数据库系统概论并发控制

数据库事务隔离级别与并发控制详解随着数据库的广泛应用，对于数据库事务隔离级别和并发控制的需求也越来越高。

为了保证数据库的数据一致性和可靠性，数据库系统采用了事务隔离级别和并发控制机制。

本文将详细介绍数据库事务隔离级别和并发控制的概念和原理，以及不同隔离级别的特点和应用场景。

首先，我们来了解什么是事务隔离级别。

事务隔离级别指的是多个事务同时运行时彼此之间的影响程度，它提供了一种机制来控制事务的隔离程度，以确保事务在并发环境下执行的可靠性。

数据库管理系统定义了四个标准的事务隔离级别，分别为读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。

读未提交是最低级别的隔离级别，它允许一个事务读取到另一个事务尚未提交的数据。

这个隔离级别最容易导致脏读（Dirty Read）问题，即一个事务读取到了由另一个未提交事务所修改的数据。

读已提交是数据库系统的默认隔离级别，它保证一个事务读取到的数据是已经提交的数据，解决了脏读的问题。

但是读已提交隔离级别可能导致不可重复读（Non-repeatable Read）的问题，即一个事务多次读取同一数据时，得到的结果不一致。

为了解决不可重复读的问题，可重复读隔离级别引入了额外的机制。

在该隔离级别下，一个事务多次读取同一数据时，会得到一致的结果，即使其他事务修改了该数据。

可重复读隔离级别解决了不可重复读的问题，但依然可能导致幻读（Phantom Read）的问题。

幻读指的是在一个事务中的两次查询过程中的数据行的数量发生了不一致的情况。

最高级别的事务隔离级别是串行化，该级别通过对事务进行加锁的方式来实现隔离。

串行化隔离级别确保所有事务按照顺序依次执行，避免了脏读、不可重复读和幻读的问题。

但是串行化的隔离级别会导致系统的并发性能大幅下降，因此在实际应用中很少使用。

除了事务隔离级别，数据库还需要采取并发控制的措施来保证事务的并发执行安全可靠。

数据库系统概论习题集第⼋章数据库并发控制第⼋章数据库并发控制 ⼀、选择题 1．为了防⽌⼀个⽤户的⼯作不适当地影响另⼀个⽤户，应该采取（）。

A. 完整性控制B. 访问控制C. 安全性控制D. 并发控制 2. 解决并发操作带来的数据不⼀致问题普遍采⽤（）技术。

A. 封锁B. 存取控制C. 恢复D. 协商 3．下列不属于并发操作带来的问题是（）。

A. 丢失修改B. 不可重复读C. 死锁D. 脏读 4． DBMS普遍采⽤（）⽅法来保证调度的正确性。

A. 索引B. 授权C. 封锁D. ⽇志 5．事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放，这是（）。

A. ⼀级封锁协议B. ⼆级封锁协议C. 三级封锁协议D. 零级封锁协议 6．如果事务T获得了数据项Q上的排他锁，则T对Q（）。

A. 只能读不能写B. 只能写不能读C. 既可读⼜可写D. 不能读也不能写 7．设事务T1和T2，对数据库中地数据A进⾏操作，可能有如下⼏种情况，请问哪⼀种不会发⽣冲突操作（）。

A. T1正在写A，T2要读A B. T1正在写A，T2也要写A C. T1正在读A，T2要写A D. T1正在读A，T2也要读A 8．如果有两个事务，同时对数据库中同⼀数据进⾏操作，不会引起冲突的操作是（）。

A. ⼀个是DELETE，⼀个是SELECT B. ⼀个是SELECT，⼀个是DELETE C. 两个都是UPDATE D. 两个都是SELECT 9．在数据库系统中，死锁属于（）。

A. 系统故障B. 事务故障C. 介质故障D. 程序故障 选择题答案： (1) D (2) A (3) C (4) C (5) A (6) C (7) D (8) D (9) B　⼆、简答题 1. 在数据库中为什么要并发控制？ 答：数据库是共享资源，通常有许多个事务同时在运⾏。

当多个事务并发地存取数据库时就会产⽣同时读取和/或修改同⼀数据的情况。

若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的⼀致性。

1. 并发控制的主要方法是封锁机制。

2. 标准SQL授权语句中允许权限传播的短语为grant。

3. 函数依赖可能造成的数据异常有数据冗余、删除异常、插入异常、和修改异常四种4. 关系数据库的完整性约束包括域完整性、实体完整性和参照完整性、用户自定义的完整性。

5.分E-R图之间的冲突主要有属性冲突、命名冲突、结构冲突三种6.数据库系统的逻辑模型按照计算机的观点对数据建模，主要包括层次模型、网状模型和关系模型、面向对象模型、对象关系模型等7. 一个关系的候选码中的属性被称为主属性、其它属性被称为非主属性8. 最经常使用的概念模型是E-R9. 在关系模型中，关系操作包括查询、插入、删除和修改等10. 嵌入式SQL语句中为了和主语言语句进行区分，在SQL语句前加前缀EXEC SQL，以分号结束。

11.数据库角色实际上是一组与数据库操作相关的各种权限。

12.DBMS的全称是数据库管理系统。

13. 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、内模式和模式三级构成。

14. 传统的集合操作包括并、交、差、和笛卡尔积。

15. SQL语言具有两种使用方式，分别称为交互式SQL和嵌入式SQL。

16. 在SQL语言中，为了数据库的安全性，设置了对数据的存取进行控制的语句，对用户授权使用grant语句，收回所授的权限使用revoke语句。

17. 数据库设计的几个步骤是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理设计、系统实施、系统运行和维护。

