关系模型的数据模式及关系的完整性规则

1、关系。二维表

2、元组。记录，行

3、属性。字段，列。属性名，属性值，数据项

4、分量。元组中的某个属性值

5、域。取值范围

6、关系模式(描述关系)

格式：关系名（属性名1，属性名2，…属

性名n）

基本信息（学号，姓名，性别，出生日期，团员，毕业学校）

二、关系中的键

1、主键(唯一性)

P(产品号，产品名，产品型号)

GP(零件号，零件名，零件重量，单价)

PGP(产品号，零件号，数量)

2、候选键，具有主键特性

职工基本信息(职工号，姓名，身份证号)

3、外键

三、关系的完整性规则

1、实体完整性

主属性不能取空值

2、参照完整性

被参照关系：基本信息，课程(主键表)

参照关系：成绩（外键表）

3、用户定义的完整性

1、关系。二维表，表表名，关系名

2、元组。记录，行

3、属性。字段，列

属性名，字段名

属性值，字段值，分量

4、关系模式(描述关系)

格式：关系名(属性名1，属性名2…属性名n)

法人表(法人编号，法人名称，法人性质，注册资本，法人代表)

5、候选关键字(唯一性)

企业(企业编号，企业名称，性质，注册资本，法人姓名)

银行(银行编号，银行名称，银行电话，负责人) 贷款表(银行编号，法人编号，贷款日期，贷款期限，贷款金额)

7、主关键字（主键）

8、外部关键字

9、参照完整性规则

保险表参照关系外键表

车主表，车辆表被参照关系主键表

第7章关系数据库规范化理论复习题

第7章关系规范化理论 一、单项选择题 1．关系规范化中的删除操作异常是指①，插入操作异常是指②。 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 答案：①A ②D 2．设计性能较优的关系模式称为规范化，规范化主要的理论依据是。 A．关系规范化理论 B．关系运算理论 C．关系代数理论 D．数理逻辑 答案：A 3．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。 A．互不相关的 B．不可分解的 C．长度可变的 D．互相关联的 答案：B 4．关系数据库规范化是为解决关系数据库中问题而引入的。 A．插入、删除和数据冗余 B．提高查询速度 C．减少数据操作的复杂性 D．保证数据的安全性和完整性 答案：A 5．规范化过程主要为克服数据库逻辑结构中的插入异常，删除异常以及的缺陷。 A．数据的不一致性 B．结构不合理 C．冗余度大 D．数据丢失 答案：C 6．当关系模式R(A，B)已属于3NF，下列说法中是正确的。 A．它一定消除了插入和删除异常 B．仍存在一定的插入和删除异常 C．一定属于BCNF D．A和C都是 答案：B 7. 关系模式1NF是指_________。 A. 不存在传递依赖现象 B. 不存在部分依赖现象

C．不存在非主属性 D. 不存在组合属性 答案：D 8. 关系模式中2NF是指_______。 A.满足1NF且不存在非主属性对关键字的传递依赖现象 B.满足1NF且不存在非主属性对关键字部分依赖现象 C.满足1NF且不存在非主属性 D.满足1NF且不存在组合属性 答案：B 9. 关系模式中3NF是指___________。 A.满足2NF且不存在非主属性对关键字的传递依赖现象 B.满足2NF且不存在非主属性对关键字部分依赖现象 C.满足2NF且不存在非主属性 D.满足2NF且不存在组合属性 答案：A 10．关系模型中的关系模式至少是。 A．1NF B．2NF C．3NF D．BCNF 答案：A 11．关系模式中，满足2NF的模式，。 A．可能是1NF B．必定是1NF C．必定是3NF D．必定是BCNF 答案：B 12．X→Y为平凡函数依赖是指__________。 A．X

关系模型的完整性约束

关系模型的完整性约束 关系模型的完整性约束是对关系中数据的约束，其目的是保证在对关系中的数据进行操作时保持数据的有效性和一致性。关系模型中包括了3类完整性约束，即实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。 1．实体完整性 实体完整性（Entity Integrity Constraint）规则：若属性A是关系R的主属性，则属性A的值不能为空值。 实体完整性规则具体说明如下： （1）使用“Null”表示空值，表示的不是空格值，而是表示“不知道”、“不存在”或“无意义”的值。 （2）实体完整性规则是针对基本关系的。一个基本表通常对应现实世界的一个实体集。 （3）实体完整性规则可以保证实体是可区分的。如果主属性取空值Null，就表明实体集中存在不可标识的实体，即存在不可区分的实体，这显然违背了现实世界。 （4）实体完整性规则可以保证实体的唯一性。关系中使用主码作为唯一性标识，因此，不允许主码中的属性出现重复值。 例如，学生档案表中的学号是主属性，学号属性不允许为空值，而其他属性，如“性别”为空，则仅仅表明该学生的这些特征值还不清楚，但不影响该元组所表达的意义和它所具有的唯一性。 2．参照完整性 参照完整性（Referential Integrity Constraint）规则：若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码K s相对应（基本关系R和S可以是不同的关系），则对于关系R中每个元组在F上的值必须取空值（F的每个属性值均为空值）或者等于关系S

