三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)考生復(fù)習(xí)重點(diǎn)試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)生命周期中，確定系統(tǒng)邊界、功能需求和性能需求的階段是（）。A.規(guī)劃與分析階段B.設(shè)計(jì)階段C.實(shí)施階段D.運(yùn)行維護(hù)階段答案：A解析：規(guī)劃與分析階段的核心任務(wù)是進(jìn)行可行性分析和需求獲取，確定系統(tǒng)邊界、功能及性能需求；設(shè)計(jì)階段完成概念、邏輯、物理設(shè)計(jì)；實(shí)施階段進(jìn)行編碼、測(cè)試；運(yùn)行維護(hù)階段處理日常優(yōu)化和故障。2.以下不屬于需求分析階段輸出文檔的是（）。A.數(shù)據(jù)字典B.數(shù)據(jù)流圖（DFD）C.ER圖D.功能需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)答案：C解析：ER圖是概念設(shè)計(jì)階段的輸出，需求分析階段的輸出包括數(shù)據(jù)字典、DFD、功能需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)等。3.某關(guān)系模式R（A,B,C,D），函數(shù)依賴集F={AB→C,C→D,D→A}，則R的主碼是（）。A.ABB.BCC.CDD.BD答案：A解析：主碼是能唯一確定所有屬性的最小屬性集。AB→C，C→D，D→A，因此AB可推導(dǎo)出所有屬性（AB→C→D→A，即AB→ABCD），且無(wú)更小的子集能推導(dǎo)所有屬性，故主碼為AB。4.以下關(guān)于索引的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.聚集索引會(huì)改變數(shù)據(jù)行的物理存儲(chǔ)順序B.非聚集索引的葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的是數(shù)據(jù)行的指針C.覆蓋索引可以避免回表操作D.為頻繁更新的列建立索引會(huì)提升查詢性能答案：D解析：頻繁更新的列（如插入、刪除、修改）會(huì)導(dǎo)致索引頻繁維護(hù)，可能降低性能；其他選項(xiàng)均正確。5.事務(wù)的ACID特性中，“隔離性”的作用是（）。A.確保事務(wù)的所有操作要么全部完成，要么全部不完成B.確保事務(wù)執(zhí)行后數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)保持一致C.確保多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)互不干擾D.確保事務(wù)一旦提交，其結(jié)果永久保存答案：C解析：隔離性（Isolation）通過(guò)鎖或多版本控制（MVCC）保證并發(fā)事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果與串行執(zhí)行一致；A是原子性（Atomicity），B是一致性（Consistency），D是持久性（Durability）。6.數(shù)據(jù)庫(kù)安全控制中，“GRANTSELECTONTABLETTOUSER1WITHGRANTOPTION”語(yǔ)句的作用是（）。A.授予USER1對(duì)表T的查詢權(quán)限，并允許其轉(zhuǎn)授B.授予USER1對(duì)表T的查詢權(quán)限，但不允許轉(zhuǎn)授C.撤銷USER1對(duì)表T的查詢權(quán)限D(zhuǎn).授予USER1對(duì)表T的所有權(quán)限答案：A解析：WITHGRANTOPTION子句允許被授權(quán)用戶將權(quán)限轉(zhuǎn)授給其他用戶。7.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，“分片透明性”指的是（）。A.用戶無(wú)需知道數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的物理位置B.用戶無(wú)需知道數(shù)據(jù)如何分片（如水平分片或垂直分片）C.用戶無(wú)需知道各片段的副本位置D.用戶無(wú)需知道數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)答案：B解析：分布式透明性包括分片透明（用戶不知分片方式）、位置透明（不知片段存儲(chǔ)位置）、復(fù)制透明（不知副本數(shù)量和位置）；邏輯透明屬于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)范疇。8.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的核心特征是（）。A.面向事務(wù)處理、支持實(shí)時(shí)更新B.面向主題、集成的、非易失的、隨時(shí)間變化的C.支持高并發(fā)的OLTP操作D.