1、數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng) 復習題一、簡答題1. 試述數(shù)據(jù)庫二級映像和數(shù)據(jù)獨立性之間的關系DBMS在三級模式之間提供二級映像“外模式|模式映像”和“模式|內(nèi)模式映像”，保證了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。數(shù)據(jù)庫的二級映像保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(wěn)定性，從底層保證了應用程序的穩(wěn)定性，除非應用需求本身發(fā)生變化，否則應用程序一般不需要修改。數(shù)據(jù)庫的三級模式與二級映像實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與程序之間的獨立性，使數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應用程序中分離出來。另外，由于數(shù)據(jù)的存取由DBMS管理，用戶不必考慮存取路徑等細節(jié)，從而簡化了應用程序的編制，大大降低了應用程序的維護和修改成本。2. 請舉例說明在同一個關系內(nèi)部

2、也可能存在參照的完整性約束。參照完整性約束是不同關系之間或一個關系的不同元組之間的制約。不僅在關系間存在引用，同一關系內(nèi)部屬性也可能存在引用關系。也就是說，參照完整性規(guī)則中，參照關系和目標關系（被參照關系）可以是同一個關系。比如對于關系“學生（學號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡，班長）”，主鍵是學號，班長屬性表示該學生所在班級的班長的學好呢，這班長的屬性實際引用了學號屬性，也就是是說，班長必須是實際存在的學生的學號。 3. 簡述事務的特性。（PPT上只給出了四個特性，我又在后面加了每個特性的意思，作為參考）事務的：原子性、一致性、隔離性、持續(xù)性(1) 原子性事務的原子性指的是，事務中包含的程序作為

3、數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，它所做的對數(shù)據(jù)修改操作要么全部執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行。這種特性稱為原子性。（事務的原子性要求，如果把一個事務可看作是一個程序，它要么完整的被執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行。就是說事務的操縱序列或者完全應用到數(shù)據(jù)庫或者完全不影響數(shù)據(jù)庫。這種特性稱為原子性。假如用戶在一個事務內(nèi)完成了對數(shù)據(jù)庫的更新，這時所有的更新對外部世界必須是可見的，或者完全沒有更新。前者稱事務已提交，后者稱事務撤消（或流產(chǎn)）。DBMS必須確保由成功提交的事務完成的所有操縱在數(shù)據(jù)庫內(nèi)有完全的反映，而失敗的事務對數(shù)據(jù)庫完全沒有影響）(2) 一致性事務的一致性指的是在一個事務執(zhí)行之前和執(zhí)行之后數(shù)據(jù)庫都必須處于一致性狀態(tài)。即

4、事務執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)變到另一個一致性狀態(tài)。這種特性稱為事務的一致性。（假如數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)滿足所有的完整性約束，就說該數(shù)據(jù)庫是一致的。一致性處理數(shù)據(jù)庫中對所有語義約束的保護。假如數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)滿足所有的完整性約束，就說該數(shù)據(jù)庫是一致的。例如，當數(shù)據(jù)庫處于一致性狀態(tài)S1時，對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行一個事務，在事務執(zhí)行期間假定數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)是不一致的，當事務執(zhí)行結(jié)束時，數(shù)據(jù)庫處在一致性狀態(tài)S2。)(3) 隔離性隔離性指并發(fā)的事務是相互隔離的。一個事務的執(zhí)行不能被其他事物干擾。即一個事務內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個事務之間不能相互干擾。（隔離性是DBMS針對并發(fā)事

5、務間的沖突提供的安全保證。DBMS可以通過加鎖在并發(fā)執(zhí)行的事務間提供不同級別的隔離。假如并發(fā)交叉執(zhí)行的事務沒有任何控制，操縱相同的共享對象的多個并發(fā)事務的執(zhí)行可能引起異常情況。DBMS可以在并發(fā)執(zhí)行的事務間提供不同級別的隔離。隔離的級別和并發(fā)事務的吞吐量之間存在反比關系。較多事務的可隔離性可能會帶來較高的沖突和較多的事務流產(chǎn)。流產(chǎn)的事務要消耗資源，這些資源必須要重新被訪問。）(4)持續(xù)性持久性也成永久性。指一個事務一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變應該是永久性的，接下來的其他操作或故障不應該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。持久性主要在于DBMS的恢復性能。4. 簡述并發(fā)操作引發(fā)的問題。并發(fā)操作可能會破壞

