數據庫系統概論課后習題及參考答案(已修改)

　

【正文】 課后作業習題《數據庫系統概論》課程部分習題及參考答案 第一章緒論（教材 41頁） １．試述數據、數據庫、數據庫系統、數據庫管理系統的概念。 　　數據： 　　描述事物的符號記錄稱為數據。數據的種類有文字、圖形、圖象、聲音、正文等等。數據與其語義是不可分的。 　　數據庫： 　　數據庫是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的數據集合。數據庫中的數據按一定的數據模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性，并可為各種用戶共享。 　　數據庫系統： 　　數據庫系統（ DBS）是指在計算機系統中引入數據庫后的系統構成。數據庫系統由數據庫、數據庫管理系統（及其開發工具）、應用系統、數據庫管理員構成。 數據庫管理系統： 　　數據庫管理系統 (DBMS)是位于用戶與操作系統之間的一層數據管理軟件。用于科學地組織和存儲數據、高效地獲取和維護數據。DBMS主要功能包括數據定義功能、數據操縱功能、數據庫的運行管理功能、數據庫的建立和維護功能。 ２．使用數據庫系統有什么好處？ 　　使用數據庫系統的好處是由數據庫管理系統的特點或優點決定的。 　　使用數據庫系統的好處很多，例如可以大大提高應用開發的效率，方便用戶的使用，減輕數據庫系統管理人員維護的負擔等。 　　為什么有這些好處，可以結合第 5題來回答。 　　使用數據庫系統可以大大提高應用開發的效率。因為在數據庫系統中應用程序不必考慮數據的定義、存儲和數據存取的具體路徑，這些工作都由 DBMS來完成。 　　此外，當應用邏輯改變，數據的邏輯結構需要改變時，由于數據庫系統提供了數據與程序之間的獨立性。數據邏輯結構的改變是 DBA的責任，開發人員不必修改應用程序，或者只需要修改很少的應用程序。從而既簡化了應用程序的編制，又大大減少了應用程序的維護和修改。 　　使用數據庫系統可以減輕數據庫系統管理人員維護系統的負擔。因為 DBMS在數據庫建立、運用和維護時對數據庫進行統一的管理和控制，包括數據的完整性、安全性，多用戶并發控制，故障恢復等等都由DBMS執行。 　　總之，使用數據庫系統的優點是很多的，既便于數據的集中管理，控制數據冗余，可以提高數據的利用率和一致性，又有利于應用程序的開發和維護。 ３．試述文件系統與數據庫系統的區別和聯系。 　　文件系統與數據庫系統的區別： 　　文件系統面向某一應用程序，共享性差、冗余度大，獨立性差，紀錄內有結構、整體無結構，應用程序自己控制。 　　數據庫系統面向現實世界，共享性高、冗余度小，具有高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性，整體結構化，用數據模型描述，由數據庫管理系統提供數據安全性、完整性、并發控制和恢復能力。 　　文件系統與數據庫系統的聯系是： 　　文件系統與數據庫系統都是計算機系統中管理數據的軟件。 ５．試述數據庫系統的特點。 　　數據庫系統的主要特點有： 　　一、數據結構化 　　數據庫系統實現整體數據的結構化，這是數據庫的主要特征之一，也是數據庫系統與文件系統的本質區別。 　　二、數據的共享性高，冗余度低，易擴充 　　數據庫的數據不再面向某個應用而是面向整個系統，因此可以被多個用戶、多個應用、用多種不同的語言共享使用。由于數據面向整個系統，是有結構的數據，不僅可以被多個應用共享使用，而且容易增加新的應用，這就使得數據庫系統彈性大，易于擴充。 　　三、數據獨立性高 　　數據獨立性包括數據的物理獨立性和數據的邏輯獨立性。 　　數據庫管理系統的模式結構和二級映象功能保證了數據庫中的數據具有很高的物理獨立性和邏輯獨立性。 　　四、數據由 DBMS統一管理和控制 　　數據庫的共享是并發的共享，即多個用戶可以同時存取數據庫中的數據甚至可以同時存取數據庫中同一個數據。為此， DBMS必須提供統一的數據控制功能，包括數據的安全性保護，數據的完整性檢查，并發控制和數據庫恢復。 ６．數據庫管理系統的主要功能有哪些？ 　　①數據庫定義功能； 　　②數據存取功能； 　　③數據庫運行管理； 　　④數據庫的建立和維護功能。 ７．試述數據模型的概念、數據模型的作用和數據模型的三個要素。 　　數據模型是數據庫中用來對現實世界進行抽象的工具，是數據庫中用于提供信息表示和操作手段的形式構架。 　　一般地講，數據模型是嚴格定義的概念的集合。這些概念精確地描述系統的靜態特性、動態特性和完整性約束條件。因此數據模型通常由數據結構、數據操作和完整性約束三部分組成。 　　①數據結構：是所研究的對象類型的集合，是對系統的靜態特性的描述。 　　