课后练习答案2.doc

第2章 关系数据库
1. 试述关系模型的三个组成部分。
答：关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。
2. 试述关系数据语言的特点和分类。
答：关系数据语言可以分为三类：
关系代数语言。
关系演算语言：元组关系演算语言和域关系演算语言。
SQL：具有关系代数和关系演算双重特点的语言。
这些关系数据语言的共同特点是，语言具有完备的表达能力，是非过程化的集合操作语言，功能强，能够嵌入高级语言中使用。
3. 定义并理解下列术语，说明它们之间的联系与区别：
(1) 域，笛卡尔积，关系，元组，属性
(2) 候选码，主码，外部码
(3) 关系模式，关系，关系数据库
答：
(1)
a) 域：域是一组具有相同数据类型的值的集合。
笛卡尔积：给定一组域D1，D2，……，Dn，这些域中可以有相同的域。这组域的笛卡尔积为
其中，每一个元素（d1,d2,…，dn）称为一个n元组（n0-tuple）或简称元组（tuple）。元素中的每一个值di称为一个分量（component）。
b) 关系：在域D1，D2，……，Dn上，笛卡尔积D1×D2×…×Dn的子集称为关系，表示为
R(D1,D2,…,Dn)
值得注意的是，这里用较为形式化的方法来定义关系。在第一章中则是用通俗的语言来说明什么是关系，也可以看做不甚严格的一种定义。
c) 元组：关系中的每个元素是关系中的元组。
d) 属性：关系也是一个二维表，表的每行对应于一个元组，表的每列对应于一个域。由于域可以相同，为了加以区分，必须为每列起一个名字，称为属性（attribute）。
(2)
a) 候选码：若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码(candidate key)。
b) 主码：若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（primary key）。
c) 外部码：设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外部码（foreign key），简称外码。基本关系R称为参照关系（referencing relation），基本关系S称为被参照关系（referenced relation）或目标关系（target relation）。关系R和S可以是相同的关系。
(3)
a) 关系模式：关系的描述称为关系模式（relation schema）,可以形式化地将其表示为
R(U,D,dom,F)
其中，R为关系名，U为组成该关系的属性名集合，D为属性组U中属性值所来自的域，表示为 R(D1,D2,…,Dn)
b) 关系：关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。关系模式是静态的、稳定的，而关系是动态的、随时间而不断变化的，因为关系操作在不断地更新数据库中的数据。
c) 关系数据库：关系数据库也有型和值之分。关系数据库的型也称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述，它包括若干域的定义及在这些域上所定义的若干关系模式。关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻所对应的关系的集合，通常称为关系数据库。
4. 试述关系模型的完整性规则。在参照完整性中，为什么外部码属性的值也可以为空？什么情况下才可以为空？
答：
关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型中可以有3类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。
其中，实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称为关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。
1) 实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。
2) 参照完整性规则：若属性(或属性组)F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应(基本关系R和S不一定是不同的关系)，则对于R中每个元组在F上的值必须为以下两者之一：
a) 或者取空值(F的每个属性值均为空值)；
b) 或者等于S中某个元组的主码值。
3) 用户定义完整性：是针对某一具体关系数据库的约束条件。它反映某一具体应用涉及的数据所必须满足的主义要求。
参照完整性中，外部码属性值可以为空，表示该属性的值尚未确定。但前提条件是该外部码属性不是其所在关系的主属性。
例如，在下面的“学生”表中，“专业号”是一个外部码，不是“学生”表的主属性，其这可以为空。其语义是，该学生的专业尚未确定。
学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）
专业（专业号，专业名）
而在下面的“选修”表中，“课程号”虽然也是一个外部码属性，但它又是“选修”表的主属性，所以其值不能为空。因为关系模型必须满足实体完整性。
课程（课程号，课程名，学分）
选修（学号，课程号，成绩）
5. 设有一个SPJ数据库，包括S，P，J，SPJ四个关系模式：
S（SNO，SNAME，STATUS，CITY）；
P（PNO，PNAME，COLOR，WEIGHT）；
J（JNO，JNAME，CITY）；
SPJ（SNO，PNO，JNO，QTY）
试用关系代数完成如下查询。
答：
1）求供应工程J1零件的供应商号码SNO。

2）求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO。

3）求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO：

πSno(σPno=‘P1‘ （σCOLOR=’红‘ （P）∞SPJ）)
4）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO：
πJno(SPJ)- πJNO（σcity=‘天津’∧Color=‘红‘ （S∞SPJ∞P）
5）求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO：
πJno，Pno(SPJ)÷ πPno（σSno=‘S1‘ （SPJ））

6. 试述等值连接与自然连接的区别和联系。
答：连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接。它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A，B属性值相等的那些元组
自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉。
7. 关系代数的基本运算有哪些 ? 如何用这些基本运算来表示其他运算?
答：并、差、笛卡尔积、投影和选择5种运算为基本的运算。其他3种运算，即交、连接和除，均可以用这5种基本运算来表达。