數(shù)據(jù)庫原理與應用 習題及答案 第五章

習題55.1名詞解釋數(shù)據(jù)庫設計答：數(shù)據(jù)庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理體統(tǒng)上，構造一個性能良好的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的信息要求和處理要求。基于3NF的數(shù)據(jù)庫設計方法答：基于3NF的數(shù)據(jù)庫設計方法是一種結構化設計方法，其基本思想是在需求分析的基礎上，確定數(shù)據(jù)庫模式中的全部屬性和屬性間的依賴關系，將它們組織在一個單一的關系模式中，然后再分析模式中不符合3NF的約束條件，將其進行投影分解，規(guī)范成若干個3NF關系模式的集合?；贓-R模型的數(shù)據(jù)庫設計方法答：基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設計方法是由P.P.S.chen于1976年提出的數(shù)據(jù)庫設計方法，其基本思想是在需求分析的基礎上，用E-R圖構造一個反映現(xiàn)實世界實體之間聯(lián)系的企業(yè)模式，然后再將此企業(yè)模式轉換成基于某一特定的DBMS的概念模式。5.2什么是數(shù)據(jù)庫設計？試述數(shù)據(jù)庫設計的步驟。答：數(shù)據(jù)庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理體統(tǒng)上，構造一個性能良好的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的信息要求和處理要求。其中：信息需求信息需求表示一個單位所需要的數(shù)據(jù)及其結構，表達了對數(shù)據(jù)庫的內容及結構的要求，也就是靜態(tài)要求。信息需求定義所設計的數(shù)據(jù)庫將要用到的所有信息，描述實體、屬性、聯(lián)系的性質，描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。處理需求處理需求表示一個單位需要經常進行的數(shù)據(jù)處理，表達了基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理要求，也就是動態(tài)要求。處理需求定義所設計的數(shù)據(jù)庫將要進行的數(shù)據(jù)處理，描述操作的優(yōu)先次序、操作執(zhí)行的頻率和場合，描述操作與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。因此，數(shù)據(jù)庫設計就是把現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)，根據(jù)各種應用處理的要求，加以合理地組織，使其滿足硬件和操作系統(tǒng)的特性；同時，利用已有的DBMS建立數(shù)據(jù)庫，使其能夠實現(xiàn)應用系統(tǒng)的目標。數(shù)據(jù)庫設計的基本步驟包括：需求分析概念結構設計邏輯結構設計物理結構設計數(shù)據(jù)庫實施數(shù)據(jù)庫運行和維護5.3試述數(shù)據(jù)庫設計需求分析階段的任務和方法。答：需求分析的任務是通過詳細調查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)）工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎上確定新系統(tǒng)的功能。需求分析常用的方法有：跟班分析。通過親身參加業(yè)務工作來了解業(yè)務活動的情況。這種方法可以比較準確地理解用戶的需求，但比較耗費時間。開調查會。通過與用戶座談來了解業(yè)務活動情況及用戶需求。座談時，參加者之間可以相互啟發(fā)。請專人介紹和詢問。對某些調查中的問題，可以請專業(yè)人員介紹情況并進行咨詢。設計調查表請用戶填寫。如果調查表設計得合理，這種方法是很有效，也很易于用戶接受的。查閱記錄。即查閱與原系統(tǒng)有關的數(shù)據(jù)記錄，包括原始單據(jù)、賬簿、報表等。5.4數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典的內容和作用分別是什么？答：數(shù)據(jù)流圖是結構化分析方法中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具，它以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程。