數(shù)據(jù)庫試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于關(guān)系模型基本性質(zhì)的描述中，錯誤的是（）。A.同一列的數(shù)據(jù)類型必須相同B.行的順序可以任意交換C.列的順序可以任意交換D.允許存在完全相同的兩行2.在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，能夠唯一標(biāo)識一條記錄的最小屬性集稱為（）。A.候選鍵B.主鍵C.外鍵D.超鍵3.以下SQL語句中，屬于數(shù)據(jù)操縱語言（DML）的是（）。A.CREATETABLEB.GRANTC.SELECTD.ALTERTABLE4.若關(guān)系R和S的屬性個數(shù)分別為3和4，則R×S（笛卡爾積）的屬性個數(shù)為（）。A.3B.4C.7D.125.下列索引類型中，能夠改變表中記錄物理存儲順序的是（）。A.普通索引B.唯一索引C.聚集索引D.非聚集索引6.事務(wù)的ACID特性中，“I”代表（）。A.原子性（Atomicity）B.一致性（Consistency）C.隔離性（Isolation）D.持久性（Durability）7.關(guān)系模式R（A,B,C,D），函數(shù)依賴為A→B，B→C，C→D，則R最高滿足（）。A.1NFB.2NFC.3NFD.BCNF8.數(shù)據(jù)庫設(shè)計的需求分析階段，主要任務(wù)是（）。A.確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)B.建立概念模型（ER圖）C.收集并分析用戶需求D.設(shè)計關(guān)系模式9.并發(fā)事務(wù)中，一個事務(wù)讀取了另一個未提交事務(wù)修改的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致的問題稱為（）。A.臟讀B.不可重復(fù)讀C.幻讀D.丟失修改10.數(shù)據(jù)倉庫的主要特點(diǎn)不包括（）。A.面向主題B.實(shí)時更新C.集成性D.歷史數(shù)據(jù)二、填空題（每題2分，共20分）1.關(guān)系模型的三要素包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和__________。2.SQL的全稱是__________。3.事務(wù)的隔離級別從低到高依次為讀未提交、讀已提交、__________和可串行化。4.索引的作用是__________數(shù)據(jù)查詢效率，但會增加數(shù)據(jù)插入、刪除的開銷。5.第三范式（3NF）要求關(guān)系模式中不存在非主屬性對__________的傳遞函數(shù)依賴。6.ER圖的基本元素包括實(shí)體、屬性和__________。7.數(shù)據(jù)冗余可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)__________問題（如更新異常、插入異常、刪除異常）。8.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基礎(chǔ)是__________，它記錄了數(shù)據(jù)庫所有更新操作。9.視圖是一個虛擬表，其數(shù)據(jù)來源于__________，不實(shí)際存儲數(shù)據(jù)。10.數(shù)據(jù)庫安全的主要措施包括身份認(rèn)證、權(quán)限管理、__________和審計。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述關(guān)系的完整性約束及其類型。2.比較聚集索引與非聚集索引的區(qū)別。3.說明事務(wù)的ACID特性及其含義。4.簡述數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要步驟。5.解釋范式的作用，并說明1NF、2NF、3NF的區(qū)別。四、設(shè)計題（20分）某高校需開發(fā)“學(xué)生選課管理系統(tǒng)”，需求如下：-學(xué)生信息：學(xué)號（唯一）、姓名、性別、入學(xué)時間、所屬學(xué)院（學(xué)院有學(xué)院編號、名稱、負(fù)責(zé)人）。-課程信息：課程號（唯一）、課程名、學(xué)分、所屬學(xué)院（與學(xué)生所屬學(xué)院關(guān)聯(lián)）。-教師信息：教師號（唯一）、姓名、職稱、所屬學(xué)院（與學(xué)生所屬學(xué)院關(guān)聯(lián)）。-選課關(guān)系：學(xué)生選課后需記錄選課時間、成績（0-100分），且一門課程可被多個學(xué)生選擇，一個學(xué)生可選擇多門課程；一門課程由一位教師授課，一位教師可講授多門課程。要求：（1）繪制系統(tǒng)的ER圖（需標(biāo)注實(shí)體屬性、聯(lián)系類型及cardinality）。（2）將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，并標(biāo)注主鍵和外鍵。（3）為“學(xué)生”表添加“出生日期”字段（日期類型），寫出對應(yīng)的SQL語句。（4）查詢“計算機(jī)學(xué)院”學(xué)生中，2020年入學(xué)且成績高于85分的學(xué)生姓名、課程名及成績（需關(guān)聯(lián)學(xué)生、課程、選課表）。