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  • 数据库原理》— 数据库系统概论第五版习题解析

    万次阅读 多人点赞 2017-05-29 14:57:48
    数据库系统概论前七章习题解析 第1章绪论 1.试述数据、数据库数据库系统数据库管理系统的概念。答: (l)数据(Data):描述事物的符号记录称为数据。数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。...

    数据库系统概论前七章习题解析

    第1章 绪论

    1 .试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。 答:  

    ( l )数据( Data ) :描述事物的符号记录称为数据。数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。数据与其语义是不可分的。解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。早期的计算机系统主要用于科学计算,处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。现代计算机能存储和处理的对象十分广泛,表示这些对象的数据也越来越复杂。数据与其语义是不可分的。 500 这个数字可以表示一件物品的价格是 500 元,也可以表示一个学术会议参加的人数有 500 人,还可以表示一袋奶粉重 500 克。  ( 2 )数据库( DataBase ,简称 DB ) :数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。 

    ( 3 )数据库系统( DataBas 。 Sytem ,简称 DBS ) :数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成,一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。解析数据库系统和数据库是两个概念。数据库系统是一个人一机系统,数据库是数据库系统的一个组成部分。但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分“数据库系统”和“数据库”,不要引起混淆。  

    ( 4 )数据库管理系统( DataBase Management sytem ,简称 DBMs ) :数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。 DBMS 的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。解析 DBMS 是一个大型的复杂的软件系统,是计算机中的基础软件。目前,专门研制 DBMS 的厂商及其研制的 DBMS 产品很多。著名的有美国 IBM 公司的 DBZ 关系数据库管理系统和 IMS 层次数据库管理系统、美国 Oracle 公司的 orade 关系数据库管理系统、 s 油 ase 公司的 s 油 ase 关系数据库管理系统、美国微软公司的 SQL Serve ,关系数据库管理系统等。   

    2 .使用数据库系统有什么好处? 答: 

    使用数据库系统的好处是由数据库管理系统的特点或优点决定的。使用数据库系统的好处很多,例如,可以大大提高应用开发的效率,方便用户的使用,减轻数据库系统管理人员维护的负担,等等。使用数据库系统可以大大提高应用开发的效率。因为在数据库系统中应用程序不必考虑数据的定义、存储和数据存取的具体路径,这些工作都由 DBMS 来完成。用一个通俗的比喻,使用了 DBMS 就如有了一个好参谋、好助手,许多具体的技术工作都由这个助手来完成。开发人员就可以专注于应用逻辑的设计,而不必为数据管理的许许多多复杂的细节操心。还有,当应用逻辑改变,数据的逻辑结构也需要改变时,由于数据库系统提供了数据与程序之间的独立性,数据逻辑结构的改变是 DBA 的责任,开发人员不必修改应用程序,或者只需要修改很少的应用程序,从而既简化了应用程序的编制,又大大减少了应用程序的维护和修改。使用数据库系统可以减轻数据库系统管理人员维护系统的负担。因为 DBMS 在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一的管理和控制,包括数据的完整性、安全性、多用户并发控制、故障恢复等,都由 DBMS 执行。总之,使用数据库系统的优点是很多的,既便于数据的集中管理,控制数据冗余,提高数据的利用率和一致性,又有利于应用程序的开发和维护。读者可以在自己今后的工作中结合具体应用,认真加以体会和总结。  

     3 .试述文件系统与数据库系统的区别和联系。 答: 

    文件系统与数据库系统的区别是:文件系统面向某一应用程序,共享性差,冗余度大,数据独立性差,记录内有结构,整体无结构,由应用程序自己控制。数据库系统面向现实世界,共享性高,冗余度小,具有较高的物理独立性和一定的逻辑独立性,整体结构化,用数据模型描述,由数据库管理系统提供数据的安全性、完整性、并发控制和恢复能力。 

    文件系统与数据库系统的联系是:文件系统与数据库系统都是计算机系统中管理数据的软件。解析文件系统是操作系统的重要组成部分;而 DBMS 是独立于操作系统的软件。但是 DBMS 是在操作系统的基础上实现的;数据库中数据的组织和存储是通过操作系统中的文件系统来实现的。  

    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 : ( l )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。 

     ( 2 )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。希望读者能举出自己了解的应用例子。  

    5 .试述数据库系统的特点。 答: 

    数据库系统的主要特点有: 

     ( l )数据结构化数据库系统实现整体数据的结构化,这是数据库的主要特征之一,也是数据库系统与文件系统的本质区别。解析注意这里的“整体’夕两个字。在数据库系统中,数据不再针对某一个应用,而是面向全组织,具有整体的结构化。不仅数据是结构化的,而且数据的存取单位即一次可以存取数据的大小也很灵活,可以小到某一个数据项(如一个学生的姓名),大到一组记录(成千上万个学生记录)。而在文件系统中,数据的存取单位只有一个:记录,如一个学生的完整记录。 

     ( 2 )数据的共享性高,冗余度低,易扩充数据库的数据不再面向某个应用而是面向整个系统,因此可以被多个用户、多个应用以多种不同的语言共享使用。由于数据面向整个系统,是有结构的数据,不仅可以被多个应用共享使用,而且容易增加新的应用,这就使得数据库系统弹性大,易于扩充。解析数据共享可以大大减少数据冗余,节约存储空间,同时还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。所谓“数据面向某个应用”是指数据结构是针对某个应用设计的,只被这个应用程序或应用系统使用,可以说数据是某个应用的“私有资源”。所谓“弹性大”是指系统容易扩充也容易收缩,即应用增加或减少时不必修改整个数据库的结构,只需做很少的改动。可以取整体数据的各种子集用于不同的应用系统,当应用需求改变或增加时,只要重新选取不同的子集或加上一部分数据,便可以满足新的需求。 

     ( 3 )数据独立性高数据独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。数据库管理系统的模式结构和二级映像功能保证了数据库中的数据具有很高的物理独立性和逻辑独立性。 

    ( 4 )数据由 DBMS 统一管理和控制数据库的共享是并发的共享,即多个用户可以同时存取数据库中的数据甚至可以同时存取数据库中同一个数据。为此, DBMS 必须提供统一的数据控制功能,包括数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发控制和数据库恢复。解析 DBMS 数据控制功能包括四个方面:数据的安全性保护:保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏;数据的完整性检查:将数据控制在有效的范围内,或保证数据之间满足一定的关系;并发控制:对多用户的并发操作加以控制和协调,保证并发操作的正确性;数据库恢复:当计算机系统发生硬件故障、软件故障,或者由于操作员的失误以及故意的破坏影响数据库中数据的正确性,甚至造成数据库部分或全部数据的丢失时,能将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称为完整状态或一致状态)。下面可以得到“什么是数据库”的一个定义:数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合,它可以供各种用户共享,具有最小冗余度和较高的数据独立性。 DBMS 在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制,以保证数据的完整性、安全性,并在多用户同时使用数据库时进行并发控制,在发生故障后对系统进行恢复。数据库系统的出现使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。

    6 .数据库管理系统的主要功能有哪些? 答: 

    ( l )数据库定义功能;  ( 2 )数据存取功能;  ( 3 )数据库运行管理;  ( 4 )数据库的建立和维护功能。 

    7 .什么是概念模型?试述概念模型的作用。 

    答:概念模型,也称信息模型,是按用户的观点来对数据和信息建模,主要用于数据库设计。 

    概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型用于信息世界的建模,是现实世界到信息世界的第一层抽象,是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具,也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 

    8.定义并解释概念模型中以下术语:实体,实体型,实体集,实体之间的联系。 答: 

    实体:客观存在并可以相互区分的事物叫实体。实体型:具有相同属性的实体具有相同的特征和性质,用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体,称为实体型。实体集:同型实体的集合称为实体集;实体之间的联系:通常是指不同实体型的实体集之间的联系,实体之间的联系有一对一,一对多和多对多等多种类型。   

    9 .试述数据模型的概念、数据模型的作用和数据模型的三个要素。 答: 

    数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具,是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。一般地讲,数据模型是严格定义的概念的集合。这些概念精确描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。因此数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。  ( l )数据结构:是所研究的对象类型的集合,是对系统静态特性的描述。 

     ( 2 )数据操作:是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许进行的操作的集合,包括操作及有关的操作规则,是对系统动态特性的描述。 

     ( 3 )数据的约束条件:是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则,用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化,以保证数据的正确、有效、相容。解析数据模型是数据库系统中最重要的概念之一。必须通过 《 概论 》 的学习真正掌握数据模型的概念和作用。数据模型是数据库系统的基础。任何一个 DBMS 都以某一个数据模型为基础,或者说支持某一个数据模型。数据库系统中,模型有不同的层次。根据模型应用的不同目的,可以将模型分成两类或者说两个层次:一类是概念模型,是按用户的观点来对数据和信息建模,用于信息世界的建模,强调语义表达能力,概念简单清晰;另一类是数据模型,是按计算机系统的观点对数据建模,用于机器世界,人们可以用它定义、操纵数据库中的数据,一般需要有严格的形式化定义和一组严格定义了语法和语义的语言,并有一些规定和限制,便于在机器上实现。 

    12 .试述网状、层次数据库的优缺点。 答: 

    层次模型的优点主要有: ( l )模型简单,对具有一对多层次关系的部门描述非常自然、直观,容易理解,这是层次数据库的突出优点; ( 2 )用层次模型的应用系统性能好,特别是对于那些实体间联系是固定的且预先定义好的应用,采用层次模型来实现,其性能优于关系模型; ( 3 )层次数据模型提供了良好的完整性支持。 

    层次模型的缺点主要有: ( l )现实世界中很多联系是非层次性的,如多对多联系、一个结点具有多个双亲等,层次模型不能自然地表示这类联系,只能通过引入冗余数据或引入虚拟结点来解决; ( 2 )对插入和删除操作的限制比较多; ( 3 )查询子女结点必须通过双亲结点。 

