數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用 習(xí)題及答案 第五章

習(xí)題55.1名詞解釋數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)答：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理體統(tǒng)上，構(gòu)造一個(gè)性能良好的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的信息要求和處理要求?；?NF的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法答：基于3NF的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法是一種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，其基本思想是在需求分析的基礎(chǔ)上，確定數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的全部屬性和屬性間的依賴關(guān)系，將它們組織在一個(gè)單一的關(guān)系模式中，然后再分析模式中不符合3NF的約束條件，將其進(jìn)行投影分解，規(guī)范成若干個(gè)3NF關(guān)系模式的集合?；贓-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法答：基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法是由P.P.S.chen于1976年提出的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，其基本思想是在需求分析的基礎(chǔ)上，用E-R圖構(gòu)造一個(gè)反映現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體之間聯(lián)系的企業(yè)模式，然后再將此企業(yè)模式轉(zhuǎn)換成基于某一特定的DBMS的概念模式。5.2什么是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)？試述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的步驟。答：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理體統(tǒng)上，構(gòu)造一個(gè)性能良好的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的信息要求和處理要求。其中：信息需求信息需求表示一個(gè)單位所需要的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，表達(dá)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)的要求，也就是靜態(tài)要求。信息需求定義所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)將要用到的所有信息，描述實(shí)體、屬性、聯(lián)系的性質(zhì)，描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。處理需求處理需求表示一個(gè)單位需要經(jīng)常進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，表達(dá)了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)處理要求，也就是動(dòng)態(tài)要求。處理需求定義所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)將要進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，描述操作的優(yōu)先次序、操作執(zhí)行的頻率和場(chǎng)合，描述操作與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)就是把現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)，根據(jù)各種應(yīng)用處理的要求，加以合理地組織，使其滿足硬件和操作系統(tǒng)的特性；同時(shí)，利用已有的DBMS建立數(shù)據(jù)庫(kù)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟包括：需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)5.3試述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需求分析階段的任務(wù)和方法。答：需求分析的任務(wù)是通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。需求分析常用的方法有：跟班分析。通過(guò)親身參加業(yè)務(wù)工作來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況。這種方法可以比較準(zhǔn)確地理解用戶的需求，但比較耗費(fèi)時(shí)間。開(kāi)調(diào)查會(huì)。通過(guò)與用戶座談來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶需求。座談時(shí)，參加者之間可以相互啟發(fā)。請(qǐng)專人介紹和詢問(wèn)。對(duì)某些調(diào)查中的問(wèn)題，可以請(qǐng)專業(yè)人員介紹情況并進(jìn)行咨詢。設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫。如果調(diào)查表設(shè)計(jì)得合理，這種方法是很有效，也很易于用戶接受的。查閱記錄。即查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄，包括原始單據(jù)、賬簿、報(bào)表等。5.4數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用分別是什么？答：數(shù)據(jù)流圖是結(jié)構(gòu)化分析方法中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具，它以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動(dòng)和處理的過(guò)程。構(gòu)造數(shù)據(jù)流圖的目的是為了系統(tǒng)分析師與用戶能夠進(jìn)行明確的交流，以便指導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)字典是將數(shù)據(jù)流程圖中各個(gè)要素的具體內(nèi)容和特征，以特定格式記錄下來(lái)，所形成的文檔。它主要包括：數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、加工、文件、外部實(shí)體等內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身。數(shù)據(jù)本身將存放在物理數(shù)據(jù)庫(kù)中，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)管理。