ) ,并在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中不斷修改、充實、完善。 ( 詳細參

5、考概論上 7、 2、 3。注意 ,數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段形成得數(shù)據(jù)字典與DBMS 中得數(shù)據(jù)字典 不同 ,后者就是 DBMS 關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)得描述 ,當然兩者就是有聯(lián)系得 )。 5、什么就是數(shù)據(jù)庫得概念結(jié)構(gòu)? 試述其特點與設(shè)計策略。 答 概念結(jié)構(gòu)就是信息世界得結(jié)構(gòu) ,即概念模型 ,其主要特點就是 : (1) 能真實、充分地反映現(xiàn)實世界 ,包括事物與事物之間得聯(lián)系 ,能滿足用戶對數(shù)據(jù)得處理要求 ,就是 對現(xiàn)實世界得一個真實模型 ; (2) 易于理解 ,從而可以用它與不熟悉計算機得用戶交換意見,用戶得積極參與就是數(shù)據(jù)庫設(shè)計成功 得關(guān)鍵 ; (3) 易于更改 ,當應用環(huán)境與應用要求改變時 ,容易對概念模型修

6、改與擴充 ; (4) 易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。 概念結(jié)構(gòu)得設(shè)計策略通常有四種 : 1) 自頂向下 ,即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)得框架 2) 自底向上 ,即首先定義各局部應用得概念結(jié)構(gòu) 3) 逐步擴張 ,首先定義最重要得核心概念結(jié)構(gòu) 構(gòu) ,直至總體概念結(jié)構(gòu) ; 4) 混合策略 ,即將自頂向下與自底向上相結(jié)合 為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計得各局部概念結(jié)構(gòu)。 6、定義并解釋概念模型中以下術(shù)語 答 ,然后逐步細化 ; ,然后將它們集成起來 ,得到全局概念結(jié)構(gòu) ; ,然后向外擴充 ,以滾雪球得方式逐步生成其她概念結(jié) ,用自頂向下策略設(shè)計一個全局概念結(jié)構(gòu)得框架,以它 :實體,實體型,實體集

7、 ,屬性,碼,實體聯(lián)系圖 (ER 圖) 實體 :客觀存在并可以相互區(qū)分得事物叫實體。 實體型 :具有相同屬性得實體具有相同得特征與性質(zhì),用實體名及其屬性名集合來抽象與刻畫同類實 體,稱為實體型。 實體集 :同型實體得集合稱為實體集。 屬性 :實體所具有得某一特性 ,一個實體可由若干個屬性來刻畫。 碼:惟一標識實體得屬性集稱為碼。 實體聯(lián)系圖 (ER 圖): 提供了表示實體型、屬性與聯(lián)系得方法: ? 實體型 :用矩形表示 , 矩形框內(nèi)寫明實體名 ; ? 屬性 :用橢圓形表示 ,并用無向邊將其與相應得實體連接起來; ? 聯(lián)系 :用菱形表示 ,菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名 ,并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來,

8、同時在無向邊旁標 上聯(lián)系得類型 (1:1,1: n 或 m: n) 。 7、學校中有若干系 ,每個系有若干班級與教研室 ,每個教研室有若干教員 ,其中有得教授與副教授每人各 帶若干研究生 ; 每個班有若干學生 ,每個學生選修若干課程 ,每門課可由若干學生選修。請用ER 圖畫出 此學校得概念模型。 在畫 ER 圖時 ,讀者可以按照習題中對問題得描述一步一步畫出每一句話中涉及得實體,再根據(jù)給 出得實際語義 ,畫出實體之間得聯(lián)系。 例如 ,每個教研室有若干教員 ,每個班有若干學生 ,可以畫出教研室與 教員、班級與學生之間一對多得聯(lián)系。再如,有得教授與副教授每人各帶若干研究生,而一個研究生一般 指定一

