数据库原理作业及答案

《数据库原理》48学时作业及答案第一章4. 举出适合用文件系统而不是数据库系统的例子；再举出适合用数据库系统的应用例子。

答：适用于文件系统而不是数据库系统的应用例子：数据的备份、软件或应用程序使用过程中的临时数据存储一般使用文件比较合适。

早期功能比较简单、比较固定的应用系统也适合用文件系统。

适用于数据库系统而非文件系统的应用例子：目前，几乎所有企业或部门的信息系统都以数据库系统为基础，都使用数据库。

例如，一个工厂的管理信息系统（其中会包括许多子系统，如库存管理系统、物资采购系统、作业调度系统、设备管理系统、人事管理系统等），学校的学生管理系统，人事管理系统，图书馆的图书管理系统，等等，都适合用数据库系统。

11. 试给出一个实际部门的E—R图，要求有3个实体型，而且3个实体型之间有多对多联系。

3个实体型之间的多对多联系和3个实体型两两之间的三个多对多联系等价吗？为什么？答：3个实体型之间的多对多联系和3个实体型两两之间的3个多对多联系不等价，因为它们拥有不同的语义。

3个实体型两两之间的3个多对多联系如下图所示。

12. 学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中有的教授和副教授每人各带有若干研究生；每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。

请用E—R图画出此学校的概念模型。

答：解析：在画E—R图时，读者可以按照习题中对问题的描述一步一步画出每一句话中涉及的实体，再根据给出的实际语义，画出实体之间的联系。

例如，每个教研室有若干教员，每个班由若干学生，可以画出教研室和教员、班级和学生之间一对多的联系。

再如，有的教授和副教授每人各带若干研究生，而一个研究生一般指定一个导师，这是通常的规则，所以可以画出教员和学生之间一对多的联系。

22. 什么叫数据与程序的物理独立性？什么叫数据与程序的逻辑独立性？为什么数据库系统具有数据与程序的独立性？答：数据与程序的逻辑独立性：当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式/模式的映像作相应改变，可以使外模式保持不变。

应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

数据与程序的物理独立性：当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式/内模式映像作相应的改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

数据库管理系统在三级模式之间提供的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

第二章关系数据库3. 定义并理解下列术语，说明它们之间的联系与区别：（1）域，笛卡儿积，关系，元组，属性答：域：域是一组具有相同数据类型的值的集合。

笛卡儿积：给定一组域D1，D2，…，D n，这些域中可以有相同的。

这组域的笛卡儿积为D1×D2×…×D n={(d1,d2,…,d n)|d i∈Di,i=1,2,…,n}其中每一个元素(d1,d2,…,d n)叫做一个n元组（n-tuple）或简称元组（Tuple）。

元素中的每一个值d i叫做一个分量（Component）。

关系：在域D1，D2，…，D n上笛卡儿积D1×D2×…×D n的子集称为关系，表示为R（D1，D2，…，D n）元组：关系中的每个元素是关系中的元组。

属性：关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。

由于域可以相同，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）。

(2) 主码，候选码，外部码答：候选码：若关系中的某一属性组的值能惟一的标识一个元组，则称该属性组为候选码（Candidate key）。

主码：若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key）。

外部码：设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S 的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外部码（Foreign key），简称外码。

基本关系R称为参照关系（Referencing relation），基本关系S称为被参照关系（Referenced relation）或目标关系（Target relation）。

关系R和S可以是相同的关系。

（3）关系模式，关系，关系数据库答：关系模式：关系的描述称为关系模式（Relation Schema）。

它可以形式化的表示为R（U，D，dom，F）。

其中R为关系名，U为组成该关系的属性名集合，D为属性组U中属性所来自的域，dom为属性向域的映像集合，F为属性间数据的依赖关系集合。

关系：在域D1，D2，…，D n上笛卡儿积D1×D2×…×D n的子集称为关系，表示为R（D1，D2，…，D n）。

关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。

关系模式是静态的、稳定的；而关系是动态的、随时间不断变化的，因为关系操作在不断更新着数据库中的数据。

关系数据库：关系数据库也有型和值之分。

关系数据库的型也称为关系数据库模式。

是对关系数据库的描述，它包括若干域的定义以及在这些域上定义的若干关系模式。

关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常就称为关系数据库。

4. 试述关系模型的完整性规则。

在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空？什么情况下才可以为空？答：关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。

关系模型中可以有三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。

其中实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称作是关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。

（1）实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。

（2）参照完整性规则：若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性值均为空值）；或者等于S中某个元组的主码值。