數(shù)據(jù)字典有助于這些數(shù)據(jù)的進(jìn)一步管理和控制，為設(shè)計(jì)人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行階段控制有關(guān)數(shù)據(jù)提供依據(jù)。5.5視圖集成時(shí)，分E-R圖之間的沖突有哪些？解決這些沖突的方法是什么？答：屬性沖突屬性域沖突，即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同，如零件號(hào)，有的部門作為整數(shù)對(duì)待，有的部門則使用字符串。不同部門對(duì)零件號(hào)的編碼也可能不同。屬性取值單位沖突：如零件重量，有的部門以公斤為單位，有的部門以克為單位。命名沖突包括同名異義和異名同義。如科研項(xiàng)目，財(cái)務(wù)科稱為項(xiàng)目，科研處稱為課題，生產(chǎn)管理處稱為工程，這就是一個(gè)異名同義的例子。結(jié)構(gòu)沖突同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象。如在教學(xué)管理中，職稱是一個(gè)屬性；而在人事管理中，因?yàn)槁毞Q與工資、住房掛鉤，因此是一個(gè)實(shí)體。同一實(shí)體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同。實(shí)體間的聯(lián)系在不同分E-R圖中為不同類型：如生產(chǎn)子系統(tǒng)分E-R圖中，產(chǎn)品和零件構(gòu)成1:n聯(lián)系。而物資子系統(tǒng)分E-R圖中，產(chǎn)品、零件、供應(yīng)商三者構(gòu)成多對(duì)多聯(lián)系。解決這些沖突的方法有：修改視圖使得相互一致合并視圖重構(gòu)5.6試述數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟。答：將E-R模型轉(zhuǎn)換為等價(jià)的關(guān)系模式按需要對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化對(duì)規(guī)范化后的模式進(jìn)行評(píng)價(jià)根據(jù)局部應(yīng)用的需要，設(shè)計(jì)用戶外模式5.7試述E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。答：E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換一般應(yīng)遵循如下原則：實(shí)體的轉(zhuǎn)換。一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。聯(lián)系的轉(zhuǎn)換。一個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)化為一個(gè)關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)化為關(guān)系的屬性，該關(guān)系的碼則有幾種情況：若聯(lián)系為1:1，則每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼。若聯(lián)系為1:n，則關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。若聯(lián)系為m:n，則關(guān)系的碼為諸實(shí)體碼的組合。三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的多元聯(lián)系、同一實(shí)體集內(nèi)的自反聯(lián)系的轉(zhuǎn)換規(guī)則與二元聯(lián)系相同。（3）具有相同碼的關(guān)系模式可合并。5.8規(guī)范化理論對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)有什么指導(dǎo)意義。答：在概念設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)把關(guān)系規(guī)范化的某些思想用作構(gòu)造實(shí)體類型和聯(lián)系類型的標(biāo)準(zhǔn)，在邏輯設(shè)計(jì)階段，仍然要使用關(guān)系規(guī)范化的理論來(lái)設(shè)計(jì)模式和評(píng)價(jià)模式。規(guī)范化的目的是減少乃至消除關(guān)系模式中存在的各種異常，改善完整性、一致性和存儲(chǔ)效率。5.9試述數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化方法。答：確定范式級(jí)別考察關(guān)系模式的函數(shù)依賴關(guān)系，確定范式等級(jí)。找出所有“數(shù)據(jù)字典”中得到的數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系，對(duì)各模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。按照數(shù)據(jù)依賴?yán)碚搶?duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考察是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴和多值依賴等，確定各關(guān)系模式屬于第幾范式。實(shí)施規(guī)范化處理確定范式級(jí)別后，根據(jù)應(yīng)用需求，判斷它們對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境是否合適，確定對(duì)于這些模式是否進(jìn)行合并或分解。5.10試述數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟。答：數(shù)據(jù)庫(kù)最終要存儲(chǔ)在物理設(shè)備上。對(duì)于給定的邏輯數(shù)據(jù)模型，選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)可分為兩步：確定物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中主要指存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率5.11數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段的主要任務(wù)是什么？答：數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施主要包括以下工作：建立實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)入庫(kù)編制和調(diào)試應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行5.12數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，有哪些維護(hù)工作？答：數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性控制數(shù)據(jù)庫(kù)性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織和重構(gòu)造5.13某商業(yè)集團(tuán)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)信息如下。