数据库系统概论（第三版）课后习题答案

第1章 绪论 习题参考答案

1、试述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。（3、4、5页）

答：描述事物的符号记录称为数据；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; 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，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。

2．使用数据库系统有什么好处?（12页）

答：数据库系统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阶段，这样既便于数据的集中管理，又有利于应用程序的研制和维护，提高了数据的利用率和相容性，提高了决策的可靠性。

3．试述文件系统与数据库系统的区别和联系。（8、9、10页）

答：1）数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。

在文件系统中，相互独立的文件的记录内部是有结构的，管其记录内部已有了某些结构，但记录之间没有联系。数据库系统实现整体数据的结构化，是数据库的主要特征之一。

2）在文件系统中，数据的最小存取单位是记录，粒度不能细到数据项。而在数据库系统中，存取数据的方式也很灵活，可以存取数据库中的某一个数据项、一组数据项一个记录或或一组记录。

3）文件系统中的文件是为某一特定应用服务的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优化的，因此要想对现有的数据再增加一些新的应用会很困难，系统不容易扩充。而在数据库系统中数据不再针对某一应用，而是面向全组织，具有整体的结构化。

5．试述数据库系统的特点。（9、10、11页）

答：数据结构化；数据的共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据由DBMS统一管理和控制。

6．数据库管理系统的主要功能有哪些? （4页）

答：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能。

7．试述数据模型的概念（13页）、数据模型的作用、数据模型的三个要素。（14、15页）

答：数据模型(Data Model)也是一种模型，它是现实世界数据特征的抽象。

作用：在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。

三个要素：数据模型由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

8、概念模型的作用（15页）

答：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，因此概念模型一方面应该具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识，另一方面它还应该简单、清晰、易于用户理解。

9、定义并解释概念模型中以下术语（P16页）。

实体、实体型、实体集、属性、码、实体联系图(E-R图)

10．试给出三个实际部门的E_R图，要求实体型之间具有一对一，一对多，多对多各种不同的联系。 

一对一:学员和座位的关系.（满员）

1           1

一对多 : 值班医生和病人的关系.

1           n

 

多对多:

m            n      

 

11．试给出一个实际部门的E-R图，要求有三个实体型，而且三个实体型之间有多对多联系。三个实体型之间的多对多联系和三个实体型两两之间的三个多对多联系等价吗?  为什么 ? （17页）

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，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。(20页例题)

13．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-R图画山此工厂产品，零件，材料，仓库的概念模型。               m            n

                            p

                               m

               r               n

                n            k

 

14．试述层次模型的概念，举出三个层次模型的实例。（22页）

答：层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。层次模型是用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系的数据模型。例题:

15．今有一个层次数据库实例，试用子女-兄弟链接法和层次序列链接法画出它的存储结构示意图。(见P26页图1.23)

 邻接法如下：（P25页）

A1

B1

C3

C8

C10

B2

C12

D2

D3

D4

C14

16．试述网状模型的概念，举出三个网状模型的实例。（27页）

答：把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：

（1）允许一个以上的结点无双亲。

（2）一个结点可以有多于一个的双亲。

例: 1） 网状模型的两个结点之间有多种联系

2）学生/课程/选课的网状数据库模式：

 

17．试述网状、层次数据库的优缺点。（26、30页）

答：网状数据模型的优点主要有：

（1）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：

（1）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）其数据定义语言（DDL）、数据操作语言（DML）复杂，用户不容易使用。

（3）数据独立性较差。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。从而影响数据独立性。

层次模型的优点主要有：

（1）层次数据模型本身比较简单，层次分明，便于在计算机内实现。

（2）在层次数据结构中，从根结点到树中任一结点均存在一条唯一的层次路径，为有效地进行数据操纵提供条件。

（3）由于层次结构规定除根结点外所有结点有且仅有一个双亲，故实体集之间的联系可用双亲结点唯一地表示，并且层次模型中的基本层次联系总是从双亲记录指向子女记录，所以记录类型之间的联系名可省略。由于实体集间的联系固定，所以层次模型DBMS对层次结构的数据有较高的处理效率。

（4）层次数据模型提供了良好的完整性支持。

（5）实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，采用层次模型来实现，其性能优于关系模型，不低于网状模型。

可见用层次模型对具有一对多的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。

层次模型的缺点主要有：

（1）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，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据(易产生不一致性)或创建非自然的数据组织(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。

（4）由于结构严密，层次命令趋于程序化。

18．试述关系模型的概念，定义并解释以下术语：(P31页)

    (1)关系    (2)属性    (3)域    (4)元组

    (5)主码    (6)分量    (7)关系模式

19．试述关系数据库的特点。（32页）

20．试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么?（33、35页）

数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。

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，使用户能逻辑地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映象：

1         外模式／模式映象

2         模式／内模式映象

正是这两层映象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。

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? （35、36页）

当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构)，由数据库管理员对模式／内模式映象作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了程序与数据的物理独立性,简称数据的物理独立性。

当需要改变模式时(例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型、改变数据间的联系等)，由数据库管理员对各个外模式／模式的映象作相应改变，而使外模式保持不变，从而不必修改或重写应用程序改。而应用程序是依据数据的外模式编写的，保证了数据与程序的逻辑独立性。简称数据的逻辑独立性。

特定的应用程序是在外模式描述的数据结构上编制的，它依赖于特定的外模式，与数据库的模式和存储结构独立。不同的应用程序有时可以共用同一个外模式。数据库的二级映象保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。