中某个元组的主码值。 例如，有学生档案、专业两个关系，其关系模型表示如下： 学生档案（学号，姓名，性别，年级，专业编号） 专业（专业号，专业名称，所属学院） (1)外码和参照关系 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码。如果F与基本关系S的主码K s相对应，则称F是基本关系R的外码（Foreign Key），并称基本关系R为参照关系（Referencing Relation），基本关系S为被参照关系（Referenced Relation）。需要说明的是，R的外码F与S的主码K s必须来自于同一个域。 例如，专业关系的专业号与学生档案的专业编号相对应，因此专业编号是学生档案关系的外码。同时，学生档案关系是参照关系，而专业关系是被参照关系。 (2)参照完整性规则 上例中，专业编号是学生档案关系的外码，它的值将参照专业关系的主码（专业号）属性。它的取值只能是： ●空值：表示该学生至今还未分配专业； ●非空值：该值只能来自于专业关系的专业编号属性中的某一个值。 3．用户定义的完整性 用户定义的完整性（User-Defined Integrity Constraint）是针对某一具体关系数据库的约束条件，它反映的是某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。数据库管理系统（DBMS）都应该提供定义和检验这类完整性机制，以便统一检验和处理这种约束，而不再由应用程序来提供这个功能。 例如，人员的“性别”属性的取值只能是“男”或“女”，“成绩”属性的取值范围在0～100之间。因此，当用户向关系表中输入数据时，如果某个属性定义了约束，数据库管理系统（DBMS）会自动检测输入值是否符合约束条件，若不符合，数据库管理系统（DBMS）会拒绝该值的输入，从而保证了数据输入的合理性。

数据库规范化理论习题

规范化理论习题1. 解释下列名词： 函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖、候选关键字、主关键字、全关键字、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF、连接依赖、5NF、最小函数依赖集、无损分解 函数依赖：FD(function dependency)，设有关系模式R(U)，X，Y是U的子集， r是R的任一具体关系，如果对r的任意两个元组t1,t2,由t1[X]=t2[X]导致t1[Y]=t2[Y], 则称X函数决定Y,或Y函数依赖于X，记为X→Y。X→Y为模式R的一个函数依赖。 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。 完全函数依赖：见上。 传递函数依赖：在关系模式中，如果Y→X，X→A，且X Y（X不决定Y）， A X（A不属于X）,那么称Y→A是传递依赖。 候 选关键字：设K 为关主关键字：若关系模式R有多个候选码，则选定其中一个作为主关键字 （Primary Key），有时也称作为主码。 全关键字：若关系模式R整个属性组都是码，称为全关键字（All Key）或全码。 1NF：第一范式。如果关系模式R的所有属性的值域中每一个值都是不可再分解的值, 则称R是属于第一范式模式。如果某个数据库模式都是第一范式的，则称该数据库存模式属于第一范式的数据库模式。第一范式的模式要求属性值不可

再分裂成更小部分，即属性项不能是属性组合和组属性组成。 2NF：第二范式。如果关系模式R为第一范式，并且R中每一个非主属性完全函数依赖于R的某个候选键，则称是第二范式模式；如果某个数据库模式中每个关系模式都是第二范式的，则称该数据库模式属于第二范式的数据库模式。 (注：如果A是关系模式R的候选键的一个属性，则称A是R的主属性，否则称A是R 的非主属性。) 。 3NF：第三范式。如果关系模式R是第二范式，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，则称R是第三范式的模式。如果某个数据库模式中的每个关系模式都是第三范式，则称为3NF的数据库模式。 BCNF：BC范式。如果关系模式R是第一范式，且每个属性都不传递依赖于R 的候选键，那么称R是BCNF的模式。 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。 4NF：第四范式。设R是一个关系模式，D是R上的多值依赖集合。如果D中成立非平凡多值依赖X→→Y时， X必是R的超键，那么称R是第四范式的模式。 连接依赖：关系模式R(U)中，U是全体属性集，X，Y，…，Z是U的子集，当且仅当R是由其在X，Y，…，Z上投影的自然连接组成时，称R满足对X，Y，…，Z的连接依赖。记为JD（X，Y，…，Z）。 5NF：关于模式R中，当且仅当R中每个连接依赖均为R的候选码所蕴涵时，称R属于5NF。

课后简答题答案 (1)

第一章 三、简答题 12、数据模型的主要作用是什么三类基本数据模型的划分依据是什么各自哪些优缺点答：数据模型对现实世界中的事物及其联系的一种模拟和抽象表示，对数据、数据间联系以及有关语义约束规程进行形式化描述。 三类基本数据模型划分的依据是它们的数据结构，按数据结构的不同分为层次模型、网状模型和关系模型。 层次模型的优点有：（1）、层次模型结构比较简单，层次分明，便于在计算机内实现。（2）、结点间联系简单，从根结点到树中任何一结点均存在一天唯一的层次路径，因此其查询效率很高。（3）、提供了良好的数据完整性支持。层次模型的缺点有：（1）、不能直接表示两个以上的实体间的复杂联系和实体型间的多对多联系，只能通过引入沉于数据或创建虚拟结点的方法来解决，易产生不一致性。（2）、对数据插入和删除的操作限制太多。（3）、查询子女结点必须通过双亲结点。 网状模型的优点有：（1）、能更为直接地描述客观世界，可表示实体间的多种复杂联系。（2）、具有良好的性能和存储效率。网状模型的缺点有：（1）、数据结构复杂，并且随着应用环境的扩大，数据库的结构变得越来越复杂，不便于终端用户掌握。（2）、器数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）语言极其复杂，不易使用户掌握。（3）、由于记录间的联系本质上是通过存储路径实现的，应用程序再访问数据库时要指定存取路径，即用户需要了解系统结构的细节，加重了编写应用程序的负担。 关系模型的优点有：（1）、其有严格的数学理论依据。（2）、数据结构简单、清晰，用户易懂易用，不仅用关系描述实体，而且用关系描述实体间的联系，此外，对数据的操纵结构也是关系。（3）、关系模型的存取路径对用户是透明的，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库建立和开发工作。关系模型的缺点有：查询效率不如非关系