6、事務的隔離性，從而引發(fā)數(shù)據(jù)的一致性問題，主要包括丟失修改、不可重復讀和讀“臟”數(shù)據(jù)等問題。5. 什么是封鎖協(xié)議，簡述三級封鎖協(xié)議。在運用封鎖方法時，對數(shù)據(jù)對象加鎖時需要需要約定一些規(guī)則，例如何時申請封鎖、持續(xù)時間、何時釋放封鎖等。我們稱這些規(guī)則為封鎖協(xié)議。約定不同的規(guī)則，就形成了不同的封鎖協(xié)議。三級封鎖協(xié)議是一級封鎖協(xié)議加上事務T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對其加S鎖即共享鎖，直到事務結(jié)束才釋放。而一級封鎖協(xié)議是：事務T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對其加X鎖，直到事務結(jié)束才釋放。三級封鎖協(xié)議除防止了丟失修改和不讀“臟”數(shù)據(jù)外，還進一步防止了不可重復讀。二、證明或推導1. 已知關系模式R的屬性集合U=A,B

7、,C,D,E。函數(shù)依賴集合F=A->C,B->C,C->D,DE->C,CE->A,分解=R1（A,D）,R2(A,B),R3(B,E),R4(C,D,E),R5(A,E)。請驗證是否具有無損聯(lián)接性解：用判斷無損連接的算法來解。 構(gòu)造一個初始的二維表，若“屬性”屬于“模式”中的屬性，則填aj，否則填bij。 根據(jù)AC，對上表進行處理，由于屬性列A上第1、2、5行相同均為a1，所以將屬性列C上的b13、b23、b53改為同一個符號b13（取行號最小值）。(有A的相對就的行改)相同的改成一樣的 根據(jù)BC，對上表進行處理，由于屬性列B上第2、3行相同均為a2，所以將屬性

8、列C上的b13、b33改為同一個符號b13（取行號最小值）。 根據(jù)CD，對上表進行處理，由于屬性列C上第1、2、3、5行相同均為b13，所以將屬性列D上的值均改為同一個符號a4。（因為C也依賴于A ，B） 根據(jù)DEC，對上表進行處理，由于屬性列DE上第3、4、5行相同均為a4a5，所以將屬性列C上的值均改為同一個符號a3。 根據(jù)CEA，對上表進行處理，由于屬性列CE上第3、4、5行相同均為a3a5，所以將屬性列A上的值均改為同一個符號a1。 通過上述的修改，使第三行成為a1a2a3a4a5，則算法終止。且分解具有無損連接性。2.設關系模式R(A, B, C, D), 其函數(shù)依賴集：F=DB,

9、BD, ADB, ACD 求R的所有候選碼。 L類: A, C R類: N類: LR類: B, D因為(AC)F+=ACDB，所以AC是R的唯一候選碼。3. 試證明，若并發(fā)事務遵守兩段鎖協(xié)議，則對這些事務的并發(fā)調(diào)度是可串行化的。證明：首先以兩個并發(fā)事務 Tl 和T2為例，存在多個并發(fā)事務的情形可以類推。根據(jù)可串行化定義可知，事務不可串行化只可能發(fā)生在下列兩種情況：( l ）事務 Tl 寫某個數(shù)據(jù)對象 A ，T2讀或?qū)?#160;A  ( 2 ）事務 Tl 

10、讀或?qū)懩硞€數(shù)據(jù)對象 A ，T2寫 A 。下面稱 A 為潛在沖突對象。設 Tl 和T2訪問的潛在沖突的公共對象為A1，A2  ， An 。不失一般性，假設這組潛在沖突對象中 X (A 1 , A2 ，  ， Ai 均符合情況 1 。 Y A i + 1 ，  ， An&#

11、160;符合所情況（ 2 ）。VX  x , Tl 需要 XlockX  T2 需要 Slockx 或 Xlockx 1 ）如果操作  先執(zhí)行，則 Tl 獲得鎖，T2等待由于遵守兩段鎖協(xié)議， Tl 在成功獲得 x 和 Y 中全部對象及非潛在沖突對象的鎖后，才會釋放鎖。這時如果存在 w  x 或

12、60;Y ，T2已獲得 w 的鎖，則出現(xiàn)死鎖；否則， Tl 在對 x 、 Y 中對象全部處理完畢后，T2才能執(zhí)行。這相當于按 Tl 、T2的順序串行執(zhí)行，根據(jù)可串行化定義， Tl 和幾的調(diào)度是可串行化的。 2 ）操作  先執(zhí)行的情況與（ l ）對稱因此，若并發(fā)事務遵守兩段鎖協(xié)議，在不發(fā)生死鎖的情況下，對這些事務的并發(fā)調(diào)度一定是可串行化的。證畢。4.設關系模式R(ABCD)，F(xiàn)是R上成立的FD集，F(xiàn)=ABCD

