2013级数据库原理与应用期末考试复习大纲.doc

数据库原理与应用期末考试说明（2013级管科四个专业专用）一、考试目的：巩固、检查、评定。二、评定规则：期末（80%）+平时（20%），其中，平时成绩：出勤率+实验报告；期末成绩：上机+笔试。二、考试题型：选择、简答、综合题（关系代数和SQL；关系模式的规范化；并发控制；关系数据库设计）。A卷结构: 30+12+58（24+10+6+18）三、复习资料：第一，请研读教材以及课后习题，落实每一个知识点（见附录）；第二，仔细研读的所给典型习题,并自找一定量的题目练习之。四、考试要求：书写工整、规范；按照要求答卷；回答简洁、充分。预祝大家顺利通过考试，并取得优异成绩附录1：知识点第一章1、四个基本概念（数据（描述事物的符号记录，包括文本、数字、时间、图形、图像、音频、视频等类型）、数据库（长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合）、数据库管理系统DBMS（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（在计算机系统中引入数据库后的系统）。2、DBMS的功能（数据定义功能数据组织、存储和管理数据操纵功能数据库的事务管理和运行管理数据库的建立和维护功能(实用程序)其它功能（包括DBMS与网络中其它软件系统的通信、两个DBMS系统的数据转换、异构数据库之间的互访和互操作等）。了解常见的DBMS。3、数据库系统的构成（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）。 数据库 应用系统应用开发工具 操作系统 数据库管理系统 数据库管理员用户用户用户4、数据库系统（或数据库技术，或数据库中数据）的特点（结构化（即有组织）、独立性、冗余度低、可扩展、可共享）。5、数据模型的概念（定义1：抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具）（定义3：对现实世界数据特征的抽象）（定义2：现实世界的模拟）。6、数据模型应满足的三方面要求（数据模型要求能够真实的模拟现实世界、容易为人理解、便于计算机实现）、数据模型的分类（两大类：信息模型（即概念模型）、计算机模型（即逻辑模型和物理模型）及其分类原因（往往一个模型很难满足这三方面要求，所以数据库系统中针对不同的使用对象（即人或计算机）和应用目的，采用不同的数据模型）。7、数据模型的三个组成要素（或组成部分）及各组成要素的作用（ 数据结构描述数据库组成对象以及对象间的联系，是对系统的静态特性的描述； 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； 数据的完整性约束条件是完整性规则的集合，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、有效和相容。）。能例举数据模型。8、概念模型的特点（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，简单、清晰、易于用户理解）。9、信息世界中的基本概念（包括：实体（可以相互区分的事物）、属性（实体所具有的某一特性）、码、域、实体型（用实体名和属性来抽象和刻画同类实体）、实体集、联系（指实体内部（各属性间）和实体之间的联系，后者包括1:1、1:N、M:N三种）及其ER图表达。10、三种逻辑模型的名称（层次、网状、关系）。11、关系模型的基本术语（关系（通常所说的一张表）、元组（表中的一行）、属性（表中的一个列）、码、域、分量、关系模式），可结合现实生活中的表格进行理解。关系术语一般表格的术语关系名表名关系模式表头（表格的描述）关系（一张）二维表元组记录或行属性列属性名列名属性值列值分量一条记录中的一个列值非规范关系表中有表（大表中嵌有小表）12、注意区分数据库的“型”和“值”，即数据库的“模式”和“实例”。13、数据库系统的三级模式及每个模式的作用。l 模式（数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求）。l 外模式（数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述）l 内模式（是数据物理结构和存储方式的描述）14、数据库的两级映像及每级映像的作用（外模式/模式映像：如何保证数据的逻辑独立性，模式/内模式映像：如何保证数据的物理独立性）。