2025年大數(shù)據(jù)庫試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于關(guān)系模型中候選鍵的描述，正確的是（）。A.候選鍵是表中可以唯一標(biāo)識元組的一個屬性B.候選鍵一定是主鍵C.一個關(guān)系中可以有多個候選鍵D.候選鍵不能包含多個屬性2.在SQL中，若要查詢“學(xué)生表”中年齡在20到25歲之間（包含20和25）的學(xué)生，正確的WHERE子句是（）。A.WHERE年齡BETWEEN20OR25B.WHERE年齡BETWEEN20AND25C.WHERE年齡>=20OR年齡<=25D.WHERE年齡IN(20,25)3.下列關(guān)于B+樹索引的說法，錯誤的是（）。A.所有葉子節(jié)點通過指針連接，便于范圍查詢B.非葉子節(jié)點僅存儲索引鍵和子節(jié)點指針C.適合頻繁的插入、刪除操作D.索引的高度通常比B樹更低4.事務(wù)的ACID特性中，“隔離性”（Isolation）的作用是（）。A.確保事務(wù)執(zhí)行后數(shù)據(jù)保持一致性狀態(tài)B.保證事務(wù)的所有操作要么全部完成，要么全部不執(zhí)行C.防止事務(wù)執(zhí)行過程中因系統(tǒng)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失D.確保多個并發(fā)事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果與按某種順序串行執(zhí)行的結(jié)果一致5.某關(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.1NFB.2NFC.3NFD.BCNF6.分布式數(shù)據(jù)庫中，“CAP定理”指的是（）。A.一致性、可用性、分區(qū)容忍性不可同時滿足B.完整性、原子性、持久性不可同時滿足C.并發(fā)性、安全性、可靠性不可同時滿足D.可擴(kuò)展性、高吞吐量、低延遲不可同時滿足7.數(shù)據(jù)倉庫的核心特性是（）。A.支持實時事務(wù)處理（OLTP）B.面向主題、集成、穩(wěn)定、隨時間變化C.強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的實時性和原子性D.僅存儲當(dāng)前最新數(shù)據(jù)8.以下SQL語句中，用于修改表結(jié)構(gòu)的是（）。A.UPDATEB.ALTERC.INSERTD.DELETE9.在Hive中，用于將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件映射為數(shù)據(jù)庫表的語句是（）。A.CREATETABLEB.LOADDATAC.INSERTINTOD.SELECT10.關(guān)于數(shù)據(jù)庫索引的優(yōu)化，以下說法正確的是（）。A.為所有列添加索引可以提高查詢效率B.覆蓋索引可以避免回表操作C.主鍵自動創(chuàng)建的是非聚簇索引D.索引越多，寫入操作的性能越高二、填空題（每空2分，共20分）1.關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，關(guān)系的完整性約束包括實體完整性、參照完整性和__________。2.SQL中，用于返回查詢結(jié)果前10行的子句是__________（假設(shè)數(shù)據(jù)庫支持標(biāo)準(zhǔn)語法）。3.事務(wù)的隔離級別中，允許“臟讀”但能避免“不可重復(fù)讀”的是__________。4.數(shù)據(jù)倉庫的ETL過程指的是__________、轉(zhuǎn)換、加載。5.分布式數(shù)據(jù)庫中，解決數(shù)據(jù)分片問題的常見策略包括水平分片、垂直分片和__________。6.在關(guān)系代數(shù)中，π（投影）操作的作用是__________。7.數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)是__________，其記錄了數(shù)據(jù)庫中所有更新操作。8.HBase的存儲模型基于__________，數(shù)據(jù)按行鍵排序存儲。9.若事務(wù)T1對數(shù)據(jù)A加了共享鎖（S鎖），則事務(wù)T2對數(shù)據(jù)A可以加__________鎖（填“共享”或“排他”）。10.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。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述聚簇索引與非聚簇索引的區(qū)別，并說明各自的適用場景。2.解釋“死鎖”的概念，并說明數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）處理死鎖的常用方法。3.對比OLTP（聯(lián)機(jī)事務(wù)處理）與OLAP（聯(lián)機(jī)分析處理）的主要差異（至少列出4點）。4.