9、個導師 ,這就是通常得規(guī)則 ,所以可以畫出教員與學生之間一對多得聯(lián)系。 學械 ER圖中各實體得屬性假設(shè)為： 系:系編號,系名 班級:班級編號，班級名 教研室：教研室編號，教研室 學生：學號,姓名，學歷 課程:課程編號，課程名 教員：職工號，姓名，職稱 各聯(lián)系得屬性為：選修:成績，其她聯(lián)系無屬性。 &某工廠生產(chǎn)若干產(chǎn)品，每種產(chǎn)品由不同得零件組成，有得零件可用在不同得產(chǎn)品上。這些零件由不同 得原材料制成，不同零件所用得材料可以相同。這些零件按所屬得不同產(chǎn)品分別放在倉庫中，原材料按照 類別放在若干倉庫中。請用ER圖畫出此工廠產(chǎn)品、零件、材料、倉庫得概念模型。 對實體之間聯(lián)系得語義描述有時不就是直截了

10、當?shù)茫枰獜膶ΜF(xiàn)實世界得整體描述中進行分析，導出 實體之間得某種聯(lián)系。就如本題中 ，“零件與倉庫得聯(lián)系”就要從以下描述中分析：“零件按所屬得不同 產(chǎn)品分別放在倉庫中”。因為一個產(chǎn)品由多種零件組成得 ，所以一個倉庫中存放多種零件 ；反過來一種零件 就是放在一個倉庫還就是多個倉庫中呢？因為一種零件可以用在多種產(chǎn)品上，這些零件按所屬得不同 產(chǎn)品分別放在倉庫中，于就是知道一種零件可以放在多個倉庫中，所以零件與倉庫之間就是多對多得聯(lián) 系。 “材料與倉庫得聯(lián)系”則根據(jù)“原材料按照類別放在若干倉庫”這句話就可以得出：一個倉庫中放 多種材料，而一種材料只放在一個倉庫中，所以倉庫與材料之間就是一對多得聯(lián)系。 產(chǎn)

11、品 ER圖中各實體得屬性假設(shè)為： 產(chǎn)品：產(chǎn)品號，產(chǎn)品名 零件:零件號，零件名 原材料：原材料號，原材料名，類別 倉庫：倉庫號，倉庫名 各聯(lián)系得屬性為： 產(chǎn)品得組成：使用零件量 零件制造：使用原材料量 零件存儲：存儲量 材料存放：存放量 9、 什么就是數(shù)據(jù)庫得邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計？試述其設(shè)計步驟。 DBMS 數(shù)據(jù)庫得邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計就就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好得基本ER圖轉(zhuǎn)換為與選用得 產(chǎn)品所支持得數(shù)據(jù)模型相符合得邏輯結(jié)構(gòu)。設(shè)計步驟為： （1）將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為特定 DBMS支持下得數(shù)據(jù)模型：關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型等； （2）對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化。 10、試把習題7與習題8中得ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。 習題7中得

12、ER圖轉(zhuǎn)換得關(guān)系模型如下，其中有劃畫線得屬性就是主碼屬性： 系（系編號，系名,學校名） 班級（班級編號，班級名，系編號） 教研室（教研室編號，教研室，系編號） 學生（學號，姓名，學歷，班級編號，導師職工號） 課程（課程編號，課程名） 教員（職工號，姓名，職稱，教研室編號） 選課（學號，課程編號，成績） 習題8中得ER圖轉(zhuǎn)換得關(guān)系模型如下，其中有劃畫線得屬性就是主碼屬性： 產(chǎn)品（產(chǎn)品號產(chǎn)品名，倉庫號） 零件（零件號，零件名） 原材料（原材料號，原材料名，類別，倉庫號，存放量） 倉庫（倉庫號，倉庫名） 產(chǎn)品組成（產(chǎn)品號，零件號，使用零件量） 零件組成（零件號，原材料號，使用原材料量） 零件儲存（零

