2024年上半年數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)工程師《案例分析》沖刺試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、某電商平臺(tái)需要設(shè)計(jì)用戶評(píng)價(jià)功能。每個(gè)用戶可以對(duì)購(gòu)買的商品進(jìn)行評(píng)價(jià)，一條評(píng)價(jià)包含評(píng)價(jià)ID、用戶ID、商品ID、評(píng)分（1到5之間）、評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)時(shí)間。商品可以有多條評(píng)價(jià)。請(qǐng)回答以下問題：1.設(shè)計(jì)用戶評(píng)價(jià)表（至少包含上述屬性），明確主鍵和外鍵。2.寫出插入一條用戶評(píng)價(jià)的SQL語(yǔ)句。3.寫出查詢商品ID為'P001'，且評(píng)分大于3的評(píng)價(jià)內(nèi)容的SQL語(yǔ)句。4.寫出查詢每個(gè)商品平均評(píng)分的SQL語(yǔ)句。二、某公司有部門（部門ID，部門名稱，部門位置）和員工（員工ID，員工姓名，性別，出生日期，部門ID，工資）。假設(shè)部門ID為“D001”的部門負(fù)責(zé)人是員工ID為“E001”的員工。請(qǐng)回答以下問題：1.寫出創(chuàng)建部門表的SQL語(yǔ)句（包含主鍵）。2.寫出創(chuàng)建員工表的SQL語(yǔ)句（包含主鍵、外鍵）。3.寫出查詢所有部門及其當(dāng)前負(fù)責(zé)人姓名的SQL語(yǔ)句。4.寫出查詢工資高于其所在部門平均工資的員工姓名和工資的SQL語(yǔ)句。三、假設(shè)存在學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，專業(yè)）和課程（課程號(hào)，課程名稱，學(xué)分，授課教師）表，以及學(xué)生選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）表。請(qǐng)回答以下問題：1.寫出查詢選修了“數(shù)據(jù)庫(kù)原理”課程（課程號(hào)假設(shè)為'CS101'）的學(xué)生姓名和成績(jī)的SQL語(yǔ)句。2.寫出查詢每門課程的平均成績(jī)的SQL語(yǔ)句。3.寫出查詢選修了至少6門課程的女生的姓名的SQL語(yǔ)句。4.寫出查詢所有學(xué)生及其所選課程名稱和成績(jī)的SQL語(yǔ)句（結(jié)果集應(yīng)包含學(xué)號(hào)、姓名、課程名稱、成績(jī)）。四、某銀行系統(tǒng)需要處理存款和取款業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中有賬戶（賬號(hào)，客戶姓名，余額，開戶日期）表。請(qǐng)回答以下問題：1.寫出創(chuàng)建賬戶表的SQL語(yǔ)句（包含主鍵、外鍵和余額字段的數(shù)據(jù)類型）。2.寫出向賬號(hào)為'1001'的賬戶存入1000元的SQL語(yǔ)句。3.寫出查詢余額不足100元的所有賬戶的賬號(hào)和客戶姓名的SQL語(yǔ)句。4.假設(shè)需要為一個(gè)新開立的賬戶插入數(shù)據(jù)，但未指定開戶日期，應(yīng)如何處理以確保數(shù)據(jù)完整性和正確性？請(qǐng)說明理由并給出相應(yīng)的SQL語(yǔ)句示例。五、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的圖書借閱系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)中有圖書（圖書ID，圖書名稱，作者，出版社，價(jià)格）表和借閱記錄（借閱ID，圖書ID，讀者ID，借閱日期，應(yīng)還日期，歸還日期）表。請(qǐng)回答以下問題：1.寫出創(chuàng)建借閱記錄表（假設(shè)借閱ID為主鍵）的SQL語(yǔ)句，并說明哪些字段應(yīng)設(shè)置為外鍵及其參照表和字段。2.寫出查詢所有已歸還的圖書的圖書名稱和讀者ID的SQL語(yǔ)句。3.寫出查詢2024年1月1日之后辦理的借閱記錄的借閱ID和借閱日期的SQL語(yǔ)句。4.寫出查詢每本書當(dāng)前未被歸還的副本數(shù)量的SQL語(yǔ)句（提示：需要連接兩表）。六、考慮以下SQL語(yǔ)句片段：```sqlBEGINTRANSACTION;INSERTINTOOrders(OrderID,CustomerID,OrderDate)VALUES(1001,5001,'2024-05-23');UPDATEProductsSETQuantity=Quantity-10WHEREProductID=2001;IF@@ROWCOUNT=0ROLLBACKTRANSACTION;ELSECOMMITTRANSACTION;UPDATEOrdersSETOrderStatus='Completed'WHEREOrderID=1001;```請(qǐng)回答以下問題：1.