2025年數(shù)據(jù)庫工程師專項測試題（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、1.關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）基于哪種數(shù)學理論？2.請列舉關(guān)系模型的三大組成部分。3.什么是數(shù)據(jù)庫范式？簡述第一范式（1NF）的主要要求。4.ACID特性中的"I"（原子性）是什么含義？為什么它在數(shù)據(jù)庫事務(wù)中至關(guān)重要？5.數(shù)據(jù)庫事務(wù)的四個標準特性（ACID）分別是什么？二、6.寫出SQL語句，用于創(chuàng)建一個名為`employees`的表，包含以下列：*`emp_id`(整數(shù)，主鍵，自動遞增)*`first_name`(可空，最大長度50的字符串)*`last_name`(非空，最大長度50的字符串)*`email`(非空，最大長度100的字符串，必須唯一)*`hire_date`(日期，非空)*`salary`(浮點數(shù)，默認值為0.0)*`department_id`(整數(shù)，外鍵，引用`departments`表的`dept_id`列)7.寫出SQL語句，將`employees`表中所有員工的`salary`提高10%。8.寫出SQL語句，查詢`employees`表中工資高于平均工資的員工的`first_name`和`last_name`。9.假設(shè)有`departments`表，列有`dept_id`(整數(shù)，主鍵)和`dept_name`(字符串，非空)。寫出SQL語句，查詢每個部門（`dept_name`）的員工平均工資（`avg_salary`），并按`avg_salary`降序排列。如果某部門沒有員工，則不顯示該部門。10.寫出SQL語句，為`employees`表中的`email`列創(chuàng)建一個唯一索引。三、11.解釋什么是數(shù)據(jù)庫索引，它有哪些主要類型？（至少列舉三種）12.索引會帶來哪些好處？同時，它又可能帶來哪些負面影響？13.當對查詢性能進行優(yōu)化時，如何判斷是否應(yīng)該添加索引？考慮哪些因素？14.什么是數(shù)據(jù)庫鎖？簡述兩種常見的數(shù)據(jù)庫鎖類型及其基本區(qū)別。15.解釋什么是事務(wù)隔離級別，列舉四種標準隔離級別（讀未提交、讀已提交、可重復讀、串行化），并簡述它們在防止臟讀、不可重復讀和幻讀方面的能力。四、16.什么是數(shù)據(jù)庫范式？簡述第二范式（2NF）和第三范式（3NF）的主要要求。與1NF相比，2NF和3NF解決了什么具體問題？17.在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，什么是實體-關(guān)系（ER）圖？它主要用于解決什么問題？18.什么是數(shù)據(jù)庫范式反模式（Denormalization）？在什么情況下可以考慮使用反范式？請舉例說明。19.什么是數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化？主要可以從哪些方面入手？20.解釋數(shù)據(jù)庫“寫放大”現(xiàn)象，并簡述其原因。五、21.什么是數(shù)據(jù)庫備份？常見的備份類型有哪些？（至少列舉三種）22.什么是數(shù)據(jù)庫恢復？什么是事務(wù)日志（或重做日志）？它在數(shù)據(jù)庫恢復中扮演什么角色？23.制定數(shù)據(jù)庫備份策略時，需要考慮哪些因素？24.什么是高可用性（HighAvailability）？在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，通常有哪些實現(xiàn)高可用性的技術(shù)或方案？25.什么是數(shù)據(jù)庫復制（Replication）？簡述其基本原理和主要優(yōu)點。六、26.什么是數(shù)據(jù)庫安全？數(shù)據(jù)庫安全包含哪些主要方面？27.在數(shù)據(jù)庫中，如何管理用戶和權(quán)限？（至少提及兩種權(quán)限類型）28.什么是SQL注入攻擊？它是如何發(fā)生的？如何防范SQL注入？29.解釋數(shù)據(jù)庫審計（Audit）的作用。30.什么是數(shù)據(jù)加密？它在數(shù)據(jù)庫安全中有什么應(yīng)用？七、31.