数据库精选题（二）（引言+关系代数）

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目录

前言

常见概念

一、什么是数据库？

二、什么是数据独立性？数据库系统如何实现数据独立性？

三、简述数据库管理员的职责

四、简述数据库系统三级模式结构及其同数据独立性之间的关系

五、什么是 DBMS？

六、 试述 ER 模型、层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型的主要特点

关系代数

题目一 

题目二

总结 

前言

本系列的重点是大学本科课程《数据库系统概念》。总结数据库学习中的各类知识点，并且对各类数据库考试中可能遇到的题型和对应的解法做总结归纳。在自我复习的同时也将这份心得带给大家，希望能对大家的数据库学习提供帮助~~
本篇复习的点是数据库中的常见概念

常见概念

一、什么是数据库？

定义：数据库=存放数据的一个仓库=数据集合

修饰：按照数据模型组织、长期存储在计算机内、为多用户共享、由数据库管理系统统一管理

数据库是按照一定的数据模型组织的、长期存储在计算机内，可为多个用户共享的、由数据库管理系统统一管理和控制的数据的集合

二、什么是数据独立性？数据库系统如何实现数据独立性？

数据独立性：数据和应用程序相互独立

数据库利用三级结构、两级映像实现数据独立性

数据独立性是指应用程序和数据之间是相互独立的，即数据发生变化不必修改应用程序。数据变化包括数据逻辑结构变化、数据物理结构变化，因此独立性可以分为逻辑独立性和物理独立性。逻辑独立性指数据逻辑结构变化不影响应用程序变化；物理独立性指数据物理结构变化不必修改应用程序。

数据独立性包括以上两个部分，是由DBMS的三级模式和两级映像实现的。三级模式包括外模式、模式、内模式，两级映像包括外模式/模式映像和模式/内模式映像。当数据物理结构变化时，通过修改模式/内模式映像，可以使得模式不发生变化，因此应用程序不用修改；当数据逻辑结构变化时，通过修改外模式/模式，可以使得外模式不变，因此应用程序不变。因此保证了数据独立性

三、简述数据库管理员的职责

定义：模式定义、存储结构及存取方式定义、

修改：模式及物理组织的修改

日常使用：数据访问授权、日常维护

模式定义：数据库管理员通过DDL书写一系列的定义来构造最初的数据库模式

存储结构和存取方式定义：定义数据库用什么存储结构来存储，同时决定是否使用索引等存取方式

模式及物理组织的修改：在定义完成后，因需求变化或提高性能，改进数据库模式/物理结构

数据访问授权：在日常使用中，DBA能够授予不同的用户不同的权限去访问数据库不同的部分

日常维护：定期备份数据库、监视数据库的运行

四、简述数据库系统三级模式结构及其同数据独立性之间的关系

1、简述数据系统三级模式结构

2、简述数据独立性

3、通过两级映像分析三级模式结构和数据独立性的关系

数据库系统存在三级模式分别是外模式、模式和内模式，同时三级模式中存在二级映像分别是外模式/模式映像、模式/内模式映像。数据独立性是指应用程序和数据相互独立，包括逻辑独立性和物理独立性。当物理结构发生变化可以修改模式/内模式映像使得模式不发生变化，从而使得应用程序不发生变化；当逻辑结构发生变化时可以修改模式/模式映像，使得外模式不发生变化，从而使得应用程序不变化

