2025數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師考試數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用試卷及答案一、單項選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.以下關(guān)于數(shù)據(jù)模型的描述中，正確的是()A.層次模型用二維表表示數(shù)據(jù)間聯(lián)系

B.關(guān)系模型的實體及聯(lián)系均用關(guān)系（表）表示

C.網(wǎng)狀模型的結(jié)構(gòu)是樹形結(jié)構(gòu)

D.面向?qū)ο竽Ｐ筒恢С掷^承特性答案：B解析：層次模型是樹形結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀模型允許節(jié)點有多個父節(jié)點，面向?qū)ο竽Ｐ椭С掷^承特性，只有關(guān)系模型的實體和聯(lián)系均用表表示。2.關(guān)系代數(shù)中，投影操作的結(jié)果是()A.元組的子集

B.屬性的子集

C.笛卡爾積的子集

D.自然連接的子集答案：B解析：投影（π）是從列的角度進行篩選，結(jié)果是屬性的子集；選擇（σ）是元組的子集。3.事務(wù)的ACID特性中，“一致性”指的是()A.事務(wù)執(zhí)行后數(shù)據(jù)庫狀態(tài)保持合法

B.事務(wù)一旦提交不可撤銷

C.多個事務(wù)執(zhí)行互不干擾

D.事務(wù)的所有操作要么全做要么全不做答案：A解析：原子性（A）是全做或全不做；一致性（C）是狀態(tài)合法；隔離性（I）是互不干擾；持久性（D）是提交后不可撤銷。4.以下索引類型中，最適合范圍查詢的是()A.哈希索引

B.B+樹索引

C.位圖索引

D.全文索引答案：B解析：B+樹索引通過有序結(jié)構(gòu)支持范圍查詢；哈希索引適合等值查詢，位圖索引適合低基數(shù)列，全文索引用于文本檢索。5.關(guān)系模式R(A,B,C,D)，函數(shù)依賴為A→B,B→C,C→D，則R的最高范式是()A.1NF

B.2NF

C.3NF

D.BCNF答案：B解析：候選鍵是A，非主屬性B、C、D存在傳遞依賴（A→B→C→D），不滿足3NF；但不存在部分依賴（所有非主屬性完全依賴于候選鍵），故為2NF。6.數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制中，“丟失修改”問題可通過()解決A.共享鎖（S鎖）

B.排他鎖（X鎖）

C.意向鎖（IS/IX鎖）

D.時間戳排序答案：B解析：丟失修改是兩個事務(wù)同時修改同一數(shù)據(jù)，后提交覆蓋先提交的結(jié)果，通過X鎖（寫鎖）可防止。7.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)中，日志文件的作用是()A.記錄用戶操作行為

B.支持數(shù)據(jù)備份

C.實現(xiàn)事務(wù)回滾和重做

D.優(yōu)化查詢性能答案：C解析：日志文件記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)的修改操作，用于故障恢復(fù)時執(zhí)行UNDO（回滾未提交事務(wù)）和REDO（重做已提交事務(wù)）。8.分布式數(shù)據(jù)庫的“分片透明性”指的是()A.用戶無需知道數(shù)據(jù)存儲的物理位置

B.用戶無需知道數(shù)據(jù)如何分片

C.用戶無需知道各片段的復(fù)制情況

D.用戶無需知道不同場地的DBMS差異答案：B解析：分片透明性是最高級別的透明性，用戶只需關(guān)注全局關(guān)系，無需知道數(shù)據(jù)如何被劃分為片段。9.數(shù)據(jù)倉庫與OLTP系統(tǒng)的主要區(qū)別是()A.數(shù)據(jù)倉庫支持實時更新

B.OLTP系統(tǒng)存儲歷史數(shù)據(jù)

C.數(shù)據(jù)倉庫面向分析決策

D.OLTP系統(tǒng)使用星型模型答案：C解析：OLTP（聯(lián)機事務(wù)處理）面向日常交易，支持實時更新；數(shù)據(jù)倉庫（OLAP）面向分析，存儲歷史數(shù)據(jù)，使用星型或雪花模型。10.NoSQL數(shù)據(jù)庫中，適合存儲社交網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖的是()A.鍵值存儲（如Redis）