該系統(tǒng)中包含三個(gè)實(shí)體集：一是“倉(cāng)庫(kù)”實(shí)體集，屬性有倉(cāng)庫(kù)號(hào)、倉(cāng)庫(kù)名和地址等；二是“商店”實(shí)體集，屬性有商店號(hào)、商店名、地址等；三是“商品”實(shí)體集，屬性有商品號(hào)、商品名、單價(jià)。設(shè)倉(cāng)庫(kù)與商品之間存在“庫(kù)存”聯(lián)系，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)可存儲(chǔ)若干種商品，每種商品存儲(chǔ)在若干倉(cāng)庫(kù)中，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)每存儲(chǔ)一種商品有存儲(chǔ)日期及存儲(chǔ)量；商店與商品之間存在著“銷售”聯(lián)系，每個(gè)商店可銷售若干種商品，每種商品可在若干商店里銷售，每個(gè)商店銷售一種商品有月份和月銷售量?jī)蓚€(gè)屬性。請(qǐng)?jiān)谏鲜霰尘敖榻B的基礎(chǔ)上，完成如下數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（1）試畫出E-R圖，并在圖上注明聯(lián)系類型；（2）將E-R圖轉(zhuǎn)換成滿足3NF的關(guān)系模式，并標(biāo)識(shí)主外鍵（用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）答：（1）（2）倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，倉(cāng)庫(kù)名，地址）商店（商店號(hào)，商店名，地址）商品（商品號(hào)，商品名，單價(jià)）銷售（商店號(hào)，商品號(hào)，銷售月份，銷量量）庫(kù)存（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，商品號(hào)，存儲(chǔ)日期，存儲(chǔ)量）5.14現(xiàn)針對(duì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目建立“科研項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”，其中，學(xué)生信息包括：學(xué)號(hào)，姓名，性別，所在學(xué)院；學(xué)院信息包括：學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名稱，辦公電話；教師信息包括：教師編號(hào)，姓名，性別，職稱，所在學(xué)院；項(xiàng)目信息包括：項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目名稱，開(kāi)始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，職稱。各實(shí)體之間的關(guān)系為：一個(gè)學(xué)生可以參與教師的多個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目可以有多個(gè)學(xué)生參加，每個(gè)學(xué)生選定項(xiàng)目后要承擔(dān)相應(yīng)的任務(wù)；一個(gè)教師可以主持多個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目只能由一個(gè)教師作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。請(qǐng)?jiān)谏鲜霰尘敖榻B的基礎(chǔ)上，完成如下數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（1）畫出“科研項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”的E-R圖。（2）將E-R圖轉(zhuǎn)換為一組符合3NF要求的關(guān)系模式，并標(biāo)出每個(gè)關(guān)系模式的主外健用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）答：（1）（2）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，學(xué)院編號(hào)）學(xué)院（學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名稱，辦公電話）教師（教師編號(hào)，姓名，性別，職稱，學(xué)院編號(hào)）項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目名稱，開(kāi)始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，教師編號(hào)）參與（學(xué)號(hào)，項(xiàng)目編號(hào)，任務(wù)）5.15某工廠零件管理系統(tǒng)的需求分析如下。一個(gè)車間有多個(gè)工人，每個(gè)工人有職工號(hào)、姓名、年齡、性別、工種；一個(gè)車間生產(chǎn)多種產(chǎn)品，產(chǎn)品有產(chǎn)品號(hào)、價(jià)格；一個(gè)車間生產(chǎn)多種零件，一種零件也可能為多個(gè)車間制造，零件有零件號(hào)、重量、價(jià)格；一種產(chǎn)品由多種零件組成，一種零件也可裝配到多種產(chǎn)品中，產(chǎn)品與零件均存入倉(cāng)庫(kù)中；廠內(nèi)有多個(gè)倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)有倉(cāng)庫(kù)號(hào)、主任姓名、電話；請(qǐng)?jiān)谏鲜霰尘敖榻B的基礎(chǔ)上，完成如下數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（1）請(qǐng)畫出該系統(tǒng)的ER圖（2）并給出相應(yīng)的關(guān)系模型，并標(biāo)出每個(gè)關(guān)系模式的主外健用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）。答：（1）（2）車間（車間號(hào)，地址）工人（職工號(hào)，姓名，年齡，性別，工種，車間號(hào)）倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，主任姓名，電話）產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，價(jià)格，倉(cāng)庫(kù)號(hào)）零件（零件號(hào)，重量，價(jià)格，倉(cāng)庫(kù)號(hào)）制造（車間號(hào)，零件號(hào)）裝配（零件號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）5.16設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)校的圖書管理系統(tǒng)，請(qǐng)給出該系統(tǒng)的需求分析并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，具體要求為：（1）實(shí)體數(shù)不少于5個(gè)，每個(gè)實(shí)體的屬性3--6個(gè)，實(shí)體之間的關(guān)系至少要包含1:n,m:n兩種聯(lián)系類型。（2）給出該系統(tǒng)的E-R圖。（3）將E-R圖轉(zhuǎn)換為一組符合3NF要求的關(guān)系模式，并標(biāo)識(shí)主外鍵（用下劃線標(biāo)識(shí)主碼，用波浪線標(biāo)識(shí)外鍵）。答：（1）