假設(shè)有一個電商數(shù)據(jù)庫，包含`customers`（客戶信息）、`orders`（訂單信息，包含訂單號、客戶ID、訂單日期）、`order_items`（訂單項信息，包含訂單號、商品ID、數(shù)量、單價）和`products`（商品信息）四個表。請寫出SQL語句，查詢2023年12月31日之后下單，并且訂單中包含商品ID為'P001'的所有訂單的訂單號和客戶ID。32.寫出SQL語句，查詢每個客戶的訂單總數(shù)以及訂單總金額。（假設(shè)訂單表中有訂單金額字段`total_amount`）33.假設(shè)`employees`表中有`salary`字段。寫出SQL語句，查詢工資中位數(shù)。（提示：需要使用窗口函數(shù)或子查詢）34.假設(shè)有`logs`表，記錄了系統(tǒng)操作日志，包含`log_id`（主鍵）、`user_id`（操作用戶）、`action`（操作類型，如'INSERT'、'UPDATE'、'DELETE'）、`timestamp`（操作時間）。請寫出SQL語句，找出在2024年1月1日當天執(zhí)行了至少三次'UPDATE'操作的`user_id`。35.設(shè)計一個簡單的學生選課數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)。至少需要包含哪些核心表？每個表應(yīng)包含哪些關(guān)鍵字段？并簡述這些字段之間的關(guān)系（主外鍵等）。試卷答案一、1.關(guān)系代數(shù)2.關(guān)系模式、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系操作3.數(shù)據(jù)庫范式是將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)規(guī)范化，消除數(shù)據(jù)冗余和不相容性。第一范式（1NF）的主要要求是：關(guān)系中的每個屬性都是原子值，即不可再分。4.原子性（Atomicity）是指一個事務(wù)是一個不可分割的最小工作單元，事務(wù)中的所有操作要么全部完成，要么全部不做。它在數(shù)據(jù)庫事務(wù)中至關(guān)重要，保證了事務(wù)的完整性和一致性，防止了中間狀態(tài)的出現(xiàn)。5.原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）二、6.```sqlCREATETABLEemployees(emp_idINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,first_nameVARCHAR(50)NULL,last_nameVARCHAR(50)NOTNULL,emailVARCHAR(100)NOTNULLUNIQUE,hire_dateDATENOTNULL,salaryFLOATDEFAULT0.0,department_idINT,FOREIGNKEY(department_id)REFERENCESdepartments(dept_id));```7.```sqlUPDATEemployeesSETsalary=salary*1.10;```8.```sqlSELECTfirst_name,last_nameFROMemployeesWHEREsalary>(SELECTAVG(salary)FROMemployees);```9.```sqlSELECTdept_name,AVG(salary)ASavg_salaryFROMemployeeseJOINdepartmentsdONe.department_id=d.dept_idGROUPBYdept_nameORDERBYavg_salaryDESC;```10.```sqlCREATEUNIQUEINDEXidx_emailONemployees(email);```三、11.數(shù)據(jù)庫索引是幫助數(shù)據(jù)庫快速定位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如B樹、哈希表等）。它通過建立數(shù)據(jù)值和物理存儲位置的映射關(guān)系，加速數(shù)據(jù)的檢索速度。主要類型包括：聚集索引（ClusteredIndex，數(shù)據(jù)本身按索引順序存儲）、非聚集索引（Non-clusteredIndex，索引和數(shù)據(jù)分開存儲）、唯一索引（UniqueIndex，保證索引列值的唯一性）、全文索引（Full-textIndex，用于文本內(nèi)容搜索）等。