B.列族存儲（如HBase）

C.文檔存儲（如MongoDB）

D.圖存儲（如Neo4j）答案：D解析：圖數(shù)據(jù)庫通過節(jié)點和邊表示關(guān)系，適合處理復(fù)雜的關(guān)聯(lián)查詢，如社交網(wǎng)絡(luò)的好友關(guān)系。11.以下關(guān)于函數(shù)依賴的描述，錯誤的是()A.若X→Y且Y→Z，則X→Z（傳遞性）

B.若X→Y且X→Z，則X→YZ（合并規(guī)則）

C.若XY→Z，則X→Z且Y→Z（分解規(guī)則）

D.若X→Y且Y’?Y，則X→Y’（自反性）答案：C解析：分解規(guī)則是若X→YZ，則X→Y且X→Z；C選項描述的是錯誤的反向分解。12.數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，“概念結(jié)構(gòu)設(shè)計”的輸出是()A.關(guān)系模式

B.ER圖

C.物理存儲方案

D.數(shù)據(jù)字典答案：B解析：概念設(shè)計階段通過ER圖描述用戶需求的概念模型，邏輯設(shè)計階段將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。13.以下不屬于數(shù)據(jù)庫完整性約束的是()A.主鍵約束

B.外鍵約束

C.唯一約束

D.索引約束答案：D解析：完整性約束包括實體完整性（主鍵）、參照完整性（外鍵）、用戶定義完整性（唯一、檢查等）；索引是物理優(yōu)化手段，不屬于約束。14.事務(wù)隔離級別“可重復(fù)讀”能解決的問題是()A.臟讀

B.不可重復(fù)讀

C.幻讀

D.所有并發(fā)問題答案：B解析：讀未提交（臟讀）→讀已提交（解決臟讀）→可重復(fù)讀（解決不可重復(fù)讀）→可串行化（解決幻讀）。15.數(shù)據(jù)庫鏡像技術(shù)的主要目的是()A.提高查詢性能

B.實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份與快速恢復(fù)

C.減少存儲空間

D.支持分布式事務(wù)答案：B解析：數(shù)據(jù)庫鏡像通過實時復(fù)制數(shù)據(jù)到鏡像服務(wù)器，當主服務(wù)器故障時快速切換，保障數(shù)據(jù)可用性。二、多項選擇題（共10題，每題3分，共30分）16.關(guān)系模型的組成要素包括()A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

B.數(shù)據(jù)操作

C.完整性約束

D.物理存儲答案：ABC解析：關(guān)系模型三要素是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（表）、數(shù)據(jù)操作（關(guān)系代數(shù)）、完整性約束（實體/參照/用戶定義）。17.事務(wù)的隔離級別包括()A.讀未提交（ReadUncommitted）

B.讀已提交（ReadCommitted）

C.可重復(fù)讀（RepeatableRead）

D.可串行化（Serializable）答案：ABCD解析：SQL標準定義的四種隔離級別，從低到高依次為讀未提交→讀已提交→可重復(fù)讀→可串行化。18.設(shè)計索引時需考慮的因素有()A.列的更新頻率

B.列的基數(shù)（不同值的數(shù)量）

C.查詢中的過濾條件

D.表的記錄數(shù)答案：ABCD解析：高更新頻率列不適合索引（維護成本高）；低基數(shù)列（如性別）位圖索引更優(yōu)；過濾條件頻繁使用的列適合索引；大表索引收益更高。19.ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時，正確的規(guī)則有()A.實體轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，屬性為關(guān)系的列