②數據操作：是指對數據庫中各種對象（型）的實例（值）允許進行的操作的集合，包括操作及有關的操作規則，是對系統動態特性的描述。 　　③數據的約束條件：是完整性規則的集合，完整性規則是給定的數據模型中數據及其聯系所具有的制約和依存規則，用以限定符合數據模型的數據庫狀態以及狀態的變化，以保證數據的正確、有效、相容。 ８．試述概念模型的作用。 　　概念模型實際上是現實世界到機器世界的一個中間層次。概念模型用于信息世界的建模，是現實世界到信息世界的第一層抽象，是數據庫設計人員進行數據庫設計的有力工具，也是數據庫設計人員和用戶之間進行交流的語言。 ９．定義并解釋概念模型中以下術語： 　　實體，實體型，實體集，屬性，碼，實體聯系圖（ ER圖） 　　實體：客觀存在并可以相互區分的事物叫實體。 　　實體型：具有相同屬性的實體具有相同的特征和性質，用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型。 　　實體集：同型實體的集合稱為實體集。 　　屬性：實體所具有的某一特性，一個實體可由若干個屬性來刻畫。 　　碼：唯一標識實體的屬性集稱為碼。 　　實體聯系圖： ER圖提供了表示實體型、屬性和聯系的方法： 　　 實體型：用矩形表示，矩形框內寫明實體名。 　　 屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來。 　　聯系：用菱形表示，菱形框內寫明聯系名，并用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯系的類型（ 1 : 1，1 : n或m : n）。 第二章 關系數據庫 （教材81頁） 。 　　答：關系模型由關系數據結構、關系操作集合和關系完整性約束三部分組成。 。 　　答：關系數據語言可以分為三類： 　　 關系代數語言 例如 ISBL 　　 關系演算語言 （元組關系演算語言 例如 APLHA，QUEL 和 域關系演算語言 例如QBE） 　　 具有關系代數和關系演算雙重特點的語言 例如 SQL 　　 這些關系數據語言的共同特點是，具有完備的表達能力，是非過程化的集合操作語言，功能強，能夠嵌入高級語言中使用。 3. 定義并理解下列術語，說明它們之間的聯系與區別: 　　（ 1）域，關系，元組，屬性 　　答： 　　域：域是一組具有相同數據類型的值的集合。 　　關系：在域 D1，D2，…，Dn上笛卡爾積D1D2…Dn的子集稱為關系，表示為 R（D1，D2，…，Dn） 　　元組：關系中的每個元素是關系中的元組。 　　屬性：關系也是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每列對應一個域。由于域可以相同，為了加以區分，必須對每列起一個名字，稱為屬性（ Attribute）。 　　（ 2）主碼，候選碼，外部碼 　　答： 　　候選碼：若關系中的某一屬性組的值能唯一地標識一個元組，則稱該屬性組為候選碼（ Candidate key）。 　　主碼：若一個關系有多個候選碼，則選定其中一個為主碼（ Primary key）。 　　外部碼：設 F是基本關系R的一個或一組屬性，但不是關系R的碼，如果F與基本關系S的主碼Ks相對應，則稱F是基本關系R的外部碼（Foreign key），簡稱外碼。 　　基本關系 R稱為參照關系（Referencing relation），基本關系S稱為被參照關系（Referenced relation）或目標關系（Target relation）。關系R和S可以是相同的關系。 (3)關系模式，關系，關系數據庫 　　關系模式：關系的描述稱為關系模式（ Relation Schema）。它可以形式化地表示為： R（U，D，dom，F） 　　其中 R為關系名，U為組成該關系的屬性名集合，D為屬性組U中屬性所來自的域，dom為屬性向域的映象集合，F為屬性間數據的依賴關系集合。 　　關系：在域 D1，D2，…，Dn上笛卡爾積D1D2…Dn的子集稱為關系，表示為 R（D1，D2，…，Dn） 　　關系是關系模式在某一時刻的狀態或內容。關系模式是靜態的、穩定的，而關系是動態的、隨時間不斷變化的，因為關系操作在不斷地更新著數據庫中的數據。 　　關系數據庫：關系數據庫也有型和值之分。關系數據庫的型也稱為關系數據庫模式，是對關系數據庫的描述，它包括若干域的定義以及在這些域上定義的若干關系模式。關系數據庫的值是這些關系模式在某一時刻對應的關系的集合，通常就稱為關系數據庫。 。在參照完整性中，為什么外部碼屬性的值也可以為空？什么情況下才可以為空？ 　　答： 　　關系模型的完整性規則是對關系的某種約束條件。