12.索引的好處：提高查詢效率，尤其是對于大量數(shù)據(jù)的表；加速排序和分組操作；通過主鍵或唯一索引保證數(shù)據(jù)完整性（唯一性）。負面影響：增加寫操作的開銷（插入、刪除、更新索引本身需要時間）；占用額外的存儲空間；復雜的查詢可能導致索引失效，反而不利于性能。13.判斷是否需要添加索引，需考慮：查詢頻率高的列；經(jīng)常用于連接（JOIN）的列；經(jīng)常用于WHERE子句的過濾條件；經(jīng)常用于ORDERBY、GROUPBY的列。同時需要評估索引對寫操作性能的影響以及索引存儲空間?？梢允褂肊XPLAIN等工具分析查詢計劃。14.數(shù)據(jù)庫鎖是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用于并發(fā)控制，保證數(shù)據(jù)一致性的機制。它通過限制對數(shù)據(jù)對象的并發(fā)訪問來防止沖突。常見的鎖類型有：共享鎖（SharedLock，多個事務(wù)可以同時獲取同一數(shù)據(jù)對象的共享鎖進行讀操作）；排他鎖（ExclusiveLock，一個事務(wù)獲取排他鎖時，其他事務(wù)不能獲取該數(shù)據(jù)對象的任何鎖，既不能讀也不能寫）。共享鎖允許讀讀共享，排他鎖允許寫寫?yīng)氄肌?5.事務(wù)隔離級別定義了事務(wù)之間的可見性關(guān)系，即一個事務(wù)在未提交時，其對其他事務(wù)的可見程度。四種標準隔離級別：讀未提交（ReadUncommitted）：事務(wù)可以看到其他未提交事務(wù)的數(shù)據(jù)（可能臟讀）；讀已提交（ReadCommitted）：事務(wù)只能看到其他已提交事務(wù)的數(shù)據(jù)（可防止臟讀，但可能出現(xiàn)不可重復讀）；可重復讀（RepeatableRead）：事務(wù)在整個過程中看到的數(shù)據(jù)是一致的，即使其他事務(wù)提交了更改（可防止臟讀和不可重復讀，但可能出現(xiàn)幻讀）；串行化（Serializable）：事務(wù)完全串行執(zhí)行，互不干擾（最高隔離級別，可防止所有并發(fā)問題，但性能最低）。四、16.數(shù)據(jù)庫范式是將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)規(guī)范化，消除數(shù)據(jù)冗余和不相容性。第二范式（2NF）要求關(guān)系必須滿足第一范式，并且非主屬性（非鍵屬性）必須完全依賴于整個主鍵。第三范式（3NF）要求關(guān)系必須滿足第二范式，并且非主屬性之間不存在傳遞依賴。與1NF相比，2NF解決了非主屬性對主鍵的部分依賴問題（即一個復合主鍵的一部分無法決定整個非主屬性），3NF解決了非主屬性之間的傳遞依賴問題，進一步減少數(shù)據(jù)冗余和更新異常。17.實體-關(guān)系（ER）圖是一種圖形化的工具，用于描述現(xiàn)實世界中的實體、屬性以及實體之間的聯(lián)系。它主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計初期，幫助設(shè)計者理解和表達數(shù)據(jù)需求，為后續(xù)的表結(jié)構(gòu)設(shè)計提供基礎(chǔ)。18.數(shù)據(jù)庫范式反模式（Denormalization）是指為了提高數(shù)據(jù)庫性能，有意識地打破數(shù)據(jù)庫規(guī)范化的某些規(guī)則（如引入冗余數(shù)據(jù)、減少表連接等）。通常在查詢性能至關(guān)重要，但規(guī)范化帶來的性能損耗過大時考慮使用。例如，在一個高頻訪問的報表表中，將關(guān)聯(lián)表的某些數(shù)據(jù)冗余存儲，以避免復雜的JOIN操作。19.數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化是指通過各種技術(shù)手段，提高數(shù)據(jù)庫查詢響應(yīng)速度、提升寫入吞吐量、減少資源消耗的過程。主要可以從優(yōu)化SQL語句、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（索引、表設(shè)計）、優(yōu)化硬件配置、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫參數(shù)設(shè)置、使用緩存、優(yōu)化應(yīng)用層邏輯等方面入手。