23．试述数据库系统的组成。（37页）

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

24．DBA的职责是什么?（37页）

决定数据库中的信息内容和结构、决定数据库的存储结构和存取策略、定义数据的安全性要求和完整性约束条件、监控数据库的使用和运行、数据库的改进和重组重构。

25．系统分析员、数据库设计人员、应用程序员的职责是什么?（39页）

系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，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1章作业（P41）：习题3、10、12、13、15

第2章 关系数据库习题参考答案

1、试述关系模型的三个组成部分。(46页)

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。（47页）

答：关系数据语言可以分为三类：

A         关系代数语言。

B         关系演算语言：元组关系演算语言和域关系演算语言。

C         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。

3         定义并理解下列术语，说明它们联系与区别：（P46---50页）

(1)域，笛卡尔积，关系，元组，属性

(2)主码，候选码，外部码

(3)关系模式，关系，关系数据库

6         试述关系模型的完整性规则（53页），在参照完整性中，为什么外部码属性也可以为空？什么情况下才可以为空？（55页）

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。

（P55页）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。

5．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：

π_Sno(σ_Sno=‘J1’（SPJ）)

2）求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO：

π_Sno(σ_{Sno=‘J1’∧Pno=‘P1‘}(SPJ))

3）求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO：

π_Sno(σ_Pno=‘P1‘ （σ_{COLOR=’红‘} （P）∞SPJ）)

4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO：

π_Jno(SPJ)- π_JNO（σ_{city=‘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：

π_Jno，Pno(SPJ)÷ π_Pno（σ_Sno=‘S1‘ （SPJ））

(见P62页 例6)

6．试述等值连接与自然连接的区别和联系。（61页）

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，即等值连接为：

R∞S={t_rt_s| t_r∈R ∧t_s∈S∧t_r[A]=t_s[B]}

A=B

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。

7．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?（63页）

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3章 SQL语言习题参考答案

1         试述SQL语言的特点。（85页）

答：综合统一、高度非过程化、面向集合的操作方式、以同一种语法结构提供两种使用方式、语言简捷，易学易用。

2         试述SQL的定义功能。（87页）

答：SQL的数据定义功能包括定义表、定义视图和定义索引

3         用SQL语句建立第二章习题5中的四个表。

S(SNO，SNAME，STATUS，CITY)；

    P(PNO，PNAME，COLOR，WEIGHT)；

    J(JNO，JNAME，CITY)；

    SPJ(SNO，PNO，JNO，QTY)；

    供应商表S由供应商代码(SNO)、供应商姓名(SNAME)、供应商状态(STATUS)、供应商所在城市(CITY)组成：

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

零件表P由零件代码(PNO)、零件名(PNAME)、颜色(COLOR)、重量(WEIGHT)组成：

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

工程项目表J由工程项目代码(JNO)、工程项目名(JNAME)、所在城市(CITY)组成：

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

供应情况表SPJ由供应商代码(SNO)、零件代码(PNO)、工程项目代码（JNO)、供应数量（QTY）组成：

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

4．针对上题中建立的四个表试用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 DIST SNO FROM SPJ WHERE  JNO=’J1’

(2)  求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO:

SELECT  DIST 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,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S1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．针对习题3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?（87页）

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。一个(或多个)基本表对应一个存储文件，一个表可以带若干索引，索引也存放在存储文件中。

    视图是从一个或几个基本表导出的表。它本身不独立存储在数据库中，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，因此视图是一个虚表。视图在概念上与基本表等同，用户可以在视图上再定义视图。

7．试述视图的优点。（128页）

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

8．所有的视图是否都可以更新?为什么?（127页）

答：并不是所有的视图都是可更新的，因为有些视图的更新不能唯一地有意义地转换成对相应基本表的更新。

9．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。（127页）

行列子集视图是可更新的。除行列子集视图外，还有些视图理论上是可更新的，但它们的确切特征还是尚待研究的课题。还有些视图从理论上不可更新的。

10．试述某个你热悉的实际系统中对视图更新的规定。（VFP）

11．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,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'

12．针对习题3建立的表，用SQL语言完成以下各项操作：

(1) 把对表S的INSERT权限授予用户张勇，并允许他再将此权限授予其他用户。

GRANT INSERT  ON  TABLE  S  TO   张勇  WITH  GRANT OPTION

   (2) 把查询SPJ表和修改QTY属性的权限授给用户李天明。

  GRANT  SELECT，UPDATE（QTY） ON  TABLE  SPJ  TO  李天明

**************  以 下 选 作   *************

13．在嵌入式SQL中是如何区分SQL语句和主语言语句的? （133页）

在嵌入式SQL中，为了能够区分SQL语句与主语言语句，所有SQL语句都必须加前缀EXEC SQL。(VFP例外)

14．在嵌入式SQL中是如何解决数据库工作单元与源程序工作单元之间通讯的?（134页）

(1)向主语言传递SQL语句的执行状态信息，使主语言能够据此信息控制程序流程，主要用SQL通信区(SQL  Communication Area，简称SQLCA)实现。

(2)主语言向SQL语句提供参数，主要用主变量(Host Variable)实现。

(3)将SQL语句查询数据库的结果交主语言进一步处理，主要用主变量和游标(Cursor)实现。

15．在嵌入式SQL中是如何协调SQL语言的集合处理方式和主语言的单记录处理方式的? （135页）

答：游标是用于协调SQL语言的集合处理方式和主语言的单记录处理方式。

SQL语言与主语言具有不同的数据处理方式。SQL语言是面向集合的，一条SQL语句原则上可以产生或处理多条记录。

主语言是面向记录的，一组主变量一次只能存放一条记录。所以仅使用主变量并不能完全满足SQL语句向应用程序输出数据的要求，为此嵌入式SQL引入了游标的概念，用游标来协调这两种不同的处理方式。