考研复试数据库原理面试题（四）—关系数据库设计与设计理论

写作目的：为了应对考研复试中的面试，我整理了导师可能提问的地方，力求用口语化的语言描述出来。

这只是一部分，陆续还有数据库原理的其它章节，还会推出数据结构、计算机网络复试题整理。

数据库原理我的参考书是《数据库原理及应用第二版（雷景生）》，因为一些机缘巧合选择了这本书。不过没关系，网上有很多关于数据库原理的面试题，而且答案也很容易搜到。思维导图在我的processon。如果对你有帮助就打赏一下吧。

https://www.processon.com/view/link/5e7e0107e4b027d999d2cb1d

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目录

为什么范式会出现？

解释1到4范式和BC范式？

如何判断复杂关系模式中的候选码

什么是数据库设计？

数据库设计的几个阶段和目标

数据库设计几个主流方法

什么是弱实体？

概念设计的三种方法？

E-R模式合并时发生的三种冲突

逻辑设计阶段主要的内容和步骤

物理设计的内容和步骤

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为什么范式会出现？

在数据库设计中，不合理的设计会导致数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常。这些都是由于不合理的数据依赖导致的，范式理论的出现为了解决不合理的数据依赖，是数据库设计规范化。

解释1到4范式和BC范式？

1NF:数据库中的每一列都是不可分割的简单属性。不满足这一条的数据库就不能称为关系型数据库。

2NF：在1NF的基础上，非码属性必须完全依赖于候选码

3NF：在2NF基础上，任何非主属性不依赖于其它非主属性。

BCNF:在1NF的基础上，所有的函数依赖，例如X->Y，决定因素X中都包含了R的一个候选码

4NF：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。

规范化的过程中：

1NF到2NF消除了非主属性对码的部分函数依赖；

2NF到3NF消除了非主属性对码的传递函数依赖；

3NF到BCNF消除了主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖；

BCNF到4NF消除了非平凡且非函数依赖的多值依赖。

如何判断复杂关系模式中的候选码

（1）如果有属性不在函数依赖集中出现，那么它必须包含在候选码中；

（2）如果有属性不在函数依赖集中任何函数依赖的右边出现，那么它必须包含在候选码中；

（3）如果有属性只在函数依赖集的左边出现，则该属性一定包含在候选码中。

（4）如果有属性或属性组能唯一标识元组，则它就是候选码；

什么是数据库设计？

是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。

数据库设计的几个阶段和目标

1. 需求分析： 分析用户的需求，包括数据、功能和性能需求；生成系统分析报告。

2. 概念结构设计：主要采用E-R模型进行设计，包括画E-R图；生成全局E-R图

（上面两步独立于数据库管理系统）

3. 逻辑结构设计：通过将E-R图转换成表，实现从E-R模型到关系模型的转换，进行关系规范化；

4. 数据库物理设计：主要是为所设计的数据库选择合适的存储结构和存储路径；

（上面两步与数据库管理系统相关）

5. 数据库的实施：包括编程、测试和试运行；

6. 数据库运行和维护：系统的运行和数据库的日常维护

数据库设计几个主流方法

直观设计法：完全凭直觉。

规范设计法：比较普遍的有新奥尔良法、基于E-R图法、基于3NF范式法，基于抽象语法规范的设计方法。新奥尔良法：比较权威的设计法，它的设计分四个阶段，就是大家耳熟能详的需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计阶段。

计算机辅助设计法：通过人机交互的方式来完成设计的某些过程。

什么是弱实体？

弱实体(weak entity)是一种数据库系统术语。其定义为一个实体对于另一个实体（一般为强实体，也可以是依赖于其他强实体的弱实体）具有很强的依赖联系，而且该实体主键的一部分或全部从其强实体（或者对应的弱实体依赖的强实体）中获得，则称该实体为弱实体。

概念设计的三种方法？

自顶向下法：首先认定用户关心的实体和实体之间的联系，建立一个初步的概念模型框架，让后对这个全局的E-R图进行细化。

自底向上法；又叫属性综合法，将需求分析说明书中的数据元素作为基本输入，通过对这些元素分析，把他们综合成相应的实体和联系，得到局部E-R图，然后再组合成全局E-R图。

逐步扩张法：先定义最重要的核心概念E-R模型，然后向外扩充。

混合策略：顾名思义。

E-R模式合并时发生的三种冲突

1、属性冲突：

属性域冲突：属性值的类型、取值范围不一致。例如学生的学号是用整数还是用字符型表示？

属性取值单位冲突。

2、命名冲突：

同名异义:不同意义的对象在不同的局部采用了相同的名字。

异义同名：通一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字。

1和2中的冲突靠协商解决。

3、结构冲突：

统一对象在不同的局部有不同的身份。

①一个对象在某个局部作为实体，而在另一个局部成了属性。解决办法，将实体转化为属性或者将属性转化为实体，使同一对象有相同的身份。

②容易对象在不同的局部应用中对应的实体属性组成不完全相同。解决办法，对实体的属性取在不同局部中的并集。

③实体之间的联系在不同的局部应用中具有不同的类型。如在一个局部中是一对一联系，在另一个中是多对多联系。解决办法，根据应用的语义对实体联系的类型进行综合或调整。

逻辑设计阶段主要的内容和步骤

将E-R图转化为关系数据模型；

关系模式规范化；

关系模式优化。

物理设计的内容和步骤

1、确定数据库的物理结构

2、对所设计的物理结构进行评价