【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、3NF 、BcNF 、多值依賴、4NF 。定義1：設(shè)R(U)是屬性集U上的關(guān)系模式。X，Y是屬性集U的子集。若對(duì)于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作X224。Y。（即只要X上的屬性值相等，Y上的值一定相等。）術(shù)語和記號(hào)：X224。Y，但Y不是X的子集，則稱X224。Y是非平凡的函數(shù)依賴。若不特別聲明，總是討論非平凡的函數(shù)依賴。X224。Y，但Y是X的子集，則稱X224。Y是平凡的函數(shù)依賴。若X224。Y，則X叫做決定因素(Determinant)。若X224。Y，Y224。X，則記作X223。224。Y。若Y不函數(shù)依賴于X，則記作X 224。 Y。定義2：在R(U)中，如果 X224。Y，并且對(duì)于X的任何一個(gè)真子集X’，都有X’ 224。 Y，則稱Y對(duì)X完全函數(shù)依賴 若X224。Y，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對(duì)X部分函數(shù)依賴定義3：若關(guān)系模式R的每一個(gè)分量是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則關(guān)系模式R屬于第一范式(1NF)。定義4：若關(guān)系模式R∈1NF，且每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于碼，則關(guān)系模式R∈2NF 。（即1NF消除了非主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴則成為2NF）。定義5:關(guān)系模式R 中若不存在這樣的碼X、屬性組Y及非主屬性Z(Z不是Y的子集)使得X224。Y，Y 224。 X，Y 224。 Z成立，則稱R∈3NF。定義6:關(guān)系模式R∈1NF 。若X224。Y且Y不是X的子集時(shí),X必含有碼，則R∈BCNF。定義7:關(guān)系模式R∈1NF，如果對(duì)于R的每個(gè)非平凡多值依賴X224。224。Y(Y不是X的子集，Z=UXY不為空)，X都含有碼，則稱R∈4NF。2．建立一個(gè)關(guān)于系、學(xué)生、班級(jí)、學(xué)會(huì)等諸信息的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、出生年月、系名、班號(hào)、宿舍區(qū)。班級(jí)：班號(hào)、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。系：系名、系號(hào)、系辦公地點(diǎn)、人數(shù)。學(xué)會(huì)：學(xué)會(huì)名、成立年份、辦公地點(diǎn)、人數(shù)。 語義如下：一個(gè)系有若干專業(yè)，每個(gè)專業(yè)每年只招一個(gè)班，每個(gè)班有若干學(xué)生。一個(gè)系的學(xué)生住在同一宿舍區(qū)。每個(gè)學(xué)生可參加若干學(xué)會(huì)，每個(gè)學(xué)會(huì)有若干學(xué)生。學(xué)生參加某學(xué)會(huì)有一個(gè)入會(huì)年份。 請(qǐng)給出關(guān)系模式，寫出每個(gè)關(guān)系模式的極小函數(shù)依賴集，指出是否存在傳遞函數(shù)依賴，對(duì)于函數(shù)依賴左部是多屬性的情況討論函數(shù)依賴是完全函數(shù)依賴，還是部分函數(shù)依賴。指出各關(guān)系模式的候選碼、外部碼，有沒有全碼存在?解：(1)關(guān)系模式如下： 學(xué)生：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 班級(jí)：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear) 系：D(Dept，Dno，Office，Dnum) 學(xué)會(huì)：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum) (2)每個(gè)關(guān)系模式的最小函數(shù)依賴集如下： A、學(xué)生S (Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 的最小函數(shù)依賴集如下:Sno224。Sname，Sno224。Sbirth，Sno224。Class，Class224。Dept，DEPT224。Rno 傳遞依賴如下：由于Sno224。Dept，而Dept224。Sno ，Dept224。Rno（宿舍區(qū)）所以Sno與Rno之間存在著傳遞函數(shù)依賴。 由于Class224。Dept，Dept 224。 Class，Dept224。Rno 所以Class與Rno之間存在著傳遞函數(shù)依賴。 由于Sno224。Class，Class224。Sno，Class224。Dept 所以Sno與Dept之間存在著傳遞函數(shù)依賴。 B、班級(jí)C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)的最小函數(shù)依賴集如下: Class224。Pname，Class224。Cnum，Class224。Cyear，Pname224。Dept. 由于Class224。Pname，Pname224。Class，Pname224。Dept 所以C1ass與Dept之間存在著傳遞函數(shù)依賴。C、系D(Dept，Dno，Office，Dnum)的最小函數(shù)依賴集如下： Dept224。Dno，Dno224。Dept，Dno224。Office，Dno224。Dnum 根據(jù)上述函數(shù)依賴可知，Dept與Office，Dept與Dnum之間不存在傳遞依賴。D、學(xué)會(huì)M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)的最小函數(shù)依賴集如下： Mname224。Myear，Mname224。Maddr，Mname224。Mnum 該模式不存在傳遞依賴。 (3)各關(guān)系模式的候選碼、外部碼，全碼如下： A、學(xué)生S候選碼：Sno；外部碼：Dept、Class；無全碼 B、班級(jí)C候選碼：Class；外部碼：Dept；無全碼 C、系D候選碼：Dept或Dno；無外部碼；無全碼 D、學(xué)會(huì)M候選碼：Mname；無外部碼；無全碼3 ．試由amstrong 公理系統(tǒng)推導(dǎo)出下面三條推理規(guī)則：( l ）合并規(guī)則：若X 一Z , X 一Y ，則有X 一YZ ( 2 ）偽傳遞規(guī)則：由x 一Y ，明吟z 有翔一z ( 3 ）分解規(guī)則：x 一Y , zcy ，有x 一z 證明( l ）已知X 一Z ，由增廣律知喲，YZ ，又因?yàn)閄 一Y ，可得獄一X 卜）YZ ，最后根據(jù)傳遞律得x 一YZ 。( 2 ）已知X 一Y ，據(jù)增廣律得翔一Wy ，因?yàn)殛帋祝㈱ ，所以X 林協(xié)明，Z ，通過傳遞律可知翔一Z 。