13、件號，倉庫號，存儲量） 11、試用規(guī)范化理論中有關(guān)范式得概念分析習題7中您設(shè)計得關(guān)系模型中各個關(guān)系模式得碼，它們屬 于第幾范式 ？會產(chǎn)生什么更新異常 ？ 習題7中設(shè)計得各個關(guān)系模式得碼都用下劃線注明，這些關(guān)系模式都只有一個碼，且都就是惟一決 定得因素，所以都屬于 BCNF。不會產(chǎn)生更新異常現(xiàn)象。 12規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫設(shè)計有什么指導意義？ 答 規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員判斷關(guān)系模式得優(yōu)劣提供了理論標準，可用以指導關(guān)系數(shù)據(jù)模型得優(yōu) 化，用來預測模式可能出現(xiàn)得問題，為設(shè)計人員提供了自動產(chǎn)生各種模式得算法工具，使數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作 有了嚴格得理論基礎(chǔ)。可參考概論上7、4、2有關(guān)數(shù)據(jù)模型得優(yōu)化得內(nèi)容 ）。

14、 13、試述數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計得內(nèi)容與步驟。 答 數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上得存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫得物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定得 DBMS。為一 個給定得邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應用要求得物理結(jié)構(gòu)，就就是數(shù)據(jù)庫得物理設(shè)計得主要內(nèi)容。 數(shù)據(jù)庫得物理設(shè)計步驟通常分為兩步： （1）確定數(shù)據(jù)庫得物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法與存儲結(jié)構(gòu)； （2）對物理結(jié)構(gòu)進行評價，評價得重點就是時間效率與空間效率。 詳細參考概論 7、5。 14、 數(shù)據(jù)輸入在實施階段得重要性就是什么？如何保證輸入數(shù)據(jù)得正確性？ 答 數(shù)據(jù)庫就是用來對數(shù)據(jù)進行存儲、管理與應用得，因此在實施階段必須將原有系統(tǒng)中得歷史數(shù)據(jù)輸 入到數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)

15、量一般都很大 ，而且數(shù)據(jù)來源于部門中得各個不同得單位。數(shù)據(jù)得組織方式、結(jié)構(gòu)與 格式都與新設(shè)計得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有相當?shù)貌罹?，組織數(shù)據(jù)錄入就要將各類源數(shù)據(jù)從各個局部應用中抽取出 來，分類轉(zhuǎn)換，最后綜合成符合新設(shè)計得數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)得形式，輸入數(shù)據(jù)庫。因此這樣得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、組織入庫 得工作就是相當費力費時得工作。特別就是原系統(tǒng)就是手工數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)時，各類數(shù)據(jù)分散在各種不同 得原始表格、憑證、單據(jù)之中，數(shù)據(jù)輸入工作量更大。 保證輸入數(shù)據(jù)正確性得方法：為提高數(shù)據(jù)輸入工作得效率與質(zhì)量，應該針對具體得應用環(huán)境設(shè)計一 個數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)，由計算機來完成數(shù)據(jù)入庫得任務(wù)。在源數(shù)據(jù)入庫之前要采用多種方法對它們進行檢 驗，以防止不

16、正確得數(shù)據(jù)入庫。 15、 什么就是數(shù)據(jù)庫得再組織與重構(gòu)造？為什么要進行數(shù)據(jù)庫得再組織與重構(gòu)造？ 答 數(shù)據(jù)庫得再組織就是指：按原設(shè)計要求重新安排存儲位置、回收垃圾、減少指針鏈等，以提高系統(tǒng)性 能。 數(shù)據(jù)庫得重構(gòu)造則就是指部分修改數(shù)據(jù)庫得模式與內(nèi)模式，即修改原設(shè)計得邏輯與物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù) 庫得再組織就是不修改數(shù)據(jù)庫得模式與內(nèi)模式得。 進行數(shù)據(jù)庫得再組織與重構(gòu)造得原因： 數(shù)據(jù)庫運行一段時間后，由于記錄不斷增、刪、改，會使數(shù)據(jù)庫得物理存儲情況變壞降低了數(shù)據(jù)得存 取效率，數(shù)據(jù)庫性能下降，這時DBA就要對數(shù)據(jù)庫進行重組織。DBMS 一般都提供用于數(shù)據(jù)重組織得實 用程序。 數(shù)據(jù)庫應用環(huán)境常常發(fā)生變化，如增加新