第二章1、理解关系、关系模式、关系数据库三个概念2、关系数据结构的一些基本概念及其形式化表示：域、（域的）笛卡尔积、关系（由笛卡儿积定义：笛卡儿积的一个有意义的子集）、元组、分量、候选码、主码、主属性、非主属性（或非码属性）、关系模式（对关系的描述，关系模式可以形式化地表示为： R（U，D，DOM，F）通常可以简记为： R (U) 或 R (A1，A2，An)如学生课程数据库中的几个关系模式：Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)Course(Cno,Cname,Cpno,Ccredit)SC(Sno,Cno,Grade) 3. 关系有三类（基本表（或基表、基本关系）、查询表（是查询结果对应的表）、视图（由其它表导出的表，是虚表）。4、注意区分关系模式与关系（关系模式是“型”，关系是“值”/“实例”），区分关系数据库的“型”和“值”，即关系数据库的“模式”（对关系数据库的描述，包括:若干域的定义和在这些域上定义的若干关系模式）和“实例”（关系模式在某一时刻对应的关系的集合，简称为关系数据库）。5、关系数据库语言的分类：关系代数语言（用对关系的运算来表达查询要求，其基础是集合代数）、关系演算语言（用谓词来表达查询要求，包括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）了解即可。6、关系的三类完整性约束（实体、参照、用户定义）、关系的两个不变性（实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，称为关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持），注意参照完整性中的“外码”概念。7、关系代数，要求：l 知道关系代数是面向查询的，是一种查询语言l 这里也有一个“笛卡儿积”（因为关系代数是以元组为元素的关系集合的运算，所以此处的“笛卡儿积”严格地讲应该是广义的笛卡尔积（Extended Cartesian Product），注意它与前面域的笛卡儿积的区分。l 知道关系代数有哪八种运算（并、交、差、笛卡儿积、选择、投影、连接和除），其中哪五种是基本的运算（并、差、笛卡儿积、选择、投影）。l 能够使用选择、投影和连接（只要求会自然连接和等值连接）三种运算从单个表和联合多个表查询信息；理解笛卡尔积。第三章1、知道SQL是一种集合式的关系数据库操作语言（其操作对象和操作结果都是（元组的）集合）。2、能够使用SQL数据定义语言定义关系模式（即create table，要求能在其中定义出各属性的数据类型（仅包括char和number型）、关系模式的primary key和foreign key）。3、能够使用SQL进行单表查询、多表查询，会排序，会使用聚集函数和group by子句；Not Exists、蕴涵、集合查询（即并交差查询）可忽略。4、能够使用SQL数据定义语言定义视图（create view）。要求深刻理解视图。4、视图的定义、是否允许更新（即增删改数据）及其作用（或优点）：（1）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；（5）适当的利用视图可以更清晰的表达查询，经常使用的查询可以定义为视图，能够方便查询同时又不增加存储空间的。5、使用SQL进行数据更新。第四章1、了解安全标准的发展和TCSEC/TDI标准中C1、C2和B1三个级别的要求。2、我们国家采用的计算机安全标准。3、掌握用grant语句给某个用户授予表或视图的某种操作权限。第五章1、会使用primary key和foreign key定义实体完整性和参照完整性。2、理解DBMS对实体完整性和参照完整性的检查和违约处理机制。第六章1、能够列出某个关系模式中的函数依赖，并能够根据所列出来的函数依赖判断此关系模式所属的范式（1NFBCNF）；初步理解4NF。2、书P.182第6.2.9 规范化小结。第七章1、掌握数据库设计的步骤。特别地，数据库设计的“需求分析”“数据库逻辑结构设计”。给定系统需求，能够看懂数据流图，能够使用数据字典来定义数据流图中的元素（即数据项、数据结构、数据流、数据存储和数据处理，每个记住四、五项描述项即可），能够使用ER图构建系统的概念模型，并能根据ER图写出关系模式（关系模式为R（U）或R（A1,A2,An）表示方式（见上面第二章的第2个要点中的“关系模式”形式化表示方法的简化形式），即关系模式名称（属性1,属性2,属性n），如：Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)。第八章简单了解SQL的使用方式，包括嵌入式SQL和ODBC不作为笔试重点。第九章1、了解代数优化和物理优化的含义，给出几个等价的关系代数表达式能够判断其执行效率的高低。