徐州工程學(xué)院 數(shù)據(jù)庫(姜代紅) 答案

第5章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計一、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.B11.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 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 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 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)流三、簡答題1. 答：這里只概要列出數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程的六個階段：（1）需求分析;（2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計;（3）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計;（4）數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計;（5）數(shù)據(jù)庫實(shí)施;（6）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)。這是一個完整的實(shí)際數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程。不僅包括設(shè)計數(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)計一個完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個階段的不斷反復(fù)。2. 答：各階段的設(shè)計要點(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：通過對用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象,形成一個獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。（3）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計：將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型,并對其進(jìn)行優(yōu)化。（4）數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計：為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)(包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法)。（5）數(shù)據(jù)庫實(shí)施：設(shè)計人員運(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)計和物理設(shè)計的結(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)行過程中對其進(jìn)行評價、調(diào)整與修改。3. 答：數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級模式,即：（1）在概念設(shè)計階段形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn),獨(dú)立于各個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)計階段,根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要,進(jìn)行物理存儲安排,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)計的技術(shù)角度看,數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合,也就是說,整個設(shè)計過程中要把結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù))設(shè)計和行為(處理)設(shè)計密切結(jié)合起來。5. 答：需求分析階段的設(shè)計目標(biāo)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對象(組織、部 門、企業(yè)等),充分了解原系統(tǒng)(手工系統(tǒng)或計算機(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)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù)； （2）處理要求,指用戶要完成什么處理功能,對處理的響應(yīng)時間有什么要求,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；（5）處理過程五個部分。其中數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位,若干個數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)字典通過對數(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)計的基礎(chǔ)，并在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中不斷修改、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,能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求,是對現(xiàn)實(shí)世界的一個真實(shí)模型；（2）易于理解,從而可以用它和不熟悉計算機(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,容易對概念模型修改和擴(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)計一個全局概念結(jié)構(gòu)的框架,以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計的各局部概念結(jié)構(gòu)。8. 答：數(shù)據(jù)抽象是對實(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)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)世界中一組對象的類型。這些對象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對象值和型之間的"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)體型中的一個實(shí)體值,具有教師共同的特性和行為：在某個系某個專業(yè)教學(xué),講授某些課程,從事某個方向的科研。9. 答：重要性：數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(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)計步驟：概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法有多種,其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法,該方法的設(shè)計步驟通常分為兩步：第1步是抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計局部視圖,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,同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型(1:1,1:n或m:n)。11. 答：在對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計時一般采用自底向上的設(shè)計方法，把繁雜的大系統(tǒng)分解子系統(tǒng)。首先設(shè)計各個子系統(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，綜合成一個系統(tǒng)的總視圖。這樣，設(shè)計清晰，由簡到繁。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)不再面向某個應(yīng)用而是整個系統(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)的多個用戶、多個應(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分E-R圖。無論采用哪種方式,每次集成局部E-R圖時都需要分兩步走：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)計就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本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)換為一個系,沒有任何聯(lián)系的實(shí)體型轉(zhuǎn)換為奇異系；（3）K(K 2)個實(shí)體型之間多對多的聯(lián)系，引入一個連結(jié)記錄，形成K個實(shí)體型和連結(jié)記錄之間的K個系。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)換為兩個系。E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則：一個實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個關(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。對于實(shí)體間的聯(lián)系則有以下不同的情況：（1）一個1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個獨(dú)立的關(guān)系模式,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,每個實(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關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。（2）一個1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個獨(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m:n 聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(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個或3個以上實(shí)體間的一個多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式。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)系則分解成一對多聯(lián)系,再根據(jù)(2)轉(zhuǎn)換；(4)K(K 2)個實(shí)體型之間多對多的聯(lián)系,可先轉(zhuǎn)換成多對兩個實(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：選課課程課程號學(xué)生年齡姓名mn課程名學(xué)分性別任課教師教師名mn學(xué)號籍貫成績年齡職稱2. 出版作者聯(lián)系地址書籍書名m1編號出版社聯(lián)系人1書號地址名稱姓名聯(lián)系電話出版日期總印數(shù)單價3. 答：供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三個實(shí)體型兩兩之間多對多聯(lián)系的語義為： （1）“供應(yīng)商”與“項(xiàng)目”這兩個實(shí)體之間的“服務(wù)”聯(lián)系，表示供應(yīng)商為哪幾個工程提供了服務(wù)； （2）“供應(yīng)商”與“零件”這兩個實(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，表示一個項(xiàng)目中需要哪幾種零件。 E-R圖如下：WeighSnoSnameStatusCity供應(yīng)商服務(wù)項(xiàng)目構(gòu)成銷售零件JnoJnameCityColorPnamePnonmnmnm