第二章 關(guān)系模型
19. 超鍵、主鍵、候選鍵的定義：
超鍵（super key）：在關(guān)系中能唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性集稱為關(guān)系模式的超鍵。
候選鍵（candidate key）：不含有多余屬性的超鍵稱為候選鍵。（候選鍵可以有多個(gè)）
主鍵（primary key）：用戶選作元組標(biāo)識(shí)的一個(gè)候選鍵稱為主鍵。（主鍵是候選鍵中一個(gè)）
20. 關(guān)系模式、關(guān)系子模式和存儲(chǔ)模式：
關(guān)系模型基本上遵循數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)。概念模式是關(guān)系模式的集合，外模式是關(guān)系子模式的集合，內(nèi)模式是存儲(chǔ)模式的集合。
（1） 關(guān)系模式：關(guān)系模式實(shí)際上是記錄類型。它的定義包括：模式名，屬性名，值域名以及模式的主鍵。
（2） 關(guān)系子模式：是用戶所用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。除了指出用戶的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)指出模式與子模式之間的對(duì)應(yīng)性。
（3） 存儲(chǔ)模式：關(guān)系存儲(chǔ)時(shí)的基本組織方式是文件，元組是文件中的記錄。存儲(chǔ)一個(gè)關(guān)系可以用散列方法或索引方法實(shí)現(xiàn)。如果關(guān)系中元組數(shù)目較少，也可以用堆文件方式實(shí)現(xiàn)。
21. 關(guān)系模型的三類完整性規(guī)則：
（1） 實(shí)體完整性規(guī)則：這條規(guī)則要求關(guān)系中元組在組成主鍵的屬性上不能有空值。
（2） 參照完整性規(guī)則：這條規(guī)則要求“不引用不存在的實(shí)體”。
（3） 用戶定義的完整性規(guī)則：它反映某一具體應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求。
22. 參照完整性規(guī)則的形式定義：
如果屬性集K是關(guān)系模式R1的主鍵，K也是關(guān)系模式R2的外鍵，那么在R2的關(guān)系中，K的取值只允許兩種可能，或者為空，或者等于R1關(guān)系中某個(gè)主鍵值。
此規(guī)則使用時(shí)還要注意三點(diǎn)：
（1） 外鍵和相應(yīng)的主鍵可以不同名，只要定義在相同值域上即可。
（2） R1和R2也可以是同一個(gè)關(guān)系模式，表示了屬性之間的聯(lián)系。
（3） 外鍵值是否允許空，應(yīng)視具體問(wèn)題而定。
上述形式定義中，關(guān)系模式R1稱為“參照關(guān)系”模式，R2稱為“依賴關(guān)系”模式。
23. 關(guān)系模型的形式定義：
24. 關(guān)系查詢語(yǔ)言根據(jù)其理論基礎(chǔ)的不同分為哪兩類：
關(guān)系代數(shù)語(yǔ)言：查詢操作是以集合操作為基礎(chǔ)運(yùn)算的DML語(yǔ)言。（非過(guò)程性弱）
關(guān)系演算語(yǔ)言：查詢操作是以謂詞演算為基礎(chǔ)運(yùn)算的DML語(yǔ)言。（非過(guò)程性強(qiáng)）
25. 關(guān)系代數(shù)中的操作有哪些？
關(guān)系代數(shù)中的操作可分為兩類：
傳統(tǒng)的集合操作：并、差、交、笛卡爾積
擴(kuò)充的集合操作：對(duì)關(guān)系進(jìn)行垂直分割（投影）、水平分割（選擇），關(guān)系的結(jié)合（聯(lián)接、自然聯(lián)接），笛卡爾積的逆運(yùn)算（除法）等。
其中五個(gè)基本操作為：并、差、笛卡爾積、投影、選擇。
四個(gè)常用組合操作為：交、連接、自然連接、除法
兩種擴(kuò)充的關(guān)系代數(shù)操作為：外連接和外部并
26. 關(guān)系演算有哪兩種：
關(guān)系演算可分為元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算。前者以元組為變量，后者以屬性（域）為變量。
27. 什么是約束變量、自由變量：
如果元組變量未使用存在量詞 或全稱量詞 符號(hào)定義，那么稱為自由元組變量，否則稱為約束元組變量。
約束變量類似于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言過(guò)程內(nèi)部定義的局部變量，自由變量類似于過(guò)程外部定義的外部變量或全局變量。
28. 什么是安全運(yùn)算：
在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)中，不產(chǎn)生無(wú)限關(guān)系和無(wú)窮驗(yàn)證的運(yùn)算稱為安全運(yùn)算，相應(yīng)的表達(dá)式稱為安全表達(dá)式，所采取的措施稱為安全約束。
在關(guān)系演算中約定，運(yùn)算只對(duì)表達(dá)式中公式在涉及到的關(guān)系的值范圍內(nèi)操作。這樣就不會(huì)產(chǎn)生無(wú)限關(guān)系和無(wú)窮驗(yàn)證問(wèn)題，關(guān)系演算是安全的。
29. 為什么要對(duì)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化：
查詢優(yōu)化是由DBMS對(duì)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化組合，以提高DBMS的系統(tǒng)效率。要對(duì)關(guān)系代數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的原因是：由于關(guān)系代數(shù)表達(dá)式是由關(guān)系代數(shù)操作組合而成。在關(guān)系代數(shù)操作中，執(zhí)行笛卡爾積和聯(lián)接運(yùn)算最費(fèi)時(shí)間，并且在執(zhí)行過(guò)程中將產(chǎn)生大量的中間結(jié)果，以使系統(tǒng)執(zhí)行效率較低。在執(zhí)行前，由DBMS查詢處理子系統(tǒng)先對(duì)關(guān)系代數(shù)表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化，盡可能早地執(zhí)行選擇和投影操作，以得到較小的中間關(guān)系，減少運(yùn)算量和讀外存塊的次數(shù)，節(jié)省系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間，提高執(zhí)行效率。
30. 簡(jiǎn)述查詢優(yōu)化的優(yōu)化策略：
（1） 在關(guān)系代數(shù)表達(dá)式中盡可能早地執(zhí)行選擇操作。
（2） 把笛卡爾積和隨后的選擇操作合并成F聯(lián)接運(yùn)算。
（3） 同時(shí)計(jì)算一連串的選擇和投影操作，以免分開(kāi)運(yùn)算造成多次掃描文件，從而能節(jié)省操作時(shí)間。
（4） 如果在一個(gè)表達(dá)式中多次出現(xiàn)某個(gè)子表達(dá)式，應(yīng)該將該子表達(dá)式預(yù)先計(jì)算出結(jié)果保存起來(lái)。以免重復(fù)計(jì)算。
（5） 適當(dāng)?shù)膶?duì)關(guān)系文件進(jìn)行預(yù)處理。
（6） 在計(jì)算表達(dá)式之前應(yīng)先估計(jì)一下怎么計(jì)算合算。

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