數(shù)據(jù)庫原理二復(fù)習(xí)、習(xí)題分析.ppt

數(shù)據(jù)庫原理二課程 復(fù)習(xí)、習(xí)題分析,董 健 全 2019年11月5日,第5章 規(guī)范化設(shè)計(jì) 一、本章重要概念 （1）關(guān)系模式的冗余和異常問題。 （2）FD的定義、邏輯蘊(yùn)涵、閉包、推理規(guī)則、與關(guān)鍵碼的聯(lián) 系； 平凡的FD；屬性集的閉包；推理規(guī)則的正確性和完備 性；FD集的等價(jià)；最小依賴集。 （3）無損分解的定義、性質(zhì)、測試；保持依賴集的分解。 （4）關(guān)系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。分解成 2NF、3NF模式集的算法。 （5）MVD、4NF、JD和5NF的定義。,二、本章的重點(diǎn)篇幅 （1）教材中P107-112的例5.2例5.9。 （基本概念的例子）。 （2）教材中P113-115的例5.105.12。 （無損聯(lián)接和保持FD的例子）。 （3）教材中P116-119的例5.13例5.16。 （分解成2NF、3NF、BCNF的例子）。,三、要求掌握 （1）基本概念、定義、方法； （2）根據(jù)用戶的需求，寫出函數(shù)依賴; 求最小函數(shù)依賴集; （3）已知關(guān)系模式R(U)和FD集F,求關(guān)系模式R的關(guān)鍵碼； （4）求屬性集X的閉包X+ ；求左部是X的FD; （5）判斷R分解成 是否無損分解；是否保持FD集； （6）判斷關(guān)系模式R是否2NF、3NF 、BCNF模式； 若不是，把R分解成 2NF 、3NF 、BCNF模式集。,5.5 設(shè)關(guān)系模式R（ABCD）,如果規(guī)定,關(guān)系中B值與D值之間是一對多聯(lián)系,A值與C 值之間是一對一聯(lián)系。試寫出相應(yīng)的函數(shù)依賴。 解：從B值與D值之間有一對多聯(lián)系，可寫出函數(shù)依賴： DB 從A值與C值之間是一對一聯(lián)系,可寫出函數(shù)依賴： AC 和 CA,5.7 設(shè)關(guān)系模式R（ABCD），F(xiàn)是R上成立的FD集， F= AB，CB ，則相對于F，試寫出關(guān)系模式R的關(guān)鍵碼。 并說明理由。 解：R的關(guān)鍵碼為ACD。 因?yàn)閺囊阎腇，只能推出ACDABCD。 (ACD)+=ABCD,5.8 設(shè)關(guān)系模式R（ABCD），F(xiàn)是R上成立的FD集， F=AB，BC， 試寫出屬性集BD的閉包(BD)+。 試寫出所有左部是B的函數(shù)依賴（即形為“B？”）。 解：從已知的F，可推出BDBCD，所以(BD)+=BCD。 由于B+=BC，因此左部是B的FD有四個(gè)： B，BB，BC，BBC。,5.11 設(shè)關(guān)系模式R（ABC），F(xiàn)是R上成立的FD集， F= AC，BC ，試分別求F在模式AB和AC上的投影。 答：AB（F）=（即不存在非平凡的FD） AC（F）= AC ,5.14 設(shè)關(guān)系模式R（ABCD），F(xiàn)是R上成立的FD集， F= AB，BC，AD，DC ，= AB，AC，BD 是R的一個(gè)分解。相對于F，是無損分解嗎？為什么？ 試求F在的每個(gè)模式上的投影。保持F嗎？為什么？ 答： 通過測試過程(表格法:略)可以知道，相對于F是損失分解。 AB（F）= AB ，AC（F）= AC ，BD（F）=。 顯然，分解不保持FD集F，丟失了: BC、AD和DC等三個(gè)FD。,518 設(shè)有一個(gè)記錄各個(gè)球隊(duì)隊(duì)員每場比賽進(jìn)球數(shù)的關(guān)系模式 R（隊(duì)員編號(hào)，比賽場次，進(jìn)球數(shù)，球隊(duì)名，隊(duì)長名） 如果規(guī)定每個(gè)隊(duì)員只能屬于一個(gè)球隊(duì)，每個(gè)球隊(duì)只有一個(gè)隊(duì)長。 試寫出關(guān)系模式R的基本FD和關(guān)鍵碼。 說明R不是2NF模式的理由，并把R分解成2NF模式集。 進(jìn)而把R分解成3NF模式集，并說明理由。