B.1:1聯(lián)系可合并到任一實體關(guān)系中

C.1:n聯(lián)系合并到n端實體關(guān)系中

D.m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨立關(guān)系，包含兩端主鍵答案：ABCD解析：ER圖轉(zhuǎn)換的基本規(guī)則，m:n聯(lián)系需獨立關(guān)系，1:1和1:n可合并到任一端或n端。20.分布式數(shù)據(jù)庫的一致性策略包括()A.兩階段提交（2PC）

B.三階段提交（3PC）

C.最終一致性（EventualConsistency）

D.強一致性（StrongConsistency）答案：ABCD解析：分布式系統(tǒng)通過2PC/3PC實現(xiàn)強一致性，通過最終一致性（如DNS）實現(xiàn)弱一致性。21.數(shù)據(jù)倉庫的維度建模要素包括()A.事實表（FactTable）

B.維度表（DimensionTable）

C.雪花模型（SnowflakeSchema）

D.星型模型（StarSchema）答案：AB解析：維度建模的核心是事實表（存儲量化數(shù)據(jù)）和維度表（描述上下文）；星型/雪花是模型結(jié)構(gòu)，非要素。22.NoSQL數(shù)據(jù)庫的主要分類包括()A.鍵值存儲（Key-Value）

B.列族存儲（Column-Family）

C.文檔存儲（Document）

D.圖存儲（Graph）答案：ABCD解析：NoSQL的四大類：鍵值（Redis）、列族（HBase）、文檔（MongoDB）、圖（Neo4j）。23.數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的方法包括()A.優(yōu)化查詢語句（如避免全表掃描）

B.增加索引（合理選擇列）

C.分區(qū)表（按時間或地域劃分）

D.升級硬件（如使用SSD）答案：ABCD解析：性能優(yōu)化涵蓋SQL調(diào)優(yōu)、索引設(shè)計、物理設(shè)計（分區(qū)）、硬件升級等多個層面。24.以下屬于數(shù)據(jù)庫故障類型的是()A.事務(wù)內(nèi)部故障（如運算錯誤）

B.系統(tǒng)故障（如CPU崩潰）

C.介質(zhì)故障（如磁盤損壞）

D.計算機病毒攻擊答案：ABCD解析：數(shù)據(jù)庫故障包括事務(wù)故障、系統(tǒng)故障、介質(zhì)故障（最嚴重）及人為/外部攻擊。25.數(shù)據(jù)倉庫的ETL過程包括()A.抽?。‥xtract）

