徐州工程學(xué)院 數(shù)據(jù)庫(姜代紅) 答案

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1、第5章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 一、單項(xiàng)選擇題 1.C 2.B 3.D 4.D 5.C 6.A 7.D 8.D 9.A 10.B 11.C 12.D 13.D 14.B 15.A 16.A 17.B 18.A 二、填空題 1. 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫實(shí)施運(yùn)行與維護(hù) 2. 屬性沖突 命名沖突 結(jié)構(gòu)沖突 3. 數(shù)據(jù)項(xiàng) 4. 實(shí)體 屬性 實(shí)體間的聯(lián)系 5. 數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)或終點(diǎn) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)流 三、簡(jiǎn)答題 1. 答:這里只概要列

2、出數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程的六個(gè)階段:(1)需求分析;(2)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(3)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(4)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì);(5)數(shù)據(jù)庫實(shí)施;(6)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)。這是一個(gè)完整的實(shí)際數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。不僅包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫本身,還包括數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)。設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。 2. 答:各階段的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下: (1)需求分析:準(zhǔn)確了解與分析用戶需求(包括數(shù)據(jù)與處理)。 (2)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):通過對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象,形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。 (3)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。 (4

3、)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì):為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)(包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法)。 (5)數(shù)據(jù)庫實(shí)施:設(shè)計(jì)人員運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言,根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫,編制與調(diào)試應(yīng)用程序,組織數(shù)據(jù)入庫,并進(jìn)行試運(yùn)行。 (6)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù):在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改。 3. 答:數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級(jí)模式,即: (1)在概念設(shè)計(jì)階段形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn),獨(dú)立于各個(gè)DBMS產(chǎn)品的概念模式,在本篇中就是E-R圖; (2)在邏輯設(shè)計(jì)階段將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型,如關(guān)系模型,形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式,然

4、后在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖(View),形成數(shù)據(jù)的外模式; (3)在物理設(shè)計(jì)階段,根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要,進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排,建立索引,形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。 4. 答:數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)既是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)又是一項(xiàng)龐大的工程項(xiàng)目。其主要特點(diǎn)有: (1)數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件、軟件和干件(技術(shù)與管理的界面)的結(jié)合。 (2)從軟件設(shè)計(jì)的技術(shù)角度看,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合,也就是說,整個(gè)設(shè)計(jì)過程中要把結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù))設(shè)計(jì)和行為(處理)設(shè)計(jì)密切結(jié)合起來。 5. 答:需求分析階段的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象(組織、部 門、企業(yè)等),充分了 解原系統(tǒng)(手工系統(tǒng)或計(jì)

5、算機(jī)系統(tǒng))工作概況,明確用戶的各種需求,然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。 調(diào)查的內(nèi)容是"數(shù)據(jù)"和"處理",即獲得用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的如下要求: (1)信息要求,指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì),由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求,即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù); (2)處理要求,指用戶要完成什么處理功能,對(duì)處理的響應(yīng)時(shí)間有什么要求,處理方式是批處理還是聯(lián)機(jī)處理; (3)安全性與完整性要求。 6. 答:數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容通常包括: (1)數(shù)據(jù)項(xiàng);(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);(3)數(shù)據(jù)流;(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ);(5)處理過程五個(gè)部分。 其中數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組

6、成單位,若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)字典通過對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯內(nèi)容。 數(shù)據(jù)字典的作用:數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述,在需求分析階段建立,是下一步進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),并在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)、完善。 7. 答:概念結(jié)構(gòu)是信息世界的結(jié)構(gòu),即概念模型,其主要特點(diǎn)是: (1)能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界,包括事物和事物之間的聯(lián)系,能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求,是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型; (2)易于理解,從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶交換意見,用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵; (3)易于更改,當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí),容易對(duì)概念

7、模型修改和擴(kuò)充;(4)易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。 概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略通常有四種: 1)自頂向下,即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架,然后逐步細(xì)化; 2)自底向上,即首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu),然后將它們集成起來,得到全局概念結(jié)構(gòu); 3)逐步擴(kuò)張,首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu),然后向外擴(kuò)充,以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu),直至總體概念結(jié)構(gòu); 4)混合策略,即將自頂向下和自底向上相結(jié)合,用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架,以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。 8. 答:數(shù)據(jù)抽象是對(duì)實(shí)際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理,抽取所關(guān)心的共同特性,忽略非本質(zhì)

8、的細(xì)節(jié), 并把這些特性用各種概念精確地加以描述,這些概念組成了某種模型。如"分類"這種抽象是:定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型。這些對(duì)象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對(duì)象值和型之間的"is member of" 的語義。在E-R模型中,實(shí)體型就是這種抽象。例如在學(xué)校環(huán)境中,李英是老師,表示李英是教師類型中的一員,則教師是實(shí)體型,李英是教師實(shí)體型中的一個(gè)實(shí)體值,具有教師共同的特性和行為:在某個(gè)系某個(gè)專業(yè)教學(xué),講授某些課程,從事某個(gè)方向的科研。 9. 答:重要性:數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,將在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求首先抽 象為概念結(jié)構(gòu),以此作為各種數(shù)據(jù)模型的共