存儲(chǔ)當(dāng)前最新的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)答案：B解析：數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（DW）用于OLAP分析，特征包括面向主題（按業(yè)務(wù)主題組織）、集成（多源數(shù)據(jù)清洗整合）、非易失（極少更新）、隨時(shí)間變化（按時(shí)間維度存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)）。9.大數(shù)據(jù)處理中，Hadoop的HDFS主要解決的問(wèn)題是（）。A.海量數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)B.海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算C.結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的關(guān)系型存儲(chǔ)D.數(shù)據(jù)的可視化分析答案：A解析：HDFS（Hadoop分布式文件系統(tǒng)）是Hadoop的存儲(chǔ)層，用于海量數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)；實(shí)時(shí)計(jì)算由Storm、Flink等框架處理。10.以下關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的描述，正確的是（）。A.物理設(shè)計(jì)需確定數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)（如關(guān)系模式）B.物理設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提高數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢和更新效率C.物理設(shè)計(jì)不涉及索引和分區(qū)的設(shè)計(jì)D.物理設(shè)計(jì)的結(jié)果不影響數(shù)據(jù)庫(kù)的性能答案：B解析：物理設(shè)計(jì)的核心是確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和訪問(wèn)方法（如索引、分區(qū)、文件組織），目標(biāo)是優(yōu)化性能；邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在邏輯設(shè)計(jì)階段完成。二、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析的主要任務(wù)及常用方法。答案：需求分析的主要任務(wù)包括：（1）獲取用戶對(duì)系統(tǒng)的功能需求（如數(shù)據(jù)輸入、查詢、統(tǒng)計(jì)等）；（2）獲取數(shù)據(jù)需求（如數(shù)據(jù)類型、約束、關(guān)聯(lián)關(guān)系）；（3）獲取性能需求（如響應(yīng)時(shí)間、并發(fā)量）；（4）確定系統(tǒng)邊界（明確哪些功能由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)）。常用方法有：（1）問(wèn)卷調(diào)查法：通過(guò)用戶填寫(xiě)問(wèn)卷收集需求；（2）訪談法：與關(guān)鍵用戶（如業(yè)務(wù)經(jīng)理、操作員）直接溝通；（3）數(shù)據(jù)流圖（DFD）：用圖形化方式描述數(shù)據(jù)流動(dòng)和處理過(guò)程；（4）數(shù)據(jù)字典（DD）：詳細(xì)定義數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、處理邏輯等；（5）用例分析法（UML用例圖）：從用戶操作場(chǎng)景出發(fā)定義需求。2.說(shuō)明ER模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的主要規(guī)則，并舉例說(shuō)明。答案：轉(zhuǎn)換規(guī)則包括：（1）實(shí)體轉(zhuǎn)換：每個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性為關(guān)系的屬性，實(shí)體的主碼為關(guān)系的主碼。例如，實(shí)體“學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡）”轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式Student（Sno,Sname,Sage），主碼Sno。（2）1:1聯(lián)系轉(zhuǎn)換：可將任一端實(shí)體的主碼加入另一端關(guān)系模式，或單獨(dú)建立關(guān)系模式。例如，“班級(jí)”與“班長(zhǎng)”（1:1），可在班級(jí)關(guān)系中加入班長(zhǎng)學(xué)號(hào)（Sno）作為外碼，或建立聯(lián)系關(guān)系ClassMonitor（Cno,Sno）。（3）1:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換：將1端實(shí)體的主碼加入n端關(guān)系模式作為外碼。例如，“部門(mén)”（1）與“員工”（n），員工關(guān)系中加入部門(mén)編號(hào)（Dno）作為外碼。