18.关系模型是目前最常用也是最重要的一种数据模型。

采用该模型作为数据的组织方式的数据库系统称为关系数据库系统。

19. SQL语言集数据操纵、数据定义和数据控制功能于一体，充分体现了关系数据语言的特点和优点。

20.三级模式之间的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

21.事务必须具备4个特性：原子性、一致性、隔离性和持久性。

22. 数据完整性可分为：实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性。

简述数据库的并发控制概念以及并发控制的主要方法数据库的并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下，确保数据的一致性和完整性。

并发控制的主要目标是在保证数据库事务的正确执行的同时，提高数据库系统的并发性能。

并发控制的概念：并发控制是指对同一资源的访问是受到一定的控制，以确保数据库的一致性和完整性。

在数据库系统中，多个用户可以同时执行事务，而这些事务可能会对数据库中的数据进行读取和修改操作。

并发控制机制必须保证多个事务对数据库的并发执行不会导致数据的不一致性和冲突。

并发控制的主要方法：1.锁定机制：锁定是指在事务执行期间，对被访问的数据进行加锁，以防止其他事务对该数据进行修改。

锁定机制可以分为共享锁（用于读操作）和排他锁（用于写操作）。

当事务需要对一些数据项进行读取或修改时，需要先获取相应的锁。

如果资源已经被其他事务锁定，则当前事务需要等待资源释放后才能继续执行。

2.时间戳机制：时间戳是给每个事务分配的一个唯一的标识，用来标记事务的开始时间或提交时间。

事务执行期间，每个事务所访问的数据都会被标记上时间戳，以记录事务对数据的读取和修改操作。

在并发执行时，系统可以根据时间戳的顺序来判断事务的串行执行顺序，从而避免冲突和不一致性。

3.多版本并发控制（MVCC）：MVCC是在每个数据项上维护多个版本的数据，每个事务执行时，可以根据事务的时间戳或版本号来读取对应的数据版本。

MVCC对读取操作不加锁，只对写操作加锁，从而提高了并发性能。

当一个事务需要修改一些数据时，会生成新的数据版本，并将新版本的指针指向旧版本，这样其他事务可以继续读取旧版本的数据，不会被阻塞。

4.乐观并发控制：乐观并发控制假设在事务提交时不会发生冲突，因此不对数据进行加锁。

当事务提交时，系统会检查该事务对数据修改时是否发生冲突。

如果没有冲突，该事务的修改操作会被接受，否则会被回滚，重新执行。

除了以上主要的并发控制方法，还有一些辅助的并发控制技术，如死锁检测和恢复、并发控制粒度的调整、多级锁技术等。

数据库管理系统中的并发问题与解决方案在当今信息化时代，数据库管理系统（DBMS）在各个领域中起着重要的作用。

然而，随着数据量的不断增长和用户的不断增多，数据库的并发访问问题逐渐凸显出来。

数据库并发问题可能导致数据不一致、事务冲突和性能下降等不良影响。

因此，采取有效的解决方案来管理并发，提高数据库的处理能力变得至关重要。

一、并发问题的原因在数据库管理系统中，当多个用户同时访问同一个数据资源时，就会发生并发访问。

然而，并发访问可能会导致以下几个问题：1. 数据不一致：当多个用户对同一数据资源进行读写操作时，如果没有合适的并发控制机制，就会导致数据不一致的问题。

有些读操作可能会读取到未提交的事务修改的数据，而有些读操作可能会读取到已提交的事务修改的数据，造成数据的不一致性。

2. 事务冲突：当多个事务同时尝试对某一个数据资源进行修改时，可能会发生事务冲突。

例如，并发事务A和事务B尝试同时修改同一数据行。

若两个事务都顺利完成并提交，可能导致数据的不一致性和完整性问题。

3. 性能下降：过多的并发访问可能导致系统性能的下降。

并发操作会导致资源的竞争和争用，从而增加系统的响应延迟和吞吐量降低。

二、解决方案为了解决数据库管理系统中的并发问题，以下是一些常见且有效的解决方案：1. 事务隔离级别事务隔离级别是数据库提供的一种并发控制机制。

通常有四个隔离级别：读未提交（Read Uncommitted）、不可重复读（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。

