2025年《管理信息系統(tǒng)》數(shù)據(jù)庫設(shè)計押題試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念，并說明數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別。二、解釋實(shí)體、屬性和聯(lián)系的概念。在一個大學(xué)管理信息系統(tǒng)中，試舉一個包含至少三個實(shí)體及其屬性和聯(lián)系的例子。三、什么是函數(shù)依賴？請給出一個關(guān)系模式，并指出其中存在的所有函數(shù)依賴（包括平凡依賴）。說明為什么該關(guān)系模式不屬于3NF。四、將以下ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，并為每個關(guān)系模式指定主鍵。請至少寫出三個關(guān)系模式。（此處假設(shè)一個ER圖描述了一個圖書館系統(tǒng)，包含：圖書（書號，書名，作者，出版社，出版日期），作者（作者號，姓名，國籍），出版社（出版社號，名稱，地址），借閱（借閱號，讀者號，書號，借閱日期，還書日期））五、試述第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）的定義。如果一個關(guān)系模式滿足2NF，它是否一定滿足3NF？為什么？六、編寫SQL語句，完成以下操作：1.創(chuàng)建一個名為`Students`的表，包含學(xué)生ID（整數(shù)，主鍵），姓名（字符串），專業(yè)（字符串），入學(xué)日期（日期）。2.向`Students`表中插入至少兩行數(shù)據(jù)。3.查詢所有專業(yè)為“計算機(jī)科學(xué)”的學(xué)生姓名和ID。4.查詢2023年入學(xué)所有學(xué)生的姓名和專業(yè)。5.查詢每個專業(yè)的學(xué)生人數(shù)。6.將學(xué)生ID為“S001”的學(xué)生的專業(yè)修改為“軟件工程”。7.刪除學(xué)生ID為“S002”的學(xué)生記錄。七、什么是數(shù)據(jù)庫事務(wù)？解釋數(shù)據(jù)庫事務(wù)的ACID特性。為什么數(shù)據(jù)庫需要事務(wù)管理？八、在一個訂單處理管理信息系統(tǒng)中，客戶可以下多個訂單，每個訂單可以包含多個商品。請設(shè)計一個包含至少兩個關(guān)系模式的數(shù)據(jù)庫方案來存儲客戶、訂單和商品的信息。對于客戶和訂單之間的關(guān)系，以及訂單和商品之間的關(guān)系，請說明其聯(lián)系類型（一對一、一對多、多對多），并說明理由。九、解釋數(shù)據(jù)庫索引的作用。創(chuàng)建索引有哪些潛在的缺點(diǎn)？在哪些情況下創(chuàng)建索引特別有益？十、假設(shè)存在兩個表：`Employees`（員工ID，姓名，部門ID）和`Departments`（部門ID，部門名稱，地點(diǎn)）。部門ID是`Employees`表的外鍵，參照`Departments`表的部門ID。請編寫一個SQL查詢，找出所有部門名稱為“市場營銷”的部門所在地的員工姓名。試卷答案一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBMS）是用于管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)，它提供創(chuàng)建、訪問、維護(hù)和管理數(shù)據(jù)庫的接口。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶組成。數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別在于：1.數(shù)據(jù)共享性：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)允許多個用戶和應(yīng)用程序同時訪問和共享數(shù)據(jù)，而文件系統(tǒng)通常是為單一用戶或應(yīng)用程序設(shè)計的，共享性差。2.數(shù)據(jù)獨(dú)立性：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性和邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性。物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性允許數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的變化不影響應(yīng)用程序；邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性允許數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的變化（如添加新實(shí)體或?qū)傩裕┳钚〕潭鹊赜绊憫?yīng)用程序。文件系統(tǒng)缺乏這種獨(dú)立性。3.數(shù)據(jù)完整性：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供機(jī)制（如約束、觸發(fā)器）來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，防止無效數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。文件系統(tǒng)通常不提供或只提供有限的數(shù)據(jù)完整性支持。4.數(shù)據(jù)安全性：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供用戶認(rèn)證、授權(quán)和審計等安全機(jī)制，保護(hù)數(shù)據(jù)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問和篡改。文件系統(tǒng)的安全性通常較弱。5.