    网状数据模型的优点主要有: ( l )能够更为直接地描述现实世界,如一个结点可以有多个双亲; ( 2 )具有良好的性能,存取效率较高。 

    网状数据模型的缺点主要有: ( l )结构比较复杂,而且随着应用环境的扩大,数据库的结构就变得越来越复杂,不利于最终用户掌握; ( 2 )其 DDL 、 DML 语言复杂,用户不容易使用。由于记录之间联系是通过存取路径实现的,应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径。因此,用户必须了解系统结构的细节,加重了编写应用程序的负担。 

    13.试述关系模型的概念,定义并解释以下术语: ( l )关系( 2 )属性( 3 )域( 4 )元组 ( 5 )主码( 6 )分量( 7 )关系模式 答: 

    关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。在用户观点下,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表,它由行和列组成。 ( l )关系:一个关系对应通常说的一张表; ( 2 )属性:表中的一列即为一个属性; ( 3 )域:属性的取值范围; ( 4 )元组:表中的一行即为一个元组; ( 5 )主码:表中的某个属性组,它可以惟一确定一个元组; ( 6 )分量:元组中的一个属性值; ( 7 )关系模式:对关系的描述,一般表示为关系名(属性 1 ,属性 2 , „ ,属性 n )  14 .试述关系数据库的特点。 答: 

    关系数据模型具有下列优点: ( l )关系模型与非关系模型不同,它是建立在严格的数学概念的基础上的。 ( 2 )关系模型的概念单一,无论实体还是实体之间的联系都用关系表示,操作的对象和操作的结果都是关系,所以其数据结构简单、清晰,用户易懂易用。 ( 3 )关系模型的存取路径对用户透明,从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性,也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。当然,关系数据模型也有缺点,其中最主要的缺点是,由于存取路径对用户透明,查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能,必须对用户的查询请求进行优化,增加了开发数据库管理系统的难度。

    15.试述数据库系统三级模式结构,这种结构的优点是什么? 答: 

    数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。(参见书上图 1 . 29 ) 外模式,亦称子模式或用户模式,是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是数据库用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。模式,亦称逻辑模式,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。模式描述的是数据的全局逻辑结构。外模式涉及的是数据的局部逻辑结构,通常是模式的子集。内模式,亦称存储模式,是数据在数据库系统内部的表示,即对数据的物理结构和存储方式的描述。数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别,它把数据的具体组织留给 DBMs 管理,使用户能逻辑抽象地处理数据,而不必关心数据在计算机中的表示和存储。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换,数据库系统在这三级模式之间提供了两层映像:外模式/模式映像和模式/内模式映像。正是这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。 

    16 .定义并解释以下术语:模式、外模式、内模式、 DDL 、 DML 。 

    模式、外模式、内模式,亦称逻辑模式,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。模式描述的是数据的全局逻辑结构。外模式涉及的是数据的局部逻辑结构,通常是模式的子集。内模式,亦称存储模式,是数据在数据库系统内部的表示,即对数据的物理结构和存储方式的描述。 DDL :数据定义语言,用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。 DML :数据操纵语言,用来对数据库中的数据进行查询、插入、删除和修改的语句。  

    17.什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/模式的映像做相应改变,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/内模式映像做相应改变,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。  

    18 .试述数据库系统的组成。 答: 

    数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员和用户构成。 19 .数据库管理员、系统分析员、数据库设计人员、应用程序员的职责是什么? 答: 

    数据库管理员的职责:(1)决定数据库中的信息内容和结构; (2)决定数据库的存储结构和存取策略; (3)定义数据的安全性要求和完整性约束条件; (4)监控数据库的使用和运行; (5)数据库的改进和重组、重构。 

    系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明,系统分析员要和用户及 DBA 相结合,确定系统的硬件、软件配置,并参与数据库系统的概要设计。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析,然后进行数据库设计。在很多情况下,数据库设计人员就由数据库管理员担任。应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块,并进行调试和安装。

     

    第二章 关系数据库

    1、试述关系模型的三个组成部分。
    答:关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。

    2、试述关系数据语言的特点和分类。

    答:关系数据语言可以分为三类:

    关系代数语言。

    关系演算语言:元组关系演算语言和域关系演算语言。

    SQL:具有关系代数和关系演算双重特点的语言。

    这些关系数据语言的共同特点是,语言具有完备的表达能力,是非过程化的集合操作语言,功能强,能够嵌入高级语言中使用。

    5 . 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:实体完整性规则是指若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值。

    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。即属性F本身不是主属性,则可以取空值,否则不能取空值。

    6.设有一个SPJ数据库,包括S,P,J,SPJ四个关系模式:

    1)求供应工程J1零件的供应商号码SNO:

    πSno(σJno=‘J1’(SPJ))

    2)求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO:

    πSno(σJno=‘J1’∧Pno=‘P1‘(SPJ))

    3)求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO:

    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JNO:

    πJno(SPJ)- πJNO(σcity=‘天津’∧Color=‘红‘ (S∞SPJ∞P)

    5)求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO:

    πJno,Pno(SPJ)÷ πPno(σSno=‘S1‘ (SPJ))

    7. 试述等值连接与自然连接的区别和联系。

    答:连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取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,它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。

    8.关系代数的基本运算有哪些 ? 如何用这些基本运算来表示其他运算? 

    答:并、差、笛卡尔积、投影和选择5种运算为基本的运算。其他3种运算,即交、连接和除,均可以用这5种基本运算来表达。

    第三章 关系数据库语言SQL

    1 .试述 sQL 语言的特点。

    答:(l)综合统一。 sQL 语言集数据定义语言 DDL 、数据操纵语言 DML 、数据控制语言 DCL 的功能于一体。

    (2)高度非过程化。用 sQL 语言进行数据操作,只要提出“做什么”,而无需指明“怎么做”,因此无需了解存取路径,存取路径的选择以及 sQL 语句的操作过程由系统自动完成。

    (3)面向集合的操作方式。 sQL 语言采用集合操作方式,不仅操作对象、查找结果可以是元组的集合,而且一次插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合。

    (4)以同一种语法结构提供两种使用方式。 sQL 语言既是自含式语言,又是嵌入式语言。作为自含式语言,它能够独立地用于联机交互的使用方式;作为嵌入式语言,它能够嵌入到高级语言程序中,供程序员设计程序时使用。

    (5)语言简捷,易学易用。

    3 (1) select * from S where A='10';

     (2) select  A,B  from S;

     (3) select A,B,S.C,S.D,E,F from S ,T  where S.C=T.C and S.D=T.D;

     (4) select * from S ,T  where S.C=T.C;

     (5) select * from S ,T  where S.A<T.E;

     (6) select S.C,S.D,T.* from S ,T ;

    4.用 sQL 语句建立第二章习题 6中的 4 个表。

    答:

    对于 S 表: S ( SNO , SNAME , STATUS , CITY ) ;

    建 S 表:

        CREATE TABLE S ( Sno C(2) UNIQUE,Sname C(6) ,Status  C(2),City C(4));

    对于 P 表: P ( PNO , PNAME , COLOR , WEIGHT );

    建 P 表 :

    CREATE TABLE P(Pno  C(2)  UNIQUE,Pname  C(6),COLOR  C(2),  WEIGHT INT);

    对于 J 表: J ( JNO , JNAME , CITY) ;

    建 J 表:

    CREATE  TABLE  J(Jno  C(2) UNlQUE,JNAME  C(8), CITY C(4))

    对于 sPJ 表: sPJ ( sNo , PNo , JNo , QTY) ;

    建 SPJ 表:SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)

    CREATE TABLE SPJ(Sno  C(2),Pno  C(2),JNO  C(2),  QTY  INT))

    针对建立的 4 个表用 sQL 语言完成第二章习题6中的查询。

     ( l )求供应工程 Jl 零件的供应商号码 SNO ;

    SELECT DIST SNO FROM SPJ WHERE  JNO=’J1’

     ( 2 )求供应工程 Jl 零件 Pl 的供应商号码 SNO ;

    SELECT  DIST SNO FROM SPJ WHERE JNO='J1' AND PNO='P1'

    ( 3 )求供应工程 Jl 零件为红色的供应商号码 SNO ;

    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 ;

    SELECT  DIST  JNO FROM SPJ  WHERE JNO NOT IN (SELE JNO FROM SPJ,P,S WHERE S.CITY='天津' AND COLOR='红' AND S.SNO=SPJ.SNO  AND P.PNO=SPJ.PNO)。

    ( 5 )求至少用了供应商 Sl 所供应的全部零件的工程号 JNO ;

    由于VFP不允许子查询嵌套太深,将查询分为两步

    A、查询S1供应商供应的零件号

    SELECT DIST PNO FROM SPJ WHERE SNO='S1'结果是(P1,P2)

    B、查询哪一个工程既使用P1零件又使用P2零件。

    SELECT JNO FROM SPJ WHERE PNO='P1'

    AND JNO IN (SELECT JNO FROM SPJ WHERE PNO='P2')

    5.针对上题中的四个表试用SQL语言完成以下各项操作:

    (1)找出所有供应商的姓名和所在城市。

           SELECT SNAME,CITY FROM S

    (2)找出所有零件的名称、颜色、重量。

    SELECT PNAME,COLOR,WEIGHT FROM P

    (3)找出使用供应商S1所供应零件的工程号码。

            SELECT  DIST JNO FROM SPJ WHERE SNO='S1'

    (4)找出工程项目J2使用的各种零件的名称及其数量。

    SELECT PNAME,QTY FROM SPJ,P

    WHERE P.PNO=SPJ.PNO AND SPJ.JNO='J2'

    (5)找出上海厂商供应的所有零件号码。

    SELECT PNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND CITY='上海'

    (6)出使用上海产的零件的工程名称。

    SELECT JNAME FROM SPJ,S,J

    WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY='上海' AND J.JNO=SPJ.JNO

    (7)找出没有使用天津产的零件的工程号码。

    注意: SELECT DISP JNO FROM SPJ  WHERE JNO NOT IN (SELECT DIST JNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY='天津') 适用于JNO是唯一或不唯一的情况.

