2025年软件工程数据库设计测试试卷（含答案）

2025年软件工程数据库设计测试试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.在数据库设计中，用于描述现实世界中实体及其之间联系的模型是？A.数据流图B.程序流程图C.实体-联系图(ER图)D.状态转换图2.以下哪个不是关系模型的基本特征？A.目标标记唯一性B.属性名唯一性C.元组次序无关性D.属性值域可空性3.根据函数依赖的定义，如果R(U,F)中存在函数依赖X->Y(Y不包含于X)，那么关系模式R至少满足？A.第一范式(1NF)B.第二范式(2NF)C.第三范式(3NF)D.满足BCNF4.“取消插入异常、删除异常和更新异常”是数据库规范化到哪个范式的直接结果？A.1NFB.2NFC.3NFD.BCNF5.在关系代数中，σ(A>α)B表示？A.选择B关系中满足条件α的元组B.选择A关系中满足条件α的元组C.从关系B中选择属性A，并满足条件αD.从关系A中选择属性A，并满足条件α6.“一个部门只有一个部门主管，一个主管只属于一个部门”描述的是实体间的？A.一对一联系B.一对多联系C.多对多联系D.不确定联系7.下列SQL语句中，用于在表中插入一条新记录的是？A.UPDATEB.DELETEC.INSERTD.CREATE8.关系模式R(A,B,C)满足AB->C，若要将其分解为R1(A,B,C)和R2(A,C)，则此分解？A.无损连接，保持函数依赖B.有损连接，不保持函数依赖C.无损连接，但不保持函数依赖D.有损连接，保持函数依赖9.数据独立性包括物理数据独立性和逻辑数据独立性。物理数据独立性是指？A.逻辑数据结构的变化不影响应用程序B.物理存储结构的变化不影响逻辑数据结构C.数据库逻辑结构的变化不影响应用程序D.数据定义语言的变化不影响数据操纵语言10.在ER图中，用何种符号表示实体？A.矩形B.圆形C.菱形D.椭圆形二、简答题1.简述数据库设计的主要阶段及其核心任务。2.解释什么是数据冗余，并说明其可能导致的数据库问题。3.什么是函数依赖？请给出一个函数依赖的例子。4.比较第一范式(1NF)和第二范式(2NF)的定义和区别。三、设计题1.(15分)某大学图书馆管理系统需要设计一个数据库。学生信息包括：学生编号(学号，主键)、姓名、专业、班级。图书信息包括：图书编号(书号，主键)、书名、作者、出版社、出版年份。借阅信息包括：借阅记录号(主键)、学生编号(外键)、图书编号(外键)、借阅日期、应还日期、归还日期。请：(1)设计该数据库的ER图（请用文字描述ER图的关键元素，如实体、属性、主键、外键、联系及其基数）。(2)将该ER图转换为关系模式（写出所有关系模式，并标明主键和外键）。2.(15分)假设存在一个关系模式R(A,B,C,D)，其属性值满足以下函数依赖：F={A->B,B->C,C->D,A->D}。请：(1)判断关系模式R满足第几范式？说明理由。(2)如果该关系模式不满足BCNF，请将其分解为一组满足BCNF的关系模式，并简要说明分解过程和依据。四、实践题1.(10分)假设有关系模式学生(学号S,姓名N,专业P,班级L)，其中学号是主键。请编写SQL语句完成以下操作：(1)查询所有计算机专业的学生姓名和班级。(2)插入一条新学生记录：学号='2023001'，姓名='张三'，专业='计算机科学'，班级='CS101'。(3)更新学号为'2023002'的学生的专业为'软件工程'。(4)删除班级为'空'（假设'空'是有效值）的学生记录。2.(20分)假设有两个关系：学生(学号S,姓名N,专业P)，课程(课号C,课程名M,学分S)，选课(学号S,课号C,成绩G)。其中学号和课号分别为学生关系和课程关系的主键，学号和课号为选课关系的外键。请编写SQL查询语句完成以下操作：(1)查询选修了课程编号为'CS101'的所有学生的姓名和成绩。(2)查询每门课程的平均成绩，结果包括课程名和平均成绩，要求过滤掉平均成绩低于60分的课程。(3)查询选修了至少3门课程的学生的学号和姓名。(4)查询既没有选修课程编号为'CS102'，也没有选修课程编号为'CS103'的学生姓名。试卷答案一、选择题1.C2.A3.B4.C5.D6.A7.C8.C9.B10.A二、简答题1.数据库设计的主要阶段及其核心任务：*需求分析阶段：核心任务是深入理解用户需求，明确数据库需要存储哪些数据、支持哪些操作、达到什么目标。常用工具有数据流图(DFD)等。*概念设计阶段：核心任务是将需求分析阶段获得的需求抽象为独立于具体DBMS的数据模型，主要是设计ER图，建立数据库的整体逻辑框架。*逻辑设计阶段：核心任务是将概念设计阶段得到的ER图转换为特定DBMS支持的数据模型（通常是关系模型），即设计关系模式，并进行规范化处理。*物理设计阶段：核心任务是为逻辑设计阶段得到的数据库设计具体的物理存储结构，包括选择存储结构、确定文件组织方式、索引设计等，以优化数据库的性能。*数据库实施与运行维护阶段：核心任务是按照物理设计创建数据库，编写应用程序，加载数据，投入运行，并进行日常的监控、维护、更新和优化。2.数据冗余及其可能导致的数据库问题：*数据冗余定义：指在数据库中存储了重复的数据。