數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與設(shè)計(第2版)萬常選版第2章關(guān)系模型與關(guān)系代數(shù)課后答案

1、3. 簡述如下概念，并說明它們之間的聯(lián)系與區(qū)別: 。（ 1）域，笛卡爾積，關(guān)系，元組，屬性答： 域：域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。笛卡爾積：給定一組域D1， D2， ， Dn，這些域中可以有相同的。這組域的笛卡爾積為：D1×D2× × Dn（ d1， d2， ， dn） di?Di ，i 1， 2， ， n 其中每一個元素（ d1， d2， ， dn）叫作一個n 元組（ n-tuple）或簡稱元組（Tuple ）。元素中的每一個值 di 叫作一個分量（ Component）。關(guān)系：在域 D1， D2， ， Dn 上笛卡爾積 D1× D2×

2、 × Dn 的子集稱為關(guān)系，表示為R（ D1， D2， ， Dn）元組：關(guān)系中的每個元素是關(guān)系中的元組。屬性：關(guān)系也是一個二維表，表的每行對應(yīng)一個元組，表的每列對應(yīng)一個域。由于域可以相同，為了加以區(qū)分，必須對每列起一個名字，稱為屬性（Attribute）。（ 2）超碼，主碼，候選碼，外碼答：超碼：對于關(guān)系r 的一個或多個屬性的集合A，如果屬性集A 可以唯一地標(biāo)識關(guān)系r 中的一個元組，則稱屬性集A 為關(guān)系 r 的一個超碼(superkey)。候選碼：若關(guān)系中的某一屬性組的值能唯一地標(biāo)識一個元組，則稱該屬性組為候選碼（ Candidate key ）。主碼：若一個關(guān)系有多個候選碼，則選定

3、其中一個為主碼（Primary key）。外碼：設(shè) F 是基本關(guān)系R 的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R 的碼，如果F 與基本關(guān)系的主碼 Ks 相對應(yīng)，則稱F 是基本關(guān)系R 的外碼（ Foreign key），簡稱外碼。基本關(guān)系R 稱為參照關(guān)系（Referencing relation），基本關(guān)系S 稱為被參照關(guān)系（ Referencedrelation）或目標(biāo)關(guān)系（Targetrelation）。關(guān)系 R 和 S 可以是相同的關(guān)系。S(3) 關(guān)系模式，關(guān)系，關(guān)系數(shù)據(jù)庫答：關(guān)系模式： 關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式（RelationSchema）。它可以形式化地表示為：R（ U，D， dom，F(xiàn)）其中 R

4、 為關(guān)系名， U為組成該關(guān)系的屬性名集合，D 為屬性組U 中屬性所來自的域，為屬性向域的映象集合，F(xiàn) 為屬性間數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系集合。關(guān)系：在域D1， D2， ， Dn 上笛卡爾積D1× D2× × Dn 的子集稱為關(guān)系，表示為R（ D1， D2， ， Dn）dom關(guān)系是關(guān)系模式在某一時刻的狀態(tài)或內(nèi)容。關(guān)系模式是靜態(tài)的、穩(wěn)定的， 而關(guān)系是動態(tài)的、隨時間不斷變化的，因為關(guān)系操作在不斷地更新著數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫： 關(guān)系數(shù)據(jù)庫也有型和值之分。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的型也稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，是對關(guān)系數(shù)據(jù)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(guān)系模式。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的值是

5、這些關(guān)系模式在某一時刻對應(yīng)的關(guān)系的集合，通常就稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。2.3. 為什么需要空值null ？答：引入空值， 可以方便于數(shù)據(jù)庫的維護和建立，數(shù)字或者字符有時并不能解決想要解決的問題，畢竟它們是真實的存在，有了空值，那么有些操作，比如查詢，插入，刪除都可以更加方便，比如公司的部門，新增的部門，信息是不存在的，是之后數(shù)據(jù)庫人員進行添加之后才有的，所以讓它為空，比給它0 更加貼近實際?？罩凳撬锌赡艿挠虻囊粋€取值，表明值未知或不存在。2.3. 關(guān)系模型的完整性規(guī)則有哪些？答： 關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件。關(guān)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。其

6、中實體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件，被稱作是關(guān)系的兩個不變性，應(yīng)該由關(guān)系系統(tǒng)自動支持。1) 實體完整性規(guī)則：若屬性 A 是基本關(guān)系 R 的主屬性，則屬性 A 不能取空值。2)參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F 是基本關(guān)系R 的外碼，它與基本關(guān)系S 的主碼 Ks 相對應(yīng)（基本關(guān)系R和 S 不一定是不同的關(guān)系） ，則對于 R 中每個元組在F 上的值必須為：· 或者取空值（ F 的每個屬性值均為空值）；· 或者等于S 中某個元組的主碼值。3) 用戶定義的完整性是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件。它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。2.4.關(guān)

7、系模型的主要操作有哪些？答： 關(guān)系模型中的關(guān)系操作有查詢操作和更新操作( 插入、刪除和修改 ) 兩大類 。查詢操作是關(guān)系操作中最主要的部分。查詢操作又可以分為選擇(select)、投影 (project) 、連接(join)、除 (divide) 、并 (union) 、交 (intersection)、差 (except)、笛卡爾積等。2.5.關(guān)系代數(shù)的基本運算有哪些？如何用這些基本運算來表示其他運算？答：并、差、笛卡爾積、投影和選擇5 種運算為基本的運算。其他3 種運算，即交、連接和除，均可以用這 5 種基本運算來表達。2.6.試述等值連接與自然連接的區(qū)別與聯(lián)系？答： 連接運算中有兩種最為