,解： 根據(jù)每個(gè)隊(duì)員只能屬于一個(gè)球隊(duì)， 可寫出FD： 隊(duì)員編號(hào)球隊(duì)名 根據(jù)每個(gè)球隊(duì)只有一個(gè)隊(duì)長，可寫出FD： 球隊(duì)名隊(duì)長名 “每個(gè)隊(duì)員每場比賽只有一個(gè)進(jìn)球數(shù)”，這條規(guī)則也是成 立的。因此還可寫出FD： （隊(duì)員編號(hào)，比賽場次）進(jìn)球數(shù) R的關(guān)鍵碼為 （隊(duì)員編號(hào)，比賽場次）。, R中存在這樣的FD： （隊(duì)員編號(hào)，比賽場次）（球隊(duì)名，隊(duì)長名） 隊(duì)員編號(hào) （球隊(duì)名，隊(duì)長名） 由于前一個(gè)FD是局部依賴，所以R不是2NF模式。 R應(yīng)分解成: R1（隊(duì)員編號(hào)，球隊(duì)名，隊(duì)長名） R2（比賽場次，隊(duì)員編號(hào)，進(jìn)球數(shù)） 此時(shí)，R1和R2都是2NF模式。,（3）R2（比賽場次，隊(duì)員編號(hào)，進(jìn)球數(shù)）已是3NF模式。 但在R1（隊(duì)員編號(hào)，球隊(duì)名，隊(duì)長名）中，存在兩個(gè)FD： 隊(duì)員編號(hào) 球隊(duì)名 球隊(duì)名 隊(duì)長名 關(guān)鍵碼為隊(duì)員編號(hào)，存在傳遞依賴，因此R1不是3NF模式。 R1應(yīng)分解成： R11（隊(duì)員編號(hào)，球隊(duì)名） R12（球隊(duì)名，隊(duì)長名） 這樣，=R11， R12， R2，其中每個(gè)模式均是3NF模式集。,BCNF模式定義： 如果關(guān)系模式 R1NF，并且R中每個(gè)屬性都 不傳遞依賴于R的候選鍵,那么稱R是BCNF的模式。,由BCNF的定義得出如下結(jié)論： 1、非主屬性對碼完全函數(shù)依賴； 2、主屬性對不包含它的碼也是完全函數(shù)依賴； 3、沒有屬性完全依賴非碼的任何屬性組。,如果數(shù)據(jù)庫模式中每個(gè)關(guān)系模式都是BCNF， 稱其為BCNF的數(shù)據(jù)庫模式。,例如：關(guān)系模式 R(C, S, Z) 其中 C：城市名稱 S ：街道名稱 Z ： 郵政編碼,假定：F= CS Z, Z C CS Z: 表示地址(城市和街道)決定郵政編碼; Z C:表示郵政編碼決定城市名稱。 R的候選碼為： CS 和 SZ。,R(C, S, Z)的候選碼為：CS 和 SZ。 由于F中存在 Z C: 主屬性C對不包含它的碼SZ不是完全函數(shù)依賴，,所以R(C, S, Z)不是BCNF模式，但R(C, S, Z)是3NF 由于關(guān)系R沒有非主屬性,也就不要考慮：非主屬性對碼的傳遞或部分函數(shù)依賴問題。,如果把R(C, S, Z)分解為: R1（S，Z） R2（Z, C） 能解決冗余問題，而且R1，R2都是BCNF模式集。,但丟失了CSZ，數(shù)據(jù)語義將會(huì)引起新的矛盾。,第7章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 一、本章重要概念 （1）DBS生存期及其7個(gè)階段的任務(wù)和工作，DBD過程的輸入 和輸出。 （2）需求分析的步驟、數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用。 （3）概念設(shè)計(jì)的重要性、主要步驟。邏輯設(shè)計(jì)階段的主要步驟。 （4）ER模型的基本元素，屬性的分類，聯(lián)系的元數(shù)、連通詞、 基數(shù)。采用ER方法的概念設(shè)計(jì)步驟。 （5）ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。采用ER方法的邏輯設(shè)計(jì) 步驟。 （6）ER模型的擴(kuò)充：弱實(shí)體，超類和子類。 （7）規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義。,輸入：,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟：,工作：,二、本章的重點(diǎn)篇幅 （1）教材中P163-165的轉(zhuǎn)換規(guī)則和實(shí)例。 （2）教材中P159-160的ER模型實(shí)例。 三、要求掌握 （1）基本概念、定義、方法； （2）根據(jù)用戶的需求，進(jìn)行ER模型設(shè)計(jì)； （3）根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，將ER模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。,規(guī)范化理論是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的指南和工具，具體地講可在以下三個(gè)方面起重要作用: 1. 在數(shù)據(jù)庫需求分析階段用函數(shù)依賴的概念來分析和表示各數(shù) 據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系; 2. 在概念設(shè)計(jì)階段,用規(guī)范化理論消除初步ER圖中冗余的聯(lián)系; 3. 在ER圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換過程中,用模式分解的概念和算法指 導(dǎo)邏輯設(shè)計(jì)。,第8章 數(shù)據(jù)庫管理 一、本章重要概念 （1）事務(wù)的定義，COMMIT和ROLLBACK的語義， 事務(wù)的ACID性質(zhì)，事務(wù)的狀態(tài)變遷圖。 （2）存儲(chǔ)器類型，穩(wěn)定存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳送過程。 （3）恢復(fù)的定義、基本原則和實(shí)現(xiàn)方法，故障的類型， 檢查點(diǎn)機(jī)制，REDO和UNDO操作，運(yùn)行記錄優(yōu)先原則。 （4）并發(fā)操作帶來的三個(gè)問題，X鎖、PX協(xié)議、PXC協(xié)議， S鎖、PS協(xié)議、PSC協(xié)議，活鎖、餓死和死鎖，并發(fā)調(diào) 度，串行調(diào)度，并發(fā)調(diào)度的可串行化，兩段封鎖法，SQL中 事務(wù)的存取模式和隔離級(jí)別。 （5）完整性的定義，完整性子系統(tǒng)的功能，完整性規(guī)則的組 成。SQL中的三大類完整性約束，SQL3中的觸發(fā)器技術(shù)。 （6）安全性的定義、級(jí)別，權(quán)限，SQL中的安全性機(jī)制（視 圖、SQL用戶權(quán)限及操作),二、本章的重點(diǎn)篇幅 （1）檢查點(diǎn)機(jī)制的方法和恢復(fù)算法。（教材中P.175-176） （2）并發(fā)操作帶來的三個(gè)問題，封鎖帶來的三個(gè)問題，并發(fā) 調(diào)度的可串行化。 （教材P.177-179） （3）SQL中完整性約束的實(shí)現(xiàn)，斷言、觸發(fā)器(SQL3)。 （教材P.185-191） SQL Server 觸發(fā)器的使用 （教材P.298-300） （4）安全性中的授權(quán)語句、回收語句（教材P.193、194）。,三、要求掌握 （1）恢復(fù)、并發(fā)控制、完整性和安全性的基本概念、定義 和方法； （2）采用檢測點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的分析方法； （3）并發(fā)調(diào)度的可串行化（包括事務(wù)的調(diào)度、串行調(diào)度、 并發(fā)調(diào)度）分析方法； （4）根據(jù)用戶的需求，能用多種方法定義完整性約束； （5）授權(quán)和回收語句的使用。, 問 題： (1) 事務(wù)的COMMIT語句和ROLLBACK語句各做什么事情？ (2) COMMIT操作和檢查點(diǎn)時(shí)的操作有什么聯(lián)系？ (3) 應(yīng)該如何恰當(dāng)協(xié)調(diào)這兩種操作才有利于DB的恢復(fù)？,(1) 事務(wù)的COMMIT語句和ROLLBACK語句各做什么事情？ 答：COMMIT語句表示事務(wù)執(zhí)行成功地結(jié)束（提交），此時(shí)告訴系 統(tǒng)，DB要進(jìn)入一個(gè)新的正確狀態(tài)，該事務(wù)對DB的所有更新都已 交付實(shí)施（寫入磁盤）。 