系分试题（数据库）

数据库：
如果函数依赖集合F满足：
(1)F中每一个函数依赖的右部都是单属性；
(2)F中的任一函数依赖X→A，其F-{X→A}与F不等价的；
(3)F中的任一函数依赖X→A，Z为X的子集。(F-{X→A})∪{Z→A}与F不等价。
则称F为最小函数依赖集合。

1、设有关系模型R（A，B，C，D，E），F是R上成立的函数依赖集，F={ABC→DE，BC→D，D→E}， 试问R达到第几范式，并说明理由。
答：R属于1NF。 由于候选键是ABC。而非主属性D和E部分函数依赖于候选键ABC，因此R不是2NF，只能是1NF。
2、分析，关系模型R（U，F）U=ABCDEG，F={AD→E，AC→E，CB→G，
BCD→AG，BD→A，AB→G,A→C}
（1） 求此模型的最小函数依赖集。
（2） 求出关系模式的候选码。
（3） 此关系模型最高属于哪级范式。
（4）将此模型按照模式分解的要求分解为3NF。
依照题意，得出：
（1）通过最小集求法:
分解函数依赖的右部， F={AD→E，AC→E，BC→G，BCD→A，BCD→G，BD→A，
AB→G，A→C}
消去左边的冗余属性：F={AD→E，A→E，BC→G，BD→A，BC→G，BD→A，AB→G，A→C}
消去冗余的函数依赖：Fm={A→E，BC→G，BD→A，A→C}
也可以为： Fm={A→E，AB→G，BD→A，A→C}
（2）候选码：BD
（3）R中每一个非主属性完全函数依赖于R的候选键BD；但C,G，E都传递依赖于R的
候选键BD，也就是说，R满足2NF的要求，而不满足3NF的要求。此关系模型最高
属于2NF。
（4） 依据算法4.4
（5） R1：U1=ABD F1={BD→A}
R2：U2=BCG F2={BC→G}
R3：U3=ACE F3={A→C，A→E}

模式分解
试分析下列分解是否具有无损联接和保持函数依赖的特点：
设R(ABC)，F1={A→B} 在R上成立，ρ1={AB,AC}。
首先，检查是否具有无损联接特点：
第1种解法--算法4.2:
　 A B C
AB a1 a2 b13
AC a1 b22 a3
A B C
a1 a2 b13
a1 a2 a3

(1) 构造表 (2)根据A→B进行处理

结果第二行全是a行，因此分解是无损联接分解。
第2种解法:(定理4.8)
R1(AB)∩R2(AC)=A
R2- R1=B
∵A→B,∴该分解是无损联接分解。
然后，检查分解是否保持函数依赖
πR1（F1）={A→B，以及按自反率推出的一些函数依赖}
πR2（F1）={按自反率推出的一些函数依赖}
F1被πR1（F1）所蕴涵，∴所以该分解保持函数依赖。

[例题] 设T1，T2，T3是如下三个事务，其中R为数据库中某个数据项，设R的初值为0。
T1： R：=R+5
T2： R：=R*3
T3： R：=2
若允许三个事务并行执行，试列出所有可能的正确结果。采用什么手段，可以解决并行调度的不一致问题？
答：有6种可能的情况
（1）T1-T2-T3： R=2
（2）T1-T3-T2： R=6
（3）T2-T1-T3： R=2
（4）T2-T3-T1： R=7
（5）T3-T1-T2： R=21
（6）T3-T2-T1： R=11
采用封锁，可以解决并行调度的不一致问题。
试叙DBMS对数据库的维护功能。
答：DBMS中主要有四个实用程序提供给数据库管理员运行数据库系统时使用，起着数据库维护的功能：
　　　　（1）数据装载程序(loading)
　　　　（2）备份程序(backup)
　　　　（3）文件重组织程序
　　　　（4）性能监控程序
. 数据字典的内容和作用是什么?
答：数据字典的内容一般包括：数据项、数据结构、数据流、数据存储和加工过程。其作用是对系统中数据做出详尽的描述，提供对数据库数据的集中管理。
60. 试叙事务的四个性质，并解释每一个性质对DBS有什么益处?
答：事务的四个性质是：原子性、一致性、隔离性和持久性。
原子性：是保证数据库系统(DBS)完整性的基础。一个事务中所有对数据库的操作是一个不可分割的操作序列。
一致性：一个事务独立执行的结果将保证数据库的一致性，即数据不会因事务的执行而遭受破坏。
隔离性：隔离性要求在并发事务被执行时，系统应保证与这些事务先后单独执行时结果一样，使事务如同在单用户环境下执行一样。
持久性：要求对数据库的全部操作完成后，事务对数据库的所有更新应永久地反映在数据库中。
91 分布式数据库系统有哪些优点和缺点?
答：分布式数据库系统的优点是：
(1)具有灵活的体系结构
(2)适应分布式的管理和控制机构
(3)经济性能优越
(4)系统的可靠性高、可用性好
(5)局部应用的响应速度快
(6)可扩展性好，易于集成现有系统。
分布式数据库系统的缺点：
(1)系统开销大，主要花在通信部分
(2)复杂的存取结构，原来在集中式系统中有效存取数据的技术，在分成式系统中都不再适用
(3)数据的安全生和保密性较难处理。
92 分布式数据库中，"数据分配"有哪些策略?"数据分片"有哪些策略? 数据分片的准则是什么?
答：数据分配策略主要有：
集中式：所有数据均安排在同一个场地上。
分割式：所有数据只有一份，分别被安置在若干个场地。
全复制式：数据在每个场地重复存储。
混合式：数据库分成若干可相交的子集，每一子集安置在一个或多个场地上，但是每一场地未必保存全部数据。
数据分片的方式有以下三种：
水平分片：按一定的条件把全局关系的所有元组划分成若干不相交的子集，每个子集为关系的一个片段。
垂直分片：把一个全局关系的属性集分成若干子集，并在这些子集上做投影运算，每个投景为垂直分片。
混合型分片：将水平分片与垂直分片方式综合使用则为混合型分片。
数据分片应遵循的准则为：
(1)完备性条件：必须把全局关系的所有数据映射到各个片段中，绝不允许发生属于全局关系的某个数据不属于任何一个片段。
(2)重构条件：划分所采用的方法必须确保能够由各个片段重建全局关系。
(3)不相交条件：要求一个全局关系被划分后得到的各个数据片段互相不重叠。
102 在典型的分布式DBMS中，软件模块分成哪三级?
答：以下三级：
(1)服务器级软件：负责场地的局部数据管理
(2)客户机软件：负责进行分布式管理，从数据字典中获取数据分布的信息，并处理涉及多场地的全局查询。
(3)通信软件：负责提供各场地间的数据传输。