簡述數(shù)據(jù)庫設(shè)計中“邏輯設(shè)計”階段的主要任務(wù)，并說明如何將E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。5.大數(shù)據(jù)場景下，傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如MySQL）的局限性有哪些？分布式數(shù)據(jù)庫（如TiDB）是如何解決這些問題的？四、設(shè)計題（每題10分，共20分）1.某高校需設(shè)計“學(xué)生選課管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫，涉及的實體有：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡）、課程（課程號，課程名，學(xué)分）、教師（工號，姓名，職稱）。其中，學(xué)生與課程之間存在“選課”關(guān)系（包含選課時間），教師與課程之間存在“授課”關(guān)系（包含授課學(xué)期）。要求：（1）畫出E-R圖（需標(biāo)注實體屬性、聯(lián)系類型及聯(lián)系屬性）；（2）將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式（需標(biāo)注主鍵和外鍵）。2.某電商平臺需優(yōu)化“訂單表”的查詢性能，已知高頻查詢場景包括：-根據(jù)用戶ID查詢最近3個月的訂單（用戶ID，下單時間）；-根據(jù)訂單狀態(tài)（如“待支付”“已發(fā)貨”）統(tǒng)計各狀態(tài)的訂單數(shù)量；-根據(jù)商品ID查詢關(guān)聯(lián)的訂單詳情（商品ID，訂單金額）。請設(shè)計合理的索引策略（需說明索引類型、列順序及原因）。五、編程題（共30分）1.（10分）使用SQL語句完成以下操作：（1）創(chuàng)建“員工表”（employee），包含字段：員工ID（emp_id，主鍵，INT類型）、姓名（emp_name，VARCHAR(50)）、部門ID（dept_id，INT類型，外鍵關(guān)聯(lián)部門表dept的dept_id）、入職日期（hire_date，DATE類型）、月薪（salary，DECIMAL(10,2)）；（2）向員工表中插入一條記錄：emp_id=1001，emp_name='張三'，dept_id=20，hire_date='2023-01-15'，salary=15000.00；（3）查詢部門ID為20的所有員工中，月薪高于部門平均月薪的員工姓名和月薪（要求使用子查詢）。2.（10分）某公司“銷售表”（sales）包含字段：銷售ID（sale_id）、產(chǎn)品ID（prod_id）、銷售日期（sale_date）、銷售數(shù)量（qty）。請編寫SQL語句：（1）按產(chǎn)品ID分組，查詢每個產(chǎn)品2024年各季度的總銷售數(shù)量（季度字段命名為quarter，總數(shù)量命名為total_qty）；（2）使用窗口函數(shù)，計算每個產(chǎn)品的累計銷售數(shù)量（按銷售日期升序排列）。3.（10分）編寫一個存儲過程（存儲過程名為get_dept_salary），輸入?yún)?shù)為部門ID（dept_id），輸出該部門員工的最高月薪、最低月薪和平均月薪。答案一、單項選擇題1.C（候選鍵是能唯一標(biāo)識元組的屬性或?qū)傩越M，一個關(guān)系可有多候選鍵，主鍵是選中的一個候選鍵）2.B（BETWEEN...AND...表示閉區(qū)間）3.C（B+樹的結(jié)構(gòu)更適合范圍查詢，但頻繁插入刪除可能導(dǎo)致頁分裂，性能不如哈希索引）4.D（隔離性確保并發(fā)事務(wù)互不干擾，結(jié)果等價于串行執(zhí)行）5.B（存在傳遞依賴A→C，A→D，不滿足3NF）6.A（CAP定理指出一致性、可用性、分區(qū)容忍性三者不可全選）7.B（數(shù)據(jù)倉庫面向主題，集成多源數(shù)據(jù)，長期存儲歷史數(shù)據(jù)）8.B（ALTER用于修改表結(jié)構(gòu)，如添加列、修改約束）9.A（Hive通過CREATETABLE定義外部表或內(nèi)部表，映射存儲路徑）10.B（覆蓋索引包含查詢所需所有列，無需回表）二、填空題1.用戶定義完整性2.LIMIT103.讀已提交（ReadCommitted）4.抽?。‥xtract）5.混合分片6.從關(guān)系中選取若干屬性列組成新關(guān)系7.日志（或日志文件、事務(wù)日志）8.列族（ColumnFamily）9.共享10.候選鍵三、簡答題1.區(qū)別：聚簇索引的存儲順序與數(shù)據(jù)行的物理存儲順序一致，一個表只能有一個聚簇索引；非聚簇索引的存儲順序與物理順序無關(guān)，一個表可有多非聚簇索引。適用場景：聚簇索引適合主鍵查詢或范圍查詢（如按時間排序的訂單表）；非聚簇索引適合頻繁查詢的非主鍵列（如用戶表的手機(jī)號查詢）。2.死鎖：兩個或多個事務(wù)因爭奪資源而相互等待，導(dǎo)致無法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。