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公共基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)資料（5）(2)
4.3關(guān)系代數(shù)
考點9 關(guān)系代數(shù)
考試鏈接：
考點9在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點重點掌握理解內(nèi)容，讀者應(yīng)該理解關(guān)系模型的基本操作以及關(guān)系代數(shù)的幾種運算。
誤區(qū)警示：
當(dāng)對關(guān)系模型進(jìn)行查詢運算，涉及到多種運算時，應(yīng)當(dāng)注意它們之間的先后順序，因為有可能進(jìn)行投影運算時，把符合條件的記錄過濾，產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。
1.關(guān)系模型的基本操作
關(guān)系模型的基本操作：插入、刪除、修改和查詢。
其中查詢包含如下運算：
①投影運算。從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。
②選擇運算。選擇運算是一個一元運算，關(guān)系R通過選擇運算(并由該運算給出所選擇的邏輯條件)后仍為一個關(guān)系。設(shè)關(guān)系的邏輯條件為F，則R滿足F的選擇運算可寫成：σF(R)
③笛卡爾積運算。設(shè)有n元關(guān)系R及m元關(guān)系S，它們分別有p、q個元組，則關(guān)系R與S經(jīng)笛卡爾積記為R×S，該關(guān)系是一個n+m元關(guān)系，元組個數(shù)是p×q，由R與S的有序組組合而成。
小提示：當(dāng)關(guān)系模式進(jìn)行笛卡爾積運算時，讀者應(yīng)該注意運算后的結(jié)果是n+m元關(guān)系，元組個數(shù)是p×q，這是經(jīng)常混淆的。
2.關(guān)系代數(shù)中的擴(kuò)充運算
(1)交運算：關(guān)系R與S經(jīng)交運算后所得到的關(guān)系是由那些既在R內(nèi)又在S內(nèi)的有序組所組成，記為R∩S。
(2)除運算
如果將笛卡爾積運算看作乘運算的話，除運算就是它的逆運算。當(dāng)關(guān)系T=R×S時，則可將除運算寫成：T÷R=S或T/R=S
S稱為T除以R的商。除法運算不是基本運算，它可以由基本運算推導(dǎo)而出。
(3)連接與自然連接運算
連接運算又可稱為θ運算，這是一種二元運算，通過它可以將兩個關(guān)系合并成一個大關(guān)系。設(shè)有關(guān)系R、S以及比較式iθj，其中i為R中的域，j為S中的域，θ含義同前。則可以將R、S在域i，j上的θ連接記為：
R |×| S
iθj
在θ連接中如果θ為"="，就稱此連接為等值連接，否則稱為不等值連接;如θ為"<"時稱為小于連接;如θ為">"時稱為大于連接。
自然連接(natural join)是一種特殊的等值連接，它滿足下面的條件：
①兩關(guān)系間有公共域;
②通過公共域的等值進(jìn)行連接。
設(shè)有關(guān)系R、S，R有域A1，A2，…，An，S有域B1，B2，…，Bm，并且，Ai1，Ai2，…，Aij，與B1，B2，…，Bj分別為相同域，此時它們自然連接可記為：
R|×|S
自然連接的含義可用下式表示：
R|×|S=πA1，A2，……An,Bj+1,……Bm(σAi1=B1^Ai2=B2^…^Aij=,Bj (R×S))
疑難解答：連接與自然連接的不同之處在什么?
一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運算，但自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時從行和列的角度進(jìn)行運算。
4.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理
考點10 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述
考試鏈接：
考點10在筆試考試中出現(xiàn)的機(jī)率為30%，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)，分值為2分，此考點為識記內(nèi)容，讀者還應(yīng)識記數(shù)據(jù)庫設(shè)計的前4個階段以及它們相應(yīng)的任務(wù)。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計中有兩種方法，面向數(shù)據(jù)的方法和面向過程的方法：
面向數(shù)據(jù)的方法是以信息需求為主，兼顧處理需求;面向過程的方法是以處理需求為主，兼顧信息需求。由于數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中穩(wěn)定性高，數(shù)據(jù)已成為系統(tǒng)的核心，因此面向數(shù)據(jù)的設(shè)計方法已成為主流。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計目前一般采用生命周期法，即將整個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)分解成目標(biāo)獨立的若干階段。它們是：需求分析階段、概念設(shè)計階段、邏輯設(shè)計階段、物理設(shè)計階段、編碼階段、測試階段、運行階段和進(jìn)一步修改階段。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中采用前4個階段。
疑難解答：數(shù)據(jù)庫設(shè)計的前4個階段的成果分別是什么?
