【正文】 21《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及應(yīng)用》習(xí)題解答《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及應(yīng)用》（第二版）習(xí)題解答習(xí)題一1. 什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？數(shù)據(jù)庫(kù)是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合，它用綜合的方法組織數(shù)據(jù)，具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可供多個(gè)用戶共享，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，具有安全控制機(jī)制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠，允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)庫(kù)，能有效、及時(shí)地處理數(shù)據(jù)，并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。2. 簡(jiǎn)要概述數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)各自的含義。數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是三個(gè)不同的概念，數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)調(diào)的是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是管理數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)軟件，而數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是基于數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。3. 數(shù)據(jù)獨(dú)立性的含義是什么？數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)方法與應(yīng)用程序互不依賴、彼此獨(dú)立的特性。這種特性使數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)方法與應(yīng)用程序互不依賴，從而大大降低應(yīng)用程序的開發(fā)代價(jià)和維護(hù)代價(jià)。4. 數(shù)據(jù)完整性的含義是什么？保證數(shù)據(jù)正確的特性在數(shù)據(jù)庫(kù)中稱之為數(shù)據(jù)完整性。5. 簡(jiǎn)要概述數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的職責(zé)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的職責(zé)可以概括如下：(1) 首先在數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)劃階段要參與選擇和評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件和硬件，要與數(shù)據(jù)庫(kù)用戶共同確定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目標(biāo)和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用需求，要確定數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)計(jì)劃；(2) 在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和共用數(shù)據(jù)字典的研制，要負(fù)責(zé)各級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)模式的設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)安全、可靠方面的設(shè)計(jì)；(3) 在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行階段首先要負(fù)責(zé)對(duì)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)方面的培訓(xùn)；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)；負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)；負(fù)責(zé)監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，并調(diào)整、改善數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，提高系統(tǒng)的效率；繼續(xù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)安全系統(tǒng)的管理；在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。6. 文件系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)管理存在哪些明顯的缺陷？文件系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)管理明顯存在如下缺陷：(1) 數(shù)據(jù)冗余大。這是因?yàn)槊總€(gè)文件都是為特定的用途設(shè)計(jì)的，因此就會(huì)造成同樣的數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中重復(fù)存儲(chǔ)。(2) 數(shù)據(jù)不一致性。這往往是由數(shù)據(jù)冗余造成的，在進(jìn)行更新時(shí)，稍不謹(jǐn)慎就會(huì)造成同一數(shù)據(jù)在不同文件中的不一致。(3) 程序和數(shù)據(jù)之間的獨(dú)立性差。應(yīng)用程序依賴于文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使得若修改文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)則必須修改程序。(4) 數(shù)據(jù)聯(lián)系弱。文件與文件之間是獨(dú)立的，文件之間的聯(lián)系必須通過(guò)程序來(lái)構(gòu)造。因此，文件系統(tǒng)是一個(gè)不具有彈性的、無(wú)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合，不能反映現(xiàn)實(shí)世界事物之間的聯(lián)系。習(xí)題二1. 數(shù)據(jù)的三種范疇的含義是什么？數(shù)據(jù)需要我們的認(rèn)識(shí)、理解、整理、規(guī)范和加工，然后才能存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)從現(xiàn)實(shí)生活進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際經(jīng)歷了現(xiàn)實(shí)世界階段（認(rèn)識(shí)、理解）、信息世界階段（規(guī)范、提升）和機(jī)器世界階段（管理），我們也把之稱為數(shù)據(jù)的三種范疇，數(shù)據(jù)在三種范疇中的概念、術(shù)語(yǔ)都有些不同。