数据库系统工程师专项练习（数据库设计与规范化）

数据库系统工程师专项练习（数据库设计与规范化）一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在数据库设计中，将一个实体类型中的属性和实体间的联系抽象为关系模型的过程称为（）。A.实体-联系模型（E-R模型）转换为关系模型B.属性分解C.关系规范化D.数据类型转换解析：E-R模型是概念模型，关系模型是逻辑模型。将E-R模型中的实体、属性和联系转换为关系模式的过程是E-R模型向关系模型的转换，即选项A。选项B属性分解是针对属性冗余或复杂性的处理方法；选项C关系规范化是关系模式设计阶段的技术；选项D数据类型转换属于物理设计范畴。正确答案为A。2.以下关于函数依赖的描述中，正确的是（）。A.若A→B，则B→A一定成立B.若A→B且B→C，则A→C不一定成立C.函数依赖是实体间的直接联系D.阻塞依赖是指A→B且B→A解析：函数依赖具有反身律（A→A）、传递律（A→B且B→C则A→C）和增广律（A→B且C→D则AC→BD）。选项A违反反身律；选项B违反传递律；选项C函数依赖描述的是属性间的依赖关系而非实体间联系；选项D阻塞依赖（或称循环依赖）是指存在A→B且B→A的循环。正确答案为D。3.在关系数据库中，将关系模式R分解为多个关系模式R1、R2、…、Rk的过程称为（）。A.数据类型转换B.关系规范化C.关系分解D.属性投影解析：关系分解是将一个关系模式按照一定的规则分解为多个更小的关系模式，目的是消除冗余、减少数据依赖。选项B关系规范化是分解前的设计阶段；选项D属性投影是指从关系中选择特定属性形成新关系。正确答案为C。4.根据范式理论，关系模式R（A，B，C，D）满足2NF但不符合3NF的条件是（）。A.存在非主属性对候选键的部分依赖B.存在非主属性对候选键的传递依赖C.存在候选键的冗余D.存在多值依赖解析：2NF要求消除非主属性对候选键的部分依赖；3NF要求消除非主属性对候选键的传递依赖。选项A违反2NF；选项B违反3NF；选项C候选键冗余是4NF关注的问题；选项D多值依赖属于第五范式范畴。正确答案为B。5.在数据库设计中，BCNF范式是（）。A.消除所有非主属性对候选键的传递依赖B.消除所有非主属性对候选键的部分依赖C.每个非主属性完全函数依赖于所有候选键D.每个关系模式都满足3NF且不存在函数依赖循环解析：BCNF要求所有非主属性完全函数依赖于所有候选键，即每个非主属性都直接依赖于整个候选键。选项A是3NF的要求；选项B是2NF的要求；选项D是BCNF的等价表述。正确答案为C。6.以下关于范式级别的描述中，正确的是（）。A.1NF允许关系中有重复元组B.2NF不允许存在非主属性C.3NF要求每个非主属性都直接依赖于候选键D.BCNF是比4NF更严格的范式解析：选项A违反1NF的定义；选项B关系中的非主属性是允许存在的；选项C违反3NF，3NF要求非主属性不传递依赖于候选键；选项DBCNF是比4NF更弱的范式，因为BCNF要求所有非主属性完全函数依赖于候选键，而4NF要求消除多值依赖。正确答案为D。7.在关系模式R（A，B，C，D）中，若存在函数依赖A→B和C→D，且没有其他函数依赖，则R的候选键是（）。A.{A，B}B.{C，D}C.{A，C}D.{A，B，C，D}解析：候选键是能唯一标识元组的最小属性集。由于A→B和C→D且无其他依赖，A和B、C和D各自能唯一标识元组，因此{A，C}是候选键。选项A{A，B}不能唯一标识所有元组；选项B{C，D}同理；选项D包含冗余属性。正确答案为C。8.在数据库设计中，将多个实体类型及其之间的联系合并为一个实体的方法是（）。A.实体合并B.实体分解C.联系合并D.属性投影解析：实体合并是将多个实体类型合并为一个实体，通常用于消除冗余联系。选项B实体分解是相反操作；选项C联系合并是针对关系合并；选项D属性投影是选择特定属性。正确答案为A。9.根据E-R模型向关系模型转换规则，一个1：1联系转换为关系模式时，最少需要（）。A.一个关系模式B.两个关系模式C.三个关系模式D.联系涉及的实体数量决定解析：1：1联系可以映射为一个独立的关系模式，也可以分别映射到两个实体关系模式中。最少需要一个关系模式。正确答案为A。10.在关系模式R（A，B，C）中，若存在函数依赖A→B和A→C，则R的范式级别是（）。