数据库原理与应用教程 课后题答案 第三版 何玉洁

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数据库原理与应用教程―SQL Server

习题解答

15 习题

1．数据库的发展历史分哪几个阶段？各有什么特点？

答：数据库技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统三个阶段。

1）人工管理阶段

这个时期数据管理的特点是：

数据由计算或处理它的程序自行携带，数据和应用程序一一对应，应用程序依赖于数据的物理组织，因此数据的独立性差，数据不能被长期保存，数据的冗余度大等给数据的维护带来许多问题。

2）文件系统阶段

在此阶段，数据以文件的形式进行组织，并能长期保留在外存储器上，用户能对数据文件进行查询、修改、插入和删除等 *** 作。程序与数据有了一定的独立性，程序和数据分开存储，然而依旧存在数据的冗余度大及数据的不一致性等缺点。

3）数据库系统阶段

数据库系统的特点如下：

（1）数据结构化

（2）较高的数据共享性

（3）较高的数据独立性

（4）数据由DBMS统一管理和控制

2．简述数据、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统的概念。

答：数据是描述事物的符号记录，是信息的载体，是信息的具体表现形式。

数据库就是存放数据的仓库，是将数据按一定的数据模型组织、描述和存储，能够自动进行查询和修改的数据集合。

数据库管理系统是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。它建立在 *** 作系统的基础上，位于用户与 *** 作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的创建、查询、更新及各种数据控制等。

凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统。

3．简述数据库管理系统的功能。

答：数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，其功能主要包括以下5个方面。

(1) 数据定义和 *** 纵功能

(2) 数据库运行控制功能

(3) 数据库的组织、存储和管理

(4) 建立和维护数据库

(5) 数据通信接口

4．简述数据库的三级模式和两级映像。

答：为了保障数据与程序之间的独立性，使用户能以简单的逻辑结构 *** 作数据而无需考虑数据的物理结构，简化了应用程序的编制和程序员的负担，增强系统的可靠性。通常DBMS将数据库的体系结构分为三级模式：外模式、模式和内模式。

模式也称概念模式或逻辑模式，是对数据库中全

9答：（1）首先画出一些重的函数依赖，所有这些函数依赖都是根据习题的文字说明和语义假设导出。 语义假设如下：

1）一个职工不能同时成为多个部门的***； 2）一个职工不能同在在多个部门就职； 3） 一个职工不能同时参加多个生产项目；

4） 一个职工不能同时在两个不同的办公室办公； 5） 一个职工不能同时拥有两部或两部以上的电话；

AREA

DBUDGET

OFF#DEPT#MGR_EMP#

PHONE#EMP#PROJ#PBUDGET#

JOBTITLE

DATE

SALARY

6）一个生产项目不能同时分配给多个部门； 7）一个办公室不能同时分配给多个部门；

8）部门号、职工号、项目号、办公室号及电话号码是全局惟一的。 （2）先按照图5。12设计一组关系模式，它们都是属于INF的。 DEPT(DEPT＃，DBUDGET，MGR_EMP＃) PRIMARY KEY(DEPT＃)

DEPT＃和MGR_EMP＃都是候选码，把DEPT＃作为主码。

F=｛DEPT＃→DBUDGET，DEPT＃→MGR_EMP＃，MGR_EMP＃→DEPT＃｝ EMPI(EMP＃，DEPT＃，PROJ＃，OFF＃，PHONE＃ PRIMARY KEY (EMP＃)

F=｛EMP＃→DEPT＃，EMP＃→PROJ＃，EMP＃→OFF＃，EMP＃→PHONE＃，PHONE＃→OFF＃，OFF＃→DEPT＃，PROJ＃→DEPT＃｝ JOB(EMP＃，JOBTITLE)

PRIMARY KEY(EMP＃，JOBTITLE)

F=｛EMP＃，JOBTITLE→EMP＃，EMP＃，JOBTITLE→JOBTITLE｝ SALHIST(EMP＃，JOBTITLE，DATE，SALARY) PRIMARY KEY (EMP＃，DATE)

F=｛EMP＃，DATE→JOBTITLE，EMP＃，DATE→SALARY｝ PROJ(PROJ＃，DEPT＃，PBUDGET) PRIMARY KEY (PROJ＃)

F=｛PROJ＃→DEPT＃，PROJ＃→PBUDGET｝ OFFICE(OFF＃，DEPT＃，AREA) PRIMARY KEY (OFF＃)

F=｛OFF＃→DEPT＃，OFF＃→AREA｝ PHONE(PHONE＃，OFF＃) PRIMARY KEY (PHONE＃)

F=｛PHQNE＃→OFF＃｝

(3)现在来分析一下这7个关系模式，发现：SALHIST(EMP＃，DATE，JOBTITLE，SALARY)的属性包含了JOB(EMP＃，JOBTLTLE)的属性，所以JOB（EMP＃，JOBTITLE）可以消去。