在应用程序开发中，可以根据实际需求选取合适的隔离级别。

不同的隔离级别通过锁机制、MVCC （Multi-Version Concurrency Control）或快照隔离技术来实现并发控制。

2. 锁机制锁机制是一种常用的并发控制手段。

基于锁机制的并发控制分为悲观并发控制和乐观并发控制。

悲观并发控制通过在事务执行过程中获取并持有资源的锁，强制限制资源的并发访问，从而保证数据的一致性和完整性。

数据库中的并发控制技术研究随着互联网的快速发展和大规模数据的日益涌现，数据库管理系统成为了现代信息系统的核心组成部分。

在这些系统中，多用户同时访问和操作数据库的需求变得越来越迫切，而这就引发了并发控制的问题。

并发控制是数据库管理系统中的一个关键概念，它确保多个并发执行的事务可以正确地访问和修改数据，同时保持数据的一致性和完整性。

在数据库中，事务是指一系列要么全部成功要么全部失败的数据库操作。

并发是指多个事务在同一时间段内同时执行。

当多个事务并发执行时，可能会引发以下问题：1. 丢失修改：当两个事务同时对同一数据项进行修改时，可能会导致其中一个事务的修改被另一个事务覆盖。

2. 脏读：一个事务读取到另一个事务修改但未提交的数据，这种读取被称为脏读，因为最终这个修改可能会回滚，导致读取到的数据变得无效。

3. 不可重复读：一个事务多次读取同一数据项，但在事务执行过程中，另一个事务对数据项进行了修改，导致两次读取到的数据不一致。

为了解决这些问题，数据库管理系统提供了多种并发控制技术，下面将介绍其中的几种。

1. 锁技术锁技术是一种最基本和常见的并发控制技术。

通过在数据项上设置锁，可以保证同一时间只有一个事务能够对该数据项进行修改。

当一个事务想要对某个数据项进行操作时，它必须先获取锁，如果这个数据项已被其他事务锁定，则需要等待。

2. 串行化调度串行化调度是最简单和最保守的并发控制技术，它确保所有事务按照一个确定的顺序执行，这样就避免了并发操作导致的问题。

然而，串行化调度的缺点是存在性能问题，因为每个事务必须等待前一个事务完成后才能执行。

3. 时间戳技术时间戳技术是一种基于时间戳的并发控制技术。

每个事务都被分配一个唯一的时间戳，在事务执行过程中，数据库管理系统会根据时间戳来确定事务的执行顺序。

如果一个事务的时间戳早于另一个事务的时间戳，则该事务先执行，否则等待。

时间戳技术能够提高并发性能，但可能会导致一些事务的回滚和重试。

第11章并发控制一、选择题1．实现数据库并发控制的主要方法是（）。

A．授权B．索引C．日志D．封锁【答案】D【解析】数据库管理系统对事务的并发执行进行控制，以保证数据库一致性，最常用的方法是封锁的方法，即当一个事务访问某个数据项时，以一定的方式锁住该数据项，从而限制其他事务对该数据项的访问。

2．在并发控制技术中最常用的是封锁，对于共享锁（S）和排他锁（X）来说，下面列出的相容关系中，哪一个是正确的（）。

A．X-X：相容B．S-S：相容C．S-X：相容D．X-S：相容【答案】B【解析】为了避免发生并发操作引起的数据不一致性问题，则采用数据封锁技术实现并发控制。

封锁是防止存取同一资源的用户之间相互干扰的机制，即当一个用户对数据库某个数据对象执行修改操作时，对该部分数据加锁，拒绝其他用户对该部分的并发访问要求，直至该事务执行完毕才释放数据对象；所以只有当两事务都是读取数据且都加S锁时才相容。

3．如果系统发生死锁，参与死锁的进程的个数至少是（）个。

A．3B．1C．2D．4【答案】C【解析】由于各进程互相独立地活动，不断申请和释放软硬件资源，可能会出现这样一种状态：两个或两个以上的进程彼此等待对方拥有的而又不会释放的资源，则所有进程都不能进一步向前运行，这种状态就称为死锁。

因此，参与死锁的进程至少是两个。

4．对数据对象施加封锁可能会引起活锁和死锁问题，避免活锁的简单方法是采用（）的策略。

A．顺序封锁法B．依次封锁法C．优先级高先服务D．先来先服务【答案】D【解析】活锁：某个事务永远得不到对某个数据资源的封锁，从而永远处于等待状态的现象；采用先来先服务的策略可以有效地避免活锁。

5．二级封锁协议可防止（）。

A．不可重复读、丢失修改B．读“脏”数据C．读“脏”数据、丢失修改D．不可重复读、读“脏”数据【答案】C【解析】一级封锁协议可防止丢失修改；二级封锁协议可以防止丢失修改和读“脏”数据；三级封锁协议可防止丢失修改、读“脏”数据和不可重复读。