数据库系统原理(2018年版)课后习题参考答案解析

答案仅供参考 第一章数据库系统概述 选择题 B、B、A 简答题 1.请简述数据,数据库,数据库管理系统,数据库系统的概念。 P27 数据是描述事物的记录符号，是指用物理符号记录下来的，可以鉴别的信息。 数据库即存储数据的仓库，严格意义上是指长期存储在计算机中的有组织的、可共享的数据集合。 数据库管理系统是专门用于建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间。数据库系统是指在计算机中引入数据库技术之后的系统，包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户。 2.请简述早数据库管理技术中，与人工管理、文件系统相比，数据库系统的优点。 数据共享性高 数据冗余小 易于保证数据一致性 数据独立性高 可以实施统一管理与控制 减少了应用程序开发与维护的工作量 3.请简述数据库系统的三级模式和两层映像的含义。 P31 答： 数据库的三级模式是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级工程的，对应了数据的三级抽象。 两层映像是指三级模式之间的映像关系，即外模式/模式映像和模式/内模式映像。 4.请简述关系模型与网状模型、层次模型的区别。 P35 使用二维表结构表示实体及实体间的联系 建立在严格的数学概念的基础上 概念单一，统一用关系表示实体和实体之间的联系，数据结构简单清晰，用户易懂易用 存取路径对用户透明，具有更高的数据独立性、更好的安全保密性。

第二章关系数据库 选择题 C、C、D 简答题 1.请简述关系数据库的基本特征。P48 答：关系数据库的基本特征是使用关系数据模型组织数据。 2.请简述什么是参照完整性约束。 P55 答：参照完整性约束是指：若属性或属性组F是基本关系R的外码，与基本关系S的主码K 相对应，则对于R中每个元组在F上的取值只允许有两种可能，要么是空值，要么与S中某个元组的主码值对应。 3.请简述关系规范化过程。 答：对于存在数据冗余、插入异常、删除异常问题的关系模式，应采取将一个关系模式分解为多个关系模式的方法进行处理。一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式，这就是所谓的规范化过程。 第三章数据库设计 选择题 B、C、C 简答题 1. 请简述数据库设计的基本步骤。 P66 需求分析设计；概念结构设计；逻辑结构设计；物理结构设计；数据库设计；数据库的运行和维护。 2. 请分别举例说明实体之间联系的三种表现情形。 P74 一对一联系：对于实体集A中的每个实体，实体集B中最多只有一个实体与之联系，反之亦然。举例：班级与班长，每个班只有一个班长，每个班长也只在一个班内任职。 一对多联系：对于实体集A中的每个实体，实体集B中有N个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每个实体，实体集A中最多只有一个实体与之联系。举例：班级与班级成员，每个班级对应多个班级成员，每个班级成员只对应一个班级。 多对多联系：对于实体集A中的每个实体，实体集B中有N个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每个实体，实体集A中有M个实体与之联系。举例：授课班级与任课教师，每个

关系模型的数据结构

关系模型的数据结构 关系模型源于数学，它用二维表来组织数据，而这个二维表在关系数据库中称为关系。 关系数据库是表的集合 用关系表示实体以及实体间的联系的模型，称为关系模型，下面我们来看看关系模型中的基本术语 1.关系 关系就是二维表，它满足以下几个条件 1）关系表中的每一列都是不可再分的基本属性。（有子属性，分开了，不是关系表） 2）表中的各属性不能重名 3）表中的行、列次序并不重要，即交换列的前后顺序（比如将性别放在年龄前面）不影响其表达的一个语义。 2.元组 表中的每一行数据称为一个元组，它相当于一个记录值 3.属性 表中的每一列是一个属性值的集合，列可以命名，称为属性名，属性与前面讲到的实体属性（特征）或记录的字段意义相当。 关系表中的每一行数据不允许完全相同，因为存储值完全相同的两行或多行数据并没有实际意义 4.主键 主键也称主码或主关键字，是表中用于唯一确定一个元组的一个属性或最小属性组。 主键可以由一个属性组成，也可以由多个属性共同组成。 如表所示，学号就是此学生基本信息表的主键，因为它可以唯一地确定一个学生。而表所示的关系的主键就由学号和课程号共同组成，因为一个学生可以选修多门课程，而且一门课程也可以有多个学生选修，因此，只有将学号和课程号结合起来才能共同的确定一行记录。通常称由多个属性共同组成的主键为复合主键。表的主键与其实际应用语义有关，与表设计者的意图有关，如表，用（学号，课程号）作为主键在一个学生对一门课程只能有一次考试的前提下是成立的，如果设定一个学生对一门课程可以有多次考试，则用（学号，课程号）作主键就不够了，因为一个学生对一门课程有多少次考试，则这个值就回重复多少遍，如果是这种情况，就必须为这个表添加一个“考试次数”列，同时作为主键 有时一个表中可能存在多个可以作主键的属性，比如，对于学生信息表，如果能够保证姓名肯定不重复的话，那么姓名也可以作为学生基本信息的主键，如果表中存在多个可以作为主键的属性，则称这些属性为候选键属性，相应的键称为候选键，从中选一个作为主键都是可以的。 5.域 属性的取值范围称为域。例如，大学生的年龄假设在14~40岁范围内，则学生的“年龄”属性的域就是（14~40）