第十章1、事务及其ACID特性2、什么是数据库恢复（将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（亦称为一致性状态或完整状态）的过程。3、恢复的基本原理（两个字：冗余），恢复机制涉及的两个关键问题（一个是如何建立冗余数据，另一个是如何使用冗余数据来恢复数据库）。4、建立冗余数据最常用的技术是数据转储和日志文件；检查点可以在数据库恢复时提高效率；数据库镜像可以在未出现故障时用于分担一部分用户的并发操作，在出现故障时用于数据库恢复。第十一章1、 理解丢失修改、读脏数据、不可重复读出现的原因，会使用封锁机制进行简单的并发控制（会使用X、S两种基本锁即可）2、 检查、消除死锁的方法（事务等待图法）。3、 多粒度树可以提高并发度，可以与意向锁配合以提高封锁的检查效率。附录 2 简答题参考题目1、 什么是数据的物理独立性和逻辑独立性？在数据库系统中是如何实现数据独立性的？2、 试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念. 3、 简述数据库的体系结构与数据库中数据独立性的关系。4、 简述数据库系统三级模式和二级映像结构及其作用。5、 简述数据库保护的主要内容。6、 试述数据模型的三个基本要素，这些在关系模型如何体现？7、 什么是数据库管理系统（DBMS），它有什么功能。8、 试述关系数据库系统中视图的概念，视图有哪些作用？9、 给出事务的定义，列出并简要说明事务的四个特性。给出数据库恢复机制涉及的两个关键问题。10、 R（A，B，C，D）和S（D，E，F），D是被参照关系S的主码（或称为主键/主关键字）和参照关系R的外码，当对R和S分别进行insert、update和delete操作时，DBMS是怎样进行参照完整性检查和违约处理的？11、 简述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。12、 简述系统故障时的数据库恢复策略。13、 简述数据库设计过程各个阶段的任务.14、 简述数据库设计过程各个阶段上的设计描述。15、 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？为什么强制存取控制提供了更高级别的数据库安全性？16、 什么是更新视图？是否所有的视图都可以更新，为什么？举例说明。17、 使用检查点的恢复技术有什么优点？试述使用检查点方法进行恢复的步骤。18、 嵌入式SQL如何解决数据库工作单元与源程序工作单元之间的通信？19、 分别画出SQL支持RDMS的三级模式结构图和数据库设计不同阶段形成数据库的各级模式示意图。20、 什么是日志文件？简述利用日志文件进行事务恢复的过程。21、 试述关系数据库系统中视图的定义，以及视图的作用？22、 RDBMS为什么需要进行查询优化？试述查询优化的一般步骤.23、 在建立一个数据库应用系统时，为什么要首先调试运行 DBMS 的恢复功能?24、 简述一下你所了解的数据库系统的恢复方法25、 什么是数据库镜像？它有什么用途26、 试述关系数据模型的优缺点。27、 请解释MAC 机制中主体、客体、敏感度标记的含义。28、 什么是数据库的逻辑结构设计？试述其设计步骤。29、 简述介质故障时的数据库恢复策略。30、 什么是数据库的审计功能，为什么要提供审计功能，它是TCSEC/TDI31、 安全标准中的哪一级及其以上级别必须具备的功能？32、 引入意向锁的目的是什么？试给出S、X、IS、IX、SIX五种数据锁的相容性矩阵。33、 登记日志文件时为什么必须先写日志文件，后写数据库？34、 使用检查点的恢复技术有什么优点？试述使用检查点方法进行恢复的步骤。RDBMS在实现参照完整性时一般需要考虑哪些方面？附录三 典例学习1. 关系代数和SQL （共25分）现有关系数据库如下（其中的主码或主键已经用直线下划线标出；外码或外键已经用波浪下划线标出）：部门（部门编号，部门名称，电话）员工(员工编号，姓名，性别，部门编号，职称)项目(项目编号，项目名称，预算)施工(员工编号，项目编号，工时，业绩)用关系代数表达式完成下列（1）（2）小题：(1) 查询姓名为“林冲”的员工的电话和职称；（3分）(2) 检索施工工时超过200小时的员工的姓名、部门名称及其参与的项目名称；（3分） 用SQL完成下列（3）（8）小题：(3) 设数据类型为：员工编号字符型，长度为6；项目编号字符型，长度为10，工时整数型，业绩字符型，长度为2，使用数据定义语句（DDL）给出关系模式“施工”的定义，要求给出相应的数据类型、主码和外码，并使用完整性约束条件定义工时为大于等于0，业绩的取值范围为“优”，“良”，“中”，“差”；（4分）(4) 查询部门编号为“DEPT001”的每个员工的姓名、性别、职称，并按职称降序、姓名升序排列；（3分）(5) 查询部门编号为“DEPT001”的总工时在1000小时以上（含1000小时）的员工编号和总工时；（3分）(6) 定义“工作量”视图，包含的属性有员工编号、姓名、项目名称和工时；（3分）(7) 将“工作量”视图的查询权限授予“王珞丹”，并允许其将该权限授予他人；(3分)(8) 对项目名称为“信息处理中心”的施工工时全部增加40小时。