處理方法：-死鎖檢測：DBMS定期檢查事務(wù)等待圖，發(fā)現(xiàn)環(huán)則選擇代價最小的事務(wù)回滾；-死鎖預(yù)防：通過順序加鎖、超時機(jī)制（如事務(wù)等待超時則回滾）避免死鎖發(fā)生。3.差異：-目標(biāo)：OLTP支持日常事務(wù)處理（如訂單提交），OLAP支持決策分析（如銷售統(tǒng)計）；-數(shù)據(jù)量：OLTP數(shù)據(jù)量較小（實時更新），OLAP數(shù)據(jù)量極大（歷史數(shù)據(jù)）；-操作類型：OLTP以增刪改（DML）為主，OLAP以查詢（SELECT）為主；-響應(yīng)時間：OLTP要求毫秒級響應(yīng)，OLAP允許秒級或分鐘級響應(yīng)。4.邏輯設(shè)計任務(wù)：將概念模型（E-R圖）轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯模型（如關(guān)系模型），并優(yōu)化關(guān)系模式（如消除冗余、滿足范式）。E-R轉(zhuǎn)換規(guī)則：-實體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，屬性為列，主鍵為實體標(biāo)識符；-1:1聯(lián)系可合并到任一實體或獨立成表；-1:n聯(lián)系合并到n端實體（添加1端主鍵作為外鍵）；-m:n聯(lián)系獨立成表（包含兩端主鍵及聯(lián)系屬性，組合主鍵）。5.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫局限性：-擴(kuò)展性差：單節(jié)點存儲和計算能力有限，無法處理PB級數(shù)據(jù)；-并發(fā)性能低：高并發(fā)寫入時鎖競爭激烈；-容錯性弱：單點故障導(dǎo)致服務(wù)中斷。分布式數(shù)據(jù)庫解決方式：-數(shù)據(jù)分片：將數(shù)據(jù)分散到多個節(jié)點，支持水平擴(kuò)展；-分布式事務(wù)：通過兩階段提交（2PC）或TCC（補(bǔ)償事務(wù)）保證一致性；-多副本機(jī)制：通過Raft或Paxos協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，提高容錯性。四、設(shè)計題1.（1）E-R圖（文字描述）：-實體“學(xué)生”屬性：學(xué)號（主鍵）、姓名、性別、年齡；-實體“課程”屬性：課程號（主鍵）、課程名、學(xué)分；-實體“教師”屬性：工號（主鍵）、姓名、職稱；-聯(lián)系“選課”（學(xué)生-課程，m:n）屬性：選課時間；-聯(lián)系“授課”（教師-課程，1:n）屬性：授課學(xué)期。（2）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；-教師（工號，姓名，職稱）主鍵：工號；-選課（學(xué)號，課程號，選課時間）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；-授課（工號，課程號，授課學(xué)期）主鍵：（工號，課程號），外鍵：工號→教師.工號，課程號→課程.課程號。2.索引策略：-用戶ID+下單時間的復(fù)合索引（B樹索引）：用戶ID為前導(dǎo)列，下單時間為第二列，支持“用戶ID查詢最近3個月訂單”的范圍查詢（WHEREuser_id=?ANDorder_timeBETWEEN...）；-訂單狀態(tài)的單列索引（B樹索引）：統(tǒng)計各狀態(tài)訂單數(shù)量時，索引可快速定位不同狀態(tài)的記錄；-商品ID的覆蓋索引（包含商品ID、訂單金額）：查詢商品關(guān)聯(lián)訂單詳情時，索引直接返回所需數(shù)據(jù)，避免回表。五、編程題1.（1）```sqlCREATETABLEemployee(emp_idINTPRIMARYKEY,emp_nameVARCHAR(50)NOTNULL,dept_idINT,hire_dateDATE,salaryDECIMAL(10,2),FOREIGNKEY(dept_id)REFERENCESdept(dept_id));```（2）```sqlINSERTINTOemployee(emp_id,emp_name,dept_id,hire_date,salary)VALUES(1001,'張三',20,'2023-01-15',15000.00);```（3）```sqlSELECTemp_name,salaryFROMemployeeWHEREdept_id=20ANDsalary>(SELECTAVG(salary)FROMemployeeWHEREdept_id=20);```2.（1）```sqlSELECTprod_id,QUARTER(sale_date)ASquarter,SUM(qty)AStotal_qtyFROMsalesWHEREsale_dateBETWEEN'2024-01-01'AND'2024-12-31'GROUPBYprod_id,QUARTER(sale_date);```（2）```