( 3 ）已知zcy ，根據(jù)自反律知、吟z ，又因?yàn)閤 一Y ，所以由傳遞律可得x 一Z 。5 ．試舉出3 個(gè)多值依賴的實(shí)例。答：（1）關(guān)系模式MSC ( M , S , C ）中，M 表示專業(yè)，S 表示學(xué)生，C 表示該專業(yè)的必修課。假設(shè)每個(gè)專業(yè)有多個(gè)學(xué)生，有一組必修課。設(shè)同專業(yè)內(nèi)所有學(xué)生選修的必修課相同，實(shí)例關(guān)系如下。按照語義對(duì)于M 的每一個(gè)值M i , s 有一個(gè)完整的集合與之對(duì)應(yīng)而不問C 取何值，所以M 一一S 。由于C 與S 的完全對(duì)稱性，必然有M 一一C 成立。（2）關(guān)系模式ISA ( I , S , A ）中，I 表示學(xué)生興趣小組，S 表示學(xué)生，A 表示某興趣小組的活動(dòng)項(xiàng)目。假設(shè)每個(gè)興趣小組有多個(gè)學(xué)生，有若干活動(dòng)項(xiàng)目。每個(gè)學(xué)生必須參加所在興趣小組的所有活動(dòng)項(xiàng)目，每個(gè)活動(dòng)項(xiàng)目要求該興趣小組的所有學(xué)生參加。按照語義有I 一一S , I 一一A 成立。（3）關(guān)系模式RDP ( R , D , P ）中，R 表示醫(yī)院的病房，D 表示責(zé)任醫(yī)務(wù)人員，P 表示病人。假設(shè)每個(gè)病房住有多個(gè)病人，有多個(gè)責(zé)任醫(yī)務(wù)人員負(fù)責(zé)醫(yī)治和護(hù)理該病房的所有病人。12．下面的結(jié)論哪些是正確的? 哪些是錯(cuò)誤的? 對(duì)于錯(cuò)誤的請(qǐng)給一個(gè)反例說明之。（1）任何一個(gè)二目關(guān)系是屬于3NF。答：正確。因?yàn)殛P(guān)系模式中只有兩個(gè)屬性，所以無傳遞。（2）任何一個(gè)二目關(guān)系是屬于BCNF.答:正確。按BCNF的定義，若X224。Y,且Y不是X的子集時(shí)，每個(gè)決定因素都包含碼，對(duì)于二目關(guān)系決定因素必然包含碼。詳細(xì)證明如下：（任何二元關(guān)系模式必定是BCNF）。證明：設(shè)R為一個(gè)二目關(guān)系R(A1，A2)，則屬性A1和A2之間可能存在以下幾種依賴關(guān)系：A、A1224。A2，但A2224。A1，則關(guān)系R的碼為A1，決定因素都包含碼，所以，R是BCNF。B、A1224。A2，A2224。A1，則關(guān)系R的碼為A2，所以決定因素都包含碼，R是BCNF。包含碼。R是BCNF。C、R的碼為(A1，A2)（即A1 224。A2，A2 224。A1），決定因素都（3）任何一個(gè)二目關(guān)系是屬于4NF.答:正確。因?yàn)橹挥袃蓚€(gè)屬性，所以無非平凡的多值依賴。第7章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1．試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程。答：這里只概要列出數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程的六個(gè)階段： ( l ）需求分析； ( 2 ）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； ( 3 ）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； ( 4 ）數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)； ( 5 ）數(shù)據(jù)庫實(shí)施； ( 6 ）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)。這是一個(gè)完整的實(shí)際數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。不僅包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫本身，還包括數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)。設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。2 ．試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程各個(gè)階段上的設(shè)計(jì)描述。答：各階段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： ( l ）需求分析：準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理）。 ( 2 ）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體 DBMS 的概念模型。 ( 3 ）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè) DBMS 所支持的數(shù)據(jù)模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。 ( 4 ）數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)：為邏輯數(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)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法）。 ( 5 ）數(shù)據(jù)庫實(shí)施：設(shè)計(jì)人員運(yùn)用 DBMS 提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運(yùn)行。 ( 6 ）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)：在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改。3 ．試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分形成的數(shù)據(jù)庫模式。答：數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級(jí)模式，即： ( l ）在概念設(shè)計(jì)階段形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè) DBMS 產(chǎn)品的概念模式，在本篇中就是 E 一 R 圖； ( 2 ）在邏輯設(shè)計(jì)階段將 E 一 R 圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式，然后在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖 ( Vi 娜），形成數(shù)據(jù)的外模式； ( 3 ）在物理設(shè)計(jì)階段，根據(jù) DBMS 特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。