B.轉(zhuǎn)換（Transform）

C.加載（Load）

D.查詢（Query）答案：ABC解析：ETL是抽?。◤腛LTP取數(shù)據(jù)）、轉(zhuǎn)換（清洗/整合）、加載（存入數(shù)據(jù)倉庫）的過程。三、填空題（共10題，每題2分，共20分）26.數(shù)據(jù)模型的三要素是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和____。答案：完整性約束27.關(guān)系代數(shù)中，σ條件(R)表示____操作。答案：選擇28.事務(wù)的ACID特性中，“A”代表____。答案：原子性29.B+樹索引的葉子節(jié)點存儲____和對應(yīng)的記錄指針。答案：鍵值30.關(guān)系模式中，若所有非主屬性都完全依賴于候選鍵，則滿足____范式。答案：第二（2NF）31.并發(fā)控制中，X鎖的全稱是____。答案：排他鎖32.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)是____和數(shù)據(jù)備份。答案：日志記錄33.分布式數(shù)據(jù)庫的CAP定理指一致性、可用性和____。答案：分區(qū)容忍性34.數(shù)據(jù)倉庫的典型應(yīng)用場景是____支持。答案：決策35.NoSQL數(shù)據(jù)庫中，MongoDB屬于____存儲類型。答案：文檔四、判斷題（共10題，每題1分，共10分）36.關(guān)系模型中，主鍵可以包含多個屬性。()答案：√解析：主鍵可以是單個屬性（單一主鍵）或多個屬性（復(fù)合主鍵）。37.事務(wù)的原子性保證了事務(wù)執(zhí)行后數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的合法性。()答案：×解析：原子性保證全做或全不做，一致性保證狀態(tài)合法。38.索引會提高插入、更新操作的性能。()答案：×解析：索引需要維護，會降低寫操作性能，提高讀操作性能。39.第三范式（3NF）要求消除非主屬性對候選鍵的傳遞依賴。()答案：√解析：3NF的條件是不存在非主屬性對候選鍵的部分依賴和傳遞依賴。40.共享鎖（S鎖）允許其他事務(wù)加S鎖，但禁止加X鎖。()答案：√解析：S鎖（讀鎖）兼容S鎖，不兼容X鎖；X鎖（寫鎖）不兼容任何鎖。41.日志文件需要先于數(shù)據(jù)更新寫入磁盤。()答案：√解析：遵循“先寫日志”原則（Write-AheadLogging,WAL），確保故障時可恢復(fù)。42.分布式數(shù)據(jù)庫的水平分片是按屬性值范圍劃分數(shù)據(jù)。()答案：√解析：水平分片（按行）根據(jù)某個屬性的取值范圍劃分，垂直分片（按列）根據(jù)屬性組劃分。43.數(shù)據(jù)倉庫直接面向企業(yè)日常交易處理。()答案：×解析：數(shù)據(jù)倉庫面向分析，OLTP系統(tǒng)面向日常交易。44.NoSQL數(shù)據(jù)庫完全不支持SQL查詢語言。()答案：×解析：部分NoSQL（如Couchbase）支持類SQL查詢，并非完全不支持。45.數(shù)據(jù)庫鏡像技術(shù)需要占用額外的存儲空間。()答案：√解析：鏡像服務(wù)器存儲與主服務(wù)器相同的數(shù)據(jù)，需額外空間。五、簡答題（共5題，每題6分，共30分）46.簡述關(guān)系模型的三類完整性約束及其含義。(1).實體完整性：主鍵值不能為空且唯一，保證實體的唯一性。

(2).參照完整性：外鍵值要么為空，要么等于被參照表中某個主鍵值，保證表間數(shù)據(jù)一致性。

(3).用戶定義完整性：根據(jù)業(yè)務(wù)需求定義的約束（如年齡>0），反映具體應(yīng)用的語義規(guī)則。47.簡述事務(wù)故障的類型及恢復(fù)方法。(1).事務(wù)內(nèi)部故障：因邏輯錯誤（如運算溢出）或系統(tǒng)錯誤（如鎖超時）導(dǎo)致事務(wù)無法完成。恢復(fù)方法：利用日志文件執(zhí)行UNDO操作，回滾事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改。

(2).系統(tǒng)故障（軟故障）：因電源中斷、OS崩潰等導(dǎo)致所有事務(wù)中斷?；謴?fù)方法：重做（REDO）已提交但未寫入磁盤的事務(wù)，回滾（UNDO）未提交的事務(wù)。

(3).介質(zhì)故障（硬故障）：因磁盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。恢復(fù)方法：使用最近的備份數(shù)據(jù)還原，再利用日志文件重做自備份后已提交的事務(wù)。48.比較B+樹索引與哈希索引的優(yōu)缺點。(1).B+樹索引：優(yōu)點是支持范圍查詢、有序遍歷；缺點是插入/刪除操作需維護樹結(jié)構(gòu)，性能略低。

(2).哈希索引：優(yōu)點是等值查詢速度快（O(1)時間復(fù)雜度）；缺點是不支持范圍查詢，哈希沖突會降低性能。49.簡述數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要階段及各階段任務(wù)。(1).需求分析：收集用戶需求，確定數(shù)據(jù)、功能、性能要求，輸出需求規(guī)格說明書。

(2).概念結(jié)構(gòu)設(shè)計：通過ER圖描述用戶需求的概念模型，獨立于具體DBMS。

(3).邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計：將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，進行范式優(yōu)化，輸出邏輯模型。

(4).物理結(jié)構(gòu)設(shè)計：確定數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)（如索引、分區(qū)）、存取方法，優(yōu)化性能。