A.1NFB.2NFC.3NFD.BCNF解析：存在非主属性对候选键的部分依赖（A→B和A→C），因此R满足2NF但不符合3NF。正确答案为B。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在数据库设计中，将实体类型及其属性和联系抽象为E-R模型的过程称为__________。参考答案：概念结构设计解析：概念结构设计阶段使用E-R模型描述现实世界中的实体、属性和联系。2.函数依赖A→B和B→C成立时，根据传递律可推出__________。参考答案：A→C解析：函数依赖的传递律规定若A→B且B→C，则A→C。3.关系模式R（A，B，C）满足2NF但不符合3NF，则至少存在__________。参考答案：非主属性对候选键的部分依赖解析：2NF要求消除部分依赖，3NF要求消除传递依赖。4.BCNF范式要求每个非主属性都__________所有候选键。参考答案：完全函数依赖解析：BCNF的核心定义是所有非主属性对候选键的完全函数依赖。5.将关系模式R分解为R1和R2，满足R1（A，B），R2（B，C），且R=（A，B，C），则分解是__________的。参考答案：无损连接解析：分解为R1和R2是无损连接分解，因为通过自然连接可以恢复原关系。6.在E-R模型中，矩形表示__________，菱形表示__________，椭圆形表示__________。参考答案：实体类型；联系类型；属性解析：E-R模型的三种基本图形符号。7.若关系模式R（A，B，C）中存在A→B和C→A，则R的范式级别是__________。参考答案：1NF解析：存在部分依赖（A→B和C→A），因此最高满足1NF。8.关系模式R（A，B，C，D）满足BCNF，若A是候选键，则非主属性D必须__________A。参考答案：完全函数依赖解析：BCNF要求非主属性对候选键的完全函数依赖。9.在关系模式R（A，B，C）中，若A是候选键，B→C成立，则R的范式级别是__________。参考答案：2NF解析：存在非主属性对候选键的部分依赖（B→C），因此最高满足2NF。10.将E-R模型转换为关系模型时，1：N联系通常映射为__________个关系模式。参考答案：两解析：1：N联系通常映射为一个关系模式表示N端实体，另一个表示1端实体。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.若关系模式R满足3NF，则一定满足2NF。（正确）解析：3NF是2NF的子集，满足3NF必然满足2NF。2.函数依赖A→B成立时，B→A也一定成立。（错误）解析：函数依赖不具有对称性，A→B不一定有B→A。3.关系模式R（A，B，C）满足BCNF当且仅当不存在非主属性对候选键的传递依赖。（错误）解析：BCNF要求所有非主属性完全函数依赖于候选键，而不仅仅是消除传递依赖。4.在E-R模型中，一个实体类型可以有多个标识符。（正确）解析：一个实体类型可以有多种属性组合作为标识符。5.关系分解为BCNF分解一定是无损连接分解。（错误）解析：BCNF分解不保证无损连接，可能丢失数据。6.若关系模式R满足2NF，则不存在非主属性对候选键的部分依赖。（正确）解析：2NF的核心定义是消除部分依赖。7.1NF要求关系中的元组不能有重复。（正确）解析：1NF要求元组唯一且属性值原子。8.在关系模式R（A，B，C）中，若A是候选键，B→C成立，则R一定不满足BCNF。（正确）解析：BCNF要求非主属性完全函数依赖于候选键，而B→C表示部分依赖。9.1：1联系在E-R模型中可以用一个实体类型表示。（正确）解析：1：1联系可以合并为一个实体类型。10.关系模式R（A，B，C）满足2NF当且仅当存在候选键A。（错误）解析：2NF与候选键存在与否无关，取决于依赖关系。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述函数依赖的传递律及其在数据库设计中的作用。参考答案：传递律规定若A→B且B→C，则A→C。在数据库设计中，传递依赖会导致数据冗余和更新异常，因此需要通过关系分解消除传递依赖，提高数据一致性。2.比较BCNF与3NF的关系。参考答案：BCNF是3NF的加强形式。