4 ．試述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。答：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)既是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)又是一項(xiàng)龐大的工程項(xiàng)目。其主要特點(diǎn)有： ( l ）數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件、軟件和干件（技術(shù)與管理的界面）的結(jié)合。 ( 2 ）從軟件設(shè)計(jì)的技術(shù)角度看，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合，也就是說，整個(gè)設(shè)計(jì)過程中要把結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)密切結(jié)合起來。5 ．需求分析階段的設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？調(diào)查的內(nèi)容是什么？答：需求分析階段的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過詳細(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。調(diào)查的內(nèi)容是“數(shù)據(jù)’夕和“處理”，即獲得用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的如下要求： ( l ）信息要求，指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)，由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)； ( 2 ）處理要求，指用戶要完成什么處理功能，對(duì)處理的響應(yīng)時(shí)間有什么要求，處理方式是批處理還是聯(lián)機(jī)處理； ( 3 ）安全性與完整性要求。6 ．?dāng)?shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用是什么？答：數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容通常包括： ( l ）數(shù)據(jù)項(xiàng)； ( 2 ）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； ( 3 ）數(shù)據(jù)流； ( 4 ）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)； ( 5 ）處理過程五個(gè)部分。其中數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)字典通過對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典的作用：數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，在需求分析階段建立，是下一步進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)、完蓋。7 ．什么是數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)？試述其特點(diǎn)和設(shè)計(jì)策略。答：概念結(jié)構(gòu)是信息世界的結(jié)構(gòu)，即概念模型，其主要特點(diǎn)是： ( l ）能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型； ( 2 ）易于理解，從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵； ( 3 ）易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對(duì)概念模型修改和擴(kuò)充； ( 4 ）易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略通常有四種： l ）自頂向下，即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化； 2 ）自底向上，即首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)； 3 ）逐步擴(kuò)張，首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)； 4 ）混合策略，即將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。8 ．什么叫數(shù)據(jù)抽象？試舉例說明。答：數(shù)據(jù)抽象是對(duì)實(shí)際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。如“分類’夕這種抽象是：定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型。這些對(duì)象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對(duì)象值和型之間的， 39。 i 5 member of ”的語義。在 E 一 R 模型中，實(shí)體型就是這種抽象。例如在學(xué)校環(huán)境中，李英是老師，表示李英是教師類型中的一員，則教師是實(shí)體型，李英是教師實(shí)體型中的一個(gè)實(shí)體值，具有教師共同的特性和行為：在某個(gè)系某個(gè)專業(yè)教學(xué)，講授某些課程，從事某個(gè)方向的科研。9 ．試述數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性和設(shè)計(jì)步驟。答：重要性：數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，將在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求首先抽象為概念結(jié)構(gòu)，以此作為各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，從而能更好地、更準(zhǔn)確地用某一 DBMS 實(shí)現(xiàn)這些需求。設(shè)計(jì)步驟：概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有多種，其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法，該方法的設(shè)計(jì)步驟通常分為兩步：第 1 步是抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖，第 2 步是集成局部視圖，