试题四一、单项选择题得分本大题共20小题,每小题分,共30分在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内;错选、多选或未选均无分;1. 数据库系统的特点是、数据独立、减少数据冗余、避免数据不一致和加强了数据保护;A．数据共享B．数据存储C．数据应用D．数据保密2.数据库系统中,物理数据独立性是指;A．数据库与数据库管理系统的相互独立B．应用程序与DBMS的相互独立C．应用程序与存储在磁盘上数据库的物理模式是相互独立的D．应用程序与数据库中数据的逻辑结构相互独立3.在数据库的三级模式结构中,描述数据库中全体数据的全局逻辑结构和特征的是;A．外模式B．内模式C．存储模式D．模式4. 关系模型的数据结构是;A．层次结构B．二维表结构C．网状结构 D．封装结构5. 关系模型中,一个候选码;A．可由多个任意属性组成B．至多由一个属性组成C．可由一个或多个其值能唯一标识该关系模式中任何元组的属性组成D．必须由多个属性组成6．自然连接是构成新关系的有效方法;一般情况下,当对关系R和S使用自然连接时,要求R和S含有一个或多个共有的;A．元组B．行C．记录D．属性7．设关系R和S的属性个数分别是2和3,那么R S等价于1<2A．σ1<2R⨯S B．σ1<4R⨯SC．σ1<2R S D．σ1<4R S8．SQL语言具有的功能;A．关系规范化、数据操纵、数据控制B．数据定义、数据操纵、数据控制C．数据定义、关系规范化、数据控制D．数据定义、关系规范化、数据操纵9．假定学生关系是SS,SNAME,SEX,AGE,课程关系是CC,CNAME,TEACHER,学生选课关系是SCS,C,GRADE;要查找选修“COMPUTER”课程的“女”学生姓名,将涉及到关系;A．S B．SC,C C．S,SC D．S,C,SC10. 已知关系SPJS,P,J,QTY,把对关系SPJ的属性QTY的修改权授予用户张三的T-SQL语句是 CA. GRANT QTY ON SPJ TO 张三B. GRANT UPDA TE ON SPJ TO张三C. GRANT UPDA TE QTY ON SPJ TO张三D. GRANT UPDA TE ON SPJ QTY TO张三11.图1中是关系完备的系统A B C D图112．在RU中,如果X→Y,并且对于X的任何一个真子集X',都有X'→Y,则;A. Y函数依赖于XB. Y对X完全函数依赖C.X为U的候选码D. R属于2NF13．关系规范化中的插入操作异常是指A．不该删除的数据被删除B．不该插入的数据被插入C．应该删除的数据未被删除D．应该插入的数据未被插入14．在数据库设计中, E－R图产生于A．需求分析阶段B．物理设计阶段C．逻辑设计阶段D．概念设计阶段15．在合并分E-R图时必须消除各分图中的不一致;各分E-R图之间的冲突主要有三类,即属性冲突、命名冲突和结构冲突,其中命名冲突是指;A．命名太长或太短B．同名异义或同义异名C．属性类型冲突D．属性取值单位冲突16．事务是数据库运行的基本单位;如果一个事务执行成功,则全部更新提交；如果一个事务执行失败,则已做过的更新被恢复原状,好像整个事务从未有过这些更新,这样保持了数据库处于状态;A．安全性B．一致性C．完整性D．可靠性17. 用来记录对数据库中数据进行的每一次更新操作;A．后援副本B．日志文件C．数据库D．缓冲区18．若事务T对数据对象A加上S锁,则;A.事务T可以读A和修改A,其它事务只能再对A加S锁,而不能加X 锁;B．事务T可以读A但不能修改A,其它事务能对A加S锁和X锁;C．事务T可以读A但不能修改A,其它事务只能再对A加S锁,而不能加X 锁;D．事务T可以读A和修改A,其它事务能对A加S锁和X锁;19. 设有两个事务T1、T2,其并发操作如图1所示,下面评价正确的是A. 该操作不存在问题B.该操作丢失修改C.修改该操作不能重复读D.该操作读“脏”数据T1 T2readAreadBsum=A+BreadAA＝A2writeAreadAreadBsum=A+BwriteA+B图220. 已知事务T1的封锁序列为：LOCK SA…LOCK SB…LOCK XC…UNLOCKB …UNLOCK A …UNLOCK C 事务T2的封锁序列为：LOCK SA …UNLOCK A …LOCK SB…LOCK XC …UNLOCK C …UNLOCK B则遵守两段封锁协议的事务是 和T 2 D .没有二、填空题本大题共10小题,每小题1分,共10分请在每小题的空格中填上正确答案;错填、不填均无分;1. 数据管理经历了人工管理、文件系统、 三个阶段;2. 数据模型由数据结构、数据操作和 三部分组成;3. 在Student 表的Sname 列上建立一个聚簇索引的SQL 语句为：CREATE Stusname ON studentSname4. SELECT 语句查询条件中的谓词“=ANY ”与运算符 等价;5. 关系模式R{A,B,C},{A,C →B,A,B →C,B →C}最高可达到第 范式;6. 数据抽象主要有分类和 两种;7. 存在一个等待事务集{T 0,T 1,…,T n },其中T 0正等待被T 1锁住的数据项,T 1正等待被T 2锁住的数据项,T n-1正等待被T n 锁住的数据项,且T n 正等待被T 0锁住的数据项,这种情形称为 ; 8. “为哪些表,在哪些字段上,建立什么样的索引”这一设计内容应该属于数据库设计中的 设计阶段;9. 并发控制的主要方法是 机制;10. 故障分为事务故障、 和介质故障三种;三、简答题本大题共3小题,每小题5分,共15分1. 简述等值连接与自然连接的区别和联系;2．说明视图与基本表的区别和联系3．简述事务的特性;四、设计题第1题20分,第2题10分,共30分1.设有一个工程供应数据库系统,包括如下四个关系模式：●SSno,Sname, Status,City；●PPno,Pname,Color,Weight；●JJno,Jname,City；●SPJSno,Pno,Jno,Qty；供应商表S由供应商号、供应商名、状态、城市组成；零件表P 由零件号、零件名、颜色、重量组成；工程项目表J由项目号、项目名、城市组成；供应情况表SPJ由供应商号、零件号、项目号、供应数量组成；1用关系代数查询没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号；3分2用关系代数查询至少使用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO；3分3用ALPHA语言查询供应工程J1零件为红色的供应商号SNO；2分4用T-SQL语句建立“供应商”S表主码必须定义；2分5用SQL查询工程J1使用的各种零件的名称和使用数量；3分6用SQL查询没有使用天津供应商生产的零件的工程号；3分7用SQL语句将全部红色零件改为蓝色；2分8用SQL语句将S2,P4,J6,400插入供应情况关系;2分2．