關系模型中可以有三類完整性約束：實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。參見教材 　　在參照完整性中，外部碼屬性的值可以為空，它表示該屬性的值尚未確定。但前提條件是該外部碼屬性不是其所在關系的主屬性。 　　例如，在下面的 “學生”表中，“專業號”是一個外部碼，不是學生表的主屬性，可以為空。其語義是，該學生的專業尚未確定。 　　學生（學號，姓名，性別，專業號，年齡） 　　專業（專業號，專業名） 　　而在下面的 “選修”表中的“課程號”雖然也是一個外部碼屬性，但它又是“選修”表的主屬性，所以不能為空。因為關系模型必須滿足實體完整性。 　　課程（課程號，課程名，學分） 選修（學號，課程號，成績） 5．等值連接與自然連接的區別是什么？ 答：自然連接（ Natural join）是一種特殊的等值連接，它要求兩個關系中進行比較的分量必須是相同的屬性組，并且要在結果中把重復的屬性去掉。 第三章 關系數據庫標準語言 SQL （教材148頁） 1. 試述SQL語言的特點。 　　答： 　　（ 1）綜合統一。 SQL語言集數據定義語言DDL、數據操縱語言DML、數據控制語言DCL的功能于一體。 　　（ 2）高度非過程化。用SQL語言進行數據操作，只要提出“做什么”，而無須指明“怎么做”，因此無需了解存取路徑，存取路徑的選擇以及SQL語句的操作過程由系統自動完成。 　　（ 3）面向集合的操作方式。SQL語言采用集合操作方式，不僅操作對象、查找結果可以是元組的集合，而且一次插入、刪除、更新操作的對象也可以是元組的集合。 　　（ 4）以同一種語法結構提供兩種使用方式。SQL語言既是自含式語言，又是嵌入式語言。作為自含式語言，它能夠獨立地用于聯機交互的使用方式，也能夠嵌入到高級語言程序中，供程序員設計程序時使用。 　　（ 5）語言簡捷，易學易用。 2. 試述SQL的定義功能。 　　答： SQL的數據定義功能包括定義表、定義視圖和定義索引。 SQL語言使用CREATE TABLE語句定義建立基本表，；ALTER TABLE語句修改基本表定義，DROP TABLE語句刪除基本表；建立索引使用CREATE INDEX語句建立索引， DROP INDEX語句刪除索引表；SQL語言使用CREATE VIEW命令建立視圖，DROP VIEW語句刪除視圖。 3. 用SQL語句建立第3章習題3中的四個表。 　　答： 　　 對于 S表：S( SNO，SNAME，STATUS，CITY)； 　　 建 S表 CREATE TABLE S (SNO CHAR(3)， SNAME CHAR(10)， STATUS CHAR(2)， CITY CHAR(10))； P(PNO，PNAME，COLOR，WEIGHT)； 　　 建 P表、 建J表、建SPJ表略。 4. 針對上題中建立的四個表試用SQL語言完成第3章習題3中的查詢。 　　答： 　　（ 1） 求供應工程J1零件的供應商號碼SNO； SELECT SNO FROM SPJ WHERE JNO=‘J139。； 　　（ 2） 求供應工程J1零件P1的供應商號碼SNO； SELECT SNO FROM SPJ WHERE JNO=‘J139。 AND PNO=‘P139。； 　　（ 3） 求供應工程J1零件為紅色的供應商號碼SNO； SELECT SNO FROM SPJ WHERE JNO=‘J139。 AND PNO IN (SELECT PNO FROM P WHERE COLOR=‘紅39。)； 　　（ 4） 求沒有使用天津供應商生產的紅色零件的工程號JNO； 　略， 注意：從 J 表入手，以包含那些尚未使用任何零件的工程號。 5. 針對習題3中的四個表試用SQL語言完成以下各項操作： 　　 （ 1）找出所有供應商的姓名和所在城市。 　　 （ 2）找出所有零件的名稱、顏色、重量。 　　 （ 3）找出使用供應商S1所供應零件的工程號碼。 　　 （ 4）找出工程項目J2使用的各種零件的名稱及其數量。 　　 （ 5）找出上海廠商供應的所有零件號碼。 　　 （ 6）找出使用上海產的零件的工程名稱。 　　 （ 7）找出沒有使用天津產的零件的工程號碼。 　　 （ 8）把全部紅色零件的顏色改成藍色。 　　 （ 9）由S5供給J4的零件P6改為由S3供應，請作必要的修改。 　　 （ 10）從供應商關系中刪除S2的記錄，并從供應情況關系中刪除相應的記錄。 　　 （ 11）請將 (S2，J6，P4，200) 插入供應情況關系。 　　 答： (1) 找出所有供應商的姓名和所在城市。 SELECT SNAME, CITY FROM