數據庫課后答案(已修改)

　

【正文】 28《數據庫系統及應用》習題解答《數據庫系統及應用》（第二版）習題解答習題一1. 什么是數據庫？數據庫是相互關聯的數據的集合，它用綜合的方法組織數據，具有較小的數據冗余，可供多個用戶共享，具有較高的數據獨立性，具有安全控制機制，能夠保證數據的安全、可靠，允許并發地使用數據庫，能有效、及時地處理數據，并能保證數據的一致性和完整性。2. 簡要概述數據庫、數據庫管理系統和數據庫系統各自的含義。數據庫、數據庫管理系統和數據庫系統是三個不同的概念，數據庫強調的是相互關聯的數據，數據庫管理系統是管理數據庫的系統軟件，而數據庫系統強調的是基于數據庫的計算機應用系統。3. 數據獨立性的含義是什么？數據獨立性是指數據的組織和存儲方法與應用程序互不依賴、彼此獨立的特性。這種特性使數據的組織和存儲方法與應用程序互不依賴，從而大大降低應用程序的開發代價和維護代價。4. 數據完整性的含義是什么？保證數據正確的特性在數據庫中稱之為數據完整性。5. 簡要概述數據庫管理員的職責。數據庫管理員的職責可以概括如下：(1) 首先在數據庫規劃階段要參與選擇和評價與數據庫有關的計算機軟件和硬件，要與數據庫用戶共同確定數據庫系統的目標和數據庫應用需求，要確定數據庫的開發計劃；(2) 在數據庫設計階段要負責數據庫標準的制定和共用數據字典的研制，要負責各級數據庫模式的設計，負責數據庫安全、可靠方面的設計；(3) 在數據庫運行階段首先要負責對用戶進行數據庫方面的培訓；負責數據庫的轉儲和恢復；負責對數據庫中的數據進行維護；負責監視數據庫的性能，并調整、改善數據庫的性能，提高系統的效率；繼續負責數據庫安全系統的管理；在運行過程中發現問題、解決問題。6. 文件系統用于數據管理存在哪些明顯的缺陷？文件系統用于數據管理明顯存在如下缺陷：(1) 數據冗余大。這是因為每個文件都是為特定的用途設計的，因此就會造成同樣的數據在多個文件中重復存儲。(2) 數據不一致性。這往往是由數據冗余造成的，在進行更新時，稍不謹慎就會造成同一數據在不同文件中的不一致。(3) 程序和數據之間的獨立性差。應用程序依賴于文件的存儲結構，使得若修改文件的存儲結構則必須修改程序。(4) 數據聯系弱。文件與文件之間是獨立的，文件之間的聯系必須通過程序來構造。因此，文件系統是一個不具有彈性的、無結構的數據集合，不能反映現實世界事物之間的聯系。習題二1. 數據的三種范疇的含義是什么？數據需要我們的認識、理解、整理、規范和加工，然后才能存放到數據庫中。數據從現實生活進入到數據庫實際經歷了現實世界階段（認識、理解）、信息世界階段（規范、提升）和機器世界階段（管理），我們也把之稱為數據的三種范疇，數據在三種范疇中的概念、術語都有些不同。2. 對以下問題分析實體之間的聯系，并分別畫出ER圖：略3. 試述為什么要討論實體之間的聯系類型？實體之間的聯系類型決定了數據庫設計時的結果，與數據庫的設計質量密切相關。4. 多對多聯系如何轉換成一對多聯系？并舉例說明。通過引入一個表示聯系的實體，將原來兩個實體之間的一個多對多的聯系轉換成分別與表示聯系的實體之間的兩個一對多的聯系。例如，倉庫和材料兩個實體之間存在著多對多的聯系，即一個倉庫可以存放多種材料，一種材料可以存放在多個倉庫；通過引入一個庫存實體轉換為倉庫與庫存之間的一對多聯系和材料與庫存之間的一對多聯系。5. 解釋連接陷阱的概念，在操作數據庫時如何避免連接陷阱？所謂連接陷阱就是誤認為本來不存在聯系的兩個實體之間存在聯系，從而強行進行連接操作，自然得到錯誤的結果。