規(guī)范化與效率：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過規(guī)范化理論設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)一致性和存儲效率。文件系統(tǒng)通常缺乏規(guī)范化概念，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余和浪費(fèi)。二、*實(shí)體（Entity）：是客觀存在并可相互區(qū)分的事物。在大學(xué)管理信息系統(tǒng)中，實(shí)體可以是：學(xué)生、教師、課程、專業(yè)、教室等。*屬性（Attribute）：是實(shí)體所具有的某種特征或性質(zhì)。例如，學(xué)生實(shí)體可以具有學(xué)號、姓名、性別、出生日期、專業(yè)等屬性。*聯(lián)系（Relationship）：是實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)。例如：*一個學(xué)生可以選擇多門課程（一對多關(guān)系），一門課程可以被多個學(xué)生選擇（一對多關(guān)系）。*一個教師可以講授多門課程（一對多關(guān)系），一門課程由一個或多個教師講授（多對多關(guān)系）。*一個學(xué)生屬于一個專業(yè)（一對多關(guān)系），一個專業(yè)有多個學(xué)生（一對多關(guān)系）。舉例：*實(shí)體：學(xué)生（屬性：學(xué)號SNo-主鍵，姓名SName，性別SGender，專業(yè)SPName），課程（屬性：課程號CNo-主鍵，課程名CName，學(xué)分CCredit），專業(yè)（屬性：專業(yè)號PNo-主鍵，專業(yè)名PName，所屬院系PDepartment）。*聯(lián)系：*選課聯(lián)系：存在于學(xué)生和課程之間。一個學(xué)生可以選擇多門課程，一門課程可以被多個學(xué)生選擇（多對多關(guān)系）。此聯(lián)系可以通過創(chuàng)建一個新的關(guān)系模式`選課`（屬性：學(xué)號SNo，課程號CNo，成績Grade）來表示。SNo和CNo共同作為`選課`關(guān)系的主鍵，外鍵分別參照`學(xué)生`和`課程`關(guān)系的主鍵。*教師授課聯(lián)系：存在于教師（隱含實(shí)體）和課程之間。一個教師可以講授多門課程，一門課程由一個或多個教師講授（多對多關(guān)系）。此聯(lián)系可以通過創(chuàng)建一個新的關(guān)系模式`授課`（屬性：教師工號TNo，課程號CNo，學(xué)期Term）來表示。TNo和CNo共同作為`授課`關(guān)系的主鍵，外鍵分別參照相關(guān)實(shí)體（如`教師`）和`課程`關(guān)系的主鍵。*專業(yè)歸屬聯(lián)系：存在于學(xué)生和專業(yè)之間。一個學(xué)生屬于一個專業(yè)，一個專業(yè)有多個學(xué)生（一對多關(guān)系）。`學(xué)生`關(guān)系中的SPName屬性參照`專業(yè)`關(guān)系的主鍵PNo。三、*函數(shù)依賴（FunctionalDependency,FD）：設(shè)R是關(guān)系模式，U是R的屬性集合。X和Y是U的子集。如果對于R的任意一個有效實(shí)例r，若r中兩個元組t1和t2滿足t1[X]=t2[X]，則必有t1[Y]=t2[Y]，那么稱Y函數(shù)依賴于X，記作X->Y。其中X稱為決定因素（Determinant），Y稱為依賴項（Dependent）。*例子：考慮關(guān)系模式`教師（教師IDTID-主鍵，姓名TName，性別TGender，部門IDDID）`。*FD1:TID->TName,TID->TGender,TID->DID（因?yàn)榻處烮D唯一確定教師的其他信息）*FD2:DID->部門名稱DName（部門ID唯一確定部門名稱）*FD3(可能):TID->DID（教師ID確定其所在部門ID，這是平凡的，因?yàn)镈ID已經(jīng)是主鍵的一部分）*關(guān)系模式及FD：R(A,B,C,D)*FD集:F={A->B,B->C,A->C}*范式判斷：*1NF:滿足，所有屬性都是原子值。*2NF:滿足，已滿足1NF，且不存在非主屬性對任何候選鍵的部分函數(shù)依賴。候選鍵為{A}，B和C不依賴于{A}的真子集。*3NF:不滿足。存在非主屬性C對非候選鍵B的部分函數(shù)依賴（B->C）?；蛘撸嬖趥鬟f函數(shù)依賴。以傳遞依賴為例：由A->B,B->C，可以推導(dǎo)出A->C。存在非主屬性C對候選鍵{A}的傳遞函數(shù)依賴。*結(jié)論：該關(guān)系模式不屬于3NF，因?yàn)樗嬖诜侵鲗傩詫蜻x鍵的傳遞函數(shù)依賴。四、關(guān)系模式設(shè)計：1.`圖書`(書號,書名,作者,出版社,出版日期)*主鍵：書號2.`作者`(作者號,姓名,國籍)*主鍵：作者號3.`出版社`(出版社號,名稱,地址)*主鍵：出版社號4.`借閱`(借閱號,讀者號,書號,借閱日期,還書日期)*主鍵：借閱號*外鍵：讀者號參照`讀者`(假設(shè)存在此表)的讀者號(需先定義讀者表)*外鍵：書號參照`圖書`的書號（注意：原題ER圖未提供，此處根據(jù)文字描述推測并設(shè)計關(guān)系模式）五、*1NF:第一范式要求關(guān)系中的每個屬性都包含原子值，即不可再分的數(shù)據(jù)項。關(guān)系模式中不允許有重復(fù)組（元組）或重復(fù)屬性。*2NF:第二范式要求關(guān)系模式必須滿足第一范式，并且所有非主屬性都必須完全函數(shù)依賴于候選鍵。即非主屬性不能依賴于候選鍵的一部分。*3NF:第三范式要求關(guān)系模式必須滿足第二范式，并且所有非主屬性之間必須不存在函數(shù)依賴（或稱傳遞函數(shù)依賴）。即非主屬性不能依賴于其他非主屬性。*關(guān)系：滿足2NF的關(guān)系模式不一定滿足3NF。因?yàn)?NF只是要求非主屬性不部分依賴于候選鍵，但可能存在非主屬性對非候選鍵的傳遞函數(shù)依賴。