多值依赖：
多值依赖：设R(U)是属性集U上的一个关系模式，X，Y，Z是U的子集，并且Z=U-X-Y, 用x,y,z分别代表属性集X,Y，Z的值，只要r是R的关系，r中存在元组(x,y1,z1)和(x,y2,z2
)时， 就也存在元组(x,y1,z2)和(x,y2,z1),那么称多值依赖(MultiValued Dependency MVD) X→→Y在关系模式R中成立。
多值依赖：设R(U)是属性集U上的一个关系模式。X，Y，Z是U的子集,并且Z=U-X-Y。关系模式R(U)中多值依赖X→→Y成立，当且仅当对R(U)的任一关系r,给定的一对(x，z)值有一组Y的值，这
组值仅仅决定于x值而与z值无关。

多值依赖具有以下性质：
多值依赖具有对称性。即若X→→Y，则X→→Z，其中Z＝U－X－Y。
多值依赖的传递性。即若X→→Y，Y→→Z， 则X→→Z－Y。
函数依赖可以看作是多值依赖的特殊情况。即若X→Y，则X→→Y。这是因为当X→Y时，对X的每一个值x，Y有一个确定的值y与之对应，所以X→→Y。
若X→→Y，X→→Z，则X→→YZ。
若X→→Y，X→→Z，则X→→Y∩Z。
若X→→Y，X→→Z，则X→→Y－Z，X→→Z－Y。

多值依赖与函数依赖相比，具有下面两个基本的区别：
多值依赖的有效性与属性集的范围有关。
若X→→Y在U上成立则在W(XY W U)上一定成立；反之则不然，即X→→Y在W(W U)上成立,在U上并不一定成立。这是因为多值依赖的定义中不仅涉及属性组X和Y，而且涉及U中其余属性Z。
一般地,在R(U)上若有X→→Y在W(W U)上成立,则称X→→Y为R(U)的嵌入型多值依赖。
但是在关系模式R(U)中函数依赖X→Y的有效性仅决定于X,Y这两个属性集的值。只要在R(U)的任何一个关系r中,元组在X和Y上的值满足定义5.l，则函数依赖X→Y在任何属性集W(XY W U)上成立。

若函数依赖X→Y在R(U)上成立,则对于任何Y' Y均有X→Y'成立。而多值依赖X→→Y若在R(U)上成立,我们却不能断言对于任何Y' Y有X→→Y'成立。
非平凡的函数依赖：对于函数依赖X→Y，如果Y X，那么称X→Y是一个“非平凡的函数依赖”。

第四范式（4NF）
关系模式R＜U，F＞∈1NF，如果对于R的每个非平凡多值依赖X→→Y（Y X（不包含）），X都含有候选码，则R∈4NF。
4NF就是限制关系模式的属性之间不允许有非平凡且非函数依赖的多值依赖。因为根据定义，对于每一个非平凡的多值依赖X→→Y（Y X），X都含有候选码，于是当然X→Y，所以4NF所允许的非平凡多值依赖实际
上是函数依赖。
显然，如果一个关系是4NF，则必为BCNF。
函数依赖和多值依赖是两种最重要的数据依赖。如果只考虑函数依赖，则属于BCNF的关系模式已经很完美了。如果考虑多值依赖，则属于4NF的关系模式已经很完美了。事实上，数据依赖中除函数依赖和多值依赖之外，
还有一种连接依赖。函数依赖是多值依赖的一种特殊情况，而多值依赖实际上又是连接依赖的一种特殊情况。但连接依赖不像函数依赖和多值依赖可由语义直接导出，而是在关系的连接运算时才反映出来。存在连接依赖的关系模
式仍可能遇到数据冗余及插入、修改、删除异常等问题。如果消除了属于4NF的关系模式中存在的连接依赖，则可以进一步投影分解为5NF的关系模式。到目前为止，5NF是最终范式。
第五范式(5NF)
前面我们提高范式等级的办法是分解，把一个关系用投影来代替，这些投影一般都能通过连接得到原来的关系。但有一种关系不能无损分解成两个投影，而能分解成三个以上的投影。如图1中，关系ABC可分解成两个投影AB
和BC(或AC和BC)。AB与BC在上连接得ABC2；ABC2与AC再连接得ABC3。显然关系ABC2中比关系ABC多出一元组(a2,b1,c2)，称之为寄生元组。ABC2与AC连接，得关系ABC3，
和原关系相同。所以关系ABC具有连接依赖JD*(A,B,C)。

图1
定义: 如果关系模式R中的每一个连接依赖, 都是由R的候选键所蕴含, 称R是第五范式的,记作:R∈5NF。