（4）m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換：?jiǎn)为?dú)建立聯(lián)系關(guān)系模式，包含兩端實(shí)體的主碼及聯(lián)系的屬性，主碼為兩端主碼的組合。例如，“學(xué)生”與“課程”（m:n），聯(lián)系“選課”轉(zhuǎn)換為SC（Sno,Cno,Grade），主碼（Sno,Cno），外碼Sno→Student.Sno，Cno→Course.Cno。3.簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)中索引設(shè)計(jì)的原則及常見(jiàn)索引類型。答案：索引設(shè)計(jì)原則：（1）為經(jīng)常查詢的列（如WHERE、JOIN、ORDERBY中的列）建立索引；（2）避免為頻繁更新的列（如INSERT/UPDATE/DELETE頻繁的列）建立過(guò)多索引；（3）為外碼列建立索引（加速關(guān)聯(lián)查詢）；（4）避免為低基數(shù)列（如性別，只有“男/女”）建立索引（區(qū)分度低，索引效率低）；（5）覆蓋索引（索引包含查詢所需的所有列）可避免回表，提升性能。常見(jiàn)索引類型：（1）聚集索引（ClusteredIndex）：決定數(shù)據(jù)行的物理存儲(chǔ)順序，一個(gè)表只能有一個(gè)；（2）非聚集索引（NonClusteredIndex）：葉子節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)主碼值（或行指針），表可有多條；（3）唯一索引（UniqueIndex）：保證索引列值唯一；（4）復(fù)合索引（CompositeIndex）：基于多列建立，順序影響查詢效率（左前綴原則）；（5）全文索引（FullTextIndex）：用于文本內(nèi)容的模糊查詢（如SQLServer的全文索引）。4.說(shuō)明事務(wù)的ACID特性及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。答案：ACID特性：（1）原子性（Atomicity）：事務(wù)的所有操作要么全部提交，要么全部回滾。實(shí)現(xiàn)技術(shù)：日志（Redo/UndoLog），記錄事務(wù)操作前/后狀態(tài)，故障時(shí)通過(guò)日志回滾未完成事務(wù)。（2）一致性（Consistency）：事務(wù)執(zhí)行后數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)一致?tīng)顟B(tài)。實(shí)現(xiàn)技術(shù)：數(shù)據(jù)庫(kù)約束（如主鍵、外鍵、檢查約束）、應(yīng)用層業(yè)務(wù)邏輯驗(yàn)證。（3）隔離性（Isolation）：多個(gè)并發(fā)事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果與串行執(zhí)行結(jié)果一致。實(shí)現(xiàn)技術(shù)：鎖機(jī)制（共享鎖、排他鎖）、多版本并發(fā)控制（MVCC，如PostgreSQL的快照隔離）。（4）持久性（Durability）：事務(wù)提交后，修改永久保存。實(shí)現(xiàn)技術(shù)：預(yù)寫(xiě)日志（WAL，WriteAheadLogging），事務(wù)提交前先將日志寫(xiě)入磁盤(pán)，數(shù)據(jù)頁(yè)修改延遲刷盤(pán)。5.簡(jiǎn)述分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的“分布透明性”層次及各自含義。答案：分布透明性是指用戶或應(yīng)用程序無(wú)需知道數(shù)據(jù)的分布細(xì)節(jié)，主要分為三層：（1）分片透明性：用戶無(wú)需知道數(shù)據(jù)如何被分片（如水平分片按地區(qū)劃分，垂直分片按列拆分）。例如，用戶查詢“所有訂單”，無(wú)需知道訂單數(shù)據(jù)被分片存儲(chǔ)在不同服務(wù)器。（2）位置透明性：用戶無(wú)需知道各數(shù)據(jù)片段的存儲(chǔ)位置（如片段A存儲(chǔ)在上海節(jié)點(diǎn)，片段B存儲(chǔ)在北京節(jié)點(diǎn)）。用戶只需按邏輯名稱訪問(wèn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)路由到正確節(jié)點(diǎn)。（3）復(fù)制透明性：用戶無(wú)需知道數(shù)據(jù)片段有多少副本及副本的位置。例如，某片段有3個(gè)副本，用戶更新其中一個(gè)副本時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)同步到其他副本，用戶感知不到復(fù)制的存在。三、綜合題（每題20分，共40分）1.某高校擬開(kāi)發(fā)學(xué)生選課管理系統(tǒng)，需求如下：學(xué)生信息：學(xué)號(hào)（唯一）、姓名、性別、所在學(xué)院；課程信息：課程號(hào)（唯一）、課程名、學(xué)分、授課教師；選課關(guān)系：學(xué)生可選多門(mén)課程，每門(mén)課程可被多個(gè)學(xué)生選，需記錄選課時(shí)間和成績(jī)（0100分）；教師信息：教師號(hào)（唯一）、姓名、所屬學(xué)院、職稱。