為了避免連接陷阱，必須明確實體之間的聯系和聯系類型，只在有聯系的實體之間進行關聯操作。6. 傳統的三大數據模型是哪些？它們分別是如何表示實體之間的聯系的？傳統的三大數據模型是層次模型、網狀模型和關系模型。層次模型用層次結構表示聯系，它的典型代表IMS用層次型表示聯系；網狀模型用網狀結構表示聯系，它的典型代表CODASYL用系表示聯系；關系模型用關系表示聯系。7. 解釋存儲數據獨立性和概念數據獨立性的區別。存儲數據獨立性強調的是應用程序與數據的存儲結構相互獨立的特性，即修改數據的存儲方法或數據結構時不影響應用程序；而概念數據獨立性強調的是應用程序與數據的概念結構相互獨立的特性，即修改概念結構中的字段時不影響應用程序。8. 為什么說概念數據庫和外部數據庫物理上并不真正存在？只有存儲數據庫是物理上存在的數據庫，概念數據庫是存儲數據庫的抽象，它反映了數據庫的全局邏輯結構；而外部數據庫是概念數據庫的部分抽取，它反映了數據庫的局部邏輯結構。9. 說明在DBMS中存儲模式、概念模式和外部模式的作用。存儲模式描述了數據庫的存儲結構，它包括對存儲數據庫中每個文件以及字段的描述，包括用于實現輔助關鍵字或存儲文件間聯系的指針字段的細節。存儲數據庫利用存儲模式組織和存取存儲數據庫中的文件。如果要修改存儲數據庫的結構（例如，用倒排文件代替多鏈表），那么僅僅需要把這些修改反映在存儲模式中，以使數據庫存儲系統能夠操作新的存儲數據庫。按這種方法，數據庫管理系統可以提供存儲（物理）數據獨立性。概念模式是對概念數據庫的描述，它包括對概念文件及概念文件之間聯系的描述。概念數據庫不包含真正的數據，一切都是由存儲數據庫決定的。外部模式則是對外部數據庫的描述，它需要說明外部文件、構成外部文件的字段及這些外部文件之間的聯系。數據庫管理系統提供了外部模式與概念模式之間的映象以及概念模式與存儲模式之間的映象，使用戶通過外部數據庫或概念數據庫來操作存儲數據庫。習題三1. 解釋屬性與值域的區別。屬性是二維表中的列，而值域是列或屬性的取值范圍。2. 關系模型的三個組成部分是什么？關系數據模型包括關系數據結構、關系操作集合和關系完整性約束三個重要因素。3. 對關系模型的操作都包括哪些？關系數據模型中的操作包括：(1) 傳統的集合運算：并（Union）、交（Intersection）、差（Difference）、廣義笛卡爾積（Extended Cartesian Product）；(2) 專門的關系運算：選擇（Select）、投影（Project）、連接（Join）、除（Divide）；(3) 有關的數據操作：查詢（Query）、插入（Insert）、刪除（Delete）、修改（Update）。4. 關系模型的完整性規則都有哪些？在關系數據模型中一般將數據完整性分為實體完整性、參照完整性和用戶定義完整性。5. 試述外部關鍵字的概念和作用，外部關鍵字是否允許為空值，為什么？如果一個屬性集不是所在關系的關鍵字，但是是其他關系的關鍵字，則該屬性集稱為外部關鍵字。外部關鍵字用于實現表與表之間的參照完整性。外部關鍵字是否允許為空值取決于語義的規定。外部關鍵字的取值或者為空值、或者為被參照關系中的某個關鍵字字段的值。6. 分別敘述在進行插入、刪除、更新操作時都需要進行哪些完整性檢查，并說明理由。(1) 執行插入操作時需要分別檢查實體完整性規則、參照完整性規則和用戶定義完整性規則。首先檢查實體完整性規則，如果插入元組的主關鍵字的屬性不為空值、并且相應的屬性值在關系中不存在（即保持唯一性），則可以執行插入操作，否則不可以執行插入操作。