关系数据库规范化理论常见试题及答案

关系数据库规范化理论常见试题及答案 1．关系规范化中的操作异常有哪些？它是由什么引起的？解决的办法是什么？ 答：关系规范化中的操作异常有插入异常、更新异常和删除异常，这些异常是由于关系中存在不好的函数依赖关系引起的。消除不良函数依赖的办法是进行模式分解，即将一个关系模式分解为多个关系模式。 2．第一范式、第二范式和第三范式的关系的定义是什么？ 答：不包含非原子项属性的关系就是第一范式的关系；对于第一范式的关系，如果此关系中的每个非主属性都完全函数依赖于主键，则此关系属于第二范式；对于第二范式的关系，如果所有的非主属性都不传递依赖于主键，则此关系就是第三范式的。 3．什么是部分依赖？什么是传递依赖？请举例说明。 答：部分依赖关系是指某个属性只由构成主键的部分列决定，而和另一些列无关。例如对关系：学生选课（学号，姓名，课程号，成绩），此关系的主键是（学号，课程号），而“姓名”列只由“学号”决定，与“课程号”无关，这就是部分依赖关系。 传递依赖指的是某个非主键属性是由另一个非主键属性决定的，而这个非主键属性再由主键决定。例如对关系：学生（学号、姓名、所在系，系主任），此关系的主键为（学号），而“系主任”由“所在系”决定，“所在系”又由“学号”决定，因此“系主任” 对“学号”是传递依赖关系。 4．第三范式的表是否一定不包含部分依赖关系？ 答：是的。 5．对于主键只由一个属性组成的关系，如果它是第一范式关系，则它是否一定也是第二范式关系？答：是的。因为如果一个关系的主键只由一个属性组成，则此关系中一定不会存在部分依赖关系。 6．设有关系模式：学生修课管理（学号，姓名，所在系，性别，课程号，课程名，学分，成绩）。设一名学生可以选修多门课程，一门课程可以被多名学生选修。一名学生有唯一的所在系，每门课程有唯一的课程名和学分。请指出此关系模式的候选键，判断此关系模式是第几范式的；若不是第三范式的，请将其规范化为第三范式关系模式，并指出分解后的每个关系模式的主键和外键。 答：候选键为：（学号，课程号），它也是此关系模式的主键。由于存在函数依赖：学号→姓名，课程号→课程名 因此，存在非主属性对主键的部分函数依赖关系，因此它不是第二范式的表。分解如下：学生表（学号，姓名，所在系，性别），主键为“学号”，已属于第三范式。 课程表（课程号，课程名，学分），主键为“课程号”，已属于第三范式。 选课表（学号，课程号，成绩），主键为（学号，课程号），已属于第三范式 7．设有关系模式：学生表（学号，姓名，所在系，班号，班主任，系主任），其语义为：一名学生只在一个系的一个班学习，一个系只有一名系主任，一个班只有一名班主任，一个系可以有多个班。请指出此关系模式的候选键，判断此关系模式是第几范式的；若不是第三范式的，请将其规范化为第三范式关系模式，并指出分解后的每个关系模式的主键和外键。

关系模型基本概念

2.1.1 二维表格的基本术语 考核要求：达到“识记” 层次知识点：主要是一些基本概念 （1）二维表格在关系模型中，一张二维表格对应一个关系。 （2）元组（tuple）表中的一行（即一个记录），表示一个实体；关系是由元组组成的。 （3）关系：是一个元数为K（K>=1）的元组的集合。一张二维表格对应一个关系。 表中的一行称为关系的一个元组；表中的一列称为关系的一个属性。 在关系模型中，对关系作了下列规范性的限制：关系中每一个属性值都是不可分解的； 关系中不允许出现相同的元组（没有重复元组）； 不考虑元组间的顺序，即没有行序；在理论上，属性间的顺序（即列序）也是不存在的； 但在使用时按习惯考虑列的顺序。 （4）超键（Super Key）：在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键； （5）候选键（Candidate Key）：不含有多余属性的超键称为候选键； （6）主键（Primary Key）：用户选作元组标识的一个候选键。 在以上概念中，主键一定可作候选键，候选键一定可作超键；反之，则不成立。 比如，在学生表中，如果有“学号”、“姓名”、“出生年月”等字段，其中学号是唯一的，那么（学号）属于超键，（学号，姓名）的组合也是超键。同时，（学号）是候选键，而（学号，姓名）由于含有多余属性，所以不是候选键。在这三个概念中，主键的概念最为重要，它是用户选作元组标识的一个关键字。如果一个关系中有两个或两个以上候选键， 用户就选其中之一作为主键。 2.1.2 关系模式、关系子模式和存储模式 考核要求：达到“识记” 层次知识点：三种模式的理解 （1）关系模式：关系模型的定义包括：模式名，属性名，值域名以及模式的主键。它仅仅是对数据特性的描述，不涉及到物理存储方面的描述。 （2）子模式：子模式是用户所用到的那部分数据的描述。除了指出用户数据外，还应 指出模式和子模式之间的对应性。 （3）存储模式：关系存储时的基本组织方式是文件，元组是文件中的记录。 几个模式的理解（教材30页的例子）：