（3分）参考答案：（1） 电话，职称 (姓名=林冲(员工部门) （3分）（2） 姓名，部门名称，项目名称(工时)200(施工) 项目员工部门) （3分）（3） CREATE TABLE 施工 (员工编号 CHAR(6)，项目编号 CHAR(10),工时 INT check (工时=0)，业绩 CHAR (2) check (业绩 in ( 优，良，中，差 ) )，PRIMARY KEY (员工编号，项目编号)，FOREIGN KEY (员工编号) REFERENCES 员工（员工编号），FOREIGN KEY (项目编号) REFERENCES 项目（项目编号） （4分）（4） SELECT姓名，性别，职称FROM 员工 WHERE部门编号=DEPT001ORDER BY 职称 DESC，姓名 ASC （3分）（5） SELECT 施工.员工编号，SUM（工时） FROM 施工, 员工 WHERE施工.员工编号=员工.员工编号 AND 部门编号=DEPT001GROUP BY施工.员工编号 HAVING SUM（工时）=1000 （3分）（6） CREATE VIEW 工作量( 员工编号，姓名，项目名称，工时)AS SELECT员工.员工编号，姓名，项目名称，工时FROM 员工，项目，施工WHERE员工.员工编号=施工.员工编号AND 施工.项目编号=项目.项目编号 （3分）（7） GRANT SELECT ON 工作量 TO 王洛丹 WITH GRANT OPTION （3分）（8） UPDATE 施工SET 工时=工时+40WHERE 项目编号 IN(SELECT 项目编号FROM 项目WHERE 项目名称=信息处理中心) （3分） 2. 关系模式规范化（10分）假设某商业集团数据库中有一关系模式R如下：R (商店编号，商品编号，数量，部门编号，负责人) ，如果规定：（1）每个商店的每种商品只在一个部门销售； （2）每个商店的每个部门只有一个负责人； （3）每个商店的每种商品只有一个库存数量。 试回答下列问题： （1）根据上述规定，写出关系模式R的基本函数依赖；（3分）（2）找出关系模式R的候选码； （2分）（3）试问关系模式R最高已经达到第几范式？为什么？（2分）（4）如果R不属于3NF，请将R分解成3NF模式集。 （3分）答 （1）有三个函数依赖：（商店编号，商品编号）部门编号，（商店编号，部门编号）负责人，（商店编号，商品编号）商品库存数量 （3分）（2）R的候选码是（商店编号，商品编号）。 （1分）（3）因为R中存在着非主属性“负责人”对候选码（商店编号，商品编号）的传递函数依赖，所以R属于2NF，不属于3NF。 （2分）3. 并发控制（11分）设有两个事务T1、T2，其并发操作如下所示。(1) 将出现什么类型的数据不一致性，为什么？（4 分）(2) 若这两个事务都遵守两段锁协议，请给出一个不产生死锁的可串行化调度。（7 分）答：答： （1） 不可重复读。（2分） 因为事务T1两次读A之间，另一个事务T2修改了A的值，使得T1两次读到的A值不同，所以出现相同的两次计算结果不同的情况。（2分） （2） 4. 数据库设计为了适应日益扩大的业务量需要，某汽车运输公司欲开发一个小型数据库系统。经分析，该公司有多个车队，多个职工、多辆车，该系统主要实现车队、司机、车辆信息的维护和派车管理。具体操作是由系统管理员录入车队、司机和车辆的基本信息并负责日常维护；由派车管理员根据运输任务安排车辆和司机；车辆管理员统一管理车辆钥匙，在根据派车管理员的派车信息发送钥匙给司机时检查车辆的行驶里程等事项并进行登记，在司机完成运输任务交回钥匙时再次检查车辆并进行登记。需求分析阶段画出的高层数据流图（DFD）如下图所示，其中省略了部分数据流的名称。对系统进行进一步分析得知，数据库中有三个实体集。一是“车队”实体集，属性有车队号、车队名等；二是“车辆”实体集，属性有车牌号、厂家、出厂日期等；三是“司机”实体集，属性有司机编号、姓名、电话等。车队与司机之间存在“聘用”联系，每个车队可聘用若干司机，但每个司机只能应聘于一个车队，车队聘用司机有个聘期；车队与车辆之间存在“拥有”联系，每个车队可拥有若干车