设有关系STUDENTS,SNAME,SDEPT,MNAME,CNAME,GRADE,S,CNAME 为候选码,设关系中有如下函数依赖：S,CNAME→SNAME,SDEPT,MNAMES→SNAME,SDEPT,MNAMES,CNAME→GRADESDEPT→MNAME试求下列问题：1关系STUDENT属于第几范式3分2如果关系STUDENT不属于BCNF,请将关系STUDENT逐步分解为巧BCNF;7分要求：写出达到每一级范式的分解过程,并指明消除什么类型的函数依赖;五、综合题15分某医院病房管理系统中,包括四个实体型,分别为：科室：科名,科地址,科电话病房：病房号,病房地址医生：工作证号,姓名,职称,年龄病人：病历号,姓名,性别且存在如下语义约束：①一个科室有多个病房、多个医生,一个病房只能属于一个科室,一个医生只属于一个科室；②一个医生可负责多个病人的诊治,一个病人的主管医生只有一个；③一个病房可入住多个病人,一个病人只能入住在一个病房;注意：不同科室可能有相同的病房号;完成如下设计：1画出该医院病房管理系统的E－R图；5分2将该E-R图转换为关系模型；5分要求：1:1和1:n的联系进行合并3指出转换结果中每个关系模式的主码和外码;5分试题四参考答案与评分标准一、选择题每题分1．A 2．C 3．D 4．B 5．C 6．D 7．B 8．B 9．D 10．C11．C 12．B 13．D 14．D 15．B 16．B 17．B 18．C 19．C 20．A二、填空题每题1分1. 数据库系统2. 完整性约束3. CLUSTER INDEX4. IN5.三6.聚集7.死锁8.物理9.封锁10.系统故障三、简答题每题5分1、参考答案：答：连接运算符是“=”的连接运算称为等值连接;它是从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A,B属性值相等的那些元组,即等值连接为：R∞S={trts|tr∈R∧ts∈S∧trA=tsB}A=B自然连接是一种特殊的等值连接,它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组,并且在结果中把重复的属性列去掉;2、参考答案：答：视图是从一个或几个基本表导出的表,它与基本表不同,是一个虚表,数据库中只存放视图的定义,而不存放视图对应的数据,这些数据存放在原来的基本表中,当基本表中的数据发生变化,从视图中查询出的数据也就随之改变;视图一经定义就可以像基本表一样被查询、删除,也可以在一个视图之上再定义新的视图,但是对视图的更新操作有限制;3、参考答案：答：事务具有四个特性,即ACID特性：1原子性：事务中包括的所有操作要么都做,要么都不做;2一致性：事务必须使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态;3隔离性：一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的;4持续性：事务一旦提交,对数据库的改变是永久的;四、设计题１、参考答案：1πJno J-πJnoσCity='天津' S SPJσColor='红' P2πPno,Jno SPJ÷πPnoσSno='S1' SPJ3RANGE P PXGET W : ='J1'∧∃PX=∧PX..Color='红'4CREATE TABLE SSno CHAR6 PRIMARY KEY,Sname CHAR10,Status INT,City CHAR20;5SELECT Pname,TotalQty FROM SELECT Pno,SUMQty TotalQty FROM SPJ WHERE Jno='J1' GROUP BY Pno X,P WHERE =;6SELECT Jno FROM J WHERE Jno NOT IN SELECT Jno FROM SPJ WHERE Sno IN SELECT Sno FROM S WHERE City='天津';或：SELECT Jno FROM J WHERE NOT EXISTS SELECT FROM SPJ,S WHERE = AND = AND City='天津';或：SELECT Jno FROM J WHERE NOT EXISTS SELECT FROM SPJ WHERE = AND EXISTS SELECT FROM S WHERE = AND City='天津';7UPDATE P SET Color='蓝' WHERE Color='红';8INSERT INTO SPJ V ALUES'S2','P4','J6',400评分标准：第1、2、5、6每题3分,其余每题2分,书写是否正确、规范、合理需酌情处理,能正确写出大体结构给一半分,局部漏写、错写视情节扣分,大体结构不正确一律不给分;2、参考答案：1关系STUDENT是1NF,因为F中存在非主属性S NAME,SDEPT,MNAME对侯选码S,CNAME的部分函数依赖;2首先消除部分函数依赖S,CNAME→SNAME,SDEPT,MNAME将关系分解为：R1S,SNAME,SDEPT,MNAME,F1 = { S→SNAME,SDEPT,MNAME}R2S,CNAME,GRADE,F2={S,CNAME→GRADE}在关系R1中存在非主属性对候选码的传递函数依赖S→SDEPT,所以将R1进一步分解：R11S,SNAME,SDEPT ,F11 = { S→SNAME,SDEPT}R12SDEPT,MNAME,F12 = { SDEPT→MNAME}在R2,R11,R12关系模式中函数依赖都是非平凡的,并且决定因素均是候选码,所以上述三个关系模式均是BCNF;评分标准：1回答R是1NF并正确说明理由3分,没有正确回答出理由扣1分;2两次分解各3分,每步所得的两个关系模式各分；正确回答消除什么类型的函数依赖和正确说明所得的三个关系模式是BCNF各1分;五、综合题参考答案：1本题的E-R图如下图所示;某医院病房管理系统的基本E-R图2转化后的关系模式如下：科室科名,科地址,科电话病房病房号,病房地址,科名医生工作证号,姓名,职称,年龄,科名病人病历号,姓名,性别,主管医生,病房号,科名3每个关系模式的主码、外码如下：科室：主码是科名；病房：主码是科名十病房号,外码是科名；医生：主码是工作证号,外码是科名；病人：主码是病历号,外码是科名十病房号;评分标准：1四个联系各分,名称一定可表达联系含义,联系类型错误不给分；四个实体型属性漏写、错写扣分,漏写一个实体型扣1 分;2转化后的科室关系模式、病房关系模式、医生关系模式各１分,有一个属性不正确均不给分,病人关系模式2分,漏写一个属性扣1分,3病房关系模式主码1 分、病人关系模式外码分,其余各分;。