20.寫放大（WriteAmplification）是指在進行某些寫操作（如更新索引頁）時，實際物理寫入磁盤的數(shù)據(jù)量遠大于邏輯上修改的數(shù)據(jù)量。原因通常包括：更新索引本身需要寫入（如B樹索引插入或刪除節(jié)點時）、行鎖導致需要寫入新行以釋放舊行、使用日志結(jié)構(gòu)存儲等。五、21.數(shù)據(jù)庫備份是指將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和/或配置信息復制到另一個存儲介質(zhì)的過程，以便在數(shù)據(jù)庫損壞或數(shù)據(jù)丟失時能夠恢復數(shù)據(jù)。常見的備份類型有：全備份（FullBackup，備份整個數(shù)據(jù)庫或指定數(shù)據(jù)庫）；增量備份（IncrementalBackup，備份自上一次備份（全備或增備）以來發(fā)生變化的數(shù)據(jù)）；差異備份（DifferentialBackup，備份自上一次全備份以來發(fā)生變化的所有數(shù)據(jù)）。22.數(shù)據(jù)庫恢復是指將數(shù)據(jù)庫從一個故障狀態(tài)恢復到某個一致狀態(tài)的過程。事務(wù)日志（或重做日志）是數(shù)據(jù)庫記錄所有事務(wù)操作的日志文件。它在數(shù)據(jù)庫恢復中扮演著關(guān)鍵角色，通過重做（Redo）日志記錄應(yīng)用未提交的事務(wù)更改，以及通過回滾（Undo）日志撤銷已提交但需要回滾的事務(wù)更改，從而保證恢復后的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)與故障前的狀態(tài)一致或達到一致性。23.制定數(shù)據(jù)庫備份策略時，需要考慮：業(yè)務(wù)需求（恢復點目標RPO和恢復時間目標RTO）、數(shù)據(jù)重要性、數(shù)據(jù)增長速度、備份類型（全備/增備/差備）、備份存儲介質(zhì)和位置（本地/異地/云）、備份頻率、備份自動化程度、備份驗證和恢復演練等。24.高可用性（HighAvailability）是指系統(tǒng)在發(fā)生故障（如硬件故障、軟件錯誤、網(wǎng)絡(luò)中斷等）時，能夠持續(xù)提供服務(wù)或快速恢復服務(wù)的能力。在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，通常通過冗余設(shè)計、故障轉(zhuǎn)移、負載均衡、數(shù)據(jù)復制等技術(shù)或方案實現(xiàn)高可用性，如主從復制、集群、故障切換（Failover）等。25.數(shù)據(jù)庫復制（Replication）是指將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)在多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間進行同步的過程。其基本原理通常涉及一個主節(jié)點（Master）負責處理寫操作，并將寫日志發(fā)送給一個或多個從節(jié)點（Slaves），從節(jié)點根據(jù)日志異步或同步地復制主節(jié)點的數(shù)據(jù)。主要優(yōu)點包括：提高讀取性能（讀負載分擔）、提高數(shù)據(jù)可用性（冗余備份）、實現(xiàn)異地容災。六、26.數(shù)據(jù)庫安全是指保護數(shù)據(jù)庫資源免受未經(jīng)授權(quán)的訪問、使用、修改、泄露或破壞的一系列措施和技術(shù)。它包含多個方面，如訪問控制（用戶認證、權(quán)限管理）、數(shù)據(jù)加密（保護數(shù)據(jù)機密性）、審計與監(jiān)控（記錄和審查活動）、數(shù)據(jù)脫敏與匿名化（保護隱私）、漏洞管理、物理安全等。27.在數(shù)據(jù)庫中，用戶和權(quán)限管理是核心安全機制。通過創(chuàng)建用戶賬號并分配相應(yīng)的權(quán)限（如SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE,REFERENCES等），可以控制用戶對數(shù)據(jù)庫對象（表、視圖、存儲過程等）的操作能力。