EMP1中OFF＃和DEPT＃都传递函数依赖于主码（EMP＃）。OFF＃通过PHONE＃，DEPT＃通过PROJ＃或OFF＃(然后通过PHONE＃)传递依赖于｛EMP＃｝，所以可以把EMP1（EMP＃，DEPT＃，PROJ＃，OFF＃，PHONE＃）分解成下面4个3NF的关系模式： EMP(EMP＃，PROJ＃，PHONE＃) PRIMARY KEY (EMP＃) X(PHONE＃，OFF＃)

PRIMARY KEY(PHONE＃) Y(PROJ＃，DEPT＃)

PRIMARY KEY(PROJ＃) Z（OFF＃，DEPT＃） PRIMARY KEY(OFF＃)

然而，X就是PHONE，Y是PROJ的投影，Z是OFFICE的投影，所以X、Y、Z都可以消去。

最后可以得到下面6个关系模式，所有这些关系模式都是属于3NF的，进一步发现他们也是BCNF的。

DEPT(DEPT＃，DBUDGET，MGR_EMP＃) PRIMARY KEY(MGR_EMP＃) EMP(EMP＃，PROJ＃，PHONE＃) PRIMARY KEY(EMP＃)

SALHIST(EMP＃，DATE，JOBTITLE，SALARY) PRIMARY KEY (EMR＃)

PROJ(PROJ＃，DEPT＃，PBUDGET) PRIMARY KEY(PROJ＃)

OFFICE(OFF＃，DEPT＃，AREA) PRIMARY KEY(OFF＃) PHONE(PHONE＃，OFF＃)

PRIMARY KEY(PHONE＃)

10．答：其语义假设如下：

（1）任何两个顾客的收货地址都不相同； （2）每一个订单都有一个惟一的订单号码。

（3）每个订单的订单细则在这个订单里有一个惟一的编号。 函数依赖图如下：

ADDRESSADDRESS

QTYORD

ORD#

DISCOUNT

CREDLIM

BAL

CUST#

QTYOUTDANGER

PLANT#QTYOH

ITEM#DESCNLINE#

相应的BCNF关系模式如下：

CUST(CUST＃，BAL，CREDLIM，DISCOUNT) PRIMARY KEY(CUST＃) SHIPTO(ADDRESS，CUST＃) PRIMARY KEY(ADDRESS)

ORDHEAD(ORD＃，ADDRESS，DATE) PRIMARY KEY(ORD＃)

ORDLINE(ORD＃，LINE＃，ITEM＃，QTYORD，QTYOUT) PRIMARY KEY (ORD＃，LINE＃) ITEM(ITEM＃，DESCN)

PRIMARY KEY(ITEM＃)

IP(ITEM＃，PLANT＃，QTYOH，DANGER) PRIMARY KEY (ITEM＃，PLANT＃)

为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式。

美国家标准协会(American N ational Standard Instit ut e，ANSI)的数据库管理系统研究小组于1 9 78年提出了标准化的建议，将数据库结构分为3级：面向用户或应用程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级、面向系统程序员的物理级。

用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户“眼中"的反映，很显然，不同层次(级别)用户所“看到’’的数据库是不相同的。

1模式．

模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。

2．外模式

外模式又称子模式，对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据 *** 纵语言(Data Manipulation Lang uage，DML)对这些数据记录进行。外模式反映了数据库的用户观。

3．内模式

内模式又称存储模式，对应于物理级，它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式翱物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。内模式由内模式描述语言来描述、定义，它是数据库的存储观。

在一个数据库系统中，只有唯一的数据库， 因而作为定义 、描述数据库存储结构的内模式和定义、描述数据库逻辑结构的模式，也是惟一的，但建立在数据库系统之上的应用则是非常广泛、多样的，所以对应的外模式不是惟一的，也不可能是惟一的。

4．三级模式间的映射 数据库的三级模式是数据库在三个级别 (层次)上的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的物理表示和存储。实际上 ，对于一个数据库系统而言一有物理级数据库是客观存在的，它是进行数据库 *** 作的基础，概念级数据库中不过是物理数据库的一种逻辑的、抽象的描述(即模式)，用户级数据库则是用户与数据库的接口，它是概念级数据库的一个子集(外模式)。

用户应用程序根据外模式进行数据 *** 作，通过外模式一模式映射，定义和建立某个外模式与模式间的对应关系，将外模式与模式联系起来，当模式发生改变时，只要改变其映射，就可以使外模式保持不变，对应的应用程序也可保持不变；另一方面，通过模式一内模式映射，定义建立数据的逻辑结构(模式)与存储结构(内模式)间的对应关系，当数据的存储结构发生变化时，只需改变模式一内模式映射，就能保持模式不变，因此应用程序也可以保持不变。

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