自考数据库系统原理第三章关系模式设计理论课后习题答案

1、自考数据库系统原理第三章关系模式设计理论课后习题答案2009-08-24 23:083.1名词解释 函数依赖：FD(function dependency)，设有关系模式 R(U), X，丫是U的子 集，r是R的任一具体关系，如果对r的任意两个元组t1,t2,由t1X=t2X 导致t1Y=t2Y, 则称X函数决定Y,或丫函数依赖于X,记为X-Y。X-Y为 模式R的一个函数依赖。 平凡的函数依赖：对于FD XY,如果Y X那么称 X丫是一个“平凡的 函数依赖”，否则称为“非平凡的FD。(3)函数依赖集F的闭包F+:被逻辑蕴涵的函数依赖的全体构成的集合，称为F 的闭包(closure), 记为F+

2、。 函数依赖的逻辑蕴涵：设F是关系模式R的一个函数依赖集，X，Y是R的 属性子集， 如果从F中的函数依赖能够推出X-丫，则称F逻辑蕴涵X-Y,记为 F|=XY。(6) 依赖集的覆盖和等价：关系模式R(U)上的两个函数依赖集F和G如果满足 F+=G+则称F和G是等价的。 如果F和G等价，则可称F覆盖G或G覆盖F。(7) 最小依赖集：如果函数集合F满足以下三个条件：(1)F中每个函数依赖的 右部都是单属性；(2)F中的任一函数依赖X-A,其F-X-A与F是不等价的； F中的任一函数依赖 X-A, Z为X的子集，(F-X-A)U Z-A与F不等 价。则称F为最小函数依赖集合，记为Fmin。(8) 无

3、损联接：设R是一关系模式，分解成关系模式p =R1,R2,Rk,F 是R上的一个函数依赖集。如果对R中满足F的每一个关系r都有r= n Ri(r) in R2(r) . n r)则称这个分解相对于F是无损联接分解。(10) 保持依赖集：所谓保持依赖就是指关系模式的函数依赖集在分解后仍在数据库中保持不变，即关系模式R到p =Ri,R2,.,R k的分解，使函数依赖集F被F这些R上的投影蕴涵。(11) 1NF:第一范式。如果关系模式R的所有属性的值域中每一个值都是不可再分解的值，则称R是属于第一范式模式。如果某个数据库模式都是第一范式的， 则称该数据库存模式属于第一范式的数据库模式。第一范式的模式

4、要求属性值不可再分裂成更小部分，即属性项不能是属性组合和组属性组成。(12) 2NF:第二范式。如果关系模式 R为第一范式，并且R中每一个非主属性完全函数依赖于R的某个候选键，则称是第二范式模式；如果某个数据库模式中每个关系模式都是第二范式的，则称该数据库模式属于第二范式的数据库模式。(注：如果A是关系模式R的候选键的一个属性，则称 A是R的主属性，否则称 A是R的非主属性。)(13) 3NF:第三范式。如果关系模式 R是第二范式，且每个非主属性都不传递依 赖于R的候选键，则称R是第三范式的模式。如果某个数据库模式中的每个关 系模式都是第三范式，则称为 3NF的数据库模式。(14) BCNF

5、BC范式。如果关系模式R是第一范式，且每个属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R是BCNF的模式。(17) 4NF :第四范式。设R是一个关系模式，D是R上的多值依赖集合。如果 D 中成立非平凡多值依赖X-Y时，X必是R的超键，那么称R是第四范式的模式。3.4对函数依赖X-Y的定义加以扩充，X和丫可以为空属性集，用表示，那 么X , f Y, f的含义是什么？ 根据函数依赖的定义，以上三个表达式的含义为：(1) 一个关系模式R(U)中，X, 丫是U的子集，r是R的任一具体关系，如果对r 的任意两个元组t1,t2, 由t1X=t2X必有t1 =t2 。即Xf 表示空 属性函数依赖于X。这是任何关

6、系中都存在的。fY表示丫函数依赖于空属性。由此可知该关系中所有元组中丫属性的值均相同。(3) f 表示空属性函数依赖于空属性。这也是任何关系中都存在的。3.6关系模式R有n个属性，在模式R上可能成立的函数依赖有多少个？其中平 凡的函数依赖有多少个？非平凡的函数依赖有多少个？(要考虑所有可能的情况，数学排列组合问题。对于数据库本身而言，本题没多大 意义)所有属性相互依赖时，函数依赖最多。平凡的函数依赖：对于函数依赖XfY,如果Y_X,那么称XfY是一个“平凡的函数依赖”。3.7 已知关系模式 R(ABC), F=Af C, 4C,求 F+。可以直接通过自反律、增广律、传递律加以推广：F = f