数据库系统概论模拟题 含答案

1．数据库系统是采用了数据技术的计算机系统，数据库系统由数据库、数据库管理系统、应用系统和（ C ） A．系统分析员 B.程序员 C.数据库管理员 D.操作员 3．下面列出的数不清管理技术发展的3个阶段中，没有专门的软 对数据进行管理的是D Ⅰ. 人工管理阶段 Ⅱ.文件系统阶段 Ⅲ.数据库阶段 A．Ⅰ和Ⅱ B.只有Ⅱ C.Ⅱ和Ⅲ D.只有Ⅰ 4．下列4项中，不属于数据库系统特点的是（ C）。 A．数据共享 B.数据完整性 C.数据冗余度高 D.数据独立性高 5．数据库系统的数据独立性体现在（ ）。 A.不会因为数据的变化而影响到应用程序 B.不会因为数据存储结构与数据逻辑结构的变化而应有程序 C.不会因为存储策略的变化而影响存储结构 D.不会因为某些存储结构的变化而影响其他的存储结构 6．描述数据库全体数据的全局逻辑结构和特性的是（ A ）。 A．模式 B.内模式 C.外模式 7．要保证数据库的数据独立性，需要修改的是（ C ）。 A．模式与外模式 B.模式与内模式 C.三级模式之间的两层映像 D.三层模式 8．要何证数据库的逻辑数据独立性，需要修改的是（A ）。 A．模式与外模式之间的映像 B.模式与内模式之间的映像C.模式 D.三级模式 9用户或应用程序看到的那部分局部逻辑结构和特征的描述是（ C ） A．模式 B.物理模式 C.子模式 D.内模式10．下述（ D ）不是DBA数据库管理员的职责。 A．完整性约束说明 B. 定义数据库模式 C.数据库安全 D.数据库管理系统设计 11．概念模型是现实世界的第一层抽象，它一类模型中最著名的模型是（ ）。 A．层次模型 B.关系模型 C.网状模型 D.实体-联系模型 12．区分不同实体的依据是（ B ）。 A．名称 B.属性 C.对象 D.概念 13．关系数据模型是目前最重要的一种数据模型，它的3个要素分别是

模型预测控制

云南大学信息学院学生实验报告 课程名称：现代控制理论 实验题目：预测控制 小组成员：李博（12018000748） 金蒋彪（12018000747） 专业：2018级检测技术与自动化专业

1、实验目的 (3) 2、实验原理 (3) 2.1、预测控制特点 (3) 2.2、预测控制模型 (4) 2.3、在线滚动优化 (5) 2.4、反馈校正 (5) 2.5、预测控制分类 (6) 2.6、动态矩阵控制 (7) 3、MATLAB仿真实现 (9) 3.1、对比预测控制与PID控制效果 (9) 3.2、P的变化对控制效果的影响 (12) 3.3、M的变化对控制效果的影响 (13) 3.4、模型失配与未失配时的控制效果对比 (14) 4、总结 (15) 5、附录 (16) 5.1、预测控制与PID控制对比仿真代码 (16) 5.1.1、预测控制代码 (16) 5.1.2、PID控制代码 (17) 5.2、不同P值对比控制效果代码 (19) 5.3、不同M值对比控制效果代码 (20) 5.4、模型失配与未失配对比代码 (20)

1、实验目的 （1）、通过对预测控制原理的学习，掌握预测控制的知识点。 （2）、通过对动态矩阵控制（DMC）的MATLAB仿真，发现其对直接处理具有纯滞后、大惯性的对象，有良好的跟踪性和较强的鲁棒性，输入已 知的控制模型，通过对参数的选择，来获得较好的控制效果。 （3）、了解matlab编程。 2、实验原理 模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)是20世纪70年代提出的一种计算机控制算法，最早应用于工业过程控制领域。预测控制的优点是对数学模型要求不高，能直接处理具有纯滞后的过程，具有良好的跟踪性能和较强的抗干扰能力，对模型误差具有较强的鲁棒性。因此，预测控制目前已在多个行业得以应用，如炼油、石化、造纸、冶金、汽车制造、航空和食品加工等，尤其是在复杂工业过程中得到了广泛的应用。在分类上，模型预测控制(MPC)属于先进过程控制，其基本出发点与传统PID控制不同。传统PID控制，是根据过程当前的和过去的输出测量值与设定值之间的偏差来确定当前的控制输入，以达到所要求的性能指标。而预测控制不但利用当前时刻的和过去时刻的偏差值，而且还利用预测模型来预估过程未来的偏差值，以滚动优化确定当前的最优输入策略。因此，从基本思想看，预测控制优于PID控制。 2.1、预测控制特点 首先，对于复杂的工业对象。由于辨识其最小化模型要花费很大的代价，往往给基于传递函数或状态方程的控制算法带来困难，多变量高维度复杂系统难以建立精确的数学模型工业过程的结构、参数以及环境具有不确定性、时变性、非线性、强耦合，最优控制难以实现。而预测控制所需要的模型只强调其预测功能，不苛求其结构形式，从而为系统建模带来了方便。在许多场合下，只需测定对象的阶跃或脉冲响应，便可直接得到预测模型，而不必进一步导出其传递函数或状