如果在執(zhí)行`UPDATEProductsSETQuantity=Quantity-10WHEREProductID=2001;`語(yǔ)句時(shí)，發(fā)現(xiàn)`ProductID=2001`的庫(kù)存不足（數(shù)量小于10），那么事務(wù)最終會(huì)執(zhí)行什么操作？請(qǐng)解釋原因。2.如果在執(zhí)行完`UPDATEProductsSETQuantity=Quantity-10WHEREProductID=2001;`語(yǔ)句之后，系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致后續(xù)語(yǔ)句未執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)處于什么狀態(tài)？應(yīng)如何處理？3.請(qǐng)簡(jiǎn)述事務(wù)的ACID特性，并說明在上述SQL片段中哪些語(yǔ)句體現(xiàn)了這些特性。七、數(shù)據(jù)庫(kù)的索引設(shè)計(jì)對(duì)性能有重要影響。請(qǐng)回答以下問題：1.簡(jiǎn)述索引的作用及其可能帶來的負(fù)面影響。2.假設(shè)有一個(gè)包含百萬(wàn)條記錄的表`Employees`，其中`DepartmentID`字段上的值分布很不均勻（即某些部門ID的記錄數(shù)遠(yuǎn)多于其他部門）。請(qǐng)說明在這種情況下，為`DepartmentID`字段創(chuàng)建索引時(shí)需要考慮哪些因素？是選擇普通索引還是哈希索引（如果支持）更合適？為什么？3.寫出在`Employees`表的`LastName`字段上創(chuàng)建一個(gè)非聚集索引的SQL語(yǔ)句。八、數(shù)據(jù)庫(kù)安全是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。請(qǐng)回答以下問題：1.簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)庫(kù)安全涉及的主要方面。2.假設(shè)需要授權(quán)給用戶`UserA`，使其能夠查詢`Orders`表和修改`Customers`表中`CustomerName`字段的數(shù)據(jù)，但不能修改其他字段或進(jìn)行刪除操作。請(qǐng)寫出相應(yīng)的GRANT語(yǔ)句。3.視圖（View）在數(shù)據(jù)庫(kù)安全中可以起到什么作用？請(qǐng)舉例說明。九、考慮一個(gè)需要處理高并發(fā)讀寫操作的在線交易系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。請(qǐng)回答以下問題：1.簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)庫(kù)鎖的基本概念及其類型（至少列舉兩種）。2.事務(wù)的隔離級(jí)別有哪些？請(qǐng)簡(jiǎn)述從低到高的隔離級(jí)別，并說明它們之間的區(qū)別和潛在問題（如臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀）。3.結(jié)合事務(wù)隔離級(jí)別和鎖機(jī)制，說明如何平衡數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)性能和數(shù)據(jù)一致性。十、隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化變得日益重要。請(qǐng)回答以下問題：1.診斷數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸常用的方法有哪些？2.假設(shè)執(zhí)行以下查詢語(yǔ)句時(shí)效率低下：```sqlSELECTProductName,AVG(Price)ASAvgPriceFROMProductsPJOINSalesSONP.ProductID=S.ProductIDGROUPBYProductName;```請(qǐng)分析可能的原因，并提出至少兩種優(yōu)化建議。3.索引調(diào)優(yōu)是性能優(yōu)化的常用手段，請(qǐng)簡(jiǎn)述在哪些情況下索引可能失效，并舉例說明。試卷答案一、1.`CREATETABLEUserEvaluation(EvaluationIDINTPRIMARYKEYAUTO_INCREMENT,UserIDINT,ProductIDVARCHAR(255),ScoreINTCHECK(ScoreBETWEEN1AND5),ContentTEXT,EvaluationTimeDATETIME,FOREIGNKEY(UserID)REFERENCESUsers(UserID),FOREIGNKEY(ProductID)REFERENCESProducts(ProductID));`解析思路：設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)表，包含所有必要屬性。EvaluationID為主鍵，確保唯一性。UserID和ProductID為外鍵，分別參照用戶表和商品表（假設(shè)存在），保證數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性。