五、什么是 DBMS？

DB：数据库

DBA：数据库管理员

DBMS：数据库管理系统

数据库管理系统，对数据库进行统一的管理和控制

六、 试述 ER 模型、层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型的主要特点

模型描述：

1、数据结构

2、靠什么实现联系

3、执行效率

4、用户理解难度

5、DML是过程化还是非过程化——>编程难度

1、E-R模型是实体联系模型。从实体和实体间的各种关系来表达联系，与计算机系统无关，用户容易理解，且能够充分表达现实世界

2、层次模型的数据结构是树结构，记录之间联系通过指针实现，查询较快，但是DML属于过程化的，操作复杂

3、网状模型的数据结构是有向图，记录之间联系通过指针实现，查询较快，但是DML属于过程化的，编程复杂，不易理解

4、关系模型的数据结构是二维表格，联系靠关系实现。DML属于非过程化的，编程简单，容易理解

5、面向对象模型的数据结构主要是类和对象，联系靠封装、多态、继承等实现。具有丰富的表达能力，能够很好反映现实世界的实际情况。但是用户难以理解，知识面较广

关系代数

关系代数求解流程：

1、确定需要哪几个关系模式

2、确定关系模式之间的关系应该怎么样（技巧见下面）

各种关系使用的场景：

1、产生联系——>自然连接（员工和经理在同一城市——>员工经理要有联系）

2、比较条件（相等、大于、小于）——>笛卡尔积（员工和经理在同一城市——>同一城市同一街道）

3、否条件=全集-正条件（不在那里工作=全集-在那里工作）

4、与“所有”比较大小关系——>可以用Gmin和Gmax聚集处理（比所有高——>Gmax找最高，比较）

5、查询“所有”元组——>利用与全集自然连接

6、爷孙关系——>利用同一关系模式做笛卡尔积（爸爸1儿子1 爸爸2儿子2关系 满足 儿子1=爸爸2）

7、需要多属性参与——>自然连接拓充属性

8、找+比较“所有”下的“所有"——>Gcount+Gmax（聚集函数不能嵌套使用，应该用中间关系分开）

9、与“所有”比较大小关系——>可以用全集-不满足条件=满足条件（减少一次聚集函数使用）

10、使用聚集函数后的更名操作是不必要的，属性名就可以用聚集函数代替（类似sum（salary）就是一个属性名）

11、对于需要用到多次聚集函数/复杂运算的题目——>赋值运算利用中间关系简化

12、已知一个关系，包含所有这个关系元组——>除运算

13、每个+每个——>两个属性进行分组研究（所有出版社找所有员工里满足的）

14、没有借书、上课的也包括——>在加入时就要用左外连接（左边的一定存在）

15、求平均——>用avg

15、平均数=所有/人数——>利用count求每个的值+利用avg实现所有/人数

题目一 

基于员工关系模式完成以下查询：

Employee(person_name, street, city)

Works(person_name,company_name,salary)

Company(company_name, city)

Manages(person_name,manager_name) 

1、找出与其经理居住在同一城市同一街道的员工

1. 确定关系模式用employee和manages
2. 思考两个关系模式用的具体关系

2、找出不在First Bank Corporation 公司工作的职工

1. 确定关系模式用works和employee（首先是职工，然后是不在~工作；职工在employee中找，因为是职工可能最近刚刚辞职不在works里）
2. 思考两个关系模式用的具体关系

Πperson-name(employee) － Πperson-name(σcompany-name = ‘First Bank Corporation’(works))

3、找出比First Bank Corporation 公司所有员工的收入都高的员工姓名

1. 确定关系模式用works
2. 思考两个关系模式用的具体关系

4、找出所有在经理’Jones’下工作的员工

1. 确定关系模式用managers
2. 思考两个关系模式用的具体关系

修正：

1、mname=manager_name

2、选择后还要投影到person_name 

 5、找出所有在经理’Jones’下工作的员工所居住的城市

1. 确定关系模式用managers
2. 思考两个关系模式用的具体关系

 6、找出’Jones’经理的经理

1. 确定关系模式用managers
2. 思考两个关系模式用的具体关系

 7、找出比住在‘Mumbai’的所有员工收入都高那些员工

1. 确定关系模式用employee⋈works（同时考虑地址和收入）
2. 思考两个关系模式用的具体关系

8、找出First……的所有员工姓名和居住城市

Πperson_name,city(σcompany name = ‘First Bank Corporation’(works⋈employee))

9、找出所有居住地与工作的公司在同一城市的员工姓名

Πperson_name(σcompany.city=employee.city(employee⋈ works⋈ company))

10、找出员工最多的公司

1、找到所有公司的员工——>聚集函数Gcount

2、在所有公司的员工数关系中找最大的——>Gmax

3、在所有公司的员工数关系中找最大的这里用了另一个思路——>求全集的补集

本题的属性更名运算可以不必要，t1的属性默认就是cname、count（pname） 

13 、 找出工资总额最少的公司 (smallest payroll）

本题思路和上一题相类似 

14 、 找出人均工资比 First 公司人均工资高的公司

题目二

基于图书关系模式完成以下查询

Member(memb_no,name,dob)

Books(isbn,author,publisher)

Borrowed(memb_no, isbn,date)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

 1、找出借了任何由MG出版的书的员工的姓名

∏name(σpublisher=’MG’(member ⋈ books ⋈ borrowed))

确定好需要三个关系来共同处理本题便做完了

2、找出借了由MG出版的所有的书的员工的姓名

∏name( (∏memb_no,isbn(borrowed) ÷ ∏isbn(σpublisher=’Mc’(books))) ⋈ member)

本题的关键点在于——除运算

3、找出借了至少5本不同的由MG出版的书的员工的姓名

 4、对于每个出版商，找出借了至少5本该出版商的书的员工的姓名

5、找出平均每个成员借了多少本书(没借书的成员也包含在内)。

左外连接将没借的也包括在里面 

总结 

本文的所有知识点、图片均来自《数据库系统概念》（黑宝书）、山东大学李晖老师PPT。不可用于商业用途转发。