構造數(shù)據(jù)流圖的目的是為了系統(tǒng)分析師與用戶能夠進行明確的交流，以便指導系統(tǒng)的設計，并為后續(xù)工作打下基礎。數(shù)據(jù)字典是將數(shù)據(jù)流程圖中各個要素的具體內容和特征，以特定格式記錄下來，所形成的文檔。它主要包括：數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)流、加工、文件、外部實體等內容。數(shù)據(jù)字典是關于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身。數(shù)據(jù)本身將存放在物理數(shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理。數(shù)據(jù)字典有助于這些數(shù)據(jù)的進一步管理和控制，為設計人員和數(shù)據(jù)庫管理員在數(shù)據(jù)庫設計、實現(xiàn)和運行階段控制有關數(shù)據(jù)提供依據(jù)。5.5視圖集成時，分E-R圖之間的沖突有哪些？解決這些沖突的方法是什么？答：屬性沖突屬性域沖突，即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同，如零件號，有的部門作為整數(shù)對待，有的部門則使用字符串。不同部門對零件號的編碼也可能不同。屬性取值單位沖突：如零件重量，有的部門以公斤為單位，有的部門以克為單位。命名沖突包括同名異義和異名同義。如科研項目，財務科稱為項目，科研處稱為課題，生產管理處稱為工程，這就是一個異名同義的例子。結構沖突同一對象在不同應用中具有不同的抽象。如在教學管理中，職稱是一個屬性；而在人事管理中，因為職稱與工資、住房掛鉤，因此是一個實體。同一實體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同。實體間的聯(lián)系在不同分E-R圖中為不同類型：如生產子系統(tǒng)分E-R圖中，產品和零件構成1:n聯(lián)系。而物資子系統(tǒng)分E-R圖中，產品、零件、供應商三者構成多對多聯(lián)系。解決這些沖突的方法有：修改視圖使得相互一致合并視圖重構5.6試述數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計的步驟。答：將E-R模型轉換為等價的關系模式按需要對關系模式進行規(guī)范化對規(guī)范化后的模式進行評價根據(jù)局部應用的需要，設計用戶外模式5.7試述E-R圖轉換成關系模型的轉換規(guī)則。答：E-R圖向關系模型的轉換一般應遵循如下原則：實體的轉換。一個實體型轉換為一個關系模式。實體的屬性就是關系的屬性，實體的碼就是關系的碼。聯(lián)系的轉換。一個聯(lián)系轉化為一個關系模式，與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系的屬性轉化為關系的屬性，該關系的碼則有幾種情況：若聯(lián)系為1:1，則每個實體的碼均是該關系的候選碼。若聯(lián)系為1:n，則關系的碼為n端實體的碼。若聯(lián)系為m:n，則關系的碼為諸實體碼的組合。三個或三個以上實體間的多元聯(lián)系、同一實體集內的自反聯(lián)系的轉換規(guī)則與二元聯(lián)系相同。（3）具有相同碼的關系模式可合并。5.8規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫設計有什么指導意義。答：在概念設計階段，已經把關系規(guī)范化的某些思想用作構造實體類型和聯(lián)系類型的標準，在邏輯設計階段，仍然要使用關系規(guī)范化的理論來設計模式和評價模式。規(guī)范化的目的是減少乃至消除關系模式中存在的各種異常，改善完整性、一致性和存儲效率。5.9試述數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計結果的優(yōu)化方法。答：確定范式級別考察關系模式的函數(shù)依賴關系，確定范式等級。找出所有“數(shù)據(jù)字典”中得到的數(shù)據(jù)之間的依賴關系，對各模式之間的數(shù)據(jù)依賴進行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。按照數(shù)據(jù)依賴理論對關系模式逐一進行分析，考察是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴和多值依賴等，確定各關系模式屬于第幾范式。實施規(guī)范化處理確定范式級別后，根據(jù)應用需求，判斷它們對于這樣的應用環(huán)境是否合適，確定對于這些模式是否進行合并或分解。5.10試述數(shù)據(jù)庫物理結構設計的內容和步驟。答：數(shù)據(jù)庫最終要存儲在物理設備上。