数据库系统概论第五版第七章习题解答和解析

第七章练习题的解决和分析1.介绍了数据库设计过程。回答：以下是数据库设计过程的6个步骤：万摘要(1)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)数据库操作和维护。这是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、执行和维护。精密的数据库应用系统设计经常重复上述6个步骤。分析：希望读者能仔细阅读概论 7.1内容，了解和掌握数据库设计过程。2.描述了数据库设计过程中结构设计部分形成的数据库模式。回答：数据库结构设计的不同阶段形成了数据库的各级模型：(1)概念设计阶段独立于个别DB MS产品的机械特性形成概念模型，本文中的E-R图表；(2)在逻辑设计阶段，将E-R图表转换为特定数据库产品(如关系模型)支持的数据模型，形成数据库逻辑模式，然后根据基表设置所需的视图(View)以构成数据的外部模式。(3)物理设计阶段，根据DB MS特性和处理需要安排、索引物理存储，并形成数据库中的模式。读者可参阅概论上方的图7.4。在图中，概念模式面向用户和设计者，属于概念模型的层次结构。逻辑、外部、内部模式是DBMS支持的模式，是DBMS可以描述和存储的数据模型的层次结构。需求分析阶段的设计目标是什么？调查的内容是什么？答案需求分析阶段的设计目标是详细调查实际世界中要处理的对象(组织、部门、企业等)，以便充分了解原始系统(人工系统或计算机系统)的操作概况，明确用户的各种需求，然后据此确定新系统的功能。调查的内容是“数据”和“处理”。也就是说，用户对数据库的要求是：如下所示(1)表示需要从数据库中获取信息的内容和特性的信息要求，可以根据信息要求导出需要存储在数据库中的数据。(2)指示用户要完成的处理功能、要处理的响应时间的要求，以及处理方法是批处理还是在线处理的处理要求；(3)安全性和完整性要求。有关详细信息，请参阅概论的7。请参阅2。4.数据词典的内容和作用是什么？答案数据词典是系统中各种数据说明的集合。数据词典的内容通常包含：(1)数据项。(2)数据结构；(3)数据流；(4)数据存储；(5)处理过程的五个部分。其中数据项是数据的最小构成单元，多个数据项可以构成一个数据结构。资料字典透过资料项目和资料结构的定义描述资料流程和资料仓库的逻辑内容。数据词典的作用：数据词典是需求分析阶段设置的数据库中数据的说明，是下一阶段概念设计的基础，并在数据库设计过程中不断进行修改、具体化和完善。(概论的7。2.请参阅3。在数据库设计阶段形成的数据字典不同于DBMS中对数据库中数据的描述，DBMS中的数据字典，当然两者都有关联。）数据库的概念结构是什么？论其特点和设计策略。答案概念结构是信息世界的结构，即概念模型，其主要特征是：(1)真实、充分反映现实世界(包括事物和事物之间的关系)，满足用户对数据的处理要求的现实世界的实际模型；(2)易于理解，可以与不熟悉计算机的用户交流意见，用户的积极参与是数据库设计成功的关键；(3)易于更改，在应用环境和更改要求时，可以轻松修改和扩展概念模型。(4)可以轻松地转换为关系、网格、层次结构等多种数据模型。概念结构的设计策略通常有4个：1)由上而下(即，首先定义定义全局概念结构的框架)，然后逐步细化。2)由上而下(即，首先定义每个本地应用程序的概念结构)，然后将其合并以获得全局概念结构。3)逐步扩展，首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩展，将雪球滚至整体概念结构，逐步生成额外的概念结构；4)使用混合策略(即自上而下、自下而上、自下而上的策略)，设计将由自下而上策略设计的每个本地概念结构集成到骨架中的全局概念结构的框架。6.在概念模型中，定义和解释以下术语：图元、图元类型、图元集、属性、代码和实体联系图(E-R图)答案实体：客观存在，可以相互区分的东西称为实体。具有相同物理类型：属性的实体具有相同的特性和特性，使用物理名称及其属性名称集合抽象和特性相似的实体。