通常是由于数据库设计不当，特别是没有遵循规范化原则导致的。*可能导致的数据库问题：*数据不一致：由于数据冗余，对同一份数据的修改可能需要更新多个地方，如果更新不彻底或不同步，会导致数据在不同地方存在矛盾。*占用额外存储空间：冗余数据浪费了宝贵的存储资源。*更新异常：修改冗余数据时，需要更新所有重复的数据实例，容易遗漏，导致数据不一致。*插入异常：某些数据不允许插入，因为它们依赖于不存在的其他数据（例如，没有部门就无法插入新主管，即使该部门目前没有主管）。*删除异常：删除某条记录时，可能会意外删除不希望删除的相关数据（例如，删除一个部门的主管时，可能也会删除该部门的信息）。3.函数依赖定义及例子：*定义：在关系模式R(U,F)中，如果对于属性集合X的任意一个有效值x，都存在唯一的属性集合Y的值y与之对应，则称X函数确定Y，记作X->Y。其中X称为决定因素，Y称为依赖于X的属性。*例子：在关系模式学生(学号S,姓名N,专业P)中，假设每个学生只有一个专业，即“学号”决定了“专业”，则存在函数依赖：学号->专业。即对于任何一个学号，只能对应一个专业。4.第一范式(1NF)和第二范式(2NF)的定义和区别：*1NF定义：关系模式R(U,F)中，若所有属性A_i的值域D_i都是原子值（不可再分的数据项），则R属于第一范式，记作R∈1NF。*2NF定义：关系模式R(U,F)满足1NF，且对于每一个非主属性A_i，其所有值都完全函数依赖于每一个候选键（假定存在候选键CK），则R属于第二范式，记作R∈2NF。*区别：*2NF是在1NF的基础上提出的，要求消除非主属性对候选键的部分函数依赖。*1NF关注数据的原子性，确保每个字段不可再分。*2NF关注非主属性对整个候选键的依赖，解决了1NF中可能存在的数据冗余和更新异常问题（针对部分依赖）。三、设计题1.(15分)图书馆管理系统数据库设计(1)ER图描述：*实体：学生(Student)，图书(Book)*属性：*学生(学号S[主键],姓名N,专业P,班级L)*图书(书号B[主键],书名M,作者A,出版社P出版社,出版年份Y)*联系：借阅(Borrowing)*参与实体：学生(Student),图书(Book)*属性：借阅记录号J[主键],学生编号S[外键],图书编号B[外键],借阅日期D,应还日期R,归还日期G*基数：学生和借阅是一对多(1:N)，图书和借阅是一对多(1:N)。ER图文字描述中需体现此关系。(2)关系模式：*学生(学号S,姓名N,专业P,班级L)[主键:S]*图书(书号B,书名M,作者A,出版社P出版社,出版年份Y)[主键:B]*借阅(借阅记录号J,学生编号S,图书编号B,借阅日期D,应还日期R,归还日期G)[主键:J,外键:S引用学生(学号),外键:B引用图书(书号)]2.(15分)关系模式R(A,B,C,D)规范化分解(1)范式判断及理由：*首先判断是否有平凡函数依赖。A->B,B->C,C->D都是平凡的（因为决定因素是超键）。*需要判断非平凡函数依赖。考虑A->D。A不是超键，因为存在B,C不函数依赖于A(例如元组(1,a,b,c)和(1,a,b,d))。所以A->D是一个非平凡函数依赖。*因此，关系模式R至少满足第二范式(2NF)。理由：存在非主属性D(相对于单属性候选键A)不完全函数依赖于候选键A。(2)分解为BCNF：*关系模式R(A,B,C,D)存在非平凡函数依赖A->D，其中A不是超键。根据BCNF定义，R不属于BCNF。*选择A->D进行分解。将R分解为两个关系模式：*R1(A,B,D)[候选键:(A,D)]*R2(A,C)[候选键:A]*分解依据：分解是为了消除非BCNF关系模式中的模态依赖（即存在非超键决定非主属性的关系），R1(A,B,D)中A是超键，R2(A,C)中A是候选键，两个分解后的关系模式都满足BCNF。*分解过程说明：从R中识别出非BCNF的原因（非超键决定非主属性A->D），将决定因素A和它所决定的所有属性（D）以及A本身一起构成一个新关系R1。将原关系R中不属于决定因素A的属性（B,C）与原决定因素A一起构成另一个新关系R2。确保分解后的每个关系模式都满足BCNF。*分解结果：R1(A,B,D),R2(A,C)。其中R1的候选键是(A,D)，R2的候选键是A。四、实践题1.(10分)SQL操作语句(1)`SELECTN,LFROM学生WHEREP='计算机科学';`(2)`INSERTINTO学生(S,N,P,L)VALUES('2023001','张三','计算机科学','CS101');`(3)`UPDATE学生SETP='软件工程'WHERES='2023002';`(4)`DELETEFROM学生WHEREL='空';`(假设'空'是有效值且用引号括起来)或`DELETEFROM学生WHERELISNULL;`(如果'空'表示空值NULL)2.(20分)SQL查询语句(1)`SELECTN,GFROM学生,选课WHERE学生.S=选课.SAND选课.C='CS101';`(2)`SELECTM,AVG(G)AS平均成绩FROM课程,选课WHERE课程.C=选课.CGROUPBYMHAVINGAVG(G)>=60;`(3)`SELECT学生.S,学生.NFROM学