1、在并发控制中引入两段锁协议的目的是（）。

（2.0）A、为了解决并行执行时可能引起的死锁问题B、为了解决并行执行时可能引起的活锁问题C、为了解决交叉调度的不可串行化问题D、为了解决不同的调度导致不同的运行结果正确答案： C2、概念模型独立于（）。

（2.0）A、 E-R模型B、硬件设备和DBMSC、操作系统和DBMSD、 DBMS正确答案： B3、在关系数据库系统中，如果数据库的关系模型发生了变化，那么用户的应用程序（）。

（2.0）A、必须作弊B、必须改变C、自动改变D、可以不变正确答案： D4、笛卡尔积是域上的一种（）运算。

（2.0）A、集合B、算术C、逻辑D、科学操纵语言正确答案： A5、在数据库中，面向对象的数据模型是一种（）。

（2.0）A、概念模型B、逻辑模型C、物理模型D、形象模型正确答案： B6、以下哪种操作能够实现实体完整性（）。

（2.0）A、设置唯一键B、设置外键C、减少数据冗余D、设置主键正确答案： D7、规范化理论是关系数据库进行逻辑设计的理论依据,根据这个理论,关系数据库中的关系必须满足:其每一属性都是( )。

（2.0）A、互不相关的B、不可分解的C、长度可变的D、互相关联的正确答案： B8、如果模式是BCNF，则模式R必定是________，反之，则___________成立。

（）（2.0）A、3NF，不一定B、3NF，一定C、2NF，不一定D、2NF，一定正确答案： A9、在数据库管理系统中，以下 SQL 语句书写顺序正确的是（）。

（2.0）A、SELECT→FROM→GROUP BY→WHEREB、SELECT→FROM→WHERE→GROUP BYC、SELECT→WHERE→GROUP BY→FROMD、SELECT→WHERE→FROM→GROUP BY正确答案： B10、在S表中的STU_NAME列上创建一个唯一性索引IX_S，正确的命令是（）。

（2.0）A、 CREATE UNIQUE INDEX IX_S ON S(STU_NAME)B、 CREATE CLUSTERED INDEX IX_S ON S(STU_NAME)C、 CREATE INDEX IX_S ON S(STU_NAME)D、 CREATE INDEX IX_S ON S(STU_NAME DESC)正确答案： A11、SQLServer支持（）的登录方式。

选择题①1. 在数据库技术发展过程中，文件系统和数据库系统的本质区别是数据库系统具有（）。

A．数据结构化B．数据无冗余 C．数据共享 D.数据独立性2. 数据库系统中，用户使用的数据视图用（）描述，该视图是用户与数据库系统之间的接口。

A．外模式B．内模式 C．存储模式D．概念模式3. 关于查询优化，下列表述不正确的是（）A. 选择运算尽可能先做B. 投影运算和选择运算分开进行C. 找出公共子表达式D. 把投影同其前后的双目运算符结合起来4. 为使程序员编程时既可使用数据库语言又可使用常规的程序设计语言，数据库系统需要把数据库语言嵌入到（）中。

A．编译程序 B．操作系统C．中间语言D．宿主语言5. 已知关系R和S如表1和表2所示，R的属性A是主码，属性B是外码，S的属性B是主码。

如果要在R中插入一个元组，则（）不能插入。

表1 表2A．（a5,b5,7） B．（a6,b4,1）C．（a7,b3,3） D．（a8,b2,1）6. 要控制两个表中数据的完整性和一致性可以设置"参照完整性"，要求这两个表（）。

A. 是同一个数据库中的两个表B. 是不同数据库中的两个表C. 是两个自由表D. 一个是数据库表另一个是自由表7. 假定学生关系是S(S#，SNAME，SEX，AGE)，课程关系是C(C#，CNAME，TEACHER)，学生选课关系是SC(S#，C#，GRADE)。

若要查找成绩不及格的学生姓名及不及格的课程号，正确的SQL语句是（）。

A. SELECT SNAME，C# FROM S，C WHERE （GRADE<60）AND （SC．C#=C．C#）B. SELECT SNAME，C# FROM S，SC WHERE （GRADE<60）AND （S．S#=SC．S#）C. SELECT SNAME，C# FROM S，SC WHERE （GRADE<60）AND （SC．C#=C．C#）D. SELECT SNAME，C# FROM S，C WHERE （GRADE<60）AND （S．S#=SC．S#）8. 把对关系S的属性SNAME的修改权授予用户CHEN的SQL语句是（）A．GRANT SNAME ON S TO CHENB. GRANT UPDATE ON S TO CHENC. GRANT UPDATE (SNAME) ON S TO CHEND. GRANT UPDATE ON S (SNAME) TO CHEN9. 在数据库的表定义中，断言属于数据的什么约束（）A.实体完整性B.参照完整性C.用户自定义D.用户操作10. 不包含在任何候选码字中的属性称为（）A．非主属性B．主属性C．复合属性 D．关键属性11.事务的持续性是指 ( )A．事务中包括的所有操作要么都做，要么都不做B．事务一旦提交，对数据库的改变是永久的C．一个事力内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的D．事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态12. SQL语言具有两种使用方式，分别称为交互式SQL和（）A．提示式SQL B．多用户SQL C．嵌入式SQL D．解释式SQL13. 若事务T对数据R已经加S锁，则其他事务对数据R （）A．可以加S锁不能加X锁B．不能加S锁可以加X锁C．可以加S锁也可以加X锁D．不能加任何锁14. 并发操作会带来哪些数据不一致性( )A．丢失修改、不可重复读、脏读、死锁B．不可重复读、脏读、死锁C．丢失修改、脏读、死锁D．丢失修改、不可重复读、脏读15. 假定学生关系是S(S#，SNAME，SEX，AGE)，课程关系是C(C#，CNAME，TEACHER)，学生选课关系是SC(S#，C#，GRADE)。

《数据库系统概论》课后习题及参考答案D数据库的数据不再面向某个应用而是面向整个系统，因此可以被多个用户、多个应用、用多种不同的语言共享使用。

由于数据面向整个系统，是有结构的数据，不仅可以被多个应用共享使用，而且容易增加新的应用，这就使得数据库系统弹性大，易于扩充。

三、数据独立性高数据独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。

数据库管理系统的模式结构和二级映象功能保证了数据库中的数据具有很高的物理独立性和逻辑独立性。

四、数据由 DBMS统一管理和控制数据库的共享是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据甚至可以同时存取数据库中同一个数据。