满足BCNF的关系一定满足3NF，但满足3NF的关系不一定满足BCNF。BCNF要求所有非主属性完全函数依赖于候选键，而3NF只要求非主属性不传递依赖于候选键。3.简述E-R模型向关系模型转换的三个基本规则。参考答案：（1）一个实体类型转换为一个关系模式，实体属性作为关系属性，实体标识符作为主键；（2）一个联系类型转换为一个关系模式，参与实体的主键和联系属性作为关系属性，参与实体的主键作为外键；（3）一个多值属性转换为一个关系模式，原实体关系模式的主键作为外键，多值属性作为关系属性。4.解释什么是关系分解的无损连接性。参考答案：关系分解的无损连接性是指通过分解后的关系自然连接可以恢复原关系中的所有元组。数学上，分解为R1和R2的无损连接分解要求R1×R2÷R=（R1÷R）×（R2÷R）。5.简述1NF、2NF、3NF的区别。参考答案：1NF：消除元组冗余和属性重复值，每个元组唯一，属性值原子；2NF：在1NF基础上，消除非主属性对候选键的部分依赖；3NF：在2NF基础上，消除非主属性对候选键的传递依赖。6.解释什么是实体合并和实体分解，并说明适用场景。参考答案：实体合并：将多个实体类型合并为一个实体类型，适用于消除冗余联系；实体分解：将一个实体类型分解为多个实体类型，适用于消除冗余属性或依赖。7.简述候选键、主键和外键的区别。参考答案：候选键：能唯一标识元组的属性集，一个关系模式可能有多个候选键；主键：从候选键中选定的一个作为唯一标识符；外键：一个关系模式中的属性（或属性组）是另一个关系模式的主键，用于表示实体间联系。8.解释什么是多值依赖及其对范式的影响。参考答案：多值依赖A→→B表示对于A的每个值，B都有多个独立值，不依赖于其他属性。第五范式（5NF）要求消除多值依赖。多值依赖会导致数据冗余和更新异常，因此需要通过分解消除。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.关系模式R（A，B，C，D）中存在函数依赖A→B，B→C，C→D，请分析R的范式级别并给出分解方案。参考答案：R的范式级别：由于存在C→D的传递依赖，R不满足3NF。分解方案：（1）R1（A，B，C）满足BCNF，因为所有非主属性（B，C）完全函数依赖于候选键（A）；（2）R2（C，D）满足BCNF，因为D完全函数依赖于C；分解是无损连接分解，因为R=A×B×C×D=R1×R2。2.设计一个学生选课关系的E-R模型，包含学生（学号，姓名，专业）、课程（课程号，课程名，学分）和选课（学号，课程号，成绩）三个实体，实体间联系为：学生选修课程，一个学生可以选修多门课程，一门课程可被多个学生选修。参考答案：E-R模型：实体：学生（学号：主键，姓名，专业），课程（课程号：主键，课程名，学分），选课（学号，课程号，成绩）联系：学生-选课-课程（1：N：M）关系模式：（1）学生（学号，姓名，专业）（2）课程（课程号，课程名，学分）（3）选课（学号，课程号，成绩），主键（学号，课程号），外键（学号→学生.学号，课程号→课程.课程号）3.关系模式R（A，B，C，D）满足BCNF，若A是候选键，请证明B→C成立时R不满足BCNF。证明：假设R满足BCNF，则所有非主属性（B，C）必须完全函数依赖于候选键（A）。但B→C成立时，C仅函数依赖于B而非A，因此B和C不能完全函数依赖于A，矛盾。因此R不满足BCNF。4.设计一个图书馆借阅关系的数据库方案，包含读者（编号，姓名，地址）、图书（编号，书名，作者，出版社）和借阅（读者编号，图书编号，借阅日期，归还日期），要求：（1）读者编号和图书编号共同唯一标识借阅记录；（2）借阅记录必须包含归还日期或借阅日期；（3）图书编号是借阅表的外键。参考答案：关系模式：借阅（读者编号，图书编号，借阅日期，归还日期）约束：（1）主键（读者编号，图书编号）；（2）外键（图书编号→图书.编号）；（3）非空约束（读者编号，图书编号，借阅日期）；（4）检查约束（归还日期为空或借阅日期早于归还日期）。5.关系模式R（A，B，C）中存在A→B和A→C，且A是候选键，请证明R满足2NF但不满足3NF。证明：2NF证明：由于A是候选键，非主属性B和C都函数依赖于候选键A，因此R满足2NF。3NF证明：存在C→B的传递依赖，因此R不满足3NF。6.