2. 對(duì)以下問(wèn)題分析實(shí)體之間的聯(lián)系，并分別畫出ER圖：略3. 試述為什么要討論實(shí)體之間的聯(lián)系類型？實(shí)體之間的聯(lián)系類型決定了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)果，與數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)質(zhì)量密切相關(guān)。4. 多對(duì)多聯(lián)系如何轉(zhuǎn)換成一對(duì)多聯(lián)系？并舉例說(shuō)明。通過(guò)引入一個(gè)表示聯(lián)系的實(shí)體，將原來(lái)兩個(gè)實(shí)體之間的一個(gè)多對(duì)多的聯(lián)系轉(zhuǎn)換成分別與表示聯(lián)系的實(shí)體之間的兩個(gè)一對(duì)多的聯(lián)系。例如，倉(cāng)庫(kù)和材料兩個(gè)實(shí)體之間存在著多對(duì)多的聯(lián)系，即一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存放多種材料，一種材料可以存放在多個(gè)倉(cāng)庫(kù)；通過(guò)引入一個(gè)庫(kù)存實(shí)體轉(zhuǎn)換為倉(cāng)庫(kù)與庫(kù)存之間的一對(duì)多聯(lián)系和材料與庫(kù)存之間的一對(duì)多聯(lián)系。5. 解釋連接陷阱的概念，在操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)如何避免連接陷阱？所謂連接陷阱就是誤認(rèn)為本來(lái)不存在聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體之間存在聯(lián)系，從而強(qiáng)行進(jìn)行連接操作，自然得到錯(cuò)誤的結(jié)果。為了避免連接陷阱，必須明確實(shí)體之間的聯(lián)系和聯(lián)系類型，只在有聯(lián)系的實(shí)體之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)操作。6. 傳統(tǒng)的三大數(shù)據(jù)模型是哪些？它們分別是如何表示實(shí)體之間的聯(lián)系的？傳統(tǒng)的三大數(shù)據(jù)模型是層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。層次模型用層次結(jié)構(gòu)表示聯(lián)系，它的典型代表IMS用層次型表示聯(lián)系；網(wǎng)狀模型用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示聯(lián)系，它的典型代表CODASYL用系表示聯(lián)系；關(guān)系模型用關(guān)系表示聯(lián)系。7. 解釋存儲(chǔ)數(shù)據(jù)獨(dú)立性和概念數(shù)據(jù)獨(dú)立性的區(qū)別。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立的特性，即修改數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方法或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)不影響應(yīng)用程序；而概念數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的概念結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立的特性，即修改概念結(jié)構(gòu)中的字段時(shí)不影響應(yīng)用程序。8. 為什么說(shuō)概念數(shù)據(jù)庫(kù)和外部數(shù)據(jù)庫(kù)物理上并不真正存在？只有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)是物理上存在的數(shù)據(jù)庫(kù)，概念數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的抽象，它反映了數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)；而外部數(shù)據(jù)庫(kù)是概念數(shù)據(jù)庫(kù)的部分抽取，它反映了數(shù)據(jù)庫(kù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。9. 說(shuō)明在DBMS中存儲(chǔ)模式、概念模式和外部模式的作用。存儲(chǔ)模式描述了數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它包括對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中每個(gè)文件以及字段的描述，包括用于實(shí)現(xiàn)輔助關(guān)鍵字或存儲(chǔ)文件間聯(lián)系的指針字段的細(xì)節(jié)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)利用存儲(chǔ)模式組織和存取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件。如果要修改存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)（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(chǔ)模式中，以使數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠操作新的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。按這種方法，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可以提供存儲(chǔ)（物理）數(shù)據(jù)獨(dú)立性。概念模式是對(duì)概念數(shù)據(jù)庫(kù)的描述，它包括對(duì)概念文件及概念文件之間聯(lián)系的描述。概念數(shù)據(jù)庫(kù)不包含真正的數(shù)據(jù)，一切都是由存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)決定的。外部模式則是對(duì)外部數(shù)據(jù)庫(kù)的描述，它需要說(shuō)明外部文件、構(gòu)成外部文件的字段及這些外部文件之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)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(chǔ)模式之間的映象，使用戶通過(guò)外部數(shù)據(jù)庫(kù)或概念數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)操作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。習(xí)題三1. 解釋屬性與值域的區(qū)別。屬性是二維表中的列，而值域是列或?qū)傩缘娜≈捣秶?. 關(guān)系模型的三個(gè)組成部分是什么？關(guān)系數(shù)據(jù)模型包括關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合和關(guān)系完整性約束三個(gè)重要因素。3. 對(duì)關(guān)系模型的操作都包括哪些？