8、重要也最為常用的連接，一種是等值連接（equi-join ），另一種是自然連接（ Natural join ）。 為“”的連接運算稱為等值連接。它是從關(guān)系 R 與 S 的笛卡爾積中選取 A 、B 屬性值相等的那些元組。即等值連接為：R A=B S = t t | t R t S t A = t B 自然連接（ Natural join ）是一種特殊的等值連接，它要求兩個關(guān)系中進行比較的分量必須是相同的屬性組，并且要在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。即若R 和 S 具有相同的屬性組 B ，則自然連接可記作：R S = t t| t R t S t B = t B 2.7.對于圖 2-8 所示的成績管理數(shù)

9、據(jù)庫ScoreDB 的模式導(dǎo)航圖，根據(jù)圖2-11 所示的樣例數(shù)據(jù)，給出如下運算的結(jié)果。（ 1） ( studentName,birthday,courseNo(Student ? Class)÷ ( c ourseNo ( studentNo = 0701001 Score)答： 含義：選修了學(xué)號為0701001 的同學(xué)所有選修課程的學(xué)生姓名和出日日期。studentNamebirthday李小勇1990-12-21王紅1992-04-26（ 2） ( studentNo,courseNoScore) ÷ ( courseNo ( courseNo LIKE CS%Cour

10、se) ?Score答： 含義：選修了計算機系所有開設(shè)課程的學(xué)生的成績信息。StudentNocourseNoTermScore0701001CN02807081850701001CS01207082880701001CS01508091920701008AC00107081760701008CN02807081860701008CS01207082930701008CS01508091960802005AC00109101880802005CS01208092900802005CS01509101872.8. 對于圖 2.8 所示的成績管理數(shù)據(jù)庫ScoreDB 的模式導(dǎo)航圖，根據(jù)圖2-11

11、所示的實例數(shù)據(jù)，試寫出如下查詢的關(guān)系代數(shù)表達式，并給出其查詢結(jié)果。（ 1）查找籍貫為“上?！钡娜w學(xué)生。答： native LIKE 上海 % (Student)（ 2）查找 1992 年元旦以后出生的全體男同學(xué)。答： year(birthday)>=1992 sex=' 男 (Student)（ 3）查找信息學(xué)院非漢族同學(xué)的學(xué)號、姓名、性別及民族。答 ： studentNo,studenName,sex,nation( nation!=漢族(Student)? ( institute=信息學(xué)院(Class)（ 4）查找 08-09 學(xué)年第二學(xué)期（08092）開出課程的編號、名稱

12、和學(xué)分。答： courseNo,courseName,courseHour(Course?( term = 08092 Score)（ 5）查找選修了“操作系統(tǒng)”的學(xué)生學(xué)號、成績及姓名。答： studentNo,studenName,score(Student?(Score?( courseNo ( courseName=操作系統(tǒng) Course)（ 6）查找班級名稱為“會計學(xué) 07（3）班”的學(xué)生在 07-08 學(xué)年第一學(xué)期（ 07081）選課情況，要求顯示學(xué)生姓名、課程號、課程名稱和成績。答 ： studenName,courseNo,courseName,score( ( classNam

13、e= 會計學(xué)08（3）班 Class) ?Student? ( term = 07081 Score)?Course)（ 7）查找至少選修了一門其直接先修課編號為CS012的課程的學(xué)生學(xué)號和姓名。答： studenNo, studentName ( ( priorCourse= CS012 Course) ?Score ?Student)（ 8）查找選修了 08-09學(xué)年第一學(xué)期（ 08091）開出的全部課程的學(xué)生學(xué)號和姓名。答 : studenNo, studentName (Score ÷ ( courseNo ( term= 08091 Score) ? Student)（ 9

14、）查找至少選修了學(xué)號為0703010 的學(xué)生所選課程的學(xué)生學(xué)號和姓名。答： studenNo,studentName (Score ÷ ( courseNo ( studentNo= 0703010 Score)?Student)2.9. 對于圖 2-10 所示的學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫SCDB的模式導(dǎo)航圖，試寫出如下查詢的關(guān)系代數(shù)表達式。（ 1）查找蒙古族學(xué)生信息，包括學(xué)號、姓名、性別和所屬班級。答 ： studenNo,studentName,sex,classNo( nation= 蒙 古 族 Student) ? ( grade=2008 Class)（ 2）查找“ C語言程序設(shè)計”課

15、程的課程班號、上課時間以及上課地點。答 ： cClassNo,time,location( courseName=C 語 言 程 序 設(shè) 計 Course) ?CourseClass? Classroom)（ 3）查找選修了先修課程為“計算機概論”的學(xué)生學(xué)號、課程號和成績。答：studenNo,courseNo,score(C1.courseNo (C1Course)?C1.priorCourse=C2.courseNo( courseName=計算機概論 ( C2Course)?SC)（ 4）查找李勇老師08-09 學(xué)年第二學(xué)期（08092）開出的課程號、課程名和學(xué)分。答 ： courseNo,courseName,creditHour( teacherNo ( teacherName= 李 勇 Teacher