數(shù)據(jù)庫設(shè)計中一般采用前4個階段，它們的成果分別是需求說明書、概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。
4.4 例題詳解
一、選擇題
【例1】對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，決定存儲結(jié)構(gòu)和存取策略及安全授權(quán)等工作的是_______。(考點1)
A)應(yīng)用程序員 B)用戶
C)數(shù)據(jù)庫管理員 D)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計員
解析：數(shù)據(jù)庫管理員(簡稱DBA)，具有如下的職能：設(shè)計、定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);幫助用戶使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);監(jiān)督與控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的使用和運行;改進(jìn)和重組數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫;重構(gòu)數(shù)據(jù)庫。所以，定義數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，決定存儲結(jié)構(gòu)和存取策略及安全授權(quán)等是數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)的職責(zé)。
答案：C)
【例2】在數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。在這幾個階段中，數(shù)據(jù)獨立性最高的是_______。(考點2)
A)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) B)文件系統(tǒng)
C)人工管理 D)數(shù)據(jù)項管理
解析：在人工管理階段，數(shù)據(jù)無法共享，冗余度大，不獨立，完全依賴于程序。在文件系統(tǒng)階段，數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大，獨立性也較差。所以B)選項和C)選項均是錯誤的。
答案：A)
【例3】在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，當(dāng)總體邏輯結(jié)構(gòu)改變時，通過改變_______，使局部邏輯結(jié)構(gòu)不變，從而使建立在局部邏輯結(jié)構(gòu)之上的應(yīng)用程序也保持不變，稱之為數(shù)據(jù)和程序的邏輯獨立性。(考點3)
A)應(yīng)用程序 B)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)之間的映射
C)存儲結(jié)構(gòu) D)局部邏輯結(jié)構(gòu)到總體邏輯結(jié)構(gòu)的映射
解析：模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。當(dāng)模式改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對外模式/模式映射做相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，即數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。
答案：D)
【例4】數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)依靠_______支持?jǐn)?shù)據(jù)的獨立性。(考點4)
A)具有封裝機(jī)制
B)定義完整性約束條件
C)模式分級，各級模式之間的映射
D)DDL語言和DML語言互相獨立
解析：。數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由外模式、模式和內(nèi)模式3級構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在這3級模式之間提供了兩層映射：外模式/模式映射，模式/內(nèi)模式映射。這兩層映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。
答案：C)
【例5】將E-R圖轉(zhuǎn)換到關(guān)系模式時，實體與聯(lián)系都可以表示成_______。(考點6)
A) 屬性 B) 關(guān)系
C) 鍵 D) 域
解析：E-R圖由實體、實體的屬性和實體之間的聯(lián)系3個要素組成，關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一組關(guān)系模式的集合，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實體、實體的屬性和實體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。
答案：B)
【例6】用樹形結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為_______。(考點7)
A)關(guān)系模型 B)層次模型
C)網(wǎng)狀模型 D)數(shù)據(jù)模型
解析：滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型：
(1)有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點;
(2)根以外的其它結(jié)點有且僅有一個雙親結(jié)點。
層次模型的特點：
(1)結(jié)點的雙親是惟一的;
(2)只能直接處理一對多的實體聯(lián)系;
(3)每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段;
(4)任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義;
(5)沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。
答案：B)
【例7】對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行查詢、插入、刪除、修改(更新)，這是因為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了_______。(考點8)
A) 數(shù)據(jù)定義功能 B) 數(shù)據(jù)操縱功能
C) 數(shù)據(jù)維護(hù)功能 D) 數(shù)據(jù)控制功能
解析：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括如下功能：
(1)數(shù)據(jù)定義功能：DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)，用戶可以通過它方便地對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義;
(2)數(shù)據(jù)操縱功能：DBMS還提供數(shù)據(jù)操作語言(DML)，用戶可以通過它操縱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如查詢、插入、刪除和修改;
(3)數(shù)據(jù)庫的運行管理：數(shù)據(jù)庫在建立、運用和維護(hù)時由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，統(tǒng)一控制以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù);
(4)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能：它包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組、功能和性能監(jiān)視等等。
答案：B)
【例8】設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S的屬性元數(shù)分別是3和4，關(guān)系T是R與S的笛卡兒積，即T=R×S，則關(guān)系T的屬性元數(shù)是_______(考點9)
A) 7 B) 9
C) 12 D) 16
解析：笛卡兒積的定義是設(shè)關(guān)系R和S的元數(shù)分別是r和s，R和S的笛卡兒積是一個(r+s)元屬性的集合，每一個元組的前r個分量來自R的一個元組，后s個分量來自s的一個元組。所以關(guān)系T的屬性元數(shù)是3+4=7。
答案：A)
【例9】下述_______不屬于數(shù)據(jù)庫設(shè)計的內(nèi)容。(考點10)
A) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) B) 數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)
C) 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu) D) 數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)
解析：數(shù)據(jù)庫設(shè)計是確定系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和建立數(shù)據(jù)庫(又稱物理設(shè)計)。
答案：A)
二、填空題
【例1】一個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型至少應(yīng)該包括以下3個組成部分，_______、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的完整性約束條件。(考點5)
解析：數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的一組概念的集合。這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。因此，數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束3部分組成。其中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述，數(shù)據(jù)的完整性約束用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。
答案：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
【例2】在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，二維表的列稱為屬性，二維表的行稱為_____。(考點8)
解析：一個關(guān)系是一張二維表。表中的行稱為元組，一行對應(yīng)一個元組，一個元組對應(yīng)存儲在文件中的一個記錄值。
答案：元組
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