要求：（1）繪制該系統(tǒng)的ER圖（需標(biāo)注實(shí)體、屬性、聯(lián)系及聯(lián)系類型）；（2）將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型（需標(biāo)注主碼和外碼）；（3）判斷關(guān)系模式“選課”是否滿足3NF，說(shuō)明理由。答案：（1）ER圖設(shè)計(jì)：實(shí)體：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，學(xué)院）、課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）、教師（教師號(hào)，姓名，學(xué)院，職稱）；聯(lián)系：學(xué)生與課程之間為m:n聯(lián)系“選課”（屬性：選課時(shí)間，成績(jī)）；課程與教師之間為1:n聯(lián)系“授課”（一門(mén)課程由一名教師授課，一名教師可授多門(mén)課）。（2）關(guān)系模型轉(zhuǎn)換：學(xué)生（Sno,Sname,Ssex,Sdept），主碼Sno；課程（Cno,Cname,Credit,Tno），主碼Cno，外碼Tno→教師.Tno；教師（Tno,Tname,Tdept,Title），主碼Tno；選課（Sno,Cno,SelectTime,Score），主碼（Sno,Cno），外碼Sno→學(xué)生.Sno，Cno→課程.Cno。（3）選課關(guān)系模式分析：選課關(guān)系的屬性為Sno,Cno,SelectTime,Score，主碼（Sno,Cno）。函數(shù)依賴為（Sno,Cno）→SelectTime，（Sno,Cno）→Score。不存在非主屬性對(duì)主碼的部分依賴（所有非主屬性SelectTime、Score都完全依賴于主碼），也不存在非主屬性對(duì)主碼的傳遞依賴（非主屬性之間無(wú)函數(shù)依賴）。因此，選課關(guān)系滿足3NF。2.某企業(yè)訂單數(shù)據(jù)庫(kù)中有訂單表（Order），包含字段：OrderID（主碼）、CustomerID、OrderDate、TotalAmount（訂單總金額）、Status（訂單狀態(tài)，如“未支付”“已支付”“已發(fā)貨”）。業(yè)務(wù)需求為：高頻查詢：按CustomerID查詢某用戶近1年的所有訂單（按OrderDate降序排列）；高頻更新：修改訂單狀態(tài)（Status）；定期統(tǒng)計(jì)：每月統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)訂單的總金額（TotalAmount）。要求設(shè)計(jì)物理存儲(chǔ)方案，包括：（1）索引設(shè)計(jì)（類型、列、原因）；（2）分區(qū)策略（類型、分區(qū)鍵、原因）；（3）統(tǒng)計(jì)需求的優(yōu)化建議。答案：（1）索引設(shè)計(jì)：為CustomerID和OrderDate建立復(fù)合非聚集索引（CustomerID,OrderDateDESC）：高頻查詢需按CustomerID過(guò)濾并按OrderDate降序排序，復(fù)合索引可覆蓋查詢條件和排序，避免全表掃描和臨時(shí)排序。為Status建立非聚集索引：高頻更新Status時(shí)，索引維護(hù)成本較低；同時(shí)，統(tǒng)計(jì)需求需按Status分組，索引可加速分組查詢。（2）分區(qū)策略：采用范圍分區(qū)（RangePartitioning），分區(qū)鍵為OrderDate（按月分區(qū)）：訂單具有時(shí)間屬性，按月分區(qū)后，查詢近1年訂單可快速定位到最近12個(gè)分區(qū)，減少掃描數(shù)據(jù)量；定期統(tǒng)計(jì)每月數(shù)據(jù)時(shí)，可直接訪問(wèn)對(duì)應(yīng)分區(qū)，提升統(tǒng)計(jì)效率。（3）統(tǒng)計(jì)需求優(yōu)化建議：建立物化視圖（MaterializedView），存儲(chǔ)每月各Status的TotalAmount總和：定期統(tǒng)計(jì)屬于OLAP類查詢，物化視圖可預(yù)計(jì)算并存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，查詢時(shí)直接讀取，避免每次統(tǒng)計(jì)都掃描全表。物化視圖需定期刷新（如每日凌晨），平衡實(shí)時(shí)性和性能。若數(shù)據(jù)庫(kù)不支持物化視圖，可在訂單表中增加冗余列（如MonthYear，格式為“YYYYMM”），并為（MonthYear,Status）建立復(fù)合索引，加速分組統(tǒng)計(jì)（按MonthYear和Status分組求和TotalAmount）。3.某銀行核心交易系統(tǒng)需保證事務(wù)的高可靠性和并發(fā)性能，當(dāng)前存在以下問(wèn)題：事務(wù)A（轉(zhuǎn)賬：從賬戶X轉(zhuǎn)100元到賬戶Y）與事務(wù)B（查詢賬戶X余額）并發(fā)執(zhí)行時(shí)，事務(wù)B可能讀到未提交的中間狀態(tài)（如事務(wù)A已扣減X余額但未增加Y余額時(shí)，事務(wù)B查詢X余額）；系統(tǒng)故障（如斷電）后，部分已提交事務(wù)的修改丟失。