王珊《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論》(第4版)配套題庫(kù)【課后習(xí)題】第9章~第12章【圣才出品】

圣才電子書十萬(wàn)種考研考證電子書、題庫(kù)視頻學(xué)習(xí)平臺(tái)第9章關(guān)系查詢處理和查詢優(yōu)化1．試述查詢優(yōu)化在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的重要性和可能性。答：查詢優(yōu)化在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的重要性：關(guān)系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化既是RDBMS實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，又是關(guān)系系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)所在。它減輕了用戶選擇存取路徑的負(fù)擔(dān)。用戶只要提出“干什么”，不必考慮如何最好地表達(dá)查詢以獲取較好的效率，而且系統(tǒng)可以比用戶程序的“優(yōu)化”做得更好。查詢優(yōu)化在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的可能性：（1）優(yōu)化器可以從數(shù)據(jù)字典中獲取許多統(tǒng)計(jì)信息，例如關(guān)系中的元組數(shù)、關(guān)系中每個(gè)屬性的分布情況、這些屬性上是否有索引（B＋樹索引、HASH索引、唯一索引或組合索引）等。優(yōu)化器可以根據(jù)這些信息選擇有效的執(zhí)行計(jì)劃，而用戶程序則難以獲得這些信息。（2）如果數(shù)據(jù)庫(kù)的物理統(tǒng)計(jì)信息改變了，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)查詢進(jìn)行重新優(yōu)化以選擇相適應(yīng)的執(zhí)行計(jì)劃。在非關(guān)系系統(tǒng)中必須重寫程序，而重寫程序在實(shí)際應(yīng)用中往往是不太可能的。（3）優(yōu)化器可以考慮數(shù)十甚至數(shù)百種不同的執(zhí)行計(jì)劃，從中選出較優(yōu)的一個(gè)，而程序員一般只能考慮有限的幾種可能性。（4）優(yōu)化器中包括了很多復(fù)雜的技術(shù)，這些優(yōu)化技術(shù)往往只有最好的程序員才能掌握。系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化相當(dāng)于使得所有人都擁有這些優(yōu)化技術(shù)。2．對(duì)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫(kù)有如下的查詢：1/33圣才電子書十萬(wàn)種考研考證電子書、題庫(kù)視頻學(xué)習(xí)平臺(tái)此查詢要求信息系學(xué)生選修了的所有課程名稱。試畫出用關(guān)系代數(shù)表示的語(yǔ)法樹，并用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式優(yōu)化算法對(duì)原始的語(yǔ)法樹進(jìn)行優(yōu)化處理，畫出優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法樹。答：學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫(kù)用關(guān)系代數(shù)表示的語(yǔ)法樹如圖9-1所示：圖9-1關(guān)系代數(shù)語(yǔ)法樹優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法樹如圖9-2所示：2/33圣才電子書十萬(wàn)種考研考證電子書、題庫(kù)視頻學(xué)習(xí)平臺(tái)圖9-2優(yōu)化后的語(yǔ)法樹3．試述RDBMS查詢優(yōu)化的一般準(zhǔn)則。答：下面的優(yōu)化策略一般能提高查詢效率：（1）選擇運(yùn)算應(yīng)盡可能先做；（2）投影運(yùn)算和選擇運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行；（3）投影同其前或其后的雙目運(yùn)算結(jié)合起來(lái)；（4）某些選擇同在它前面要執(zhí)行的笛卡爾積結(jié)合起來(lái)成為一個(gè)連接運(yùn)算；（5）找出公共子表達(dá)式；（6）選取合適的連接算法。4．試述RDBMS查詢優(yōu)化的一般步驟。3/33圣才電子書十萬(wàn)種考研考證電子書、題庫(kù)視頻學(xué)習(xí)平臺(tái)答：各個(gè)關(guān)系系統(tǒng)的優(yōu)化方法不盡相同，大致的步驟可以歸納如下：（l）把查詢轉(zhuǎn)換成某種內(nèi)部表示，通常用的內(nèi)部表示是語(yǔ)法樹。（2）把語(yǔ)法樹轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)（優(yōu)化）形式，即利用優(yōu)化算法，把原始的語(yǔ)法樹轉(zhuǎn)換成優(yōu)化的形式。（3）選擇低層的存取路徑。（4）生成查詢計(jì)劃，選擇代價(jià)最小的。4/33圣才電子書十萬(wàn)種考研考證電子書、題庫(kù)視頻學(xué)習(xí)平臺(tái)第10章數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)1．試述事務(wù)的概念及事務(wù)的四個(gè)特性?；謴?fù)技術(shù)能保證事務(wù)的哪些特性？答：（1）事務(wù)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作序列，是一個(gè)不可分割的工作單位。事務(wù)具有4個(gè)特性：原子性、一致性、隔離性和持續(xù)性。這4個(gè)特性也簡(jiǎn)稱為ACID特性。①原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯工作單位，事務(wù)中的操作要么都做，要么都不做。②一致性：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果時(shí)，就說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)處于一致性狀態(tài)。③隔離性：一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾，即一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾。④持續(xù)性：持續(xù)性指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的，接下來(lái)的其他操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。（2）恢復(fù)技術(shù)保證了事務(wù)的原子性、一致性和持續(xù)性。2．為什么事務(wù)非正常結(jié)束時(shí)會(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的正確性？請(qǐng)舉例說(shuō)明。答：事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生故障，修改有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫(kù)，狀態(tài)。有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，這些未完成事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的這時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說(shuō)是不一致的例如某工廠的庫(kù)存管理系統(tǒng)中，要把數(shù)量為Q的某種零件從倉(cāng)庫(kù)1移到倉(cāng)庫(kù)2存放。則可以定義一個(gè)事務(wù)T，T包括兩個(gè)操作：Q1＝Q1－Q，Q2＝Q2＋Q。如果T非正常終止時(shí)只做了第一個(gè)操作，則數(shù)據(jù)庫(kù)就處于不一致性狀態(tài)，庫(kù)存量無(wú)緣無(wú)故少了Q。5/33圣才電子書十萬(wàn)種考研考證電子書、題庫(kù)視頻學(xué)習(xí)平臺(tái)3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)中為什么要有恢復(fù)子系統(tǒng)？它的功能是什么？答：因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯(cuò)誤、操作員的失誤以及惡意的破壞是不可避免的，這些故障輕則造成運(yùn)行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)中全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失。所有修改，因此必須要有恢復(fù)子系統(tǒng)?；謴?fù)子系統(tǒng)的功能是把數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)，或完整狀態(tài)。為保證數(shù)據(jù)一致性，需要清除這些事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的也稱為一致狀態(tài)4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些故障破壞數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)？答：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中可能發(fā)生各種各樣的故障，大致可以分四類：事務(wù)內(nèi)部的故障，事務(wù)內(nèi)部的故障是指事務(wù)沒有達(dá)到預(yù)期的終點(diǎn)。系統(tǒng)故障，系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的任何事件，使得系統(tǒng)要重新啟動(dòng)。介質(zhì)故障，是指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞，瞬時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾等。計(jì)算機(jī)病毒，計(jì)算機(jī)病毒是指一種人為的故障或破壞。事務(wù)故障、系統(tǒng)故障和介質(zhì)