        注意: SELECT DIST JNO FROM SPJ,S WHERE S.SNO=SPJ.SNO AND S.CITY<>'天津'适用于JNO是唯一的情况

    (8)把全部红色零件的颜色改成蓝色。

    UPDATE P SET COLOR='蓝'  WHERE COLOR='红'

    (9)由S5供给J4的零件P6改为由S3供应。

        UPDATE  SPJ  SET SNO='S3' WHERE SNO='S5' AND JNO='J4' AND PNO='P6'

    (10)从供应商关系中删除供应商号是S2的记录,并从供应情况关系中删除相应的记录。

        A、DELETE  FROM  S  WHERE  SNO=’S2’

        B、DELETE  FROM  SPJ  WHERE  SNO=‘S2’

    (11)请将(S2,J6,P4,200)插入供应情况关系。

         INSERT  INTO  SPJ  VALUES(‘S2’,‘J6’,‘P4’,200)

    6 .什么是基本表?什么是视图?两者的区别和联系是什么?

    答:基本表是本身独立存在的表,在 sQL 中一个关系就对应一个表。视图是从一个或几个基本表导出的表。视图本身不独立存储在数据库中,是一个虚表。即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据,这些数据仍存放在导出视图的基本表中。视图在概念上与基本表等同,用户可以如同基本表那样使用视图,可以在视图上再定义视图。

    7 .试述视图的优点。

    ( l )视图能够简化用户的操作; ( 2 )视图使用户能以多种角度看待同一数据; ( 3 )视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性; ( 4 )视图能够对机密数据提供安全保护。

    8 .哪类视图是可以更新的?哪类视图是不可更新的?各举一例说明。

    答:基本表的行列子集视图一般是可更新的。若视图的属性来自集合函数、表达式,则该视图肯定是不可以更新的。

    所有的视图是否都可以更新?为什么?

    答:不是。视图是不实际存储数据的虚表,因此对视图的更新,最终要转换为对基本表的更新。因为有些视图的更新不能惟一有意义地转换成对相应基本表的更新,所以,并不是所有的视图都是可更新的.

    9 .请为三建工程项目建立一个供应情况的视图,包括供应商代码(SNO)、零件代码(PNO)、供应数量(QTY)。

    CREATE VIEW VSP AS SELECT SNO,SPJ.PNO,QTY FROM SPJ,J

     WHERE SPJ.JNO=J.JNO AND J.JNAME='三建'

    针对该视图VSP完成下列查询:

    (1)找出三建工程项目使用的各种零件代码及其数量。

    SELECT  DIST  PNO,QTY  FROM  VSP

    (2)找出供应商S1的供应情况。

    SELECT  DIST * FROM VSP WHERE SNO='S1'

    第四章 数据库安全性

    1 .什么是数据库的安全性?

    答:数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。

    2 .数据库安全性和计算机系统的安全性有什么关系?
    答:安全性问题不是数据库系统所独有的,所有计算机系统都有这个问题。只是在数据库系统中大量数据集中存放,而且为许多最终用户直接共享,从而使安全性问题更为突出。
    系统安全保护措施是否有效是数据库系统的主要指标之一。
    数据库的安全性和计算机系统的安全性,包括操作系统、网络系统的安全性是紧密联系、相互支持的,

    4 .试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。

    答:实现数据库安全性控制的常用方法和技术有:
    ( l )用户标识和鉴别:该方法由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份。每次用户要求进入系统时,由系统进行核对,通过鉴定后才提供系统的使用权。
    ( 2 )存取控制:通过用户权限定义和合法权检查确保只有合法权限的用户访问数据库,所有未被授权的人员无法存取数据。例如CZ 级中的自主存取控制( DAC ) , Bl 级中的强制存取控制(MAC )。
    ( 3 )视图机制:为不同的用户定义视图,通过视图机制把要保密的数据对无权存取的用户隐藏起来,从而自动地对数据提供一定程度的安全保护。

    ( 4 )审计:建立审计日志,把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志中,DBA 可以利用审计跟踪的信息,重现导致数据库现有状况的一系列事件,找出非法存取数据的人、时间和内容等。
    ( 5 )数据加密:对存储和传输的数据进行加密处理,从而使得不知道解密算法的人无法获知数据的内容。

    5.什么是数据库中的自主存取控制方法和强制存取控制方法? 

    答:自主存取控制方法:定义各个用户对不同数据对象的存取权限。当用户对数据库访问时首先检查用户的存取权限。防止不合法用户对数据库的存取。

    强制存取控制方法:每一个数据对象被(强制地)标以一定的密级,每一个用户也被(强制地)授予某一个级别的许可证。系统规定只有具有某一许可证级别的用户才能存取某一个密级的数据对象。

    6. (1) GRANT ALL PRIVILEGES ON Student,Class  

    TO U1
    WITH GRANT OPTION ;

      (2)GRANT SELECT,UPDATE(家庭住址),DELETE ON Student TO U2;

      (3)GRANT SELECT ON Class TO PUBLIC;

      (4)GRANT SELECT,UPDATE ON Student TO R1;

      (5)GRANT R1 TO U1 WITH ADMIN OPTION ;

     7 .SQL 语言中提供了哪些数据控制(自主存取控制)的语句?请试举几例说明它们的使用方法。

    答:SQL 中的自主存取控制是通过GRANT语句和REVOKE语句来实现的。如:

    GRANT SELECT , INSERT ON Student  

    TO 王平
    WITH GRANT  OPTION ;

    就将Student 表的SELECT 和INSERT 权限授予了用户王平,后面的“WITH GRANT OPTION ”子句表示用户王平同时也获得了“授权”的权限,即可以把得到的权限继续授予其他用户。
    REVOKE INSERT ON Student FROM 王平CASCADE ;
    就将Student 表的INSERT 权限从用户王平处收回,选项CASCADE 表示,如果用户王平将Student 的INSERT 权限又转授给了其他用户,那么这些权限也将从其他用户处收回。

    7.请用SQL的GRANT 和REVOKE语句(加上视图机制)完成以下授权定义或存取控制功能:

    ( a )用户王明对两个表有SELECT 权力。

    GRANT SELECT ON 职工,部门

    TO 王明

    ( b )用户李勇对两个表有INSERT 和DELETE 权力。

    GRANT INSERT,DELETE ON 职工,部门

    TO 李勇

    ( c ) 每个职工只对自己的记录有SELECT 权力。

    GRANT SELECT ON 职工

    WHEN USER()=NAME

    TO ALL;

    ( d )用户刘星对职工表有SELECT 权力,对工资字段具有更新权力。

    GRANT SELECT,UPDATE(工资) ON 职工

    TO 刘星

     ( e )用户张新具有修改这两个表的结构的权力。

    GRANT ALTER TABLE ON 职工,部门

    TO 张新;

     ( f )用户周平具有对两个表所有权力(读,插,改,删数据),并具有给其他用户授权的权力。

    GRANT ALL PRIVILIGES ON 职工,部门

    TO 周平

    WITH GRANT OPTION;

    ( g )用户杨兰具有从每个部门职工中SELECT 最高工资、最低工资、平均工资的权力,他不能查看每个人的工资。

    CREATE VIEW 部门工资 AS

    SELECT 部门.名称,MAX(工资),MIN(工资),AVG(工资)

    FROM 职工,部门

    WHERE 职工.部门号=部门.部门号

    GROUP BY 职工.部门号

    GRANT SELECT ON 部门工资

    TO 杨兰;

    8 .把习题8 中(1)---(7)的每一种情况,撤销各用户所授予的权力

    (1) REVOKE SELECT ON 职工,部门 FROM 王明;

    (2) REVOKE INSERT , DELETE ON 职工,部门 FROM 李勇;

    (3) REOVKE SELECT ON 职工
    WHEN USER ( ) =NAME
    FROM ALI ;

    (4) REVOKE SELECT , UPDATE ON 职工
    FROM 刘星;

    (5) REVOKE ALTER TABLE ON 职工,部门
    FROM 张新;

    (6) REVOKE ALL PRIVILIGES ON 职工,部门
    FROM 周平;

    (7) REVOKE SELECT ON 部门工资
    FROM 杨兰;
    DROP VIEW 部门工资;

    9.理解并解释MAC 机制中主体、客体、敏感度标记的含义。

    答:主体是系统中的活动实体,既包括DBMS 所管理的实际用户,也包括代表用户的各进程。
    客体是系统中的被动实体,是受主体操纵的,包括文件、基表、索引、视图等。对于主体和 客体,DBMS 为它们每个实例(值)指派一个敏感度标记(Label )。

    敏感度标记被分成若干级别,例如绝密(Top Secret )、机密(Secret )· 可信( Confidential )、公开(PubliC )等。主体的敏感度标记称为许可证级别(ClearanCe 玫vel ) ,客体的敏感度标记称为密级(Classification Level )。

    11 .什么是数据库的审计功能,为什么要提供审计功能?

    答:审计功能是指DBMS 的审计模块在用户对数据库执行操作的同时把所有操作自动记录到系统的审计日志中。
    因为任何系统的安全保护措施都不是完美无缺的,蓄意盗窃破坏数据的人总可能存在。利用数据库的审计功能,DBA 可以根据审计跟踪的信息,重现导致数据库现有状况的一系列事件,找出非法存取数据的人、时间和内容等。

    第5章 数据库完整性

    1什么是数据库的完整性?