数据库原理复习题

数据库原理复习题 一、单项选择题 1、关系中属性个数称为“元数”，元组个数称为（ C ）。 A、行数 B、列数 C、基数 D、超键 2、SQL的主码子句和外码子句属于DBS的A。 A、完整性措施 B、安全性措施 C、恢复措施 D、并发控制措施 3、概念设计结果是（ B ）。 A、一个与DBMS相关的概念模式 B、一个与DBMS无关的概念模式 C、数据库系统的公用视图 D、数据库系统的数据字典 4、启动、暂停或停止SQL Server数据库服务器要使用哪种工具？（C ） A、企业管理器 B、查询分析器 C、服务管理器 D、服务器网络实用工具 5、设k元关系R，则σ 表示（ B ）。 2>’4’ A、从R中挑选第4个分量的值小于2的元组所构成的关系 B、从R中挑选第2个分量值大于4的元组所构成的关系 C、从R中挑选第2个分量值大于第4个分量值的元组所构成的关系 D、σ2>’4’与R相比,基数不变,元数减少 6、在SQL中，与“IN”等价的操作符是（ D ）。 A、=ALL B、<>SOME C、<>ALL D、=SOME 7、若以选课（学号，课号，成绩）表达“某学生选修某课程获得了某个成绩。”则在（ C ） 的情况下，成绩不完全函数依赖于学号。 A、一个学生只能选修一门课 B、一门课程只能被一个学生选修 C、一个学生可以选修多门课 D、一门课程可以被多个学生选修 8、当同一个实体集内部的实体之间存在着一个M：N联系时，那么根据ER模型转换成关系 模型的规则，这个ER结构转换成关系模式个数为（ B ）。 A、1个 B、3个 C、5个 D、7个 9、SQL Server 2000 企业版可以安装在____D_____操作系统上。 A、Microsoft Windows 98 B、Microsoft Windows Me 和 XP C、Microsoft Windows 2000 Professional D、Microsoft Windows NT 10、在SELECT 语句中，与关系代数中π运算符对应的是（ A ）子句。 A、SELECT B、FROM C、GROUP BY D、WHERE 11、下面所列条目中，哪一条不是标准的SQL语句？B A、ALTER TABLE B、ALTER VIEW C、CREATE TABLE D、CREATE VIEW 12、所谓视图，是指（ B ）。 A、数据库中独立存在的表，每个视图对应一个存储文件

MATLAB模型预测控制工具箱函数

M A T L A B模型预测控制 工具箱函数 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

M A T L A B模型预测控制工具箱函数 系统模型建立与转换函数 前面读者论坛了利用系统输入/输出数据进行系统模型辨识的有关函数及使用方法，为时行模型预测控制器的设计，需要对系统模型进行进一步的处理和转换。MATLAB的模型预测控制工具箱中提供了一系列函数完成多种模型转换和复杂系统模型的建立功能。 在模型预测控制工具箱中使用了两种专用的系统模型格式，即MPC状态空间模型和MPC传递函数模型。这两种模型格式分别是状态空间模型和传递函数模型在模型预测控制工具箱中的特殊表达形式。这种模型格式化可以同时支持连续和离散系统模型的表达，在MPC传递函数模型中还增加了对纯时延的支持。表8-2列出了模型预测控制工具箱的模型建立与转换函数。 表8-2 模型建立与转换函数 模型转换 在MATLAB模型预测工具箱中支持多种系统模型格式。这些模型格式包括： ①通用状态空间模型； ②通用传递函数模型； ③MPC阶跃响应模型； ④MPC状态空间模型； ⑤MPC传递函数模型。

在上述5种模型格式中，前两种模型格式是MATLAB通用的模型格式，在其他控制类工具箱中，如控制系统工具箱、鲁棒控制工具等都予以支持；而后三种模型格式化则是模型预测控制工具箱特有的。其中，MPC状态空间模型和MPC传递函数模型是通用的状态空间模型和传递函数模型在模型预测控制工具箱中采用的增广格式。模型预测控制工具箱提供了若干函数，用于完成上述模型格式间的转换功能。下面对这些函数的用法加以介绍。 1．通用状态空间模型与MPC状态空间模型之间的转换 MPC状态空间模型在通用状态空间模型的基础上增加了对系统输入/输出扰动和采样周期的描述信息，函数ss2mod()和mod2ss()用于实现这两种模型格式之间的转换。 1）通用状态空间模型转换为MPC状态空间模型函数ss2mod() 该函数的调用格式为 pmod= ss2mod(A,B,C,D) pmod= ss2mod(A,B,C,D,minfo) pmod= ss2mod(A,B,C,D,minfo,x0,u0,y0,f0) 式中，A, B, C, D为通用状态空间矩阵； minfo为构成MPC状态空间模型的其他描述信息，为7个元素的向量，各元素分别定义为： ◆minfo(1)=dt，系统采样周期，默认值为1； ◆minfo(2)=n，系统阶次，默认值为系统矩阵A的阶次； ◆minfo(3)=nu，受控输入的个数，默认值为系统输入的维数； ◆minfo(4)=nd，测量扰的数目，默认值为0； ◆minfo(5)=nw，未测量扰动的数目，默认值为0； ◆minfo(6)=nym，测量输出的数目，默认值系统输出的维数； ◆minfo(7)=nyu，未测量输出的数目，默认值为0； 注：如果在输入参数中没有指定m i n f o，则取默认值。 x0, u0, y0, f0为线性化条件，默认值均为0； pmod为系统的MPC状态空间模型格式。 例8-5将如下以传递函数表示的系统模型转换为MPC状态空间模型。 解：MATLAB命令如下：

