第5章 數(shù)據(jù)庫完整性
1什么是數(shù)據(jù)庫的完整性？
答:
數(shù)據(jù)庫的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和相容性。
?
2 ．?dāng)?shù)據(jù)庫的完整性概念與數(shù)據(jù)庫的安全性概念有什么區(qū)別和聯(lián)系？
答:
數(shù)據(jù)的完整性和安全性是兩個(gè)不同的概念，但是有一定的聯(lián)系。前者是為了防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義的數(shù)據(jù)，防止錯(cuò)誤信息的輸入和輸出，即所謂垃圾進(jìn)垃圾出（ Garba : e In Garba : e out ）所造成的無效操作和錯(cuò)誤結(jié)果。后者是保護(hù)數(shù)據(jù)庫防止惡意的破壞和非法的存取。也就是說，安全性措施的防范對(duì)象是非法用戶和非法操作，完整性措施的防范對(duì)象是不合語義的數(shù)據(jù)。
?
3 ．什么是數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件？可分為哪幾類？
答
完整性約束條件是指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的語義約束條件。一般可以分為六類：靜態(tài)列級(jí)約束、靜態(tài)元組約束、靜態(tài)關(guān)系約束、動(dòng)態(tài)列級(jí)約束、動(dòng)態(tài)元組約束、動(dòng)態(tài)關(guān)系約束。靜態(tài)列級(jí)約束是對(duì)一個(gè)列的取值域的說明，包括以下幾個(gè)方面： ( l ）對(duì)數(shù)據(jù)類型的約束，包括數(shù)據(jù)的類型、長(zhǎng)度、單位、精度等； ( 2 ）對(duì)數(shù)據(jù)格式的約束； ( 3 ）對(duì)取值范圍或取值集合的約束； ( 4 ）對(duì)空值的約束； ( 5 ）其他約束。靜態(tài)元組約束就是規(guī)定組成一個(gè)元組的各個(gè)列之間的約束關(guān)系，靜態(tài)元組約束只局限在單個(gè)元組上。靜態(tài)關(guān)系約束是在一個(gè)關(guān)系的各個(gè)元組之間或者若干關(guān)系之間常常存在各種聯(lián)系或約束。
常見的靜態(tài)關(guān)系約束有： ( l ）實(shí)體完整性約束； ( 2 ）參照完整性約束； ( 3 ）函數(shù)依賴約束。
動(dòng)態(tài)列級(jí)約束是修改列定義或列值時(shí)應(yīng)滿足的約束條件，包括下面兩方面： ( l ）修改列定義時(shí)的約束； ( 2 ）修改列值時(shí)的約束。動(dòng)態(tài)元組約束是指修改某個(gè)元組的值時(shí)需要參照其舊值，并且新舊值之間需要滿足某種約束條件。動(dòng)態(tài)關(guān)系約束是加在關(guān)系變化前后狀態(tài)上的限制條件，例如事務(wù)一致性、原子性等約束條件。
?
4 . DBMS 的完整性控制機(jī)制應(yīng)具有哪些功能？
答:
DBMS 的完整性控制機(jī)制應(yīng)具有三個(gè)方面的功能： ( l ）定義功能，即提供定義完整性約束條件的機(jī)制； ( 2 ）檢查功能，即檢查用戶發(fā)出的操作請(qǐng)求是否違背了完整性約束條件；( 3 ）違約反應(yīng)：如果發(fā)現(xiàn)用戶的操作請(qǐng)求使數(shù)據(jù)違背了完整性約束條件，則采取一定的動(dòng)作來保證數(shù)據(jù)的完整性。
?
?5 . RDBMS 在實(shí)現(xiàn)參照完整性時(shí)需要考慮哪些方面？
答
RDBMs 在實(shí)現(xiàn)參照完整性時(shí)需要考慮以下幾個(gè)方面：
( l ）外碼是否可以接受空值。
( 2 ）冊(cè) l 除被參照關(guān)系的元組時(shí)的考慮，這時(shí)系統(tǒng)可能采取的作法有三種： l ）級(jí)聯(lián)刪除（ CASCADES ) ; 2 ）受限刪除（ RESTRICTED ) ; 3 ）置空值刪除（ NULLIFIES ）。 ( 3 ）在參照關(guān)系中插入元組時(shí)的問題，這時(shí)系統(tǒng)可能采取的作法有： l ）受限插入； 2 ）遞歸插入。
( 4 ）修改關(guān)系中主碼的問題。一般是不能用 UPDATE 語句修改關(guān)系主碼的。如果需要修改主碼值，只能先刪除該元組，然后再把具有新主碼值的元組插入到關(guān)系中。如果允許修改主碼，首先要保證主碼的惟一性和非空，否則拒絕修改。然后要區(qū)分是參照關(guān)系還是被參照關(guān)系。
?