ROLLBACK語句表示事務(wù)執(zhí)行不成功地結(jié)束（應(yīng)該“回退”），此 時(shí)告訴系統(tǒng)，已發(fā)生錯(cuò)誤，DB可能處在不正確的狀態(tài)，該事務(wù) 對DB的所有更新必須被撤消，DB應(yīng)恢復(fù)該事務(wù)到初始狀態(tài)。,(2) COMMIT操作和檢查點(diǎn)時(shí)的操作有什么聯(lián)系？ 在COMMIT和檢查點(diǎn)技術(shù)聯(lián)合使用時(shí)，COMMIT操作就不一定保證事務(wù)對DB的修改寫到磁盤，而要到檢查點(diǎn)時(shí)刻才保證寫磁盤。在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，那些已經(jīng)執(zhí)行了COMMIT操作但修改仍留在內(nèi)存緩沖區(qū)的事務(wù)需要做恢復(fù)工作，利用日志重做（REDO）事務(wù)對DB的修改。,(3) 應(yīng)該如何恰當(dāng)協(xié)調(diào)這兩種操作才有利于DB的恢復(fù)？ 在事務(wù)執(zhí)行時(shí)，應(yīng)在日志中記下事務(wù)的開始標(biāo)記、結(jié)束標(biāo)志以及事務(wù)對DB的每一個(gè)修改。在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，要在日志中檢查故障點(diǎn)與最近一個(gè)檢查點(diǎn)之間，哪些事務(wù)執(zhí)行了COMMIT操作（這些事務(wù)應(yīng)重做），哪些事務(wù)還未結(jié)束（這些事務(wù)應(yīng)撤銷）。, 問 題： DB的并發(fā)控制與恢復(fù)有什么關(guān)系？ 如果采用封鎖機(jī)制，事務(wù)并發(fā)操作時(shí)有可能產(chǎn)生死鎖。 為解除死鎖狀態(tài)，要抽取某個(gè)事務(wù)作犧牲品， 把它撤消掉，做回退操作，這就屬于DB的恢復(fù)范疇。,8.19 設(shè)教學(xué)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系如下： S（SNO，SNAME，AGE，SEX） SC（SNO，CNO，GRADE） C（CNO，CNAME，TEACHER） 試用多種方法定義下列完整性約束： 在關(guān)系S中插入的學(xué)生年齡值應(yīng)在1625歲之間。 在關(guān)系SC中插入元組時(shí)，其SNO值和CNO值必須分別在S和C中出現(xiàn)。 在關(guān)系C中刪除一個(gè)元組時(shí)，首先要把關(guān)系SC中具有同樣CNO值的元組全部刪去。 在關(guān)系S中把某個(gè)SNO值修改為新值時(shí)，必須同時(shí)把關(guān)系SC中那些同樣的SNO值也修改為新值。,解：這里每個(gè)約束用一種方式定義。 （1）用檢查子句定義： CHECK（AGE BETWEEN 16 AND 25）； （2）在關(guān)系SC的定義中，用外鍵子句定義： FOREIGN KEY（SNO） REFERENCES S（SNO）； FOREIGN KEY（CNO） REFERENCES C（CNO）； （3）在關(guān)系SC的定義中，用外鍵子句定義： FOREIGN KEY（CNO） REFERENCES C（CNO） ON DELETE CASCADE； （4）在關(guān)系SC的定義中，用外鍵子句定義： FOREIGN KEY（SNO） REFERENCES S（SNO） ON UPDATE CASCADE；,8.20 在教學(xué)數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系S、SC、C中，試用SQL的斷言機(jī)制定義下列兩個(gè)完整性約束： 每位教師開設(shè)的課程不能超過10門。 (2)不允許男同學(xué)選修WU老師的課程。 (3)每門課程最多50名男同學(xué)選修 (4)學(xué)生必須在選修Maths課后，才能選修其他課程。 (5)每個(gè)男學(xué)生最多選修20門課程。,解： 每位教師開設(shè)的課程不能超過10門。 