五、綜合題（10分）某電商公司需設(shè)計“訂單管理數(shù)據(jù)庫”，核心需求如下：-客戶信息：客戶ID（主鍵）、姓名、手機(jī)號、注冊時間。-訂單信息：訂單號（主鍵）、客戶ID（外鍵）、下單時間、總金額、支付狀態(tài)（“未支付”“已支付”“已退款”）。-訂單詳情：訂單號（外鍵）、商品ID（主鍵）、商品名稱、單價、數(shù)量。-要求保證：未支付的訂單30分鐘后自動取消；同一客戶同一商品30天內(nèi)最多購買10件；支付成功后庫存自動扣減。請回答以下問題：（1）設(shè)計數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式（需包含所有必要字段，標(biāo)注主鍵和外鍵）。（2）針對“同一客戶同一商品30天內(nèi)最多購買10件”的約束，提出兩種實(shí)現(xiàn)方式（可結(jié)合SQL語句或數(shù)據(jù)庫特性）。（3）簡述如何通過事務(wù)保證“支付成功后庫存自動扣減”的原子性。數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用試題答案一、單項選擇題1.D（關(guān)系中不允許存在完全相同的兩行，否則違反實(shí)體完整性）2.A（候選鍵是最小的唯一標(biāo)識屬性集，主鍵是從候選鍵中選定的）3.C（SELECT屬于DML，CREATE和ALTER屬于DDL，GRANT屬于DCL）4.C（笛卡爾積的屬性個數(shù)是兩表屬性個數(shù)之和）5.C（聚集索引決定數(shù)據(jù)的物理存儲順序，一個表只能有一個聚集索引）6.C（隔離性Isolation）7.A（存在非主屬性D對主鍵A的傳遞依賴A→B→C→D，不滿足2NF）8.C（需求分析階段的核心是收集和分析用戶需求）9.A（臟讀是讀取未提交的臨時數(shù)據(jù)）10.B（數(shù)據(jù)倉庫主要存儲歷史數(shù)據(jù)，不要求實(shí)時更新）二、填空題1.完整性約束2.結(jié)構(gòu)化查詢語言（StructuredQueryLanguage）3.可重復(fù)讀4.提高5.候選鍵（或主鍵）6.聯(lián)系7.不一致8.日志文件（或事務(wù)日志）9.基本表（或基表）10.數(shù)據(jù)加密三、簡答題1.關(guān)系的完整性約束及其類型關(guān)系的完整性約束用于保證數(shù)據(jù)的正確性、一致性和可靠性，主要包括三類：-實(shí)體完整性：主鍵的值不能為空且唯一，確保每個實(shí)體唯一標(biāo)識。-參照完整性：外鍵的值必須是被參照表主鍵的有效值或為空（允許空時），保證表間關(guān)聯(lián)的正確性。-用戶定義完整性：根據(jù)具體業(yè)務(wù)規(guī)則定義的約束（如字段取值范圍、非空約束等），例如成績字段限制為0-100分。2.聚集索引與非聚集索引的區(qū)別-物理存儲：聚集索引決定表中數(shù)據(jù)的物理存儲順序，數(shù)據(jù)按索引鍵值順序存儲；非聚集索引不改變數(shù)據(jù)物理順序，僅維護(hù)索引頁與數(shù)據(jù)頁的映射。-數(shù)量限制：一個表只能有一個聚集索引（因物理順序唯一）；可創(chuàng)建多個非聚集索引。-查詢效率：對按索引鍵順序的查詢，聚集索引效率更高（直接定位數(shù)據(jù)頁）；非聚集索引需先查索引再找數(shù)據(jù)，可能產(chǎn)生回表操作。-適用場景：聚集索引適合頻繁按范圍查詢的列（如日期）；非聚集索引適合頻繁用于查詢條件但順序無關(guān)的列（如姓名）。3.事務(wù)的ACID特性及其含義-原子性（Atomicity）：事務(wù)是不可分割的最小單位，要么全部執(zhí)行，要么全部回滾。-一致性（Consistency）：事務(wù)執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)庫從一個一致狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個一致狀態(tài)（如轉(zhuǎn)賬后總金額不變）。-隔離性（Isolation）：多個并發(fā)事務(wù)相互隔離，一個事務(wù)的執(zhí)行不被其他事務(wù)干擾，避免臟讀、不可重復(fù)讀等問題。-持久性（Durability）：事務(wù)提交后，對數(shù)據(jù)庫的修改永久保存，即使系統(tǒng)故障也不丟失。4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要步驟數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為以下階段：-需求分析：收集用戶需求，明確數(shù)據(jù)、功能和性能要求。-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計：通過ER圖建立獨(dú)立于具體數(shù)據(jù)庫的概念模型。-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計：將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，并進(jìn)行范式優(yōu)化（如3NF）。