这称为物理类型。实体集：相同类型的实体集合称为实体集。属性：实例中包含的属性，可以使用多个属性表示一个实例。唯一标识代码：实例的一组属性称为代码。物理图(E-R图):提供了表示物理类型、属性和联系人的方法：实际类型：显示为矩形，实体名称显示在矩形框中。属性：显示为椭圆，并与该图元未连接的边连接。联系人：显示为菱形，钻石框上显示联系人姓名，连接到与未连接边旁边显示连接类型(1:1，1: n或m: n)的相关实体不连接的边。7.学校有多个教研室和教研室，每个教研室有多个教员，其中教授和副教授也各有多个研究生。每个班有多个学生，每个学生选几门课，每个课可以由多个学生选择。使用E-R绘制该学校的概念模型。绘制E-R图时，读者可以按照练习题的说明步骤绘制每个句子中涉及的实体，然后根据给定的实际含义绘制实体之间的连接。例如，每个教研室有多名教师，每个班有多名学生，可以绘制教研室和教员、课程、学生之间的一对多连接。例如，有的教授和副教授各带几名研究生，一名研究生一般指定一名讲师是一般规则，可以画出教授和学生之间的一对多关系。在E-R图形中，假定每个实体的属性如下：系统：系统编号，系统名称类别：类别编号，类别名称教务室：教务室号码，教务室学生：学号、名字、学历课程：课程编号，课程名称讲师：员工编号、姓名、职称每个联系人的属性没有“选择：成绩”、“其他联系人”的属性。8.有些工厂生产多种产品，每种产品由不同的部件组成，有些部件可以在其他产品中使用。这些零件是用不同的原材料制造的，不同零件中使用的材料可能相同。这些零件按所属产品存放在仓库里，原材料按类别存放在多个仓库里。请用E-R绘制这个工厂产品、零件、材料、仓库的概念模型。有时实体间连接的语义描述不是直线，因此需要在对真实世界的总体描述中进行分析，以导出实体之间的某种连接。在此问题中，“部件和仓库的联系方式”应在以下说明中分析：“按部件所属的不同产品单独放置在仓库中”。因为一个产品由多个部件组成，所以多个部件存储在一个仓库中。相反，部件存储在一个仓库还是多个仓库中？因为一个部件可以用于多个产品，所以该部件可以按所属的其他产品单独放在仓库中，因此知道一个部件可以放在多个仓库中，部件和仓库之间是多对多的。材料和仓库的联系根据“原材料按类别在多个仓库中”的语句，将多种材料放入：个仓库，而一种材料只存在于一个仓库中，因此仓库和材料一对多的联系。在E-R图形中，假定每个实体的属性如下：产品：产品号码，产品名称零件：零件号码，零件名称原材料：原材料编号、原材料名称、类别仓库：仓库编号、仓库名称每个连接的属性如下：产品配置：使用部件数量制造零件：使用原材料零件存储：存储容量储存材料：储存容量9.什么是数据库的逻辑结构设计？说明设计阶段。数据库的逻辑结构设计是将在概念结构设计阶段设计的基本E-R图转换为与可选DBMS产品支持的数据模型相匹配的逻辑结构。设计阶段为：(1)将概念结构转换为特定DBMS支持的数据模型：关系、网格、层次模型等；(2)优化数据模型。10.请尝试将练习7和练习8中的E-R图转换为关系模型。练习7中E-R图表转换的关系模型如下：其中划线的属性是主代码属性。部门(部门编号、部门名称、学校名称)类别(类别编号、类别名称、部门编号)教务室(教务室号码，教务室，学科号码)学生(学号、姓名、学历、班级编号、导师员工编号)学科课程(学科课程编号，学科课程名称)教师(员工编号、姓名、职称、教务室编号)选修课(学号、课程表、成绩)练习题8中E-R图表转换的关系模型如下：其中划线的属性是主代码属性。产品(产品编号、产品名称、仓库编号)零件(零件号码，零件名称)原材料(原材料编号、原材料名称、类别、仓库编号、储存量)仓库(仓库编号、仓库名称)产品组态(使用产品编号、零件编号、零件数量)部件配置(部件号、原材料编号、原材料使用)零件储存(零件编号、仓库编号、储存容量)11.在关于考试标准化理论范式的概念分析练习7中，你设计的关系模式的各个关系模式的符号，它们属于第几个范式？