6 ．假設(shè)有下面兩個(gè)關(guān)系模式：職工（職工號(hào)，姓名，年齡，職務(wù)，工資，部門號(hào)），其中職工號(hào)為主碼；部門（部門號(hào)，名稱，經(jīng)理名，電話），其中部門號(hào)為主碼。用 sQL 語言定義這兩個(gè)關(guān)系模式，要求在模式中完成以下完整性約束條件的定義：定義每個(gè)模式的主碼；定義參照完整性；定義職工年齡不得超過 60 歲。
答
CREATE TABLE DEPT
????(Deptno NUMBER(2),
?????Deptname VARCHAR(10),
?????Manager VARCHAR(10),
?????PhoneNumber Char(12)
?????CONSTRAINT PK_SC RIMARY KEY(Deptno));
CREATE TABLE EMP
????(Empno NUMBER(4),
?????Ename VARCHAR(10),
?????Age NUMBER(2),
?????CONSTRAINT C1 CHECK ( Aage<=60),
??????Job VARCHAR(9),
??????Sal NUMBER(7,2),
??????Deptno NUMBER(2),
??????CONSTRAINT FK_DEPTNO
?????????FOREIGN KEY(Deptno)
?????????REFFERENCES DEPT(Deptno));
?
7 ．關(guān)系系統(tǒng)中，當(dāng)操作違反實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性約束條件時(shí)，一般是如何分別進(jìn)行處理的？
答:
對(duì)于違反實(shí)體完整性和用戶定義的完整性的操作一般都采用拒絕執(zhí)行的方式進(jìn)行處理。而對(duì)于違反參照完整性的操作，并不都是簡(jiǎn)單地拒絕執(zhí)行，有時(shí)要根據(jù)應(yīng)用語義執(zhí)行一些附加的操作，以保證數(shù)據(jù)庫的正確性。
?
第6章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論
1 ．理解并給出下列術(shù)語的定義：
函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、傳遞依賴、候選碼、主碼、外碼、全碼（All 一key ）、1 NF 、ZNF 、3NF 、BcNF 、多值依賴、4NF 。
定義1：設(shè)R(U)是屬性集U上的關(guān)系模式。X，Y是屬性集U的子集。若對(duì)于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)確定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作XàY。（即只要X上的屬性值相等，Y上的值一定相等。）
術(shù)語和記號(hào)：
XàY，但Y不是X的子集，則稱XàY是非平凡的函數(shù)依賴。若不特別聲明，總是討論非平凡的函數(shù)依賴。
XàY，但Y是X的子集，則稱XàY是平凡的函數(shù)依賴。
若XàY，則X叫做決定因素(Determinant)。
若XàY，YàX，則記作X?àY。
若Y不函數(shù)依賴于X，則記作X à?Y。
定義2：在R(U)中，如果 XàY，并且對(duì)于X的任何一個(gè)真子集X’，都有X’?à?Y，則稱Y對(duì)X完全函數(shù)依賴
???????若XàY，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y對(duì)X部分函數(shù)依賴
定義3：若關(guān)系模式R的每一個(gè)分量是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則關(guān)系模式R屬于第一范式(1NF)。
定義4：若關(guān)系模式R∈1NF，且每一個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于碼，則關(guān)系模式R∈2NF 。（即1NF消除了非主屬性對(duì)碼的部分函數(shù)依賴則成為2NF）。
定義5:關(guān)系模式R<U，F>?中若不存在這樣的碼X、屬性組Y及非主屬性Z(Z不是Y的子集)使得XàY，Y à?X，Y à?Z成立，則稱R<U，F>∈3NF。
定義6:關(guān)系模式R<U，F>∈1NF 。若XàY且Y不是X的子集時(shí),X必含有碼，則R<U，F>∈BCNF。
定義7:關(guān)系模式R<U，F>∈1NF，如果對(duì)于R的每個(gè)非平凡多值依賴XààY(Y不是X的子集，Z=U-X-Y不為空)，X都含有碼，則稱R<U，F>∈4NF。
2．建立一個(gè)關(guān)于系、學(xué)生、班級(jí)、學(xué)會(huì)等諸信息的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、出生年月、系名、班號(hào)、宿舍區(qū)。
班級(jí)：班號(hào)、專業(yè)名、系名、人數(shù)、入校年份。
系：系名、系號(hào)、系辦公地點(diǎn)、人數(shù)。
學(xué)會(huì)：學(xué)會(huì)名、成立年份、辦公地點(diǎn)、人數(shù)。
????語義如下：一個(gè)系有若干專業(yè)，每個(gè)專業(yè)每年只招一個(gè)班，每個(gè)班有若干學(xué)生。一個(gè)系的學(xué)生住在同一宿舍區(qū)。每個(gè)學(xué)生可參加若干學(xué)會(huì)，每個(gè)學(xué)會(huì)有若干學(xué)生。學(xué)生參加某學(xué)會(huì)有一個(gè)入會(huì)年份。
請(qǐng)給出關(guān)系模式，寫出每個(gè)關(guān)系模式的極小函數(shù)依賴集，指出是否存在傳遞函數(shù)依賴，對(duì)于函數(shù)依賴左部是多屬性的情況討論函數(shù)依賴是完全函數(shù)依賴，還是部分函數(shù)依賴。指出各關(guān)系模式的候選碼、外部碼，有沒有全碼存在?