CREATE ASSERTION ASSE5 CHECK （10=ALL（SELECT COUNT（CNO） FROM C GROUP BY TNAME),(2)不允許男同學(xué)選修WU老師的課程。 CREATE ASSERTION ASSE2 CHECK （NOT EXISTS ( SELECT * FROM SC WHERE CNO IN (SELECT CNO FROM C WHERE TNAME=WU) AND SNO IN (SELECT SNO FROM S WHERE SEX=男)；,(3)每門課程最多50名男同學(xué)選修. CREATE ASSERTION ASSE3 CHECK (50=ALL(SELECT COUNT(SC.SNO) FROM S, SC WHERE S.SNO=SC.SNO AND SEX= 男 GROUP BY CNO)；,這樣就能很容易地寫出斷言： CREATE ASSERTION ASSE4 CHECK (NOT EXISTS( SELECT SNO FROM SC X WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM SC Y, C WHERE Y.CNO=C.CNO AND Y.SNO=X.SNO AND CNAME= Maths)；,(4) 學(xué)生必須在選修Maths課后，才能選修其他課程。 這個(gè)約束可用下列形式表達(dá)： “不存在一個(gè)學(xué)生的選課，這個(gè)學(xué)生沒學(xué)過Maths課”。,(5)每個(gè)男學(xué)生最多選修20門課程。 CREATE ASSERTION ASSE5 CHECK (20=ALL(SELECT COUNT(CNO) FROM S, SC WHERE S.SNO=SC.SNO AND SEX= 男 GROUP BY S.SNO)；,觸發(fā)器(SQL3): （教材P.185-191） SQL Server 觸發(fā)器的使用: 1 、教材舉例 （教材P.298-300） 2、實(shí)驗(yàn)要求： （教材P.304）,SQL安全性機(jī)制： 授權(quán)語句、回收語句的使用- 教材P.193: 例8.15 例8.16,第9章 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 本章重要概念: 分布式數(shù)據(jù)庫DDB、DDBS、DDBMS 的定義； 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)和分類； 分布式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)； 分布式數(shù)據(jù)庫的模式結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。,分布式系統(tǒng) ：通過通信網(wǎng)絡(luò)相連接的結(jié)點(diǎn)（場地）集合，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都擁有集中式數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,場地1：,場地2：,例:全局關(guān)系R的分片與分配情況：R劃分成四個(gè)邏輯片段：R1,R2,R3,R4,并以冗余方式將這些片段分配到網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)場地上生成了三個(gè)物理映象：S1,S2,S3。,用戶(全局應(yīng)用),數(shù)據(jù)庫,第10章 對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一、本章重要概念 （1）新一代DBS的兩條途徑：ORDBS和OODBS。 （2）平面關(guān)系模型，嵌套關(guān)系模型，復(fù)合對象模型，引用類型， 對象聯(lián)系圖的成分及表示方法，數(shù)據(jù)的泛化/細(xì)化，繼承性。 （3）OO的數(shù)據(jù)類型系統(tǒng):基本類型，五種復(fù)合類型，引用類型。 （4）對象關(guān)系模型的定義，兩個(gè)級(jí)別的繼承性，引用類型的定 義，ORDB的查詢語言，路徑表達(dá)式，嵌套與解除嵌套。