只有當(dāng)所有非主屬性都只依賴于候選鍵，而不依賴于其他非主屬性時，關(guān)系模式才滿足3NF。六、1.`CREATETABLEStudents(StudentIDINTPRIMARYKEY,NameVARCHAR(100),MajorVARCHAR(100),EnrollmentDateDATE);`2.`INSERTINTOStudents(StudentID,Name,Major,EnrollmentDate)VALUES(1,'Alice','ComputerScience','2022-09-01');``INSERTINTOStudents(StudentID,Name,Major,EnrollmentDate)VALUES(2,'Bob','Mathematics','2023-08-15');`3.`SELECTName,StudentIDFROMStudentsWHEREMajor='ComputerScience';`4.`SELECTName,MajorFROMStudentsWHEREYEAR(EnrollmentDate)=2023;`5.`SELECTMajor,COUNT(*)ASStudentCountFROMStudentsGROUPBYMajor;`6.`UPDATEStudentsSETMajor='SoftwareEngineering'WHEREStudentID='S001';`7.`DELETEFROMStudentsWHEREStudentID='S002';`七、*數(shù)據(jù)庫事務(wù)（DatabaseTransaction）：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）執(zhí)行的一組操作序列，被視為一個不可分割的工作單元。這組操作要么全部執(zhí)行成功，要么全部失敗回滾，數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到事務(wù)開始前的狀態(tài)。*ACID特性：*原子性（Atomicity）：事務(wù)是原子的，意味著它是一個不可分割的最小工作單元，事務(wù)中的所有操作要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。*一致性（Consistency）：事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個一致性狀態(tài)。事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須符合所有的數(shù)據(jù)庫完整性約束。*隔離性（Isolation）：并發(fā)執(zhí)行的事務(wù)之間互不干擾。一個事務(wù)的執(zhí)行不應(yīng)被其他并發(fā)事務(wù)的操作所影響。事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行時，其結(jié)果應(yīng)該與這些事務(wù)按某種次序串行執(zhí)行時的結(jié)果相同。*持久性（Durability）：一旦事務(wù)成功提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就是永久性的。即使系統(tǒng)發(fā)生故障（如斷電、崩潰），事務(wù)的結(jié)果也能被保留。*事務(wù)管理原因：數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理對于確保數(shù)據(jù)的正確性、完整性以及系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。在多用戶共享環(huán)境中，沒有事務(wù)管理，數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)不一致、丟失或損壞，并發(fā)控制也會變得非常復(fù)雜。八、關(guān)系模式設(shè)計：1.`客戶`(客戶IDCNo-主鍵,客戶名CName,聯(lián)系電話CPhone)2.`訂單`(訂單IDONo-主鍵,客戶IDCNo-外鍵參照`客戶`表,下單日期ODate)*聯(lián)系類型分析：*客戶與訂單：一個客戶可以下多個訂單，但通常一個訂單只屬于一個客戶。這是一對多關(guān)系。在`訂單`關(guān)系中，`客戶ID`是外鍵，參照`客戶`表的`客戶ID`主鍵。*訂單與商品：一個訂單可以包含多種商品，一種商品也可能出現(xiàn)在多個訂單中。這是多對多關(guān)系。此聯(lián)系需要通過一個中間關(guān)系模式來表示。中間關(guān)系模式：3.`訂單商品`(訂單IDONo-外鍵參照`訂單`表,商品IDPNo-外鍵參照`商品`表,數(shù)量Qty)（注意：原題要求兩個關(guān)系模式，以上設(shè)計了三個，其中`訂單商品`是表示多對多關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)做法，包含了兩個關(guān)系模式的連接信息）九、*索引作用：數(shù)據(jù)庫索引是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如B樹、哈希表等），它幫助數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)快速定位到數(shù)據(jù)文件中包含特定鍵值的數(shù)據(jù)記錄，從而加速數(shù)據(jù)的檢索操作。索引可以顯著提高查詢效率，尤其是在處理大型數(shù)據(jù)表時。*索引缺點(diǎn)：*增加存儲空間：索引本身需要占用額外的存儲空間。*影響寫操作性能：插入、刪除、更新記錄時，數(shù)據(jù)庫不僅要修改數(shù)據(jù)文件，還需要同時更新對應(yīng)的索引，這會增加寫操作的開銷，降低寫性能。*維護(hù)開銷：數(shù)據(jù)庫需要定期對索引進(jìn)行維護(hù)（如重建或重新組織索引），尤其是在數(shù)據(jù)頻繁變動時。*創(chuàng)建索引有益情況：*經(jīng)常作為查詢條件