13、，AD。 (1) 試說明R不是2NF模式的理由。(2) 試把R分解成2NF模式集。答： 從已知的函數(shù)依賴集F，可知R的候選鍵是AB。另外，由ABCD可推出ABD，再由AD可知ABD是部分（局部）函數(shù)依賴，因此R不是2NF模式。 如果將R分解成=AD，ABC，則是2NF模式集。5. 設關系模式R（ABC），F(xiàn)是R上成立的FD集，F(xiàn)=CB，BA。 試說明R不是3NF模式的理由。 試把R分解成3NF模式集。答： 從已知函數(shù)依賴集F可知，R的候選鍵是C。由CB，BA可知，CA是一個傳遞依賴，因此R不是3NF模式。 此時如果將R分解成=CB，BA，則是3NF模式集。6. 什么是Armstrong公理系統(tǒng)

14、的完備性，試對其進行證明。Armstrong公理系統(tǒng)是有效的、完備的有效性：由F出發(fā)根據(jù)Armstrong公理推導出來的每一個函數(shù)依賴一定在F+中；完備性：F+中的每一個函數(shù)依賴，必定可以由F出發(fā)根據(jù)Armstrong公理推導出來只需證明逆否命題: 若函數(shù)依賴XY不能由F從Armstrong公理導出，那么它必然不為F所蘊含(1) 引理: 若VW成立，且V XF+，則W XF+ 因為VXF+，所以X->V成立；于是X->W成立，所以WXF+(2) 構(gòu)造一張二維表r，它由下列兩個元組構(gòu)成，可以證明r必是R（U，F(xiàn)）的一個關系，即F+中的全部函數(shù)依賴在 r上成立。 XF+ U-XF+ 1

15、1.1 00.0   11.1 11.1  若人不是R<U,F>的關系，則必須由于F中某一個函數(shù)依賴V->W 在r上不成立所致。由r的構(gòu)成可知。若XY 不能由F從Armstrong公理導出，則Y 不是XF+ 的子集。三、某數(shù)據(jù)庫有三個表：student（sno, sname, ssex, sage, sdept），course（cno, cname, cpno, ccredit），s_c（sno, cno, grade），其中S_C表詳細完整性約束條件如下所示，寫出在SQL SERVER服務器中建立S_C表的T-SQL語句。字段名字段含義數(shù)據(jù)類型允許為空默

16、認值約束條件sno學號Char(8)否參照student表的snocno課程號Char(2)否參照course表的cnograde成績Int是取值為0-100use scgocreate table s_c (sno char(8), cno char(2), grade int constraint grade_ch check(grade>=0 and grade<=100), constraint s_c_p primary key (sno,cno), constraint s_c_refsno foreign key (sno) references student (s

17、no) on delete no action on update cascade, constraint s_c_refcno foreign key (cno) references course (cno) on delete no action on update cascade )go四、基于以上數(shù)據(jù)庫，請寫出滿足下列查詢要求的SQL語句。l 查詢有間接先行課的課程情況，包括課程名(cname)，間接先行課的課程號(cpno)，查詢結(jié)果按課程名降序排列。l SELECT FIRST.Cno，SECOND.Cpnol FROM Course FIRST，Course SECONDl W

18、HERE FIRST.Cpno = SECOND.Cno；查詢學生“李勇”所選課程的課程名(cname)及成績(grade)。l Select cname,gradel from student,course,s_c l where student.sno=s_c.sno and s_o=o and sname=李勇l 查詢學生“劉晨”所選課程的課程號(cno)及成績(grade)，要求用“子查詢”實現(xiàn)。l Select cno,grade l from s_c where sno in l (select sno from student l where sname=劉晨）l 查詢所有學生的

19、考試情況(包括學號sno，姓名sname，課程名cname，成績grade)。l Select student.sno,sname,cname,gradel from (student left join s_c on student.sno=s_c.sno) l left join course on s_o=ol 查詢系別sdept=“IS”的每個學生的學號sno，其所選課程的平均成績，按平均成績降序排序。l Select sno,avg(grade)l from s_c group by sno l having sno in l (select sno from student l w

20、here sdept=is ) l order by avg(grade) desc五、設某個數(shù)據(jù)庫中有兩個表products(pid, pname, pquantity)和sales(saleid, pid, quantity)分別來記錄商品的庫存和銷售情況，其中pquantity用來表示某種商品的庫存量，quantity用來表示某種商品的某次銷量。請設計觸發(fā)器完成某種商品的庫存量隨著銷量的變化而變化。create trigger ins_triggeron salesafter insertas update products set pquantity=pquantity- (select sum(quantity) from inserted where inse