    答:数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。

    2 .数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系?

    答:数据的完整性和安全性是两个不同的概念,但是有一定的联系。前者是为了防止数据库中存在不符合语义的数据,防止错误信息的输入和输出,即所谓垃圾进垃圾出( Garba : e In Garba : e out )所造成的无效操作和错误结果。后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取。也就是说,安全性措施的防范对象是非法用户和非法操作,完整性措施的防范对象是不合语义的数据。

    3 .什么是数据库的完整性约束条件?可分为哪几类?

    答:完整性约束条件是指数据库中的数据应该满足的语义约束条件。一般可以分为六类:静态列级约束、静态元组约束、静态关系约束、动态列级约束、动态元组约束、动态关系约束。静态列级约束是对一个列的取值域的说明,包括以下几个方面: ( l )对数据类型的约束,包括数据的类型、长度、单位、精度等; ( 2 )对数据格式的约束; ( 3 )对取值范围或取值集合的约束; ( 4 )对空值的约束; ( 5 )其他约束。静态元组约束就是规定组成一个元组的各个列之间的约束关系,静态元组约束只局限在单个元组上。静态关系约束是在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间常常存在各种联系或约束。

    常见的静态关系约束有: ( l )实体完整性约束; ( 2 )参照完整性约束; ( 3 )函数依赖约束。

    动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件,包括下面两方面: ( l )修改列定义时的约束; ( 2 )修改列值时的约束。动态元组约束是指修改某个元组的值时需要参照其旧值,并且新旧值之间需要满足某种约束条件。动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件,例如事务一致性、原子性等约束条件。

    4 . DBMS 的完整性控制机制应具有哪些功能?

    答:DBMS 的完整性控制机制应具有三个方面的功能: ( l )定义功能,即提供定义完整性约束条件的机制; ( 2 )检查功能,即检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件;( 3 )违约反应:如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件,则采取一定的动作来保证数据的完整性。

    5 . RDBMS 在实现参照完整性时需要考虑哪些方面?

    答 :RDBMs 在实现参照完整性时需要考虑以下几个方面:

    ( l )外码是否可以接受空值。

    ( 2 )册 l 除被参照关系的元组时的考虑,这时系统可能采取的作法有三种: l )级联删除( CASCADES ) ; 2 )受限删除( RESTRICTED ) ; 3 )置空值删除( NULLIFIES )。 ( 3 )在参照关系中插入元组时的问题,这时系统可能采取的作法有: l )受限插入; 2 )递归插入。

    ( 4 )修改关系中主码的问题。一般是不能用 UPDATE 语句修改关系主码的。如果需要修改主码值,只能先删除该元组,然后再把具有新主码值的元组插入到关系中。如果允许修改主码,首先要保证主码的惟一性和非空,否则拒绝修改。然后要区分是参照关系还是被参照关系。

    6 .假设有下面两个关系模式:职工(职工号,姓名,年龄,职务,工资,部门号),其中职工号为主码;部门(部门号,名称,经理名,电话),其中部门号为主码。用 sQL 语言定义这两个关系模式,要求在模式中完成以下完整性约束条件的定义:定义每个模式的主码;定义参照完整性;定义职工年龄不得超过 60 岁。

    CREATE TABLE DEPT

        (Deptno NUMBER(2),

         Deptname VARCHAR(10),

         Manager VARCHAR(10),

         PhoneNumber Char(12)

         CONSTRAINT PK_SC RIMARY KEY(Deptno));

    CREATE TABLE EMP

        (Empno NUMBER(4),

         Ename VARCHAR(10),

         Age NUMBER(2),

         CONSTRAINT C1 CHECK ( Aage<=60),

          Job VARCHAR(9),

          Sal NUMBER(7,2),

          Deptno NUMBER(2),

          CONSTRAINT FK_DEPTNO

             FOREIGN KEY(Deptno)

             REFFERENCES DEPT(Deptno));

    7 .关系系统中,当操作违反实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性约束条件时,一般是如何分别进行处理的?

    答:对于违反实体完整性和用户定义的完整性的操作一般都采用拒绝执行的方式进行处理。而对于违反参照完整性的操作,并不都是简单地拒绝执行,有时要根据应用语义执行一些附加的操作,以保证数据库的正确性。

    第6章 关系数据库理论

    1 .理解并给出下列术语的定义:
    函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖、候选码、主码、外码、全码(All 一key )、1 NF 、ZNF 、3NF 、BcNF 、多值依赖、4NF 。

    定义1:设R(U)是属性集U上的关系模式。X,Y是属性集U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r,r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等,而在Y上的属性值不等,则称X函数确定Y或Y函数依赖于X,记作XàY。(即只要X上的属性值相等,Y上的值一定相等。)

    术语和记号:

    XàY,但Y不是X的子集,则称XàY是非平凡的函数依赖。若不特别声明,总是讨论非平凡的函数依赖。

    XàY,但Y是X的子集,则称XàY是平凡的函数依赖。

    若XàY,则X叫做决定因素(Determinant)。

    若XàY,YàX,则记作XßàY。

    若Y不函数依赖于X,则记作X à Y。

    定义2:在R(U)中,如果 XàY,并且对于X的任何一个真子集X’,都有X’ à Y,则称Y对X完全函数依赖

           若XàY,但Y不完全函数依赖于X,则称Y对X部分函数依赖

    定义3:若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项,则关系模式R属于第一范式(1NF)。

    定义4:若关系模式R∈1NF,且每一个非主属性完全函数依赖于码,则关系模式R∈2NF 。(即1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖则成为2NF)。

    定义5:关系模式R<U,F> 中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z(Z不是Y的子集)使得XàY,Y à X,Y à Z成立,则称R<U,F>∈3NF。

    定义6:关系模式R<U,F>∈1NF 。若XàY且Y不是X的子集时,X必含有码,则R<U,F>∈BCNF。

    定义7:关系模式R<U,F>∈1NF,如果对于R的每个非平凡多值依赖XààY(Y不是X的子集,Z=U-X-Y不为空),X都含有码,则称R<U,F>∈4NF。

    2.建立一个关于系、学生、班级、学会等诸信息的关系数据库。

    学生:学号、姓名、出生年月、系名、班号、宿舍区。

    班级:班号、专业名、系名、人数、入校年份。

    系:系名、系号、系办公地点、人数。

    学会:学会名、成立年份、办公地点、人数。

        语义如下:一个系有若干专业,每个专业每年只招一个班,每个班有若干学生。一个系的学生住在同一宿舍区。每个学生可参加若干学会,每个学会有若干学生。学生参加某学会有一个入会年份。

    请给出关系模式,写出每个关系模式的极小函数依赖集,指出是否存在传递函数依赖,对于函数依赖左部是多属性的情况讨论函数依赖是完全函数依赖,还是部分函数依赖。指出各关系模式的候选码、外部码,有没有全码存在?

     

     

    解:(1)关系模式如下:

      学生:S(Sno,Sname,Sbirth,Dept,Class,Rno)

      班级:C(Class,Pname,Dept,Cnum,Cyear)

      系:D(Dept,Dno,Office,Dnum)

      学会:M(Mname,Myear,Maddr,Mnum)

      (2)每个关系模式的最小函数依赖集如下:

      A、学生S (Sno,Sname,Sbirth,Dept,Class,Rno) 的最小函数依赖集如下:SnoàSname,SnoàSbirth,SnoàClass,ClassàDept,DEPTàRno

        传递依赖如下:

    由于SnoàDept,而DeptàSno ,DeptàRno(宿舍区)

     

    所以Sno与Rno之间存在着传递函数依赖。

        由于ClassàDept,Dept à Class,DeptàRno

             所以Class与Rno之间存在着传递函数依赖。

        由于SnoàClass,ClassàSno,ClassàDept

             所以Sno与Dept之间存在着传递函数依赖。

      B、班级C(Class,Pname,Dept,Cnum,Cyear)的最小函数依赖集如下:

        ClassàPname,ClassàCnum,ClassàCyear,PnameàDept.

        由于ClassàPname,PnameàClass,PnameàDept

            所以C1ass与Dept之间存在着传递函数依赖。

     C、系D(Dept,Dno,Office,Dnum)的最小函数依赖集如下:

        DeptàDno,DnoàDept,DnoàOffice,DnoàDnum

        根据上述函数依赖可知,Dept与Office,Dept与Dnum之间不存在传递依赖。

     D、学会M(Mname,Myear,Maddr,Mnum)的最小函数依赖集如下:

        MnameàMyear,MnameàMaddr,MnameàMnum

         该模式不存在传递依赖。

      (3)各关系模式的候选码、外部码,全码如下:

      A、学生S候选码:Sno;外部码:Dept、Class;无全码

      B、班级C候选码:Class;外部码:Dept;无全码

      C、系D候选码:Dept或Dno;无外部码;无全码

      D、学会M候选码:Mname;无外部码;无全码

    7.下面的结论哪些是正确的? 哪些是错误的? 对于错误的请给一个反例说明之。

    (1)任何一个二目关系是属于3NF。

    答:正确。因为关系模式中只有两个属性,所以无传递。

    (2)任何一个二目关系是属于BCNF.