,二、本章的重點(diǎn)篇幅： （1）對象聯(lián)系圖，帶泛化邊的對象聯(lián)系圖。 （教材P.219的圖10.4，圖10.5） （2）OO的類型系統(tǒng)。 （教材P.220221） （3）ORDB的定義語言。(教材P.222-226的例10.5例10.8) （4）ORDB的查詢語言。(教材P.226-228的例10.9例10.17),三、要求掌握 （1）基本概念、定義和方法； （2）根據(jù)用戶的需求, 設(shè)計(jì)對象聯(lián)系圖； （3）根據(jù)已知的對象聯(lián)系圖, 用ORDB定義語言,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫； （4）用ORDB的查詢語言, 表達(dá)用戶的需求； （5）根據(jù)已知的ORDB定義, 畫對象聯(lián)系圖。,10.6 圖10.1是有關(guān)教師（Faculty）、系（Department）和系主任（Director）信息的對象聯(lián)系圖。 （1）試用ORDB的定義語言，定義這個(gè)數(shù)據(jù)庫。 （2）試用ORDB的查詢語言，分別寫出下列查詢的SELECT語句： 檢索精通俄語（Russian）的教師工號(hào)和姓名。 檢索復(fù)旦大學(xué)出訪過瑞士（Switzerland）并且精通日語 （Japanese）的系主任。,解：（1）試用ORDB的定義語言，定義這個(gè)數(shù)據(jù)庫: CREATE TYPE MyString char varying； CREATE TABLE department(university MyString, dname MyString, staff setof(ref(faculty), dire ref(director); CREATE TABLE faculty(fno integer, fname MyString, languages setof(MyString), countries setof(MyString), works_for ref(department); CREATE TABLE director(dno integer) Under faculty;,（2）試用ORDB的查詢語言，分別寫出下列查詢的SELECT語句： 檢索精通俄語（Russian）的教師工號(hào)和姓名。 SELECT fno, fname FROM faculty WHERE Russian in languages; 檢索復(fù)旦大學(xué)出訪過瑞士（Switzerland）并且精通日語 （Japanese）的系主任。 SELECT D.dno, D.fname FROM director as D WHERE D.works_for.university=Fudan University AND Switzerland in D.countries AND Japanese in D.languages;,10.8 下圖是有關(guān)學(xué)生（student）和學(xué)習(xí)（study）信息的對象聯(lián)系圖。 （1）試解釋這個(gè)對象聯(lián)系圖。 （2）試用ORDB的定義語言，定義這個(gè)數(shù)據(jù)庫。 （3）試用ORDB的查詢語言，分別寫出下列查詢的SELECT語句： 檢索每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)課程和成績。 檢索至少有一門課程的求學(xué)地與籍貫在同一城市的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名。,解：（1）試解釋這個(gè)對象聯(lián)系圖: * 對象student包含： 身份證號(hào)、姓名、籍貫和學(xué)習(xí)（studies）等屬性; * 對象study包含： 課程名、成績、求學(xué)地、大學(xué)以及學(xué)生（student）等屬性。 * 對象student和study之間的聯(lián)系為1:N。,（2）試用ORDB的定義語言，定義這個(gè)數(shù)據(jù)庫 CREATE TYPE MyString char varying; CREATE TABLE student(sno integer,