Score字段使用CHECK約束保證評(píng)分在1到5之間。EvaluationTime記錄時(shí)間。2.`INSERTINTOUserEvaluation(UserID,ProductID,Score,Content,EvaluationTime)VALUES('U001','P001',4,'商品很好，推薦購(gòu)買',NOW());`解析思路：根據(jù)題意插入一條記錄，指定UserID、ProductID、Score、Content，并使用NOW()函數(shù)獲取當(dāng)前時(shí)間作為EvaluationTime。3.`SELECTContentFROMUserEvaluationWHEREProductID='P001'ANDScore>3;`解析思路：使用SELECT語(yǔ)句查詢，條件是ProductID等于'P001'且Score大于3，返回滿足條件的評(píng)價(jià)內(nèi)容。4.`SELECTProductID,AVG(Score)ASAvgScoreFROMUserEvaluationGROUPBYProductID;`解析思路：使用SELECT與AVG聚合函數(shù)計(jì)算平均分，通過GROUPBY對(duì)每個(gè)商品ID分組，得到每個(gè)商品的平均評(píng)分。二、1.`CREATETABLEDepartments(DepartmentIDVARCHAR(50)PRIMARYKEY,DepartmentNameVARCHAR(255)NOTNULL,DepartmentLocationVARCHAR(255));`解析思路：創(chuàng)建部門表，DepartmentID為主鍵，保證部門唯一。DepartmentName為非空字段。2.`CREATETABLEEmployees(EmployeeIDVARCHAR(50)PRIMARYKEY,EmployeeNameVARCHAR(255)NOTNULL,GenderCHAR(1),BirthDateDATE,DepartmentIDVARCHAR(50),SalaryDECIMAL(10,2),FOREIGNKEY(DepartmentID)REFERENCESDepartments(DepartmentID));`解析思路：創(chuàng)建員工表，EmployeeID為主鍵。DepartmentID為外鍵，參照部門表的主鍵，建立部門與員工的關(guān)系。Salary字段使用DECIMAL類型表示工資。3.`SELECTD.DepartmentName,E.EmployeeNameFROMDepartmentsDJOINEmployeesEOND.DepartmentID=E.DepartmentIDWHERED.DepartmentID='D001';`解析思路：使用JOIN連接部門表和員工表，條件是部門ID相同。篩選出部門ID為'D001'的記錄，連接后獲取該部門的名稱和負(fù)責(zé)人的姓名（假設(shè)負(fù)責(zé)人是第一條記錄）。4.`SELECTE.EmployeeName,E.SalaryFROMEmployeesEWHEREE.Salary>(SELECTAVG(Salary)FROMEmployeesWHEREE.DepartmentID=Employees.DepartmentID);`解析思路：使用子查詢計(jì)算每個(gè)部門員工的平均工資。外部查詢選擇工資高于其所在部門平均工資的員工姓名和工資。三、1.`SELECTStudents.Name,StudentCourses.GradeFROMStudentsJOINStudentCoursesONStudents.StudentID=StudentCourses.StudentIDWHEREStudentCourses.CourseID='CS101';`解析思路：使用JOIN連接學(xué)生表和選課表，條件是學(xué)號(hào)相同。篩選出選修課程號(hào)為'CS101'的記錄，返回學(xué)生姓名和成績(jī)。2.`SELECTCourses.CourseName,AVG(StudentCourses.Grade)ASAvgGradeFROMCoursesJOINStudentCoursesONCourses.CourseID=StudentCourses.CourseIDGROUPBYCourses.CourseName;`解析思路：使用JOIN連接課程表和選課表，條件是課程號(hào)相同。使用AVG函數(shù)計(jì)算每門課程的平均分，GROUPBY對(duì)課程名稱分組。3.`SELECTStudents.NameFROMStudentsJOINStudentCoursesONStudents.StudentID=StudentCourses.StudentIDWHEREStudents.Gender='Female'ANDCOUNT(StudentCourses.CourseID)>=6;`解析思路：使用JOIN連接學(xué)生表和選課表。篩選出性別為'Female'的學(xué)生，并使用COUNT聚合函數(shù)統(tǒng)計(jì)其選課數(shù)量，要求大于等于6門。4.