    答:正确。按BCNF的定义,若XàY,且Y不是X的子集时,每个决定因素都包含码,对于二目关系决定因素必然包含码。详细证明如下:(任何二元关系模式必定是BCNF)。

    证明:设R为一个二目关系R(A1,A2),则属性A1和A2之间可能存在以下几种依赖关系:

    A、A1àA2,但A2àA1,则关系R的码为A1,决定因素都包含码,所以,R是BCNF。

    B、A1àA2,A2àA1,则关系R的码为A2,所以决定因素都包含码,R是BCNF。

    包含码。R是BCNF。C、R的码为(A1,A2)(即A1 àA2,A2 àA1),决定因素都

    第七章 数据库设计

    1.试述数据库设计过程。

    答:这里只概要列出数据库设计过程的六个阶段: ( l )需求分析; ( 2 )概念结构设计; ( 3 )逻辑结构设计; ( 4 )数据库物理设计; ( 5 )数据库实施; ( 6 )数据库运行和维护。这是一个完整的实际数据库及其应用系统的设计过程。不仅包括设计数据库本身,还包括数据库的实施、运行和维护。设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。

    2 .试述数据库设计过程各个阶段上的设计描述。

    答:各阶段的设计要点如下: ( l )需求分析:准确了解与分析用户需求(包括数据与处理)。 ( 2 )概念结构设计:通过对用户需求进行综合、归纳与抽象,形成一个独立于具体 DBMS 的概念模型。 ( 3 )逻辑结构设计:将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型,并对其进行优化。 ( 4 )数据库物理设计:为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法)。 ( 5 )数据库实施:设计人员运用 DBMS 提供的数据语言、工具及宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制与调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行。 ( 6 )数据库运行和维护:在数据库系统运行过程中对其进行评价、调整与修改。

    3 .试述数据库设计过程中结构设计部分形成的数据库模式。

    答:数据库结构设计的不同阶段形成数据库的各级模式,即: ( l )在概念设计阶段形成独立于机器特点,独立于各个 DBMS 产品的概念模式,在本篇中就是 E 一 R 图; ( 2 )在逻辑设计阶段将 E 一 R 图转换成具体的数据库产品支持的数据模型,如关系模型,形成数据库逻辑模式,然后在基本表的基础上再建立必要的视图 ( Vi 娜),形成数据的外模式; ( 3 )在物理设计阶段,根据 DBMS 特点和处理的需要,进行物理存储安排,建立索引,形成数据库内模式。

    5 .什么是数据库的概念结构?试述其特点和设计策略。

    答:概念结构是信息世界的结构,即概念模型,其主要特点是: ( l )能真实、充分地反映现实世界,包括事物和事物之间的联系,能满足用户对数据的处理要求,是对现实世界的一个真实模型; ( 2 )易于理解,从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见,用户的积极参与是数据库设计成功的关键; ( 3 )易于更改,当应用环境和应用要求改变时,容易对概念模型修改和扩充; ( 4 )易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。概念结构的设计策略通常有四种: l )自顶向下,即首先定义全局概念结构的框架,然后逐步细化; 2 )自底向上,即首先定义各局部应用的概念结构,然后将它们集成起来,得到全局概念结构; 3 )逐步扩张,首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩充,以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构,直至总体概念结构; 4 )混合策略,即将自顶向下和自底向上相结合,用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架,以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。

    7.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 一 R 图画出此学校的概念模型。

    答:

     

    各实体属性为:

    系:系编号,系名

    班级:班级号,班级名

    教研室:教研室号,教研室

    学生:学号,姓名,学历

    课程:课程号,课程名

    教员:职工号,姓名,职称

    联系的属性:“选修”的属性为“成绩”

    转换为关系模型如下:

    系(系编号,系名,学校名)

    班级(班级号,班级名,系编号)

    教研室(教研室号,教研室,系编号)

    学生(学号,姓名,学历,班级号,导师职工号)

    课程( 课程号,课程名)

    教员(职工号,姓名,职称,教研室号)

    选修(学号,课程号,成绩)

    8 .某工厂生产若干产品,每种产品由不同的零件组成,有的零件可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成,不同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中,原材料按照类别放在若干仓库中。请用 E 一 R 图画出此工厂产品、零件、材料、仓库的概念模型。

    答:

     

    各实体属性为:

    产品:产品号,产品名

    零件:零件号,零件名

    原材料:原材料号,原材料名,类别

    仓库:仓库号,仓库名

    各联系的属性为:

    产品组成:使用零件量

    零件制造:使用原材料量

    零件存储:存储量

    材料存放:存储量

    转换为关系模型如下:

    产品(产品号,产品名,仓库号)

    零件:零件号,零件名

    原材料:原材料号,原材料名,类别,仓库号,存放量)

    仓库(仓库号,仓库名)

    产品组成(产品号,零件号,使用零件量)

    零件组成(零件号,原材料号,使用原材料量)

    零件储存(零件号,仓库号,存储量)

    9 .什么是数据库的逻辑结构设计?试述其设计步骤。

    答:数据库的逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本 E 一 R 图转换为与选用的 DBMS 产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计步骤为 : ( l )将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型; ( 2 )将转换来的关系、网状、层次模型向特定 DBMS 支持下的数据模型转换; ( 3 )对数据模型进行优化。

    11、第七题中设计的关系模型中的各个关系模式都只有一个码,且都是唯一的决定因素,所以属于BCNF,不会发生更新异常。

     

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  • 数据库设计的一般步骤

    万次阅读 多人点赞 2019-03-21 14:16:34
    按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,将数据库设计分为以下6个阶段 1.需求分析 2.概念结构设计 3.逻辑结构设计 4.物理结构设计 5.数据库实施 6.数据库的运行和维护   数据库设计...

    数据库设计的基本步骤

    按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,将数据库设计分为以下6个阶段

    1.需求分析

    2.概念结构设计

    3.逻辑结构设计

    4.物理结构设计

    5.数据库实施

    6.数据库的运行和维护

     

    数据库设计通常分为6个阶段1分析用户的需求,包括数据、功能和性能需求;2概念结构设计:主要采用E-R模型进行设计,包括画E-R图;3逻辑结构设计:通过将转换成表,实现从E-R模型到关系模型的转换;4:主要是为所设计的数据库选择合适的和存取路径;5数据库的实施:包括编程、测试和试运行;6数据库运行与维护:系统的运行与数据库的日常维护。),主要讨论其中的第3个阶段,即逻辑设计。


    在数据库设计过程中,需求分析和概念设计可以独立于任何数据库管理系统进行,逻辑设计和物理设计与选用的DAMS密切相关。

     

    1.需求分析阶段(常用自顶向下)

          进行数据库设计首先必须准确了解和分析用户需求(包括数据与处理)。需求分析是整个设计过程的基础,也是最困难,最耗时的一步。需求分析是否做得充分和准确,决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。需求分析做的不好,会导致整个数据库设计返工重做。

          需求分析的任务,是通过详细调查现实世界要处理的对象,充分了解原系统工作概况,明确用户的各种需求,然后在此基础上确定新的系统功能,新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变,不仅仅能够按当前应用需求来设计。

         调查的重点是,数据与处理。达到信息要求,处理要求,安全性和完整性要求。

         分析方法常用SA(Structured  Analysis) 结构化分析方法,SA方法从最上层的系统组织结构入手,采用自顶向下,逐层分解的方式分析系统。

          数据流图表达了数据和处理过程的关系,在SA方法中,处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同事,系统中的数据也逐级分解,形成若干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典(data dictionary,DD)来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合,数据字典通常包括数据项,数据结构,数据流,数据存储,和处理过程5个阶段。

     

    2.概念结构设计阶段(常用自底向上)

           概念结构设计是整个数据库设计的关键,它通过对用户需求进行综合,归纳与抽象,形成了一个独立于具体DBMS的概念模型。

          设计概念结构通常有四类方法:

    • 自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架,再逐步细化。
    • 自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构,然后再将他们集成起来,得到全局概念结构。
    • 逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩张,以滚雪球的方式逐步生成其他的概念结构,直至总体概念结构。
    • 混合策略。即自顶向下和自底向上相结合。

     

    3.逻辑结构设计阶段(E-R图)

          逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型,并将进行优化。

           在这阶段,E-R图显得异常重要。大家要学会各个实体定义的属性来画出总体的E-R图。

           各分E-R图之间的冲突主要有三类:属性冲突,命名冲突,和结构冲突。

           E-R图向关系模型的转换,要解决的问题是如何将实体性和实体间的联系转换为关系模式,如何确定这些关系模式的属性和码。

     

    4.物理设计阶段

           物理设计是为逻辑数据结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法)。

           首先要对运行的事务详细分析,获得选择物理数据库设计所需要的参数,其次,要充分了解所用的RDBMS的内部特征,特别是系统提供的存取方法和存储结构。

            常用的存取方法有三类:1.索引方法,目前主要是B+树索引方法。2.聚簇方法(Clustering)方法。3.是HASH方法。

     

    5.数据库实施阶段

          数据库实施阶段,设计人员运营DBMS提供的数据库语言(如sql)及其宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制和调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行。

     

    6.数据库运行和维护阶段

           数据库应用系统经过试运行后,即可投入正式运行,在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价,调整,修改。


    数据库设计5步骤
    Five Steps to design the Database

     

     

    1.确定entities及relationships

    a)    明确宏观行为。数据库是用来做什么的?比如,管理雇员的信息。

    b)    确定entities。对于一系列的行为,确定所管理信息所涉及到的主题范围。这将变成table。比如,雇用员工,指定具体部门,确定技能等级。

    c)    确定relationships。分析行为,确定tables之间有何种关系。比如,部门与雇员之间存在一种关系。给这种关系命名。

    d)    细化行为。从宏观行为开始,现在仔细检查这些行为,看有哪些行为能转为微观行为。比如,管理雇员的信息可细化为:

    ·         增加新员工

    ·         修改存在员工信息

    ·         删除调走的员工

    e)    确定业务规则。分析业务规则,确定你要采取哪种。比如,可能有这样一种规则,一个部门有且只能有一个部门领导。这些规则将被设计到数据库的结构中。

     

    ====================================================================
    范例:
    ACME是一个小公司,在5个地方都设有办事处。当前,有75名员工。公司准备快速扩大规模,划分了9个部门,每个部门都有其领导。
    为有助于寻求新的员工,人事部门规划了68种技能,为将来人事管理作好准备。员工被招进时,每一种技能的专业等级都被确定。