会发生什么更新异常？练习7中设计的每个关系模式的代码用下划线表示，因为这些关系模式都只有一个代码，并且是唯一的决定因素，所以属于BCNF。不会发生更新异常。12标准化理论对数据库设计的指导意义是什么？答案规范化理论指导数据库设计人员优化关系数据模型，提供可用于预测模式可能出现的问题的理论标准，并为设计人员提供自动生成各种模式的算法工具，为数据库设计工作提供了严格的理论依据。概论的7.4.2数据模型优化)。13.说明资料库实体设计的内容和步骤。答案数据库对物理设备的存储结构和访问称为数据库的物理结构，依赖于给定的DBMS。选择最适合给定逻辑数据模型应用要求的物理结构之一是数据库物理设计的主要内容。数据库的物理设计阶段通常分为两个阶段：(1)标识数据库的物理结构，主要表示关系数据库中的访问方法和存储结构。(2)注重时间效率和空间效率的物理结构评估。详细参考概论 7.5。14.在实施阶段，数据输入的重要性是什么？如何确保输入数据的准确性？答案数据库用于存储、管理和应用数据，因此在实施阶段，必须将以前系统的历史数据输入数据库。数据量通常很大，数据源自部门内的各种单位。数据组织方式、结构和格式与新设计的数据库系统有很大区别，因此要组织数据输入，必须从每个本地应用程序中提取、分类、转换各种源数据，最后将其与新设计的数据库结构集成并输入数据库。因此，转换数据、保存组织是一项耗时的任务。特别是当旧式系统是手动数据处理系统时，不同种类的数据分布在不同的原始表、凭据、文档中，进行更多的数据输入。如何确保输入数据的准确性：为了提高数据输入操作的效率和质量，必须针对计算机执行数据检入操作的特定应用环境设计数据输入子系统。入库纳管来源资料之前，请使用多种方法进行检查，以防止入库纳管无效的资料。15.什么是数据库重新配置和重新配置？为什么要重新配置和重新配置数据库？答案数据库重新配置意味着：可以根据原始设计要求重新定位存储、回收垃圾、减少指针链等，从而提高系统性能。数据库的重组意味着对数据库的方案和内部模式-原始设计的逻辑结构和物理结构进行部分修改。重新配置数据库不会修改数据库的方案和内部方案。数据库重新配置和重新配置的原因：数据库运行一段时间后，DBA需要重新配置数据库，因为历史记录的增加、删除和更改导致数据库物理存储情况恶化，从而降低了对数据的访问效率并降低了数据库性能。DBMS通常提供用于重建数据的实用程序。数据库应用程序环境经常更改，例如添加新应用程序或新实体、取消某些应用程序、更改实体之间的连接等，因此现有数据库设计无法满足新要求，需要调整数据库的模式和内部模式。这将执行数据库重新配置。补充练习题1.选择题(1)以下哪个阶段设计了数据库外部模式():A.数据库概念结构设计b .数据库逻辑结构设计C.数据库物理设计d .数据库的实现和维护(2) DBMS系统支持的数据模型的生成是在以下哪个阶段完成的()。A.数据库概念结构设计b .数据库逻辑结构设计C.数据库物理设计d .数据库的实现和维护(3)以下哪个步骤是根据应用程序要求建立索引的()。A.数据库概念结构设计b .数据库逻辑结构设计C.数据库物理设计d .数据库的实现和维护(4)员工性别的值、男性、女性、1、0。()。A.属性冲突b .命名冲突C.结构冲突d .重复数据2.填空(1)数据库设计方法包括_、_ _、_ _、_ _和统一建模语言(UML)方法。(2)数据库设计的基本阶段包括需求分析、_ _ _ _、_ _ _ _、数据库实施、数据库运行和维护。(3)集成本地E-R图表包括两个阶段：_和_ _。(4)数据库的常规访问方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _和Hash方法。3.问答(1)概念结构设计中使事物具有属性的基本准则是什么？(2)将E-R图形转换为关系模式时，如何处理实体之间的连接4.综合问题(1)购物中心可以对客户处理会员卡，每个客户只能处理一张会员卡，客户信息包括客户姓名、地址、电话、居民身份证号码、会员卡信息包括号码、等级、