为此， DBMS 必须提供统一的数据控制功能，包括数据的安全性保护，数据的完整性检查，并发控制和数据库恢复。

６．数据库管理系统的主要功能有哪些？①数据库定义功能；②数据存取功能；③数据库运行管理；④数据库的建立和维护功能。

７．试述数据模型的概念、数据模型的作用和数据模型的三个要素。

数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。

一般地讲，数据模型是严格定义的概念的集合。

这些概念精确地描述系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。

因此数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

①数据结构：是所研究的对象类型的集合，是对系统的静态特性的描述。

②数据操作：是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许进行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则，是对系统动态特性的描述。

③数据的约束条件：是完整性规则的集合，完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。

８．试述概念模型的作用。

概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。

概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。

数据库性能与并发控制的测试与评估方法概述：数据库是现代信息系统中必不可少的组成部分，负责存储和管理大量的结构化数据。

随着用户数量和数据量的增加，数据库的性能和并发控制成为一个非常重要的问题。

本文将介绍数据库性能和并发控制的测试与评估方法，以帮助开发人员优化数据库系统的性能和并发能力。

一、数据库性能测试方法：1.负载测试：负载测试是一种评估数据库性能的方法，通过模拟实际运行环境中的并发用户访问数据库来测量数据库的性能。

负载测试可以通过增加并发访问用户数、请求的处理速度或者增加数据量来模拟高负载环境下的数据库性能。

2.基准测试：基准测试是一种对数据库系统进行基本性能测试的方法，通过运行一系列的标准测试用例来衡量数据库的性能。

基准测试的目标是确定数据库在正常工作负载下的性能表现，并记录下性能指标，以供后续测试和优化使用。

3.压力测试：压力测试是一种通过对数据库系统施加高负载的方法，来测试数据库在极限负载情况下的性能。

压力测试可以通过增加并发用户数、请求的处理速度或者增大数据量来模拟高负载场景，并检查系统的响应时间和稳定性。

二、数据库并发控制的评估方法：1.事务测试：事务是数据库中用于保持数据一致和完整性的机制，事务测试可以评估数据库在并发访问下事务的正确性和性能表现。

事务测试可以模拟并发事务的执行，观察并记录事务的执行结果、吞吐量和响应时间，以评估数据库的并发控制能力。

2.锁竞争测试：锁竞争是数据库并发控制中常见的问题之一，通过模拟并发访问下的锁竞争情况，可以评估数据库在高并发访问下锁竞争的表现，并检查数据库的死锁情况。

通过观察竞争锁的数量、持有锁的时间和死锁的发生频率，可以评估数据库的并发控制策略和性能。

3.并发控制算法测试：并发控制算法是数据库中用于解决并发访问冲突的关键技术，通过模拟不同的并发控制算法，可以评估数据库在不同并发控制策略下的表现。

通过观察并记录事务的提交时间、并发控制冲突的解决率和性能指标，可以评估不同并发控制算法的优劣。

试题一1.网状模型：网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。

2.部分函数依赖：部分函数依赖：即局部依赖，对于一个函数依赖W→A，如果存在X ⊆W(X包含于W)有X→A成立，那么称W→A是局部依赖，否则称W→A为完全依赖。

3.事务：事务是用户定义的一组对数据库中的数据的操作序列，是操作数据库的最小逻辑单位，具有原子性、一致性、隔离性和持续性(永久性)的特点4.数据安全性控制数据库的安全性控制主要是防止对数据库的非法使用所造成数据库的泄漏、篡改或破坏，与数据保密相关试题二1.完全函数依赖：完全函数依赖：在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集X’，都有X’→ Y，则称Y对X完全函数依赖2.模式：关系模式：关系模式实际上就是记录类型。

它包括：模式名，属性名，值域名以及模式的主键。

关系模式仅是对数据特性的描述。

SQL模式：SQL模式即为数据库模式，被定义为基本表的集合。

一个SQL 模式由模式名和模式拥有者的用户名或账号来确定,并包含模式中每一个元素(基本表、视图、索引)的定义。

创建一个SQL模式，也就是定义了一个存储空间。

3.数据库三级组织结构：（1）数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。

（2）外模式是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，涉及的是数据的局部的逻辑结构。

模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据视图。

模式描述的是数据的全局逻辑结构。

内模式是数据在数据库系统内部的表示，即对数据物理结构和存储方式的描述。

（3）数据库系统在这三级模式之间提供了两层映象：外模式／模式映象和模式／内模式映象，保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