（3）用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件。

它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

在参照完整性中，外部码属性的值可以为空，它表示该属性的值尚未确定，但前提条件是该外部码属性不是其所在关系的主属性。

例如，在下面的“学生”表中，“专业号”是一个外部码，不是学生表的主属性，可以为空，其语义是，该学生的专业尚未确定。

学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）专业（专业号，专业名）而在下面的“选修表”中的“课程号”虽然也是一个外部码属性，但它又是“课程”表的主属性，所以不能为空，因为关系模型必须满足实体完整性。

课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）5. 设有一个SPJ数据库，包括S、P、J、SPJ四个关系模式：S(SNO,SNAME,STATUS,CITY);P(PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT);J(JNO,JNAME,CITY);SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY);试用关系代数完成下列操作：（1）求供应工程J1的供应商号SNOΠSNO （σJNO=‘J1’（SPJ））（2）求供应工程J1零件P1的供应商号SNOΠSNO （σJNO=‘J1’∧PNO＝’P1’（SPJ））（3）求供应工程J1红色零件的供应商号ΠSNO(ΠSNO，PNO （σJNO=‘J1’（SPJ））∞ΠPNO （σcolor=‘红’（P）））（4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNOΠJNO（J)－ΠJNO(ΠSNO（σCITY＝’天津’（S））∞ΠJNO,SNO,PNO（SPJ) ∞ΠPNO（σcolor ＝’红’（P）））分析：减法运算中被减的部分是使用了天津供应商生产的红色零件的所有工程号，ΠJNO（J)是全部工程的工程号，两者相减即为所求，包括没有使用任何零件的工程号（5）求至少用了S1供应商所供应的全部零件的工程号JNOΠJNO, PNO（SPJ) ÷ΠPNO（σSNO＝’S1’（SPJ））解析：除号前面部分是所有用了零件的工程与该工程所用的零件，除号后的部分是S1所供应的全部零件号。

对于SPJ表中的某一个JNO，如果该工程使用的所有零件的集合包含了S1所供应的全部零件号，则该JNO符合本题条件，在除法运算的结果集中。

6. 试述等值连接与自然连接的区别和联系。

答：连接运算中有两种最为重要也最为常用的连接，一种是等值连接（Equijoin）,另一种是自然连接(Natural join)。

θ为“=”的连接运算，称为等值连接。

它是从关系R与关系S的笛卡儿积中选取A、B属性值相等的那些元组。

自然连接是一种特殊的等值连接，他要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉。

第三章关系数据库标准语言SQL3. 用SQL语句建立第二章习题5中的4个表。

答：CREATE TABLE S(SNO CHAR(3),SNAME CHAR(10),STATUS CHAR(2),CITY CHAR(10));CREATE TABLE P(PNO CHAR(3),PNAME CHAR(10),COLOR CHAR(4),WEIGHT INT);CREATE TABLE J(JNO CHAR(3),JNAME CHAR(10),CITY CHAR(10));CREATE TABLE SPJ(SNO CHAR(3),PNO CHAR(3), JNO CHAR(3),QTY INT);4. 针对上题中建立的4个表试用SQL语言完成第二章习题5中的查询。

（1）求供应工程J1零件的供应商号码SNO；SELECT SNO FROM SPJ WHERE JNO=‘J1’;（2）求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO；SELECT SNO FROM SPJ WHERE JNO=‘J1’ AND PNO=‘P1’;（3）求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO；SELECT SNO FROM SPJ WHERE JNO=‘J1’ AND PNO IN(SELECT PNO FROM P WHERE COLOR=‘红’)或者SELECT SNO FROM SPJ,P WHERE JNO=‘J1’ AND SPJ.PNO=P.PNO AND COLOR=‘红’；（4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO；多重嵌套查询SELECT JNO FROM JWHERE NOT EXISTS(SELECT * FROM SPJWHERE SPJ.JNO=J.JNOAND SNO IN(SELECT SNO FROM S WHERE CITY=‘天津’)AND PNO IN(SELECT PNO FROM P WHERE COLO R=‘红’))或子查询用多表连接SELECT JNO FROM JWHERE NOT EXISTS(SELECT * FROM SPJ,S,PWHERE SPJ.JNO=J.JNO AND SPJ.SNO=S.SNO AND SPJ.PNO=P.PNO AND S.CITY=‘天津’ AND P.COLOR=‘红’)（5）求至少使用了供应商S1所供应的全部零件的工程号。