设计一个医院挂号系统的数据库方案，包含医生（编号，姓名，科室），患者（编号，姓名，年龄，性别），科室（编号，名称），挂号（挂号号，患者编号，医生编号，科室编号，挂号时间），要求：（1）挂号号唯一标识挂号记录；（2）患者编号和医生编号共同唯一标识挂号记录；（3）科室编号是挂号表的外键。参考答案：关系模式：挂号（挂号号，患者编号，医生编号，科室编号，挂号时间）约束：（1）主键（挂号号）；（2）候选键（患者编号，医生编号）；（3）外键（科室编号→科室.编号）；（4）非空约束（挂号号，患者编号，医生编号，科室编号，挂号时间）。7.关系模式R（A，B，C，D）中存在A→B，B→C，C→D，且A是候选键，请给出分解为3NF的方案。参考答案：分解为3NF：（1）R1（A，B，C）满足BCNF，因为所有非主属性（B，C）完全函数依赖于候选键（A）；（2）R2（C，D）满足BCNF，因为D完全函数依赖于C；（3）R3（A，D）满足BCNF，因为D完全函数依赖于A通过C的传递；分解是无损连接分解，因为R=A×B×C×D=R1×R2×R3。8.设计一个商品销售关系的数据库方案，包含商品（编号，名称，价格），客户（编号，姓名，地址），销售（销售编号，商品编号，客户编号，销售日期，数量），要求：（1）销售编号唯一标识销售记录；（2）商品编号和客户编号共同唯一标识销售记录；（3）商品编号是销售表的外键，客户编号是销售表的外键。参考答案：关系模式：销售（销售编号，商品编号，客户编号，销售日期，数量）约束：（1）主键（销售编号）；（2）候选键（商品编号，客户编号）；（3）外键（商品编号→商品.编号，客户编号→客户.编号）；（4）非空约束（销售编号，商品编号，客户编号，销售日期，数量）。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.D3.C4.B5.C6.D7.C8.A9.A10.B二、填空题1.概念结构设计2.A→C3.非主属性对候选键的部分依赖4.完全函数依赖5.无损连接6.实体类型；联系类型；属性7.1NF8.完全函数依赖9.2NF10.两三、判断题1.√2.×3.×4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.×四、简答题1.传递律规定若A→B且B→C，则A→C。作用：消除传递依赖可减少数据冗余和更新异常，提高数据一致性。2.BCNF是3NF的加强形式。满足BCNF的关系一定满足3NF，但满足3NF的关系不一定满足BCNF。BCNF要求所有非主属性完全函数依赖于候选键，而3NF只要求非主属性不传递依赖于候选键。3.（1）一个实体类型转换为一个关系模式，实体属性作为关系属性，实体标识符作为主键；（2）一个联系类型转换为一个关系模式，参与实体的主键和联系属性作为关系属性，参与实体的主键作为外键；（3）一个多值属性转换为一个关系模式，原实体关系模式的主键作为外键，多值属性作为关系属性。4.关系分解的无损连接性是指通过分解后的关系自然连接可以恢复原关系中的所有元组。数学上，分解为R1和R2的无损连接分解要求R1×R2÷R=（R1÷R）×（R2÷R）。5.1NF：消除元组冗余和属性重复值，每个元组唯一，属性值原子；2NF：在1NF基础上，消除非主属性对候选键的部分依赖；3NF：在2NF基础上，消除非主属性对候选键的传递依赖。6.实体合并：将多个实体类型合并为一个实体类型，适用于消除冗余联系；实体分解：将一个实体类型分解为多个实体类型，适用于消除冗余属性或依赖。7.候选键：能唯一标识元组的属性集，一个关系模式可能有多个候选键；主键：从候选键中选定的一个作为唯一标识符；外键：一个关系模式中的属性（或属性组）是另一个关系模式的主键，用于表示实体间联系。8.多值依赖A→→B表示对于A的每个值，B都有多个独立值，不依赖于其他属性。第五范式（5NF）要求消除多值依赖。多值依赖会导致数据冗余和更新异常，因此需要通过分解消除。五、应用题1.R的范式级别：不满足3NF，因为存在C→D的传递依赖。分解方案：（1）R1（A，B，C）满足BCNF，因为所有非主属性（B，C）完全函数依赖于候选键（A）；（2）R2（C，D）满足BCNF，因为D完全函数依赖于C；分解是无损连接分解，因为R=A×B×C×D=R1×R2。2.E-R模型：实体：学生（学号：主键，姓名，专业），课程（课程号：