`SELECTStudents.StudentID,Students.Name,Courses.CourseName,StudentCourses.GradeFROMStudentsJOINStudentCoursesONStudents.StudentID=StudentCourses.StudentIDJOINCoursesONStudentCourses.CourseID=Courses.CourseID;`解析思路：使用三個(gè)表的連接（學(xué)生-選課-課程），條件分別是學(xué)號(hào)、課程號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系。返回學(xué)號(hào)、姓名、課程名稱和成績(jī)。四、1.`CREATETABLEAccounts(AccountNumberVARCHAR(50)PRIMARYKEY,CustomerNameVARCHAR(255)NOTNULL,BalanceDECIMAL(15,2)NOTNULLDEFAULT0.00,OpenDateDATENOTNULL);`解析思路：創(chuàng)建賬戶表，AccountNumber為主鍵。Balance字段使用DECIMAL類型，并設(shè)置默認(rèn)值為0。OpenDate為非空字段。2.`UPDATEAccountsSETBalance=Balance+1000.00WHEREAccountNumber='1001';`解析思路：使用UPDATE語(yǔ)句更新指定賬號(hào)的余額，將當(dāng)前余額增加1000元。3.`SELECTAccountNumber,CustomerNameFROMAccountsWHEREBalance<100.00;`解析思路：使用SELECT語(yǔ)句查詢余額小于100元的賬戶，返回賬號(hào)和客戶姓名。4.答案：應(yīng)使用默認(rèn)值。理由：開戶日期是賬戶的基本信息，如果未指定，應(yīng)使用數(shù)據(jù)庫(kù)字段的默認(rèn)值（如果設(shè)置了默認(rèn)值）或通過應(yīng)用程序邏輯來處理（如插入當(dāng)前日期）。SQL語(yǔ)句示例：`INSERTINTOAccounts(AccountNumber,CustomerName,Balance,OpenDate)VALUES('1002','NewCustomer',500.00,DEFAULT);`解析思路：在INSERT語(yǔ)句中，OpenDate字段使用關(guān)鍵字DEFAULT，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)自動(dòng)使用該字段定義的默認(rèn)值（通常是當(dāng)前日期）。五、1.`CREATETABLEBorrowRecords(BorrowIDINTPRIMARYKEYAUTO_INCREMENT,BookIDINT,ReaderIDINT,BorrowDateDATENOTNULL,DueDateDATENOTNULL,ReturnDateDATE,FOREIGNKEY(BookID)REFERENCESBooks(BookID),FOREIGNKEY(ReaderID)REFERENCESReaders(ReaderID)--假設(shè)存在讀者表);`解析思路：創(chuàng)建借閱記錄表，BorrowID為主鍵。BookID和ReaderID為外鍵，分別參照?qǐng)D書表和讀者表（假設(shè)存在）。BorrowDate和DueDate為非空字段。2.`SELECTB.BookName,BR.ReaderIDFROMBorrowRecordsBRJOINBooksBONBR.BookID=B.BookIDWHEREBR.ReturnDateISNOTNULL;`解析思路：使用JOIN連接借閱記錄表和圖書表。篩選出ReturnDate不為空的記錄（表示已歸還），返回圖書名稱和讀者ID。3.`SELECTBorrowID,BorrowDateFROMBorrowRecordsWHEREBorrowDate>'2024-01-01';`解析思路：使用SELECT語(yǔ)句查詢，條件是BorrowDate字段值大于2024年1月1日。4.`SELECTB.BookName,COUNT(*)ASUnreturnedCopiesFROMBooksBLEFTJOINBorrowRecordsBRONB.BookID=BR.BookIDANDBR.ReturnDateISNULLGROUPBYB.BookName;`解析思路：使用LEFTJOIN連接圖書表和借閱記錄表，條件是圖書ID相同且ReturnDate為NULL（表示未歸還）。統(tǒng)計(jì)每個(gè)圖書名稱的未歸還副本數(shù)量（使用COUNT(*)對(duì)左連接的結(jié)果計(jì)數(shù)）。六、1.答案：事務(wù)會(huì)執(zhí)行ROLLBACK操作。解析思路：`IF@@ROWCOUNT=0`檢查上一條`UPDATEProducts`語(yǔ)句影響的行數(shù)。如果庫(kù)存不足，`UPDATE`語(yǔ)句沒有行被更新（`@@ROWCOUNT`為0），條件成立，執(zhí)行`ROLLBACKTRANSACTION`，回滾所有在事務(wù)中執(zhí)行的操作。2.