數(shù)據(jù)庫 第四章關系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化

1、第四章 關系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化習題1試給出各類關系系統(tǒng)的定義：最小關系系統(tǒng)；關系完備上的系統(tǒng)；全關系型的關系系統(tǒng)。2試述全關系型系統(tǒng)應滿足的十二條準則，以及十二條基本準則的實際意義和理論意義。3試述查詢優(yōu)化在關系數(shù)據(jù)庫中的重要性和可能性。4對學生-課程數(shù)據(jù)庫有如下的查詢：SELECT CnameFROM Student， Course， SCWHERE Student。Sno=SC。SnoAND SC。Cno=Course。CnoAND Student。Sdept=IS；此查詢要求信息系學生選修了的所有課程名稱。試畫出用關系代數(shù)表示的語法樹，并用關系代數(shù)表達式優(yōu)化算法對原始的語法樹進行優(yōu)化處理，

2、畫出優(yōu)化后的標準優(yōu)化樹。5試述查詢優(yōu)化的一般準則。6試述查詢優(yōu)化的一般步驟。參考答案1答：最小關系系統(tǒng)。一個系統(tǒng)可定義為最小關系系統(tǒng)，當且僅當它：（1） 支持關系數(shù)據(jù)庫（關系數(shù)據(jù)結構），從用戶觀點看，關系數(shù)據(jù)庫由表構成，并且只有表這一種結構（2）支持選擇、投影和（自然）連接運算，對這些運算不必要求定義任何物理存取路徑。關系上完備的系統(tǒng)：這類系統(tǒng)支持關系數(shù)據(jù)結構和所有的關系代數(shù)操作（或者功能上與關系代數(shù)等價的操作）。全關系型的關系系統(tǒng)：這類系統(tǒng)支持關系模型的所有特征。即不僅是關系上完備的而且支持數(shù)據(jù)結構中域的概念，支持實體完整和參照完整性。2答：關系模型的奠基人E。F。Codd具體地給出了全關系

3、型的關系系統(tǒng)應遵循的十二條基本準則。從實際意義上看，這十二條準則可以作為評價或購買關系型產品的標準。從理論意義上看，它是對關系數(shù)據(jù)模型具體而又深入的論述，是從理論和實際緊密結合的高度對關系型DBMSR 評述。準則0 一個關系型的DBMS必須能完全通過它的關系能力來管理數(shù)據(jù)庫。準則1信息準則。關系型DBMS的所有信息都應在邏輯一級上用一種方法即表中的值顯式地表示。準則2保證訪問準則。依靠表名、主碼和列名的組合，保證能以邏輯方式訪問關系數(shù)據(jù)庫中的每個數(shù)據(jù)項（分量值）。準則3空值的系統(tǒng)化處理。全關系型的DBMS應支持空值的概念，并用系統(tǒng)化的方式處理空值。準則4基于關系模型的動態(tài)的聯(lián)機數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)庫

4、的描述在邏輯級應該和普通數(shù)據(jù)采用同樣的方式，使得授權用戶可以使用查詢一般數(shù)據(jù)所用的關系語言來查詢數(shù)據(jù)庫的描述信息。準則5統(tǒng)一的數(shù)據(jù)語言準則 。準則6視圖更新準則。所有理論上可更新的視圖也應該允許由系統(tǒng)更新。準則7高級的插入、修改和刪除操作。準則8數(shù)據(jù)物理獨立性。無論數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)在存儲表示或存取方法上作任何變化，應用程序和終端活動都保持邏輯上的不變性。準則9數(shù)據(jù)邏輯獨立性。當對基本關系進行理論上信息不受損的任何改變時，應用程序和終端活動都保持邏輯上的不變性。準則10數(shù)據(jù)完整性的獨立性。關系數(shù)據(jù)的完整性約束條件必須是用數(shù)據(jù)庫語言定義并存儲在數(shù)據(jù)字典中的，而不是在應用程序中加以定義的。準則11分布獨

5、立性。關系型DBMS具有分布獨立性。準則12無破壞準則。如果一個關系系統(tǒng)具有一個低級（指一次處理一個記錄）語言，則這個低級語言不能違背或繞過完整性準則。3答：重上性：關系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化既是RDBMS實現(xiàn)關鍵技術又是關系系統(tǒng)的優(yōu)點所在。它減輕了用戶選擇存取路徑的負擔。用戶只上提出”干什么”，不必指出”怎么干”。查詢優(yōu)化的優(yōu)點不僅于用戶不必考慮如何最好地表達查詢以獲得較好的效率，而且在于系統(tǒng)可以比用戶程序的”優(yōu)化”做得更好?？赡苄裕哼@是因為：（1）優(yōu)化器可以從數(shù)據(jù)字典中獲取許多統(tǒng)計信息，例如關系中的元組數(shù)、關系中每個屬性值的分布情況、這些屬性上是否有索引、是什么索引（B+樹索引還是HASH索引或惟

6、一索引或組合索引）等。優(yōu)化器可以根據(jù)這些信息選擇有效的執(zhí)行計劃，而用戶程序則難以獲得這些信息。（2）如果數(shù)據(jù)庫的物理統(tǒng)計信息改變了，系統(tǒng)可以自動對查詢進行重新優(yōu)化以選擇相適應的執(zhí)行計劃。在非關系系統(tǒng)中必須重寫程序，而重寫程序在實際應用中往往是不太可能的。（3）優(yōu)化器可以考慮數(shù)十甚至數(shù)百種不同的執(zhí)行計劃，從中選出較優(yōu)的一個，而程序員一般只能考慮有限的幾種可能性。（4）優(yōu)化器中包括了很多很復雜的優(yōu)化技術，這些優(yōu)化技術往往只有最好的程序員才能掌握。系統(tǒng)的自動優(yōu)化相當于使得所有人都擁有這些優(yōu)化技術。4答：5答：下面的優(yōu)化策略一般能提高查詢效率：（1）選擇運算應盡可能先做；（2）把投影運算和選擇運算同時進行；（3）把投影同其或其后的雙目運算結合起來執(zhí)行；（4）把某些選擇同在它前面執(zhí)行的笛卡兒積結合起來成為一個連接運算；（5）找出公共子表達式；（6）選取合適的連接算法。6答：各個關系系統(tǒng)的優(yōu)化方法不盡相同，大致的步驟可以歸納如下：（1）