    定义宏观行为
    一些ACME公司的宏观行为包括:
    ● 招聘员工
    ● 解雇员工
    ● 管理员工个人信息
    ● 管理公司所需的技能信息
    ● 管理哪位员工有哪些技能
    ● 管理部门信息
    ● 管理办事处信息
    确定entities及relationships
    我们可以确定要存放信息的主题领域(表)及其关系,并创建一个基于宏观行为及描述的图表。
    我们用方框来代表table,用菱形代表relationship。我们可以确定哪些relationship是一对多,一对一,及多对多。
    这是一个E-R草图,以后会细化。

     


    细化宏观行为
    以下微观行为基于上面宏观行为而形成:
    ● 增加或删除一个员工
    ● 增加或删除一个办事处
    ● 列出一个部门中的所有员工
    ● 增加一项技能
    ● 增加一个员工的一项技能
    ● 确定一个员工的技能
    ● 确定一个员工每项技能的等级
    ● 确定所有拥有相同等级的某项技能的员工
    ● 修改员工的技能等级

    这些微观行为可用来确定需要哪些table或relationship。

    确定业务规则
    业务规则常用于确定一对多,一对一,及多对多关系。
    相关的业务规则可能有:
    ● 现在有5个办事处;最多允许扩展到10个。
    ● 员工可以改变部门或办事处
    ● 每个部门有一个部门领导
    ● 每个办事处至多有3个电话号码
    ● 每个电话号码有一个或多个扩展
    ● 员工被招进时,每一种技能的专业等级都被确定。
    ● 每位员工拥有3到20个技能
    ● 某位员工可能被安排在一个办事处,也可能不安排办事处。

    2.确定所需数据

    要确定所需数据:

    a)    确定支持数据

    b)    列出所要跟踪的所有数据。描述table(主题)的数据回答这些问题:谁,什么,哪里,何时,以及为什么

    c)    为每个table建立数据

    d)    列出每个table目前看起来合适的可用数据

    e)    为每个relationship设置数据

    f)    如果有,为每个relationship列出适用的数据

     

    确定支持数据

    你所确定的支持数据将会成为table中的字段名。比如,下列数据将适用于表Employee,表Skill,表Expert In。

     

    Employee

    Skill

    Expert In

    ID

    ID

    Level

    Last Name

    Name

    Date acquired

    First Name

    Description

     

    Department

     

     

    Office

     

     

    Address

     

     


    如果将这些数据画成图表,就像:

     


    需要注意:
    ● 在确定支持数据时,请一定要参考你之前所确定的宏观行为,以清楚如何利用这些数据。
    ● 比如,如果你知道你需要所有员工的按姓氏排序的列表,确保你将支持数据分解为名字与姓氏,这比简单地提供一个名字会更好。
    ● 你所选择的名称最好保持一致性。这将更易于维护数据库,也更易于阅读所输出的报表。
    ● 比如,如果你在某些地方用了一个缩写名称Emp_status,你就不应该在另外一个地方使用全名(Empolyee_ID)。相反,这些名称应当是Emp_status及Emp_id。
    ● 数据是否与正确的table相对应无关紧要,你可以根据自己的喜好来定。在下节中,你会通过测试对此作出判断。

    3.标准化数据

    标准化是你用以消除数据冗余及确保数据与正确的table或relationship相关联的一系列测试。共有5个测试。本节中,我们将讨论经常使用的3个。
    关于标准化测试的更多信息,请参考有关数据库设计的书籍。

    标准化格式
    标准化格式是标准化数据的常用测试方式。你的数据通过第一遍测试后,就被认为是达到第一标准化格式;通过第二遍测试,达到第二标准化格式;通过第三遍测试,达到第三标准化格式。

    如何标准格式:
    1. 列出数据
    2. 为每个表确定至少一个键。每个表必须有一个主键。
    3. 确定relationships的键。relationships的键是连接两个表的键。
    4. 检查支持数据列表中的计算数据。计算数据通常不保存在数据库中。
    5. 将数据放在第一遍的标准化格式中:
    6. 从tables及relationships除去重复的数据。
    7. 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
    8. 将数据放在第二遍的标准化格式中:
    9. 用多于一个以上的键确定tables及relationships。
    10. 除去只依赖于键一部分的数据。
    11. 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
    12. 将数据放在第三遍的标准化格式中:
    13. 除去那些依赖于tables或relationships中其他数据,并且不是键的数据。
    14. 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。

    数据与键
    在你开始标准化(测试数据)前,简单地列出数据,并为每张表确定一个唯一的主键。这个键可以由一个字段或几个字段(连锁键)组成。

    主键是一张表中唯一区分各行的一组字段。Employee表的主键是Employee ID字段。Works In relationship中的主键包括Office Code及Employee ID字段。给数据库中每一relationship给出一个键,从其所连接的每一个table中抽取其键产生。

    RelationShip

    Key

    Office

    *Office code

     

    Office address

     

    Phone number

    Works in

    *Office code

     

    *Employee ID

    Department

    *Department ID

     

    Department name

    Heads

    *Department ID

     

    *Employee ID

    Assoc with

    *Department ID

     

    *EmployeeID

    Skill

    *Skill ID

     

    Skill name

     

    Skill description

    Expert In

    *Skill ID

     

    *Employee ID

     

    Skill level

     

    Date acquired

    Employee

    *Employee ID

     

    Last Name

     

    First Name

     

    Social security number

     

    Employee street

     

    Employee city

     

    Employee state

     

    Employee phone

     

    Date of birth


    将数据放在第一遍的标准化格式中
    ● 除去重复的组
    ● 要测试第一遍标准化格式,除去重复的组,并将它们放进他们各自的一张表中。
    ● 在下面的例子中,Phone Number可以重复。(一个工作人员可以有多于一个的电话号码。)将重复的组除去,创建一个名为Telephone的新表。在Telephone与Office创建一个名为Associated With的relationship。

    将数据放在第二遍的标准化格式中
    ● 除去那些不依赖于整个键的数据。
    ● 只看那些有一个以上键的tables及relationships。要测试第二遍标准化格式,除去那些不依赖于整个键的任何数据(组成键的所有字段)。
    ● 在此例中,原Employee表有一个由两个字段组成的键。一些数据不依赖于整个键;例如,department name只依赖于其中一个键(Department ID)。因此,Department ID,其他Employee数据并不依赖于它,应移至一个名为Department的新表中,并为Employee及Department建立一个名为Assigned To的relationship。


    将数据放在第三遍的标准化格式中
    ● 除去那些不直接依赖于键的数据。
    ● 要测试第三遍标准化格式,除去那些不是直接依赖于键,而是依赖于其他数据的数据。
    ● 在此例中,原Employee表有依赖于其键(Employee ID)的数据。然而,office location及office phone依赖于其他字段,即Office Code。它们不直接依赖于Employee ID键。将这组数据,包括Office Code,移至一个名为Office的新表中,并为Employee及Office建立一个名为Works In的relationship。

     

    4.考量关系

    当你完成标准化进程后,你的设计已经差不多完成了。你所需要做的,就是考量关系。

    考量带有数据的关系
    你的一些relationship可能集含有数据。这经常发生在多对多的关系中。

    遇到这种情况,将relationship转化为一个table。relationship的键依旧成为table中的键。

    考量没有数据的关系
    要实现没有数据的关系,你需要定义外部键。外部键是含有另外一个表中主键的一个或多个字段。外部键使你能同时连接多表数据。

    有一些基本原则能帮助你决定将这些键放在哪里:

    一对多 在一对多关系中,“一”中的主键放在“多”中。此例中,外部键放在Employee表中。

    一对一 在一对一关系中,外部键可以放进任一表中。如果必须要放在某一边,而不能放在另一边,应该放在必须的一边。此例中,外部键(Head ID)在Department表中,因为这是必需的。

    多对多 在多对多关系中,用两个外部键来创建一个新表。已存的旧表通过这个新表来发生联系。

     

    5.检验设计

    在你完成设计之前,你需要确保它满足你的需要。检查你在一开始时所定义的行为,确认你可以获取行为所需要的所有数据:
    ● 你能找到一个路径来等到你所需要的所有信息吗?
    ● 设计是否满足了你的需要?
    ● 所有需要的数据都可用吗?
    如果你对以上的问题都回答是,你已经差不多完成设计了。

    最终设计
    最终设计看起来就像这样:

    设计数据库的表属性
    数据库设计需要确定有什么表,每张表有什么字段。此节讨论如何指定各字段的属性。

    对于每一字段,你必须决定字段名,数据类型及大小,是否允许NULL值,以及你是否希望数据库限制字段中所允许的值。

    选择字段名
    字段名可以是字母、数字或符号的任意组合。然而,如果字段名包括了字母、数字或下划线、或并不以字母打头,或者它是个关键字(详见关键字表),那么当使用字段名称时,必须用双引号括起来。

    为字段选择数据类型
    SQL Anywhere支持的数据类型包括:
    整数(int, integer, smallint)
    小数(decimal, numeric)
    浮点数(float, double)
    字符型(char, varchar, long varchar)
    二进制数据类型(binary, long binary)
    日期/时间类型(date, time, timestamp)
    用户自定义类型

    关于数据类型的内容,请参见“SQL Anywhere数据类型”一节。字段的数据类型影响字段的最大尺寸。例如,如果你指定SMALLINT,此字段可以容纳32,767的整数。INTEGER可以容纳2,147,483,647的整数。对CHAR来讲,字段的最大值必须指定。

