03 250314

1.试述关系模型的三个组成部分。
  • 数据结构：二维表格结构
  • 数据约束：域完整性 (Domain Integrity)、实体完整性 (Entity Integrity)、参照完整性 (Referential Integrity)、用户定义的完整性 (User-defined Integrity)
  • 数据操作：基于关系代数和关系演算。
2.简述关系数据语言的特点和分类。

关系代数语言、关系验算语言以及具有关系代数和关系演算双重特点的语言。

3.定义并理解下列术语，说明它们之间的联系与区别

(1)域，笛卡儿积，关系，元组，属性;

  • 域（Domain）：属性的取值范围。所有可能的取值的集合。
  • 笛卡尔积：给定一组域D1，D2，…，Dn（它们可以有相同的元素，即可以完全不同，也可以部分或全部相同），D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为D1×D2×……×Dn={（d1，d2，…，dn）|di∈Di，i=1，2，…，n}。
  • 关系：笛卡尔积D1×D2×…×Dn的任一子集称为定义在域D1，D2，…Dn上的n元关系（Relation），可用R（D1，D2 ……Dn）表示
  • 元组：笛卡尔积每一个元素（d1，d2，d3，…，dn）叫做一个n元组（n-tuple），简称元组（Tuple）。
  • 属性：实体所具有的某一特性称为属性

(2)主码，候选码，外码:

  • 主码：若存在多个候选键，则可以任选一个作为该实体集的主码（primary key）。主键会被数据库登记和使用。
  • 候选码（candidate key）是某个超键的最小集
  • 外码：设F是关系R的一个或一组属性，但不是关系R的键。如果F与关系S的主键K相对应，则称F是关系R的外码

(3)关系模式，关系，关系数据库。

  • 关系的框架（表头）称为关系模式(relation schema)
  • 关系是关系模式在某一时刻的数据实例，即具体的表数据。
  • 关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统
4.举例说明关系模式和关系的区别。

假设我们有一个关系模式用于描述学生的信息，可以表示为：

Student(SID, Name, Age, Gender, Major)

其中

  • Student 是关系名，表示这个关系模式是关于学生的。
  • SID、Name、Age、Gender、Major 是属性名，分别表示学生的学号、姓名、年龄、性别和专业。
    关系模式定义了表的结构，包括表名和列名，以及每列的数据类型（在这个例子中未明确指出数据类型，但通常会在数据库设计中定义，比如SID可能是整数类型，Name可能是字符串类型等）。

关系： 基于上述关系模式，一个具体的关系（即表中的数据）可能如下所示：

SID | Name  | Age | Gender | Major
---------------------------------
1   | Alice | 20  | F      | Computer Science
2   | Bob   | 22  | M      | Mathematics

这里每一行就是一个元组，代表了一个具体的学生记录。例如，第一行表示学号为1的学生Alice，她20岁，是女性，专业是计算机科学。
区别：

  • 关系模式是抽象的，它定义了数据的结构，但不包含实际的数据。它相当于数据库中的表结构。
  • 关系是具体的，它是关系模式的一个实例，包含了实际的数据。它相当于数据库表中存储的具体行记录。
5.试述关系模型的完整性规则。在参照完整性中，什么情况下外码属性的值可以为空值?
  • 域完整性 (Domain Integrity)
    属性值应符合域的取值范围
    对属性值能否为空（NULL）的检查也是域完整性约束的一部分
  • 实体完整性（Entity Integrity）
    主属性不能为空
    主属性取值唯一
  • 参照完整性规则
    外键上的取值只能是空值，或等于被参照关系中某个元组的主键值
  • 用户定义的完整性（ Referential Integrity）
    用户定义的完整性是针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。
在参照完整性中，什么情况下外码属性的值可以为空值?

当外码字段不是其所在表的主键时，外码字段可以为空。

例如，考虑两个表：一个是学生表（Students），另一个是课程表（Courses）。学生表中有学生ID（SID）作为主键，课程表中有课程ID（CID）作为主键。如果还有一个选课表（Enrollments），其中包含学生ID（SID）和课程ID（CID），那么：

  • SID在选课表中是外键，引用学生表的主键。
  • CID在选课表中也是外键，引用课程表的主键。
    在这种情况下，如果选课表中的SID可以为空，CID不能为空：
  • SID为空表示没有学生与该选课记录关联，可能是尚未分配学生或者该课程是公开的，不需要学生注册。
  • CID为空表示没有课程与该选课记录关联，这是不合理的，因为选课记录应该总是与某个课程相关联。
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