(5).數(shù)據(jù)庫實施：編寫SQL語句，導(dǎo)入數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)。

(6).運行維護：監(jiān)控性能，進行備份恢復(fù)、模式調(diào)整等。50.簡述分布式數(shù)據(jù)庫的分片策略及其特點。(1).水平分片：按行劃分，將同一關(guān)系的不同元組分配到不同場地。特點：適合按時間、地域等范圍查詢。

(2).垂直分片：按列劃分，將同一關(guān)系的不同屬性組分配到不同場地。特點：適合訪問特定屬性組的場景，需通過連接操作恢復(fù)完整關(guān)系。

(3).混合分片：水平分片與垂直分片的結(jié)合。特點：靈活性高，適用于復(fù)雜查詢需求。

(4).導(dǎo)出分片：基于其他關(guān)系的分片結(jié)果推導(dǎo)當前關(guān)系的分片。特點：依賴其他關(guān)系的分片策略，需維護一致性。六、設(shè)計題（共3題，每題10分，共30分）51.某高校需設(shè)計學(xué)生選課管理系統(tǒng)，需求如下：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡）

課程（課程號，課程名，學(xué)分）

選課（學(xué)號，課程號，成績）

要求：

繪制ER圖（需包含實體、屬性、聯(lián)系及聯(lián)系類型）；

將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，并標注主鍵和外鍵。答案：

(1)ER圖描述：

-實體：學(xué)生（學(xué)號為主鍵）、課程（課程號為主鍵）、選課（聯(lián)系實體）。

-聯(lián)系：學(xué)生與課程之間是m:n聯(lián)系（一門課可被多個學(xué)生選，一個學(xué)生可選多門課）。關(guān)系模式：

學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡）主鍵：學(xué)號

課程（課程號，課程名，學(xué)分）主鍵：課程號

選課（學(xué)號，課程號，成績）主鍵：（學(xué)號，課程號）；外鍵：學(xué)號→學(xué)生.學(xué)號，課程號→課程.課程號52.關(guān)系模式R(A,B,C,D,E)，函數(shù)依賴集F={AB→C,C→D,D→E,E→C}，要求：找出R的候選鍵；

判斷R滿足第幾范式，說明理由；

若不滿足3NF，將其分解為3NF模式集。答案：

(1)候選鍵：AB（AB+=ABCDE，能決定所有屬性）。

(2)R滿足2NF但不滿足3NF。理由：非主屬性C、D、E存在傳遞依賴（AB→C→D→E→C），違反3NF。

(3)分解為3NF：

-R1(A,B,C)主鍵：AB（函數(shù)依賴AB→C）

-R2(C,D)主鍵：C（函數(shù)依賴C→D）

-R3(D,E)主鍵：D（函數(shù)依賴D→E）

-R4(E,C)主鍵：E（函數(shù)依賴E→C）53.某電商公司需設(shè)計分布式數(shù)據(jù)庫，要求支持“商品表”的高并發(fā)查詢（查詢條件常為商品類別+價格區(qū)間），且數(shù)據(jù)量預(yù)計達10億條。請設(shè)計分片策略，并說明理由。答案：

分片策略：采用“水平分片+范圍分片”結(jié)合的方式，按商品類別作為分片鍵，每個類別內(nèi)按價格區(qū)間進一步分片。

理由：

-商品類別是高頻查詢條件，按類別分片可減少跨分片查詢，提高查詢效率；

-同一類別內(nèi)按價格區(qū)間（如0-100元、101-500元等）分片，支持價格范圍查詢的本地化；

-水平分片按行劃分，適合大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲，降低單節(jié)點數(shù)據(jù)量；

-分片鍵選擇高基數(shù)屬性（商品類別），避免數(shù)據(jù)傾斜。七、論述題（共2題，每題15分，共30分）54.論述數(shù)據(jù)庫事務(wù)隔離級別與并發(fā)性能的權(quán)衡關(guān)系，并舉例說明不同隔離級別適用的場景。答案：

-(1).隔離級別與并發(fā)性