数据库系统概论第五版课后习题答案王珊版

### 数据库系统概论第五版课后习题答案解析 #### 第二章 关系数据库 **1. 关系模型的三个组成部分** 关系模型的核心组成部分包括：关系数据结构、关系操作集合以及关系完整性约束。 - **关系数据结构**：指的是构成数据库的数据组织形式，即关系模型中的表结构。在关系数据库中，所有数据都被组织成一张或多张二维表的形式，每一行代表一个记录（或元组），每一列代表一个属性。 - **关系操作集合**：包括了对关系数据结构进行的各种操作，如选择、投影、连接等。这些操作帮助用户对数据库进行查询、更新等。 - **关系完整性约束**：这是为了保证数据库数据的有效性、一致性和完整性而设立的一系列规则。主要包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性等。 **2. 关系数据语言的特点和分类** 关系数据语言是用来操作关系数据库的一种语言，根据其特性可以分为以下几类： - **关系代数语言**：这是一种理论性的查询语言，通过一组操作符（如选择、投影、连接等）来进行数据查询和处理。 - **关系演算语言**：又可分为元组关系演算语言和域关系演算语言。这种语言侧重于描述用户想要查询的结果，而不是具体的查询步骤。 - **SQL**：是目前最常用的关系数据库语言，结合了关系代数和关系演算的优点，具备强大的查询功能，同时也支持数据定义、数据操纵和数据控制等功能。 这些语言的共同特点是：它们都是非过程化的，即用户只需指定要查询的数据是什么，而不需要关心数据是如何获取的；它们也是集合操作语言，能够同时处理多条记录；并且都能够嵌入到高级语言中使用。 **4. 关系模型的完整性规则** 关系模型中的完整性规则主要分为实体完整性、参照完整性和用户定义完整性： - **实体完整性**：确保每个表的主键字段都不为空，以保证每一条记录都能被唯一标识。 - **参照完整性**：当存在外键引用另一个表的主键时，外键的值要么为空，要么必须与另一个表的某个主键值相同。这样可以保持不同表之间的数据一致性。 对于外部码属性的值也可以为空的问题，这是因为如果外部码不是所在表的主键的一部分，那么它可以为空。通常，在以下情况下允许为空： - 外部码所对应的主键值不存在于被参照的表中。 - 数据暂时未知或无法获取。 - 为了简化数据输入，暂时置为空。 **5. SPJ数据库的查询示例** - **查询1**：求供应工程J1零件的供应商号码SNO。 ```sql SELECT Sno FROM SPJ WHERE Jno = 'J1' ``` - **查询2**：求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO。 ```sql SELECT Sno FROM SPJ WHERE Jno = 'J1' AND Pno = 'P1' ``` - **查询3**：求供应工程J1零件为红色的供应商号码SNO。 ```sql SELECT S.Sno FROM S JOIN SPJ ON S.Sno = SPJ.Sno JOIN P ON SPJ.Pno = P.Pno WHERE SPJ.Jno = 'J1' AND P.Color = '红' ``` - **查询4**：求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号JNO。 ```sql SELECT DISTINCT J.Jno FROM J LEFT JOIN SPJ ON J.Jno = SPJ.Jno LEFT JOIN S ON SPJ.Sno = S.Sno LEFT JOIN P ON SPJ.Pno = P.Pno WHERE (S.City <> '天津' OR P.Color <> '红') OR (S.City IS NULL AND P.Color IS NULL) ``` - **查询5**：求至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO。 ```sql SELECT Jno FROM SPJ GROUP BY Jno HAVING COUNT(DISTINCT Pno) >= (SELECT COUNT(DISTINCT Pno) FROM SPJ WHERE Sno = 'S1') ``` **6. 等值连接与自然连接的区别和联系** - **等值连接**：指通过比较两个表中相应的列值是否相等来进行连接。例如，如果我们要连接表A和表B，并且希望匹配A表中的a列和B表中的b列，我们就可以使用等值连接。 - **自然连接**：是一种特殊的等值连接，它要求两个表中的连接字段必须是相同的属性名，并且结果中会自动去除重复的列。 两者的主要区别在于自然连接要求连接字段具有相同的名称，并且结果中不会包含重复的列，而等值连接则没有这样的限制。 **7. SQL语言的特点** - **综合统一**：SQL集成了数据定义、数据操纵和数据控制等功能，使得用户可以通过单一的接口来完成多种操作。 - **高度非过程化**：用户只需要指定查询的需求，而无需关心查询的具体实现细节，这大大简化了数据处理的过程。 - **面向集合的操作方式**：SQL支持一次处理多条记录，提高了数据处理的效率。 - **同一种语法结构提供两种使用方式**：既可以作为自含式语言独立使用，也可以作为嵌入式语言集成到其他编程语言中使用。 - **语言简洁易用**：SQL语法简单直观，易于学习和使用。 **8. SQL的基本运算及其表示方法** SQL的基本运算包括并、差、笛卡尔积、投影和选择等，其中： - **并**：合并两个结果集。 - **差**：返回第一个结果集中但不在第二个结果集中的记录。 - **笛卡尔积**：将两个结果集中的每一条记录进行组合。 - **投影**：选择结果集中的特定列。 - **选择**：基于条件筛选出符合要求的记录。 这些基本运算可以用来表示其他的复杂操作，如交集、连接和除法等。例如，交集可以通过两个表的并集减去它们的差集来实现；连接可以通过笛卡尔积加上选择运算来实现。 通过以上内容，我们可以了解到关系数据库模型的基础知识、SQL语言的特点及其应用，这对于理解和掌握数据库系统是非常有帮助的。