接著再檢查參照完整性規則，如果是向被參照關系插入元組，則無須檢查參照完整性；如果是向參照關系插入元組，則要檢查外部關鍵字屬性上的值是否在被參照關系中存在對應的主關鍵字的值，如果存在則可以執行插入操作，否則不允許執行插入操作。另外，如果插入元組的外部關鍵字允許為空值，則當外部關鍵字是空值時也允許執行插入操作。最后檢查用戶定義完整性規則，如果插入的元組在相應的屬性值上遵守了用戶定義完整性規則，則可以執行插入操作，否則不可以執行插入操作。(2) 執行刪除操作時一般只需要檢查參照完整性規則。如果刪除的是參照關系的元組，則不需要進行參照完整性檢查，可以執行刪除操作。如果刪除的是被參照關系的元組，則檢查被刪除元組的主關鍵字屬性的值是否被參照關系中某個元組的外部關鍵字引用，如果未被引用則可以執行刪除操作；否則可能有三種情況：1) 不可以執行刪除操作，即拒絕刪除；2) 可以刪除，但需同時將參照關系中引用了該元組的對應元組一起刪除，即執行級聯刪除；3) 可以刪除，但需同時將參照關系中引用了該元組的對應元組的外部關鍵字置為空值，即空值刪除。(3) 執行更新操作可以看作是先刪除舊的元組，然后再插入新的元組。所以執行更新操作時的完整性檢查綜合了上述兩種情況。7. 試述關系的自然連接和等值連接的異同之處。自然連接和等值連接都是基于相等比較運算的連接，但是自然連接要去掉重復的屬性，而等值連接卻不需要去掉重復的屬性。8. 以圖36的數據庫為例（可參照圖51，該數據庫的實例），用關系代數完成以下檢索：注意：此處暫以 * 表示連接運算符。1) 檢索在倉庫WH2工作的職工的工資。π職工號，工資(σ倉庫號=WH2(職工))2) 檢索在上海工作的職工的工資。π職工號，工資(σ城市=上海(倉庫) * 職工)3) 檢索北京的供應商的名稱。π供應商名(σ地址=北京(供應商))4) 檢索目前與職工E6有業務聯系的供應商的名稱。π供應商名(σ職工號=E6(訂購單) * 供應商)5) 檢索所有職工的工資都大于1220元的倉庫所在的城市。π城市(倉庫) π城市(σ工資=1220(職工) * 倉庫)6) 檢索和北京的所有供應商都有業務聯系的職工的工資。π職工號，工資(職工 * (訂購單247。π供應商號(σ地址=北京(供應商))))7) 檢索至少和職工EEE7都有聯系的供應商的名稱。π供應商名(訂購單247。(“E1”,”E4”,”E7”) * 供應商)9. 試述關系數據庫系統的三層模式結構。略習題四1. 簡述客戶/服務器結構的概念，并說明客戶/服務器結構與文件服務器網絡結構的區別。客戶/服務器結構的基本思想是應用程序或應用邏輯可以根據需要劃分在服務器和客戶工作站中，它既不像集中式系統那樣所有的應用程序都在主機上執行，也不像文件服務器網絡那樣所有的應用程序都在客戶端執行，它可以使應用程序合理負擔在服務器和客戶端。客戶/服務器結構與文件服務器網絡結構的硬件拓撲結構很相似，它們的根本區別在于：客戶/服務器結構的服務器可以執行應用程序；而文件服務器的服務器只是一個數據共享器，它不能執行應用程序。2. 在客戶/服務器結構中，數據庫服務器和客戶端計算機是如何分工的？數據庫服務器應完成數據管理、信息共享、安全管理、以及一些更高級的管理。它是一個開放的體系結構，可以接受來自各種應用程序和開發工具的客戶端的連接；它除了要管理集中的數據庫之外，還要處理來自客戶端的數據訪問請求和將結果反饋給用戶（包括管理請求隊列、管理緩存、響應服