7、, Af , B , Cf , Af C, Bf C, AB , ABA, AB B,ABC, AB BC, ABAB ABABC BCf , BCf C, BCf B , BCf BC, ACf ,ACf C, ACf A, ACf AC AB(f , AB(f A, AB(f B , AB(f C, AB(f BC, AB(f ABAB(f ABC4.6试分析下列分解是否具有无损联接和保持函数依赖的特点：(1) 设 R(ABC), F仁Af B在 R上成立,p 仁AB,AC。首先，检查是否具有无损联接特点: 第1种解法-算法42ABCABa1a2b13ACa1b22a3(1)构造表ABCa

8、1a2b13a1a2a3(2)根据AfB进行处理结果第二行全是 a 行，因 此分解是无损联接分解 第 2 种解法 :( 定理 4.8)设 R1=AB， R2=ACRin R2=AR2- R1=B 2B,二该分解是无损联接分解。然后，检查分解是否保持函数依赖n ri (F1) =A B,以及按自反率推出的一些函数依赖 n R2(F1) =按自反率推出的一些函数依赖F1被n ri ( F1)所蕴涵，二所以该分解保持函数依赖。(2)设 R(ABC), F2=A C, B C在 R上成立，p 2=AB,AC首先,检查是否具有无损联接特点：第 1 种解法(略)第2种解法:( 定理4.8)设 R1=AB,

9、 R2=ACR1n R2=AR2- R1=C A C,二该分解是无损联接分解。然后,检查分解是否保持函数依赖n Ri ( F2) =按自反率推出的一些函数依赖n R2 ( F2) =A C,以及按自反率推出的一些函数依赖 F1中的BC没有被蕴涵，所以该分解没有保持函数依赖设 R(ABC), F3=A B,在 R上成立,p 3=AB,BC.首先，检查是否具有无损联接特点: 第1种解法：ABCABa1a2b13BCb21a2a3(1)构造表ABCa1a2a3a1 1b22a3(2)根据AB进行处理没有一行全是a行。因此这个分解不具有无损联接特性。第2种解法:(定理4.8)设 R1=AB, R2=B

10、CRin R2=BR2- R仁C, R1- R2=A 4C,B-A不在F3中二该分解不具有无损联接特性然后，检查分解是否保持函数依赖n R1 (F3) =A B,以及按自反率推出的一些函数依赖 n R2 (F3) =按自反率推出的一些函数依赖F1被n R1 ( F3)所蕴涵，所以该分解保持函数依赖。设 R(ABC), F4=A B, B C在 R上成立，p 4=AC,BC首先，检查是否具有无损联接特点：第1种解法(略)第2种解法:(定理4.8)设 R1=AC, R2=BCR1(AC)n R2(BC)=CR2- R1=B, R1- R2=A CB,C-A不在F4中二该分解不具有无损联接特性然后，

11、检查分解是否保持函数依赖n ri(F2)=按自反率推出的一些函数依赖n R2 (F2) =BC,以及按自反率推出的一些函数依赖 F1中的APB没有被蕴涵，所以该分解没有保持函数依赖4.7设R=ABCD,上的函数依赖集 F=A B, 4C, LD, DC,R 的一个分解P =AB,AC,AD,求:(1)F在p的每个模式上的投影。(2) p相对于F是无损联接 分解吗？(3) p保持依赖吗？(1)n ab(F)=A -B,及按自反律所推导出的一些平凡函数依赖n ac(F)=A -C,及按自反律所推导出的一些平凡函数依赖n a/F)=A -D,及按自反律所推导出的一些平凡函数依赖ABCDABa1a2b

12、13b14ACa1b22a3b24ADa1b32b33a4(1)构造表ABCDa1a2a3a4a1a2a3a4a1a2a3a4(2)根据A-B, B-C, A- D, D-C 进行处理每一行都是a, p相对于F是无损联接分解 n ae(F) U n ac(F) U n ad(F)=A B, LC, LD,没有满足4C, DC函数依赖，因此p相对于F的这个分解不保持函数依赖。4.8 设 R=ABCD,上的 F=A C, D C, BDA,试证明 p =AB,ACD,BCD相对于F不是无损联接分解。根据算法4.2ABCDABala2b13b14ACDalb22a3a4BCDb31a2a3a4ABC

13、Dala2a3b14alb22a3a4b31a2a3a4(1) 构造表 根据A C, D C, BDA进行处理没有一行都是a,所以，p相对于F不是无损联接分解。4.9 设 R=ABCD,上的 F=A B,B C, D B，把 R分解成 BCNF模式集(1) 若首先把R分解成ACD,BD,试求F在这两个模式上的投影。(2) ACD和BD是 BCN吗？如果不是，请进一步分解。 n ac(F)=A Cn bd(F)=D B(2) 因为根据BCNF的定义，要求关系模式是第一范式，且每个属性都不传递依赖 于R的侯选键。BCD中(A, D)为候选键，可是(A,D) A, A C,所以它不是bcnF模 式。