4.并发控制数据库的并发控制是指数据库合理调度并发事务，避免并发事务之间的相互干扰造成数据的不一致性。

在并发控制中一般采取封锁的机制。

试题三1.函数依赖：函数依赖：设R(U)是属性集U上的关系模式。

数据库并发控制技术(3)（三）封锁封锁是事项并发控制的一个非常重要的技术。

所谓封锁就是事务T在对某个数据对象，例如，在标、记录等操作之前，先向系统发出请求，对其加锁。

加锁后事务T就对数据库对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他事务不能更新此数据对象。

1、封锁类型DBMS通常提供了多种数据类型的封锁。

一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制是由封锁类型决定的。

基本的封锁类型有两种：排他锁（exclusive lock，简记为X锁）和共享锁（share lock 简记为S锁）排他锁又称为写锁。

若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。

这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。

共享锁又称为读锁。

若事务T对数据对象A加上S锁，则其他事务只能再对A加S锁，而不能加X 锁，直到T释放A上的锁。

这就保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

排他锁与共享锁的控制方式可以用下图的相容矩阵来表示。

在下图的封锁类型相容矩阵中，最左边一列表示事务T1已经获得的数据对象上的锁的类型，其中横线表示没有加锁。

最上面一行表示另一事务T2对同一数据对象发出的封锁请求。

T2的封锁请求能否被满足用Y和N表示，其中Y表示事务T2的封锁要求与T1已持有的锁相容，封锁请求可以满足。

N表示T2的封锁请求与T1已持有的锁冲突，T2请求被拒绝。

２、封锁粒度X锁和S锁都是加在某一个数据对象上的。

封锁的对象可以是逻辑单元，也可以是物理单元。

例如，在关系数据库中，封锁对象可以是属性值、属性值集合、元组、关系、索引项、整个索引、整个数据库等逻辑单元；也可以是页（数据页或索引页）、块等物理单元。

封锁对象可以很大，比如对整个数据库加锁，也可以很小，比如只对某个属性值加锁。

封锁对象的大小称为封锁的粒度（granularity）。

数据库事务处理中的死锁与并发控制策略在数据库管理系统中，死锁和并发控制是关键的概念，涉及到确保多个并发事务能够同时运行而不发生冲突的问题。

本文将讨论数据库事务处理中的死锁和并发控制策略，以解决这些问题。

一、死锁的概念和原因1. 死锁的定义死锁是指两个或多个事务互相等待对方持有的资源，并导致彼此无法继续执行的情况。

如果不采取措施来解决死锁，系统将进入无限等待的状态。

2. 死锁的产生原因死锁通常由以下四个条件同时满足而产生：- 互斥条件：资源只能被一个事务占用，其他事务需要等待。

- 持有并等待条件：事务在持有一些资源的同时，还等待获取其他资源。

- 不可剥夺条件：已被一事务占用的资源不能被其他事务剥夺。

- 循环等待条件：一系列事务形成一种循环等待资源关系。

二、死锁的检测与解决策略1. 死锁的检测死锁的检测是指通过算法检测系统中是否有死锁的发生，一旦检测到死锁，系统可以采取相应的策略来解决。

常见的死锁检测算法有图论算法和资源分配图算法。

2. 死锁的解决策略- 死锁预防：通过破坏死锁产生的四个必要条件之一来预防死锁的发生。

例如，破坏持有并等待条件，要求事务在执行前一次性申请所需的全部资源。

- 死锁避免：通过事务请求资源时的动态分配，根据资源的状况决定是否分配给请求资源的事务。

常用的避免算法有银行家算法和资源分配图算法。

- 死锁检测与解除：先进行死锁检测，一旦检测到死锁的存在，通过撤销事务、资源抢占或回滚等方式解除死锁。

三、并发控制策略1. 一致性与隔离级别一致性和隔离级别是数据库中的重要概念，用于定义并发事务的行为和执行结果的可见性。

- 一致性：确保并发事务的执行结果与顺序执行结果相同。

基本原则是事务应该遵守数据库的完整性约束和业务逻辑。

- 隔离级别：定义了一种隔离的程度，用于控制并发事务间相互干扰的程度。

隔离级别从低到高分为读未提交、读提交、可重复读和串行化。

2. 并发控制技术为了确保并发执行的多个事务能够正确地访问和修改数据库，数据库管理系统中使用了多种并发控制技术。

数据库系统概论（第5版）习题解析与实验指导一、习题解析1．简述数据库系统的主要特点(1) 数据独立性：数据库系统对用户提供的是一组描述数据的抽象，数据库系统处理的是数据的逻辑结构、而非实际的数据物理存储于计算机上的细节；(2) 数据全面性：数据库系统可以把多个应用程序共享的数据存储在一次中，并提供所有应用程序使用；(3) 集成性：在数据库中，一个属性及它的值可以被应用到多个不同的实体中，从而大大提高系统的效率，避免了重复的输入；(4) 高性能：数据库系统采用了专门的存储、安全、编程及检索等技术，大大提高了系统的性能；(5) 并发性：数据库系统可以容许多个用户的并发访问，允许每个用户在不影响其他用户完成他们请求的情况下进行操作；(6) 数据准确性：数据库系统可以采取不同的手段确保数据的准确、完整性及时效性；(7) 可移植性：由于数据库系统基于标准的数据模型和数据操作语言，数据的描述和程序的执行可以在多种不同计算机平台移植。

2．简述实体联系模型的特点(1)实体联系模型是基于关系模式的数据模型，它将实体和它们之间的联系以图的形式表示；(2)实体可以被称为实体集，它是由类似的实例组成，每个实例有一组属性；(3)联系是特定实体之间存在的关系，它们也可以被称为联系集；(4)实体及联系之间对于数据的有效管理；(5)实体联系模型的实例代表了随着时间及业务的变化而发生的变化。

3．简述数据库规范化的意义(1)降低数据冗余，节省空间：规范化可以降低数据的冗余，减少数据浪费的存储空间。

(2)提高系统的处理速度：数据库规范化可以更加有效地组织数据，使得数据检索及处理变得更加快捷。

(3)提高数据操作的安全性：规范化可以防止存在安全隐患的非标准化数据处理，从而为数据操作提供充足的安全保障。

(4)提高数据操作的灵活性：数据规范化可以使数据操作更加灵活，对于多变的业务场景可以更加方便地提供数据应用支持。

二、实验指导1．实验目的本实验旨在让学生熟悉数据库系统概论（第五版）书中讲解的内容，从而掌握实体联系模型及数据库规范化的一般原则。