解：(1)關(guān)系模式如下：
??學(xué)生：S(Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno)
??班級(jí)：C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)
??系：D(Dept，Dno，Office，Dnum)
??學(xué)會(huì)：M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)
??(2)每個(gè)關(guān)系模式的最小函數(shù)依賴集如下：
??A、學(xué)生S (Sno，Sname，Sbirth，Dept，Class，Rno) 的最小函數(shù)依賴集如下:SnoàSname，SnoàSbirth，SnoàClass，ClassàDept，DEPTàRno
????傳遞依賴如下：
由于SnoàDept，而DeptàSno ，DeptàRno（宿舍區(qū)）
?
所以Sno與Rno之間存在著傳遞函數(shù)依賴。
????由于ClassàDept，Dept à?Class，DeptàRno
?????????所以Class與Rno之間存在著傳遞函數(shù)依賴。
????由于SnoàClass，ClassàSno，ClassàDept
?????????所以Sno與Dept之間存在著傳遞函數(shù)依賴。
??B、班級(jí)C(Class，Pname，Dept，Cnum，Cyear)的最小函數(shù)依賴集如下:
????ClassàPname，ClassàCnum，ClassàCyear，PnameàDept.
????由于ClassàPname，PnameàClass，PnameàDept
????????所以C1ass與Dept之間存在著傳遞函數(shù)依賴。
?C、系D(Dept，Dno，Office，Dnum)的最小函數(shù)依賴集如下：
????DeptàDno，DnoàDept，DnoàOffice，DnoàDnum
????根據(jù)上述函數(shù)依賴可知，Dept與Office，Dept與Dnum之間不存在傳遞依賴。
?D、學(xué)會(huì)M(Mname，Myear，Maddr，Mnum)的最小函數(shù)依賴集如下：
????MnameàMyear，MnameàMaddr，MnameàMnum
?????該模式不存在傳遞依賴。
??(3)各關(guān)系模式的候選碼、外部碼，全碼如下：
??A、學(xué)生S候選碼：Sno；外部碼：Dept、Class；無全碼
??B、班級(jí)C候選碼：Class；外部碼：Dept；無全碼
??C、系D候選碼：Dept或Dno；無外部碼；無全碼
??D、學(xué)會(huì)M候選碼：Mname；無外部碼；無全碼
7．下面的結(jié)論哪些是正確的? 哪些是錯(cuò)誤的? 對(duì)于錯(cuò)誤的請(qǐng)給一個(gè)反例說明之。
（1）任何一個(gè)二目關(guān)系是屬于3NF。
答：正確。因?yàn)殛P(guān)系模式中只有兩個(gè)屬性，所以無傳遞。
（2）任何一個(gè)二目關(guān)系是屬于BCNF.
答:正確。按BCNF的定義，若XàY,且Y不是X的子集時(shí)，每個(gè)決定因素都包含碼，對(duì)于二目關(guān)系決定因素必然包含碼。詳細(xì)證明如下：（任何二元關(guān)系模式必定是BCNF）。
證明：設(shè)R為一個(gè)二目關(guān)系R(A1，A2)，則屬性A1和A2之間可能存在以下幾種依賴關(guān)系：
A、A1àA2，但A2àA1，則關(guān)系R的碼為A1，決定因素都包含碼，所以，R是BCNF。
B、A1àA2，A2àA1，則關(guān)系R的碼為A2，所以決定因素都包含碼，R是BCNF。
包含碼。R是BCNF。C、R的碼為(A1，A2)（即A1 àA2，A2 àA1），決定因素都