對于給定的邏輯數(shù)據(jù)模型，選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構的過程，稱為數(shù)據(jù)庫物理設計。數(shù)據(jù)庫物理設計可分為兩步：確定物理結構，在關系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存儲結構對物理結構進行評價，評價的重點是時間和空間效率5.11數(shù)據(jù)庫實施階段的主要任務是什么？答：數(shù)據(jù)庫實施主要包括以下工作：建立實際數(shù)據(jù)庫結構組織數(shù)據(jù)入庫編制和調試應用程序數(shù)據(jù)庫試運行5.12數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)投入運行后，有哪些維護工作？答：數(shù)據(jù)庫的轉儲和恢復數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造5.13某商業(yè)集團管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫信息如下。該系統(tǒng)中包含三個實體集：一是“倉庫”實體集，屬性有倉庫號、倉庫名和地址等；二是“商店”實體集，屬性有商店號、商店名、地址等；三是“商品”實體集，屬性有商品號、商品名、單價。設倉庫與商品之間存在“庫存”聯(lián)系，每個倉庫可存儲若干種商品，每種商品存儲在若干倉庫中，每個倉庫每存儲一種商品有存儲日期及存儲量；商店與商品之間存在著“銷售”聯(lián)系，每個商店可銷售若干種商品，每種商品可在若干商店里銷售，每個商店銷售一種商品有月份和月銷售量兩個屬性。請在上述背景介紹的基礎上，完成如下數(shù)據(jù)庫設計：（1）試畫出E-R圖，并在圖上注明聯(lián)系類型；（2）將E-R圖轉換成滿足3NF的關系模式，并標識主外鍵（用下劃線標識主碼，用波浪線標識外鍵）答：（1）（2）倉庫（倉庫號，倉庫名，地址）商店（商店號，商店名，地址）商品（商品號，商品名，單價）銷售（商店號，商品號，銷售月份，銷量量）庫存（倉庫號，商品號，存儲日期，存儲量）5.14現(xiàn)針對學生參與教師的科研項目建立“科研項目管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”，其中，學生信息包括：學號，姓名，性別，所在學院；學院信息包括：學院編號，學院名稱，辦公電話；教師信息包括：教師編號，姓名，性別，職稱，所在學院；項目信息包括：項目編號，項目名稱，開始時間，結束時間，項目負責人，職稱。各實體之間的關系為：一個學生可以參與教師的多個項目，一個項目可以有多個學生參加，每個學生選定項目后要承擔相應的任務；一個教師可以主持多個項目，一個項目只能由一個教師作為項目負責人。請在上述背景介紹的基礎上，完成如下數(shù)據(jù)庫設計：（1）畫出“科研項目管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”的E-R圖。（2）將E-R圖轉換為一組符合3NF要求的關系模式，并標出每個關系模式的主外健用下劃線標識主碼，用波浪線標識外鍵）答：（1）（2）學生（學號，姓名，性別，學院編號）學院（學院編號，學院名稱，辦公電話）教師（教師編號，姓名，性別，職稱，學院編號）項目（項目編號，項目名稱，開始時間，結束時間，教師編號）參與（學號，項目編號，任務）5.15某工廠零件管理系統(tǒng)的需求分析如下。一個車間有多個工人，每個工人有職工號、姓名、年齡、性別、工種；一個車間生產多種產品，產品有產品號、價格；一個車間生產多種零件，一種零件也可能為多個車間制造，零件有零件號、重量、價格；一種產品由多種零件組成，一種零件也可裝配到多種產品中，產品與零件均存入倉庫中；廠內有多個倉庫，倉庫有倉庫號、主任姓名、電話；請在上述背景介紹的基礎上，完成如下數(shù)據(jù)庫設計：（1）請畫出該系統(tǒng)的ER圖（2）并給出相應的關系模型，并標出每個關系模式的主外健用下劃線標識主碼，用波浪線標識外鍵）。答：（1）（2）車間（車間號，地址）工人（職工號，姓名，年齡，性別，工種，車間號）倉庫（倉庫號，主任姓名，電話）產品（產品號，價格，倉庫號）零件（零件號，重量，價格，倉庫號）制造（車間號，零件號）裝配（零件號，產品號）5.16設計一個學校的圖書管理系統(tǒng)，請給出該系統(tǒng)的需求分析并進行數(shù)據(jù)庫設計，具體要求為：（1）實體數(shù)不少于5個，每個實體的屬性3--6個，實體之間的關系至少要包含1:n,m:n兩種聯(lián)系類型。（2）給出該系統(tǒng)的E-R圖。（3）將E-R圖轉換為一組符合3NF要求的關系模式，并標識主外鍵（用下劃線標識主碼，用波浪線標識外鍵）。答：（1）