9、同基礎(chǔ),從而能更好地、更準(zhǔn)確地用某一DBMS實(shí)現(xiàn)這些需求。 設(shè)計(jì)步驟:概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有多種,其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法,該方法的設(shè)計(jì)步驟通常分為兩步:第1步是抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖,第2步是集成局部視圖,得到全局的概念結(jié)構(gòu)。 10. 答:E-R圖為實(shí)體-聯(lián)系圖,提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法,用來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。 構(gòu)成E-R圖的基本要素是實(shí)體型、屬性和聯(lián)系,其表示方法為: (1)實(shí)體型,用矩形表示,矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名; (2)屬性,用橢圓形表示,并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來; (3)聯(lián)系,用菱形表示,菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名,并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來

10、,同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型(1:1,1:n或m:n)。 11. 答:在對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般采用自底向上的設(shè)計(jì)方法,把繁雜的大系統(tǒng)分解子系統(tǒng)。首先設(shè)計(jì)各個(gè)子系統(tǒng)的局部視圖,然后通過視圖集成的方式將各子系統(tǒng)有機(jī)地融合起來,綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總視圖。這樣,設(shè)計(jì)清晰,由簡(jiǎn)到繁。由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)的,因此數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是整個(gè)系統(tǒng)。因此必須進(jìn)行視圖集成,使得數(shù)據(jù)庫能被全系統(tǒng)的多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。 一般說來,視圖集成可以有兩種方式: (1)多個(gè)分E-R圖一次集成。 (2)逐步集成,用累加的方式一次集成兩個(gè)分E-R圖。 無論采用哪種方式,每次集成

11、局部E-R圖時(shí)都需要分兩步走: 1)合并,解決各分E-R圖之間的沖突,將各分E-R圖合并起來生成初步E-R圖; 2)修改和重構(gòu),消除不必要的冗余,生成基本E-R圖。 12. 答:數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用的DBMS產(chǎn)品所 支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟為: (1)將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型; (2)將轉(zhuǎn)換來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換;(3)對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。 13. 答:E-R圖向DBTG模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則: (1)每個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為記錄型,實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)換為記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng); (2

12、)實(shí)體型之間1:n(n 1)的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)系,沒有任何聯(lián)系的實(shí)體型轉(zhuǎn)換為奇異系; (3)K(K 2)個(gè)實(shí)體型之間多對(duì)多的聯(lián)系,引入一個(gè)連結(jié)記錄,形成K個(gè)實(shí)體型和連結(jié)記錄之間的K個(gè)系。連結(jié)記錄的屬性由諸首記錄的碼及聯(lián)系屬性所組成; (4)同一實(shí)體型內(nèi)的1:n,n:m聯(lián)系,引入連結(jié)記錄,轉(zhuǎn)換為兩個(gè)系。 E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則:一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性,實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。 對(duì)于實(shí)體間的聯(lián)系則有以下不同的情況: (1)一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的

13、碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性,每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼。如果與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并,則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。 (2)一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系摸式,則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性,而關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。 (3)一個(gè)m:n 聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性,各實(shí)體碼的組合組成該關(guān)系的碼,或碼的一部分。 (4)3個(gè)或3個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。

14、與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性,而關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。 (5)具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。 14. 答:E-R圖向IMS模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則: (1)每個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為記錄型,實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)換為記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng); (2)實(shí)體型之間1:n(n 1)的聯(lián)系轉(zhuǎn)換記錄型之間的有向邊; (3)實(shí)體型之間m:n(m>1,n>1)的聯(lián)系則分解成一對(duì)多聯(lián)系,再根據(jù)(2)轉(zhuǎn)換;(4)K(K 2)個(gè)實(shí)體型之間多對(duì)多的聯(lián)系,可先轉(zhuǎn)換成多對(duì)兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系,再根據(jù)(3)轉(zhuǎn)換。 四、綜合題 1. 該教學(xué)管理系統(tǒng)的E-R圖如下: 選課 課程 課程號(hào) 學(xué)生 年齡 姓

15、名 m n 課程名 學(xué)分 性別 任課 教師 教師名 m n 學(xué)號(hào) 籍貫 成績(jī) 年齡 職稱 2. 出版 作者 聯(lián)系地址 書籍 書名 m 1 編號(hào) 出版社 聯(lián)系人 1 書號(hào) 地址 名稱 姓名 聯(lián)系電話 出版日期 總印數(shù) 單價(jià) 3. 答:供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三個(gè)實(shí)體型兩兩之間多對(duì)多聯(lián)系的語義為: (1)“供應(yīng)商”與“項(xiàng)目”這兩個(gè)實(shí)體之間的“服務(wù)”聯(lián)系,表示供應(yīng)商為哪幾個(gè)工程提供了服務(wù); (2)“供應(yīng)商”與“零件”這兩個(gè)實(shí)體之間的“銷售”聯(lián)系,表示供應(yīng)商銷售哪幾種零件; (3)“項(xiàng)目”與“零件”之間的“構(gòu)成”聯(lián)系,表示一個(gè)項(xiàng)目中需要哪幾種零件。 E-R圖如下: Weigh Sno Sname Status City 供應(yīng)商 服務(wù) 項(xiàng)目 構(gòu)成 銷售 零件 Jno Jname City Color Pname Pno n m n m n m

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