關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的操作包括：(1) 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：并（Union）、交（Intersection）、差（Difference）、廣義笛卡爾積（Extended Cartesian Product）；(2) 專門的關(guān)系運(yùn)算：選擇（Select）、投影（Project）、連接（Join）、除（Divide）；(3) 有關(guān)的數(shù)據(jù)操作：查詢（Query）、插入（Insert）、刪除（Delete）、修改（Update）。4. 關(guān)系模型的完整性規(guī)則都有哪些？在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中一般將數(shù)據(jù)完整性分為實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義完整性。5. 試述外部關(guān)鍵字的概念和作用，外部關(guān)鍵字是否允許為空值，為什么？如果一個(gè)屬性集不是所在關(guān)系的關(guān)鍵字，但是是其他關(guān)系的關(guān)鍵字，則該屬性集稱為外部關(guān)鍵字。外部關(guān)鍵字用于實(shí)現(xiàn)表與表之間的參照完整性。外部關(guān)鍵字是否允許為空值取決于語(yǔ)義的規(guī)定。外部關(guān)鍵字的取值或者為空值、或者為被參照關(guān)系中的某個(gè)關(guān)鍵字字段的值。6. 分別敘述在進(jìn)行插入、刪除、更新操作時(shí)都需要進(jìn)行哪些完整性檢查，并說(shuō)明理由。(1) 執(zhí)行插入操作時(shí)需要分別檢查實(shí)體完整性規(guī)則、參照完整性規(guī)則和用戶定義完整性規(guī)則。首先檢查實(shí)體完整性規(guī)則，如果插入元組的主關(guān)鍵字的屬性不為空值、并且相應(yīng)的屬性值在關(guān)系中不存在（即保持唯一性），則可以執(zhí)行插入操作，否則不可以執(zhí)行插入操作。接著再檢查參照完整性規(guī)則，如果是向被參照關(guān)系插入元組，則無(wú)須檢查參照完整性；如果是向參照關(guān)系插入元組，則要檢查外部關(guān)鍵字屬性上的值是否在被參照關(guān)系中存在對(duì)應(yīng)的主關(guān)鍵字的值，如果存在則可以執(zhí)行插入操作，否則不允許執(zhí)行插入操作。另外，如果插入元組的外部關(guān)鍵字允許為空值，則當(dāng)外部關(guān)鍵字是空值時(shí)也允許執(zhí)行插入操作。最后檢查用戶定義完整性規(guī)則，如果插入的元組在相應(yīng)的屬性值上遵守了用戶定義完整性規(guī)則，則可以執(zhí)行插入操作，否則不可以執(zhí)行插入操作。(2) 執(zhí)行刪除操作時(shí)一般只需要檢查參照完整性規(guī)則。如果刪除的是參照關(guān)系的元組，則不需要進(jìn)行參照完整性檢查，可以執(zhí)行刪除操作。如果刪除的是被參照關(guān)系的元組，則檢查被刪除元組的主關(guān)鍵字屬性的值是否被參照關(guān)系中某個(gè)元組的外部關(guān)鍵字引用，如果未被引用則可以執(zhí)行刪除操作；否則可能有三種情況：1) 不可以執(zhí)行刪除操作，即拒絕刪除；2) 可以刪除，但需同時(shí)將參照關(guān)系中引用了該元組的對(duì)應(yīng)元組一起刪除，即執(zhí)行級(jí)聯(lián)刪除；3) 可以刪除，但需同時(shí)將參照關(guān)系中引用了該元組的對(duì)應(yīng)元組的外部關(guān)鍵字置為空值，即空值刪除。(3) 執(zhí)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(zhí)行更新操作時(shí)的完整性檢查綜合了上述兩種情況。7. 試述關(guān)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(yùn)算的連接，但是自然連接要去掉重復(fù)的屬性，而等值連接卻不需要去掉重復(fù)的屬性。8. 以圖36的數(shù)據(jù)庫(kù)為例（可參照?qǐng)D51，該數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例），用關(guān)系代數(shù)完成以下檢索：注意：此處暫以 * 表示連接運(yùn)算符。1) 檢索在倉(cāng)庫(kù)WH2工作的職工的工資。π職工號(hào)，工資(σ倉(cāng)庫(kù)號(hào)=WH2(職工))2) 檢索在上海工作的職工的工資。π職工號(hào)，工資(σ城市=上海(倉(cāng)庫(kù)) * 職工)3) 檢索北京的供應(yīng)商的名稱。π供應(yīng)商名(σ地址=北京(供應(yīng)商))4) 檢索目前與職工E6有業(yè)務(wù)聯(lián)系的供應(yīng)商的名稱。π供應(yīng)商名(σ職工號(hào)=E6(訂購(gòu)單) * 供應(yīng)商)5) 檢索所有職工的工資都大于1220元的倉(cāng)庫(kù)所在的城市。π城市(倉(cāng)庫(kù)) π城市(σ工資=1220(職工) * 倉(cāng)庫(kù))6) 檢索和北京的所有供應(yīng)商都有業(yè)務(wù)聯(lián)系的職工的工資。π職工號(hào)，工資(職工 * (訂購(gòu)單247。π供應(yīng)商號(hào)(σ地址=北京(供應(yīng)商))))7) 檢索至少和職工EEE7都有聯(lián)系的供應(yīng)商的名稱。π供應(yīng)商名(訂購(gòu)單247。(“E1”,”E4”,”E7”) * 供應(yīng)商)9. 試述關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三層模式結(jié)構(gòu)。略習(xí)題四1. 簡(jiǎn)述客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的概念，并說(shuō)明客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)與文件服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的區(qū)別。客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的基本思想是應(yīng)用程序或應(yīng)用邏輯可以根據(jù)需要?jiǎng)澐衷诜?wù)器和客戶工作站中，它既不像集中式系統(tǒng)那樣所有的應(yīng)用程序都在主機(jī)上執(zhí)行，也不像文件服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)那樣所有的應(yīng)用程序都在客戶端執(zhí)行，它可以使應(yīng)用程序合理負(fù)擔(dān)在服務(wù)器和客戶端?？蛻?服務(wù)器結(jié)構(gòu)與文件服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很相似，它們的根本區(qū)別在于：客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的服務(wù)器可以執(zhí)行應(yīng)用程序；而文件服務(wù)器的服務(wù)器只是一個(gè)數(shù)據(jù)共享器，它不能執(zhí)行應(yīng)用程序。2. 在客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和客戶端計(jì)算機(jī)是如何分工的？數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器應(yīng)完成數(shù)據(jù)管理、信息共享、安全管理、以及一些更高級(jí)的管理。它是一個(gè)開放的體系結(jié)構(gòu)，可以接受來(lái)自各種應(yīng)用程序和開發(fā)工具的客戶端的連接；它除了要管理集中的數(shù)據(jù)庫(kù)之外，還要處理來(lái)自客戶端的數(shù)