关系数据库规范化理论

第四章关系数据库规范化理论 一个关系数据库模式由一组关系模式组成，一个关系模式由一组属性名组成。关系数据库设计，就是如何把已给定的相互关联的一组属性名分组，并把每一组属性名组成关系的问题。然而，属性的分组不是唯一的，不同的分组对应着不同的数据库应用系统，它们的效率往往相差很远。 为了使数据库设计合理可靠，简单实用，长期以来，形成了关系数据库设计的理论——规范化理论。 4.1 关系规范化的作用 规范化，就是用形式更为简洁，结构更加规范的关系模式取代原有关系模式的过程。 如果将两个或两个以上实体的数据存放在一个表里，就会出现下列三个问题：?数据冗余度大 ?插入异常 ?删除异常 所谓数据冗余，就是相同数据在数据库中多次重复存放的现象。数据冗余不仅会浪费存储空间，而且可能造成数据的不一致性。 插入异常是指，当在不规范的数据表中插入数据时，由于实体完整性约束要求主码不能为空的限制，而使有用数据无法插入的情况。 删除异常是指，当不规范的数据表中某条需要删除的元组中包含有一部分有用数据时，就会出现删除困难。 （以P98工资表为例） 解决上述三个问题的方法，就是将不规范的关系分解成为多个关系，使得每个关系中只包含一个实体的数据。 （讲例子解） 当然，改进后的关系模式也存在另一问题，当查询职工工资时需要将两个关系连接后方能查询，而关系连接的代价也是很大的。 那么，什么样的关系需要分解？分解关系模式的理论依据又是什么？分解完后能否完全消除上述三个问题？回答这些问题需要理论指导。下面，将加以讨论： 4.2 函数依赖 4.2.1属性间关系 实体间的联系有两类：一类是实体与实体之间联系；另一类是实体内部各属性间的联系。

数据库原理课后题答案

第1章 1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。 答:(1)数据：描述事物的符号记录成为数据。数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。数据与其语义是不可分的。 （2）数据库：数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按照一定的数据模型组织。描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。 （3）数据库系统：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发人具）、应用系统、数据库管理员构成。 （4）数据库管理系统：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操作功能、数据库的建立和维护功能。 6.试述数据库系统三级模式结构，这种结构的优点是什么？ 答：数据库系统的三级模式机构由外模式、模式和内模式组成。 外模式，亦称子模式或用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）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，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 模式亦称逻辑模式，是数据库中全体数据呃逻辑结构和特征的描述，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。外模式涉及的是数据的内部逻辑结构，通常是模式的子集。 内模式，亦称存储模式，是数据在数据库内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。 数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，它对数据的具体组织留给DBMS管理，使用户能逻辑抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储。 为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在这三级模式之间提供了两层映像：外模式∕模式映像和模式∕内模式映像。正是这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。 7.定义并解释下列术语。 外模式：亦称子模式或用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）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，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 内模式：亦称存储模式，是数据在数据库内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。 模式：亦称逻辑模式，是数据库中全体数据逻辑结构和特征的描述，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。外模式涉及的是数据的内部逻辑结构，通常是模式的子集。 DDL：数据库定义语言，用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。DML：数据操纵语言，用来对数据库中数据进行查询、插入、删除和修改的语句。 8.什么叫数据与程序的物理独立性？什么叫数据与程序的逻辑独立性？为什么

数据库系统原理课后习题参考答案

第一章数据库系统概述 选择题 B、B、A 简答题 1.请简述数据,数据库,数据库管理系统,数据库系统的概念。 P27 数据是描述事物的记录符号，是指用物理符号记录下来的，可以鉴别的信息。 数据库即存储数据的仓库，严格意义上是指长期存储在计算机中的有组织的、可共享的数据集合。 数据库管理系统是专门用于建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间。数据库系统是指在计算机中引入数据库技术之后的系统，包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户。 2.请简述早数据库管理技术中，与人工管理、文件系统相比，数据库系统的优点。 数据共享性高 数据冗余小 易于保证数据一致性 数据独立性高 可以实施统一管理与控制 减少了应用程序开发与维护的工作量 3.请简述数据库系统的三级模式和两层映像的含义。 P31 答： 数据库的三级模式是指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级工程的，对应了数据的三级抽象。 两层映像是指三级模式之间的映像关系，即外模式/模式映像和模式/内模式映像。

4.请简述关系模型与网状模型、层次模型的区别。 P35 使用二维表结构表示实体及实体间的联系 建立在严格的数学概念的基础上 概念单一，统一用关系表示实体和实体之间的联系，数据结构简单清晰，用户易懂易用 存取路径对用户透明，具有更高的数据独立性、更好的安全保密性。 第二章关系数据库 选择题 C、C、D 简答题 1.请简述关系数据库的基本特征。P48 答：关系数据库的基本特征是使用关系数据模型组织数据。 2.请简述什么是参照完整性约束。 P55 答：参照完整性约束是指：若属性或属性组F是基本关系R的外码，与基本关系S的主码K 相对应，则对于R中每个元组在F上的取值只允许有两种可能，要么是空值，要么与S中某个元组的主码值对应。 3.请简述关系规范化过程。 答：对于存在数据冗余、插入异常、删除异常问题的关系模式，应采取将一个关系模式分解为多个关系模式的方法进行处理。一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式，这就是所谓的规范化过程。