權(quán)限管理通常包括語句級權(quán)限（執(zhí)行特定SQL語句）和對象級權(quán)限（操作特定對象）。還可以設(shè)置角色（Role）來簡化權(quán)限管理。28.SQL注入攻擊是一種針對數(shù)據(jù)庫的惡意攻擊技術(shù)，攻擊者通過在SQL查詢中注入惡意SQL代碼片段，欺騙數(shù)據(jù)庫執(zhí)行非預期的操作，從而竊取、修改或刪除數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。它是如何發(fā)生的：當應(yīng)用程序沒有對用戶輸入進行充分驗證和過濾，直接將用戶輸入拼接到SQL語句中時，攻擊者就可以注入惡意代碼。防范方法包括：使用參數(shù)化查詢（PreparedStatements）、輸入驗證（檢查數(shù)據(jù)類型、長度、格式）、存儲過程、最小權(quán)限原則、錯誤處理不泄露敏感信息等。29.數(shù)據(jù)庫審計（Audit）是指記錄和監(jiān)控數(shù)據(jù)庫活動的過程，用于跟蹤誰在何時、何地執(zhí)行了什么操作（如登錄嘗試、數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)修改、權(quán)限變更等）。審計的作用包括：安全監(jiān)控與事件調(diào)查（追蹤安全事件）、合規(guī)性滿足（滿足法規(guī)或內(nèi)部政策要求）、性能分析（識別異常或低效操作）、風險評估（發(fā)現(xiàn)潛在安全漏洞）。30.數(shù)據(jù)加密是指使用算法（EncryptionAlgorithm）和密鑰（Key）將明文（Plaintext）轉(zhuǎn)換成密文（Ciphertext）的過程，以保護數(shù)據(jù)的機密性。在數(shù)據(jù)庫安全中，數(shù)據(jù)加密有多種應(yīng)用：傳輸加密（如SSL/TLS）保護數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的安全；存儲加密（如透明數(shù)據(jù)加密TDE）保護數(shù)據(jù)在磁盤存儲時的安全；列/字段級加密（對敏感數(shù)據(jù)如密碼、身份證號進行加密存儲）；密鑰管理（安全地生成、存儲和管理加密密鑰）。七、31.```sqlSELECTo.order_id,c.customer_idFROMordersoJOINcustomerscONo.customer_id=c.customer_idWHEREo.order_date>'2023-12-31'ANDEXISTS(SELECT1FROMorder_itemsoiWHEREoi.order_id=o.order_idANDduct_id='P001');```32.```sqlSELECTc.customer_id,COUNT(o.order_id)AStotal_orders,SUM(o.total_amount)AStotal_amountFROMordersoJOINcustomerscONo.customer_id=c.customer_idGROUPBYc.customer_id;```33.```sqlSELECTemp_id,salary,PERCENTILE_CONT(0.5)WITHINGROUP(ORDERBYsalary)OVER()ASmedian_salaryFROMemployeesWHEREsalaryISNOTNULL;--或者使用變量（具體語法可能因數(shù)據(jù)庫而異）--SELECTemp_id,salary,--(SELECTsalaryFROMemployeese2WHEREe2.salary>e1.salary)ASnext_higher,--(SELECTsalaryFROMemployeese3WHEREe3.salary<e1.salary)ASnext_lower--FROMemployeese1--WHEREe1.salaryISNOTNULL--ORDERBYsalary--LIMIT1OFFSET(SELECTCOUNT(*)FROMemployeesWHEREsalary<e1.salary)/2;```34.```sqlSELECTuser_idFROMlogsWHEREtimestamp>='2024-01-01'ANDtimestamp<DATE_ADD('2024-01-01',INTERVAL1DAY)ANDaction='UPDATE'GROUPBYus