答案：數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)處于一個(gè)中間狀態(tài)，部分?jǐn)?shù)據(jù)被修改（訂單創(chuàng)建，商品庫(kù)存減少），但未提交。應(yīng)進(jìn)行恢復(fù)操作。解析思路：系統(tǒng)故障導(dǎo)致`COMMITTRANSACTION;`和`UPDATEOrdersSETOrderStatus='Completed';`未執(zhí)行。事務(wù)中的`INSERT`和`UPDATEProducts`已提交（假設(shè)`IF...ELSE`塊執(zhí)行了`COMMIT`），但最后的`UPDATEOrders`未提交。恢復(fù)時(shí)需要根據(jù)備份和日志進(jìn)行點(diǎn)恢復(fù)或恢復(fù)到某個(gè)一致性狀態(tài)。3.答案：ACID特性：*原子性（Atomicity）：事務(wù)中的所有操作要么全部完成，要么全部不做（如`ROLLBACK`）。*一致性（Consistency）：事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)一致性狀態(tài)。*隔離性（Isolation）：并發(fā)執(zhí)行的事務(wù)之間互不干擾。*持久性（Durability）：一旦事務(wù)提交，其結(jié)果就永久保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。解析思路：SQL片段中，`BEGINTRANSACTION;`和`COMMITTRANSACTION;`定義了事務(wù)邊界。`IF...ELSE`結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了原子性，確保要么都提交，要么都回滾。事務(wù)本身保證了在并發(fā)環(huán)境下數(shù)據(jù)的一致性（隔離性）。提交后的更改（如訂單創(chuàng)建和庫(kù)存減少）會(huì)持久保存（持久性）。七、1.答案：索引作用：加快數(shù)據(jù)檢索速度，減少查詢所需的數(shù)據(jù)量。負(fù)面影響：增加插入、刪除、更新操作的開銷（需要維護(hù)索引），占用額外的存儲(chǔ)空間，可能影響查詢性能（如全表掃描比索引掃描慢）。解析思路：索引通過建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如B-樹）幫助快速定位數(shù)據(jù)。但維護(hù)索引需要消耗CPU和I/O資源，影響寫操作性能。索引本身也占用空間。選擇不當(dāng)?shù)乃饕赡軐?dǎo)致性能下降。2.答案：選擇哈希索引更合適。理由：哈希索引適用于等值查詢（如`WHEREDepartmentID=?`），查找速度快（平均O(1)）。對(duì)于值分布不均勻的字段，哈希索引不會(huì)像B-樹索引那樣因?yàn)閿?shù)據(jù)傾斜導(dǎo)致性能下降。B-樹索引在值分布不均時(shí)，部分分支可能很深，影響性能。解析思路：分析字段特點(diǎn)（值分布不均）。哈希索引優(yōu)勢(shì)在于等值查詢效率和值分布均勻性無關(guān)。B-樹索引在非均勻分布下可能性能不佳。3.`CREATEINDEXidx_lastnameONEmployees(LastName);`解析思路：使用`CREATEINDEX`語(yǔ)句創(chuàng)建索引，`idx_lastname`是索引名，`Employees`是表名，`(LastName)`指定索引建立在LastName字段上。不使用`USINGHASH`或默認(rèn)為B-樹索引。八、1.答案：主要方面：用戶認(rèn)證與授權(quán)（訪問控制）、數(shù)據(jù)加密（傳輸和存儲(chǔ)）、審計(jì)日志（記錄操作）、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)（防火墻、入侵檢測(cè)）、物理安全（環(huán)境防護(hù)）。解析思路：數(shù)據(jù)庫(kù)安全涵蓋從認(rèn)證用戶身份到保護(hù)數(shù)據(jù)不被未授權(quán)訪問和泄露的多個(gè)層面，包括技術(shù)和物理手段。2.`GRANTSELECTONOrdersTOUserA;GRANTUPDATE(CustomerName)ONCustomersTOUserA;`解析思路：分別授權(quán)。對(duì)Orders表授予UserA查詢權(quán)限。對(duì)Customers表授予UserA更新CustomerName字段的權(quán)限。3.答案：視圖作用：簡(jiǎn)化復(fù)雜查詢，提供數(shù)據(jù)抽象，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全控制（限制用戶只能看到視圖中的數(shù)據(jù)）。例如，創(chuàng)建一個(gè)只包含員工姓名和部門的視圖，用戶只能查詢這個(gè)視圖，無法訪問員工其他信息。解析思路：說明視圖的功能。舉例說明通過視圖隱藏員工表中的其他字段（如Salary），實(shí)現(xiàn)更細(xì)粒度的安全控制。九、1.答案：鎖類型：共享鎖（讀鎖，允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)讀取）、排