-物理結(jié)構(gòu)設(shè)計：確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)（如索引、分區(qū)）、文件組織等。-數(shù)據(jù)庫實(shí)施：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、表，導(dǎo)入數(shù)據(jù)，編寫應(yīng)用程序。-運(yùn)行維護(hù)：監(jiān)控性能、備份恢復(fù)、優(yōu)化調(diào)整等。5.范式的作用及1NF-3NF的區(qū)別范式用于消除關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)冗余和操作異常（插入、更新、刪除異常），提高數(shù)據(jù)庫的設(shè)計質(zhì)量。-1NF（第一范式）：屬性不可再分，確保關(guān)系是二維表（如“聯(lián)系方式”不能同時包含電話和郵箱）。-2NF（第二范式）：在1NF基礎(chǔ)上，消除非主屬性對主鍵的部分函數(shù)依賴（如主鍵為（A,B），則非主屬性C不能僅依賴A）。-3NF（第三范式）：在2NF基礎(chǔ)上，消除非主屬性對主鍵的傳遞函數(shù)依賴（如A→B，B→C，則C不能依賴A通過B傳遞）。四、設(shè)計題（1）ER圖設(shè)計（文字描述關(guān)鍵元素）：-實(shí)體：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，入學(xué)時間）、學(xué)院（學(xué)院編號，名稱，負(fù)責(zé)人）、課程（課程號，課程名，學(xué)分）、教師（教師號，姓名，職稱）、選課（選課時間，成績）。-聯(lián)系：-學(xué)生-學(xué)院：屬于（1:n，一個學(xué)院有多個學(xué)生，一個學(xué)生屬于一個學(xué)院）。-課程-學(xué)院：所屬（1:n，一個學(xué)院有多個課程，一個課程屬于一個學(xué)院）。-教師-學(xué)院：所屬（1:n，一個學(xué)院有多個教師，一個教師屬于一個學(xué)院）。-學(xué)生-課程：選課（m:n，通過“選課”聯(lián)系，屬性為選課時間、成績）。-教師-課程：授課（1:n，一個教師可授多門課，一門課由一個教師講授）。（2）關(guān)系模式轉(zhuǎn)換（主鍵下劃線，外鍵波浪線）：-學(xué)院（_學(xué)院編號_,名稱，負(fù)責(zé)人）-學(xué)生（_學(xué)號_,姓名，性別，入學(xué)時間，~學(xué)院編號~）-教師（_教師號_,姓名，職稱，~學(xué)院編號~）-課程（_課程號_,課程名，學(xué)分，~學(xué)院編號~，~教師號~）-選課（_學(xué)號_,_課程號_,選課時間，成績）（注：選課的主鍵為（學(xué)號，課程號），外鍵學(xué)號參照學(xué)生表，課程號參照課程表）（3）添加字段的SQL語句：```sqlALTERTABLE學(xué)生ADD出生日期DATE;```（4）查詢語句：```sqlSELECTs.姓名,c.課程名,sc.成績FROM學(xué)生sJOIN選課scONs.學(xué)號=sc.學(xué)號JOIN課程cONsc.課程號=c.課程號JOIN學(xué)院dONs.學(xué)院編號=d.學(xué)院編號WHEREd.名稱='計算機(jī)學(xué)院'ANDs.入學(xué)時間BETWEEN'2020-01-01'AND'2020-12-31'ANDsc.成績>85;```五、綜合題（1）關(guān)系模式設(shè)計（主鍵下劃線，外鍵波浪線）：-客戶（_客戶ID_,姓名，手機(jī)號，注冊時間）-訂單（_訂單號_,~客戶ID~,下單時間，總金額，支付狀態(tài)）-訂單詳情（_訂單號_,_商品ID_,商品名稱，單價，數(shù)量）（注：訂單詳情的主鍵為（訂單號，商品ID），外鍵訂單號參照訂單表）（2）約束實(shí)現(xiàn)方式：方式一：觸發(fā)器（Trigger）在訂單詳情表插入或更新時，檢查該客戶最近30天購買該商品的總數(shù)量是否超過10件。例如：```sqlCREATETRIGGERCheckPurchaseLimitBEFOREINSERTON訂單詳情FOREACHROWBEGINDECLAREtotalINT;SELECTSUM(數(shù)量)INTOtotalFROM訂單詳情odJOIN訂單oONod.訂單號=o.訂單號WHEREo.客戶ID=NEW.客戶ID--需關(guān)聯(lián)客戶ID（假設(shè)訂單表存儲客戶ID）ANDo.下單時間>=DATE_SUB(NOW(),INTERVAL30DAY)ANDod.商品ID=NEW.商品ID;IFtotal+NEW.數(shù)量>10THENSIGNALSQLSTATE'45000'SETMESSAGE_TEXT='超過30天購買限制';ENDIF;END;```方式二：應(yīng)用層校驗在用戶提交訂單時，通過應(yīng)用程序查詢該客戶近30天購買該商品的總數(shù)量，若超過10件則拒絕下單。例如：```java//Java偽代碼intcustomerId=...;intproductId=...;intnewQuantity=...;//查詢近30天總購買量Stringsql="SELECTSUM(數(shù)量)FROM訂單詳情od"+"JOIN訂單oONod.訂單號=o.訂單號"+"WH