    长二进制的数据类型可用来在数据库中保存例如图像(如位图)或者文字编辑文档。这些类型的信息通常被称为二进制大型对象,或者BLOBS。

    关于每一数据类型的完整描述,见“SQL Anywhere数据类型”。

    NULLNOT NULL

    如果一个字段值是必填的,你就将此字段定义为NOT NULL。否则,字段值可以为NULL值,即可以有空值。SQL中的默认值是允许空值;你应该显示地将字段定义为NOT NULL,除非你有好理由将其设为允许空值。

    关于NULL值的完整描述,请见“NULL value”。有关其对比用法,见“Search conditions”。

    选择约束

    尽管字段的数据类型限制了能存在字段中的数据(例如,只能存数字或日期),你或许希望更进一步来约束其允许值。

    你可以通过指定一个“CHECK”约束来限制任意字段的值。你可以使用能在WHERE子句中出现的任何有效条件来约束被允许的值,尽管大多数CHECK约束使用BETWEEN或IN条件。

    更多信息

    有关有效条件的更多信息,见“Search conditions”。有关如何为表及字段指定约束,见“Ensuring Data Integrity”。
    ====================================================================
    范例
    例子数据库中有一个名为department的表,字段是dept_id, dept_name, dept_head_id。其定义如下:

    Fields

    Type

    Size

    Null/Not Null

    Constraint

    Dept_id

    Integer

    --

    Not null

    None

    Dept_name

    Char

    40

    Not null

    None

    Dept_head_id

    Integer

    --

    Not null

    None


    注意每一字段都被指定为“not null”。这种情况下,表中每一记录的所有字段的数据都必填。

    选择主键及外部键
    主键是唯一识别表中每一项记录的字段。如何你的表已经正确标准化,主键应当成为数据库设计的一部分。
    外部键是包含另一表中主键值的一个或一组字段。外部键关系在数据库中建立了一对一及一对多关系。如果你的设计已经正确标准化,外部键应当成为数据库设计的一部分。

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  • 数据库设计的六个阶段

    千次阅读 2019-03-24 18:10:07
    按照规范设计的方法,考虑到数据库及其应用系统开发的全过程,将数据库设计分为六个阶段: ①.需求分析         需求收集和分析,得到用数据字典描述的数据需求,用数据流...

    数据库设计的生存期

            按照规范设计的方法,考虑到数据库及其应用系统开发的全过程,将数据库设计分为六个阶段:

    ①.需求分析

            需求收集和分析,得到用数据字典描述的数据需求,用数据流图描述的处理需求

    ②.概念结构设计

            对需求进行综合、归纳与抽象,形成一个独立于具体DBMS的概念模型(用E-R图表示)

    ③.逻辑结构设计

            将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型(比如 关系模型 ),并对其进行优化

    ④.物理结构设计

            为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构、存取方法)

    ⑤.数据库实施

            运用DBMS提供的数据语言(比如 SQL)及其宿主语言(例如 C、C++),根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制与调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行

    ⑥.数据库运行与维护

            数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改

    说明:设计一个完善的数据库应用系统是不可能一蹴而就的,它往往是上述六个阶段的不断反复

    在这里插入图片描述

    数据库设计阶段的内容

        设计步骤既是数据库设计的过程,也包括了数据库应用系统的设计过程。下图针对各阶段的设计内容给出了各阶段的设计描述。

    在这里插入图片描述

    数据库设计阶段的模式

            数据库结构设计的不同阶段形成数据库的各级模式

    • 需求分析阶段:综合各个用户的应用需求
    • 概念设计阶段:形成独立于机器特点,独立于各个DBMS产品的概念模式,即E-R图
    • 逻辑设计阶段:将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型,如:关系模型,形成数据库逻辑模式;然后根据用户处理的要求、安全性考虑,在基本表的基础上再建立必要的视图,形成数据库的外模式
    • 物理设计阶段:根据DBMS特点和处理的需要,进行物理存储安排,建立索引,形成数据库内模式

    在这里插入图片描述

            数据库的三级模式由外模式、模式、内模式构成

    • 外模式:用户可见的部分数据的存在形式
    • 模式:可以等价为全体数据的逻辑结构且用户不可见,是三级模式是中间部分
    • 内模式:对应数据库的物理结构和存储方式
    展开全文
  • 数据库设计的六个基本步骤

    千次阅读 2021-04-01 15:35:32
    按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,可将数据库设计分为以下6个阶段,分别为:1.需求分析,2.概念结构设计,3.逻辑结构设计,4.物理结构设计,5.数据库实施,6.数据库的运行和维护。 数据库设计...

    按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,可将数据库设计分为以下6个阶段,分别为:1.需求分析,2.概念结构设计,3.逻辑结构设计,4.物理结构设计,5.数据库实施,6.数据库的运行和维护。

    数据库设计通常分为6个阶段1(1需求分析:分析用户的需求,包括数据、功能和性能需求;2概念结构设计:主要采用E-R模型进行设计,包括画E-R图;3逻辑结构设计:通过将E-R图转换成表,实现从E-R模型到关系模型的转换;4数据库物理设计:主要是为所设计的数据库选择合适的存储结构和存取路径;5数据库的实施:包括编程、测试和试运行;6数据库运行与维护:系统的运行与数据库的日常维护。),现在主要讨论其中的第3个阶段,即逻辑结构设计。

    在数据库设计过程中,需求分析和概念设计可以独立于任何数据库管理系统进行,逻辑设计和物理设计与选用的DAMS密切相关。

    1.需求分析阶段(常用自顶向下)

    进行数据库设计首先必须准确了解和分析用户需求(包括数据与处理)。需求分析是整个设计过程的基础,也是最困难,最耗时的一步。需求分析是否做得充分和准确,决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。需求分析做的不好,会导致整个数据库设计返工重做。

    需求分析的任务,是通过详细调查现实世界要处理的对象,充分了解原系统工作概况,明确用户的各种需求,然后在此基础上确定新的系统功能,新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变,不仅仅能够按当前应用需求来设计。

    调查的重点是,数据与处理。达到信息要求,处理要求,安全性和完整性要求。

    分析方法常用SA(Structured Analysis) 结构化分析方法,SA方法从最上层的系统组织结构入手,采用自顶向下,逐层分解的方式分析系统。

    数据流图表达了数据和处理过程的关系,在SA方法中,处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同事,系统中的数据也逐级分解,形成若干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典(data dictionary,DD)来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合,数据字典通常包括数据项,数据结构,数据流,数据存储,和处理过程5个阶段。

    2.概念结构设计阶段(常用自底向上)

    概念结构设计是整个数据库设计的关键,它通过对用户需求进行综合,归纳与抽象,形成了一个独立于具体DBMS的概念模型。

    设计概念结构通常有四类方法:(1)自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架,再逐步细化。(2)自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构,然后再将他们集成起来,得到全局概念结构。(3)逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩张,以滚雪球的方式逐步生成其他的概念结构,直至总体概念结构。(4)混合策略。即自顶向下和自底向上相结合。

    3.逻辑结构设计阶段(E-R图)

    逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型,并将进行优化。在这阶段,E-R图显得异常重要。大家要学会各个实体定义的属性来画出总体的E-R图。各分E-R图之间的冲突主要有三类:属性冲突,命名冲突,和结构冲突。E-R图向关系模型的转换,要解决的问题是如何将实体性和实体间的联系转换为关系模式,如何确定这些关系模式的属性和码。

    4.物理设计阶段

    物理设计是为逻辑数据结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法)。首先要对运行的事务详细分析,获得选择物理数据库设计所需要的参数,其次,要充分了解所用的RDBMS的内部特征,特别是系统提供的存取方法和存储结构。常用的存取方法有三类:1.索引方法,目前主要是B+树索引方法。2.聚簇方法(Clustering)方法。3.是HASH方法。

    5.数据库实施阶段

    数据库实施阶段,设计人员运营DBMS提供的数据库语言(如sql)及其宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制和调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行。

    6.数据库运行和维护阶段

    数据库应用系统经过试运行后,即可投入正式运行,在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价,调整,修改。

    数据库设计的五个步骤

    1.确定entities及relationships
    a)明确宏观行为。数据库是用来做什么的?比如,管理雇员的信息。
    b)确定entities。对于一系列的行为,确定所管理信息所涉及到的主题范围。这将变成table。比如,雇用员工,指定具体部门,确定技能等级。
    c)确定relationships。分析行为,确定tables之间有何种关系。比如,部门与雇员之间存在一种关系。给这种关系命名。
    d)细化行为。从宏观行为开始,现在仔细检查这些行为,看有哪些行为能转为微观行为。比如,管理雇员的信息可细化为:

    ·增加新员工
    ·修改存在员工信息
    ·删除调走的员工
    

    e)确定业务规则。分析业务规则,确定你要采取哪种。比如,可能有这样一种规则,一个部门有且只能有一个部门领导。这些规则将被设计到数据库的结构中。

    范例:
    ACME是一个小公司,在5个地方都设有办事处。当前,有75名员工。公司准备快速扩大规模,划分了9个部门,每个部门都有其领导。
    为有助于寻求新的员工,人事部门规划了68种技能,为将来人事管理作好准备。员工被招进时,每一种技能的专业等级都被确定。

    定义宏观行为
    一些ACME公司的宏观行为包括:
    ● 招聘员工
    ● 解雇员工
    ● 管理员工个人信息
    ● 管理公司所需的技能信息
    ● 管理哪位员工有哪些技能
    ● 管理部门信息
    ● 管理办事处信息

    确定entities及relationships
    我们可以确定要存放信息的主题领域(表)及其关系,并创建一个基于宏观行为及描述的图表。我们用方框来代表table,用菱形代表relationship。我们可以确定哪些relationship是一对多,一对一,及多对多。

    这是一个E-R草图,以后会细化。
    在这里插入图片描述

    细化宏观行为
    以下微观行为基于上面宏观行为而形成:
    ● 增加或删除一个员工
    ● 增加或删除一个办事处
    ● 列出一个部门中的所有员工
    ● 增加一项技能
    ● 增加一个员工的一项技能
    ● 确定一个员工的技能
    ● 确定一个员工每项技能的等级
    ● 确定所有拥有相同等级的某项技能的员工
    ● 修改员工的技能等级