17、得應用或新得實體，取消了某些應用，有得實體與實體間得 聯(lián)系也發(fā)生了變化等，使原有得數(shù)據(jù)庫設(shè)計不能滿足新得需求，需要調(diào)整數(shù)據(jù)庫得模式與內(nèi)模式。這就要 進行數(shù)據(jù)庫重構(gòu)造。 補充習題 1、選擇題 (1) 數(shù)據(jù)庫外模式就是在下列哪個階段設(shè)計()。 A、數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計B、數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 C、數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計D、數(shù)據(jù)庫實施與維護 (2) 生成DBMS系統(tǒng)支持得數(shù)據(jù)模型就是在下列哪個階段完成()。 A、數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計B、數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 C、數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計D、數(shù)據(jù)庫實施與維護 (3) 根據(jù)應用需求建立索引就是在下列哪個階段完成()。 A、數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計B、數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 C、數(shù)據(jù)庫物理設(shè)

18、計D、數(shù)據(jù)庫實施與維護 (4) 員工性別得取值，有得為“男”、“女”，有得為“1”、“0”，這種情況屬于()。 A、屬性沖突B、命名沖突 C、結(jié)構(gòu)沖突D、數(shù)據(jù)冗余 2、填空題 (1) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法包括 、與統(tǒng)一建模語言 (UML)方法等。 (2) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計得基本步驟包括需求分析、 、 _、_、數(shù)據(jù)庫實施、 數(shù)據(jù)庫運行與維護等。 (3) 集成局部ER圖要分兩個步驟，分別就是 _與_。 (4) 數(shù)據(jù)庫常見得存取方法主要有_、_與Hash方法。 3、問答題 (1)在進行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計時，將事物作為屬性得基本準則就是什么。 將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時，可以如何處理實體型間得聯(lián)系。 4、綜合題 (1)某

19、商場可以為顧客辦理會員卡，每個顧客只能辦理一張會員卡，顧客信息包括顧客 姓名、地址、電話、 身份證號，會員卡信息包括號碼、等級、積分，給出該系統(tǒng)得ER圖。 按照下列說明修改題(1)中得要求，分別給出相應得 ER圖： 顧客具有多個地址與多個電話號碼，地址包括省、市、區(qū)、街道 ，電話號碼包括區(qū)號、號碼； 顧客具有多個地址，每個地址具有多個電話號碼 ，地址包括省、市、區(qū)、街道，電話號碼 包括區(qū)號、號 碼。 (3) 某數(shù)據(jù)庫記錄樂隊、成員與歌迷得信息，樂隊包括名稱、多個成員、一個隊長，隊長也 就是樂隊得成 員，成員包括名字、性別，歌迷包括名字、性別、喜歡得樂隊、喜歡得成員。 畫出基本得ER圖； 修改E

20、R圖，使之能夠表示成員在樂隊得工作記錄，包括進入樂隊時間以及離開樂隊時間。 (4) 考慮某個IT公司得數(shù)據(jù)庫信息： 部門具有部門編號、部門名稱、辦公地點等屬性； 部門員工具有員工編號、姓名、級別等屬性，員工只在一個部門工作； 每個部門有唯一一個部門員工作為部門經(jīng)理； 實習生具有實習編號、姓名、年齡等屬性，只在一個部門實習； 項目具有項目編號、項目名稱、開始日期、結(jié)束日期等屬性； 每個項目由一名員工負責，由多名員工、實習生參與； 一名員工只負責一個項目，可以參與多個項目，在每個項目具有工作時間比； 每個實習生只參與一個項目。 畫出ER圖，并將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型(包括關(guān)系名、屬性名、碼與完整性約束條件)。 補充習題答案 1、選擇題 (1) (4) B B C A 2、填空題 (1) 新奧爾良方法 基于ER模型得方法3NF得設(shè)計方法面向?qū)ο蟮迷O(shè)計方法 (2) 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計物理