14、它可进一步分解为：AC,DC，此时AC, DC均为BCNF莫式。BD是BCNF因为R2(BD)是第一范式，且每个属性都不传递依赖于 D(候选键), 所以它是BCNF模式。4.10 设 R=ABCD, =AB,BC,CD。F仁A B, B C; F2=B C, CD;(1)如果F1是R上的函数依赖集，此时p是无损联接分解吗？若不是，试举出反 例。 如果F2是R上的函数依赖集呢？(1)不是无损联接。可由算法4.2判断或由定理4.8判断 根据算法4.2ABCDABa1a2b13b14BCb21a2a3b24CDb31b32a3a4ABCDa1a2a3b14b21a2a3b24b31b32a3a4(1

15、) 构造表 根据A B,BC进行处理结果没有出现一行全a的情况，所以它不是无损联接。举例如下:设模式 R 的一关系 r 为(a1b1c1d1),(a2b2c1d2)则有：r仁 n AB(r)=(a1b1),(a2b2)r2= n Br)=(b1c1),(b2c1)r3= n Cr)=(c1d1),(c1d2)令 a=r1 十23= (a1b1c1d1),(a1b1c1d2),(a2b2c1d1),(a2b2c1d2) r工a,所以p不是无损联接。 如果F2是R上的函数依赖，则可以判断,P是无损联接。判断过程同上4.11设关系模式R(S#，C#GRADE,TNAME,TADD其属性分别表示学生学

16、号、选修课程的编号，成绩、任课教师地址等意义。如果规定，每个学生每学一门课只 有一个成绩；每门课只有一个教师任教；每个教师只有一个地址(此处不允许教 师同名同姓)。(1) 试写出关系模式R基本的函数依赖和候选键。(2) 试把R分解成2NF模式集并说明理由。(3) 试把R分解成3NF模式集，并说明理由。(1)F=(S#,C#) GRADJE C4 TNAME TNAM&TADDR侯选键是(S#,C#)。 在模式R中，TNAM不完全依赖于键(S#，C#),因此需进行分解，可分解为下 列两个关系。SC=S#,C#,GRADE C=C#,TNAME,TADDR分解后，SC中，GRAD完全依赖于侯选键(

17、S#,C#),在C中，主属性是C#, TNAME TADDR匀完全依赖于C#.因此，该分解符合2NF模式。(3) 3NF:若每个关系模式是2NF,则每个非主属性都不传递于 R的候选键。 按上述已分好的两个模式，SC中已满足“每个非主属性都不传递于 R的候选键”，已是3NF,而在C中，C4TNAMJETNAMTADDR TADD传递依赖于 C#, 因此还需分成两个模式：CT(C#,TNAME), T(TNAME,TADD) 分解后，总共有 SC=S#,C#,GRADE,CT(C#,TNAME), T(TNAME,TAD三个模式。 该分解符合3NF模式。4.12图4.6表示一个公司各部门的层次结构

18、，对每个部门，数据库中包含部门 号(唯一的)D#，预算费(BUDGET以及此部门领导人员的职工号(唯一的)E#等信 息。对每一个部门，还存有部门的全部职工，生产科研项目以及办公室的信息。职工信息包括：职工号，他所参加的生产科研项目号 J#）,他所在办公室的电话号（PHONE#。生产科研项目包含：项目号（唯一的），预算费。办公室信息包含：办公室号（唯一的），面积。对每个职工，数据库中有他曾担任过的职务以及担任某一职务时的工资历史。对每个办公室包含此办公室中全部电话号吗的信息。请给出你认为合理的数据依赖，把这个层次结构转换成一组规范化的关系。提示：此题可分步完成，先转换成一组1NF的关系，然后逐步

19、转换成2NF,3NF,。 先得到一个泛关系的模式如下：D=D#,Ma nager_E#,Budget，E#,J#,Phone#,Business,Sa_History,Office #,AreaD#:部门号，Manager_E#:部门领导人员的职工号 ，E#:职工号，J#:生产科研项目号，Phone#:办 公室的电话号，Bus in ess:职工职务,Sa_History:工资历史，Office#:办公室号，Area:办公室面积 根据所给信息，给出下列数据依赖：F=D4 Ma nager_E#，E4 Office#,（E#,Busi ness） Sa_History,J# Budget,E#J#，Office# Area, Office d#,# Phone4Office#（假设一个部门可能有多个办公室，有多个项目，一个办公室只属于一个部门， 有多部电话，一个员工只参加一个项目