    这些微观行为可用来确定需要哪些table或relationship。

    确定业务规则
    业务规则常用于确定一对多,一对一,及多对多关系。
    相关的业务规则可能有:
    ● 现在有5个办事处;最多允许扩展到10个。
    ● 员工可以改变部门或办事处
    ● 每个部门有一个部门领导
    ● 每个办事处至多有3个电话号码
    ● 每个电话号码有一个或多个扩展
    ● 员工被招进时,每一种技能的专业等级都被确定。
    ● 每位员工拥有3到20个技能
    ● 某位员工可能被安排在一个办事处,也可能不安排办事处。

    2.确定所需数据
    要确定所需数据:
    a)确定支持数据
    b)列出所要跟踪的所有数据。描述table(主题)的数据回答这些问题:谁,什么,哪里,何时,以及为什么
    c)为每个table建立数据
    d)列出每个table目前看起来合适的可用数据
    e)为每个relationship设置数据
    f)如果有,为每个relationship列出适用的数据

    确定支持数据
    你所确定的支持数据将会成为table中的字段名。比如,下列数据将适用于表Employee,表Skill,表Expert In。
    在这里插入图片描述
    如果将这些数据画成图表,就像:
    在这里插入图片描述

    需要注意:
    ● 在确定支持数据时,请一定要参考你之前所确定的宏观行为,以清楚如何利用这些数据。
    ● 比如,如果你知道你需要所有员工的按姓氏排序的列表,确保你将支持数据分解为名字与姓氏,这比简单地提供一个名字会更好。
    ● 你所选择的名称最好保持一致性。这将更易于维护数据库,也更易于阅读所输出的报表。
    ● 比如,如果你在某些地方用了一个缩写名称Emp_status,你就不应该在另外一个地方使用全名(Empolyee_ID)。相反,这些名称应当是Emp_status及Emp_id。
    ● 数据是否与正确的table相对应无关紧要,你可以根据自己的喜好来定。在下节中,你会通过测试对此作出判断。

    3.标准化数据

    标准化是你用以消除数据冗余及确保数据与正确的table或relationship相关联的一系列测试。共有5个测试。本节中,我们将讨论经常使用的3个。
    关于标准化测试的更多信息,请参考有关数据库设计的书籍。

    标准化格式
    标准化格式是标准化数据的常用测试方式。你的数据通过第一遍测试后,就被认为是达到第一标准化格式;通过第二遍测试,达到第二标准化格式;通过第三遍测试,达到第三标准化格式。

    如何标准格式:
    1. 列出数据
    2. 为每个表确定至少一个键。每个表必须有一个主键。
    3. 确定relationships的键。relationships的键是连接两个表的键。
    4. 检查支持数据列表中的计算数据。计算数据通常不保存在数据库中。
    5. 将数据放在第一遍的标准化格式中:
    6. 从tables及relationships除去重复的数据。
    7. 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
    8. 将数据放在第二遍的标准化格式中:
    9. 用多于一个以上的键确定tables及relationships。
    10. 除去只依赖于键一部分的数据。
    11. 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
    12. 将数据放在第三遍的标准化格式中:
    13. 除去那些依赖于tables或relationships中其他数据,并且不是键的数据。
    14. 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。

    数据与键
    在你开始标准化(测试数据)前,简单地列出数据,并为每张表确定一个唯一的主键。这个键可以由一个字段或几个字段(连锁键)组成。

    主键是一张表中唯一区分各行的一组字段。Employee表的主键是Employee ID字段。Works In relationship中的主键包括Office Code及Employee ID字段。给数据库中每一relationship给出一个键,从其所连接的每一个table中抽取其键产生。
    在这里插入图片描述

    将数据放在第一遍的标准化格式中
    ● 除去重复的组
    ● 要测试第一遍标准化格式,除去重复的组,并将它们放进他们各自的一张表中。
    ● 在下面的例子中,Phone Number可以重复。(一个工作人员可以有多于一个的电话号码。)将重复的组除去,创建一个名为Telephone的新表。在Telephone与Office创建一个名为Associated With的relationship。

    将数据放在第二遍的标准化格式中
    ● 除去那些不依赖于整个键的数据。
    ● 只看那些有一个以上键的tables及relationships。要测试第二遍标准化格式,除去那些不依赖于整个键的任何数据(组成键的所有字段)。
    ● 在此例中,原Employee表有一个由两个字段组成的键。一些数据不依赖于整个键;例如,department name只依赖于其中一个键(Department ID)。因此,Department ID,其他Employee数据并不依赖于它,应移至一个名为Department的新表中,并为Employee及Department建立一个名为Assigned To的relationship。
    在这里插入图片描述

    将数据放在第三遍的标准化格式中
    ● 除去那些不直接依赖于键的数据。
    ● 要测试第三遍标准化格式,除去那些不是直接依赖于键,而是依赖于其他数据的数据。
    ● 在此例中,原Employee表有依赖于其键(Employee ID)的数据。然而,office location及office phone依赖于其他字段,即Office Code。它们不直接依赖于Employee ID键。将这组数据,包括Office Code,移至一个名为Office的新表中,并为Employee及Office建立一个名为Works In的relationship。
    在这里插入图片描述

    4.考量关系

    当你完成标准化进程后,你的设计已经差不多完成了。你所需要做的,就是考量关系。

    考量带有数据的关系
    你的一些relationship可能集含有数据。这经常发生在多对多的关系中。
    在这里插入图片描述

    遇到这种情况,将relationship转化为一个table。relationship的键依旧成为table中的键。

    考量没有数据的关系
    要实现没有数据的关系,你需要定义外部键。外部键是含有另外一个表中主键的一个或多个字段。外部键使你能同时连接多表数据。

    有一些基本原则能帮助你决定将这些键放在哪里:

    一对多 在一对多关系中,“一”中的主键放在“多”中。此例中,外部键放在Employee表中。
    在这里插入图片描述

    一对一 在一对一关系中,外部键可以放进任一表中。如果必须要放在某一边,而不能放在另一边,应该放在必须的一边。此例中,外部键(Head ID)在Department表中,因为这是必需的。
    在这里插入图片描述

    多对多 在多对多关系中,用两个外部键来创建一个新表。已存的旧表通过这个新表来发生联系。
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    5.检验设计

    在你完成设计之前,你需要确保它满足你的需要。检查你在一开始时所定义的行为,确认你可以获取行为所需要的所有数据:
    ● 你能找到一个路径来等到你所需要的所有信息吗?
    ● 设计是否满足了你的需要?
    ● 所有需要的数据都可用吗?
    如果你对以上的问题都回答是,你已经差不多完成设计了。

    最终设计
    最终设计看起来就像这样:
    在这里插入图片描述

    设计数据库的表属性
    数据库设计需要确定有什么表,每张表有什么字段。此节讨论如何指定各字段的属性。

    对于每一字段,你必须决定字段名,数据类型及大小,是否允许NULL值,以及你是否希望数据库限制字段中所允许的值。

    选择字段名
    字段名可以是字母、数字或符号的任意组合。然而,如果字段名包括了字母、数字或下划线、或并不以字母打头,或者它是个关键字(详见关键字表),那么当使用字段名称时,必须用双引号括起来。

    为字段选择数据类型
    SQL Anywhere支持的数据类型包括:
    整数(int, integer, smallint)
    小数(decimal, numeric)
    浮点数(float, double)
    字符型(char, varchar, long varchar)
    二进制数据类型(binary, long binary)
    日期/时间类型(date, time, timestamp)
    用户自定义类型

    关于数据类型的内容,请参见“SQL Anywhere数据类型”一节。字段的数据类型影响字段的最大尺寸。例如,如果你指定SMALLINT,此字段可以容纳32,767的整数。INTEGER可以容纳2,147,483,647的整数。对CHAR来讲,字段的最大值必须指定。

    长二进制的数据类型可用来在数据库中保存例如图像(如位图)或者文字编辑文档。这些类型的信息通常被称为二进制大型对象,或者BLOBS。

    关于每一数据类型的完整描述,见“SQL Anywhere数据类型”。

    NULL与NOT NULL

    如果一个字段值是必填的,你就将此字段定义为NOT NULL。否则,字段值可以为NULL值,即可以有空值。SQL中的默认值是允许空值;你应该显示地将字段定义为NOT NULL,除非你有好理由将其设为允许空值。

    关于NULL值的完整描述,请见“NULL value”。有关其对比用法,见“Search conditions”。

    选择约束

    尽管字段的数据类型限制了能存在字段中的数据(例如,只能存数字或日期),你或许希望更进一步来约束其允许值。

    你可以通过指定一个“CHECK”约束来限制任意字段的值。你可以使用能在WHERE子句中出现的任何有效条件来约束被允许的值,尽管大多数CHECK约束使用BETWEEN或IN条件。

    更多信息

    有关有效条件的更多信息,见“Search conditions”。有关如何为表及字段指定约束,见“Ensuring Data Integrity”。

    范例
    例子数据库中有一个名为department的表,字段是dept_id, dept_name, dept_head_id。其定义如下:
    在这里插入图片描述
    注意每一字段都被指定为“not null”。这种情况下,表中每一记录的所有字段的数据都必填。

    选择主键及外部键
    主键是唯一识别表中每一项记录的字段。如何你的表已经正确标准化,主键应当成为数据库设计的一部分。
    外部键是包含另一表中主键值的一个或一组字段。外部键关系在数据库中建立了一对一及一对多关系。如果你的设计已经正确标准化,外部键应当成为数据库设计的一部分。

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数据库设计步骤与系统开发阶段的对应