模型预测控制快速求解算法

模型预测控制快速求解算法 模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）是一种基于在线计算的控制优化算法，能够统一处理带约束的多参数优化控制问题。当被控对象结构和环境相对复杂时，模型预测控制需选择较大的预测时域和控制时域，因此大大增加了在线求解的计算时间，同时降低了控制效果。从现有的算法来看，模型预测控制通常只适用于采样时间较大、动态过程变化较慢的系统中。因此，研究快速模型预测控制算法具有一定的理论意义和应用价值。 虽然MPC方法为适应当今复杂的工业环境已经发展出各种智能预测控制方法，在工业领域中也得到了一定应用，但是算法的理论分析和实际应用之间仍然存在着一定差距，尤其在多输入多输出系统、非线性特性及参数时变的系统和结果不确定的系统中。预测控制方法发展至今，仍然存在一些问题，具体如下： ①模型难以建立。模型是预测控制方法的基础，因此建立的模型越精确，预测控制效果越好。尽管模型辨识技术已经在预测控制方法的建模过程中得以应用，但是仍无法建立非常精确的系统模型。 ②在线计算过程不够优化。预测控制方法的一大特征是在线优化，即根据系统当前状态、性能指标和约束条件进行在线计算得到当前状态的控制律。在在线优化过程中，当前的优化算法主要有线性规划、二次规划和非线性规划等。在线性系统中，预测控制的在线计算过程大多数采用二次规划方法进行求解，但若被控对象的输入输出个数较多或预测时域较大时，该优化方法的在线计算效率也会无法满足系统快速性需求。而在非线性系统中，在线优化过程通常采用序列二次优化算法，但该方法的在线计算成本相对较高且不能完全保证系统稳定，因此也需要不断改进。 ③误差问题。由于系统建模往往不够精确，且被控系统中往往存在各种干扰，预测控制方法的预测值和实际值之间一定会产生误差。虽然建模误差可以通过补偿进行校正，干扰误差可以通过反馈进行校正，但是当系统更复杂时，上述两种校正结合起来也无法将误差控制在一定范围内。 模型预测控制区别于其它算法的最大特征是处理多变量多约束线性系统的能力，但随着被控对象的输入输出个数的增多，预测控制方法为保证控制输出的精确性，往往会选取较大的预测步长和控制步长，但这样会大大增加在线优化过程的计算量，从而需要更多的计算时间。因此，预测控制方法只能适用于采样周

关系数据库

第二章关系数据库 1、外码： 2、主码： 3、候选码： 4、主属性： 5、非主属性： 6、元组： 7、E-R图 8、自然连接： 9、一个关系只有一个（） A、候选码 B、外码 C、超码 D、主码 10、在数据库设计中用关系模型来表示实体和实体之间的联系。关系模型的结构是 （）。 A、层次结构 B、二维表结构 C、网状结构 D、封装结构 11、在一个关系中如果有这样一个属性存在，它的值能惟一地标识关系中的每一个元组，称这个属性为（）。 A、候选码 B、数据项 C、主属性 D、主属性值 12、在关系代数的专门关系运算中，从表中选出满足某种条件的元组的操作称为 （）。 A、选择 B、投影 C、连接 D、扫描 13、关系模型的关系运算是以关系代数为理论基础的，关系代数最基本的操作是（）。 A、并、差、笛卡尔积、投影和连接 B、并、差、笛卡尔积、除和连接 C、并、差、笛卡尔积、投影和选择 D、并、差、笛卡尔积、除和投影 14、关系代数中的θ连接操作由（）操作组合而成。 A、π和σ B、σ和× C、π、σ和× D、π和× 15、关系数据模型（）。 A、只能表示实体间的1 ：1联系 B、只能表示实体间的1：n联系 C、只能表示实体间的m：n联系 D、可以表示实体间的上述三种联系 16、设关系R1、R2的属性个数不同，但都包含有出自相同域集的一个属性，则它们可以进行的关系代数运算为（）。

A、R1∩R2 B、R1∪R2 C、R1 - R2 D、R2 17、下列描述中正确的是（）。 A、实体和记录是数据世界的术语 B、实体和属性是信息世界的术语 C、现实世界事物之间的联系反映到信息世界，用“物理模型”来表示 D、实体联系有四种情况：1：1联系，1：N联系，N：1联系，M：N联系 18、对关系数据库来说，下面叙述错误的是( )。 A、每一列的分量是同一种类型数据，来自同一个域 B、不同列的数据可以出自同一个域 C、行的顺序可以任意交换，但列的顺序不能任意交换 D、关系中的任意两个元组不能完全相同 19、设关系R有R1个元组，关系S有R2个元组，则关系R和S连接后的关系有（）个元组。 A、R1+R2 B、≤R1+R2 C、R1×R2 D、≤R1×R2 20、在通常情况下，下面的关系中，不可以作为关系数据库的关系的是( )。 A、R1（学生号、学生名、性别） B、R2（学生号、学生名、班级号） C、R3（学生号、班级号、宿舍） D、R4（学生号、学生名、简历） 21、设有关系R和S，在下列的关系运算中，（）运算不要求R和S具有相同的目数，也不要求对应属性的数据类型相同。 A、R∪S B、R∩S C、R-S D、R×S 22、对实体和实体之间的联系采用同样的数据结构表达的数据模型为（）。 Ａ、网状模型B、关系模型C、层次模型D、非关系模型 23、关系模型中，一个码是（）。 A、可以由多个任意属性组成 B、至多由一个属性组成 C、由一个或多个属性组成，其值能够惟一标识关系中一个元组 D、以上都不是 24、下列实体类型的联系中，属于1：1联系的是（）。 A、教研室对教师的所属联系 B、父亲对孩子的亲生联系 C、省对省会的所属联系 D、供应商与工程项目的供货联系 25、在基本关系中，下列说法正确的是（）。 A、行列顺序有关 B、属性名允许重名 C、任意两个元组不允许重复 D、列是非同质的 26、现有如下关系：患者（患者编号，患者姓名，性别，出生日期，所在单位）医疗（患者 编号，医生编号，医生姓名，诊断日期，诊断结果）其中，医疗关系中的外码是（）。 Ａ、患者编号B、患者姓名 C、患者编号和患者姓名 D、医生编号和患者编号 27、设关系R和关系S的目数分别是4和5，元组数分别为7和9，则R和S自然连接所得关系，其目数和元组数分别为（）。 A、9和16 B、20和63