2025年数据库系统原理强化练习

2025年数据库系统原理强化练习考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.下列哪一项不属于数据库系统的三级模式结构？(A)概念模式(B)内模式(C)外模式(D)逻辑模式2.关系代数中的∏运算符表示的是：(A)并运算(B)交运算(C)选择运算(D)投影运算3.SQL语句中，用于删除表数据的命令是：(A)DELETEFROM(B)REMOVE(C)DROPTABLE(D)ERASE4.“关系中的每一行必须是唯一的”这一特性称为：(A)域完整性(B)参照完整性(C)实体完整性(D)用户定义完整性5.在关系数据库中，保证实体完整性的主要是通过：(A)外键约束(B)主键约束(C)检查约束(D)触发器6.下列哪个关系模式属于第一范式（1NF）？(A)学生（学号，姓名，所在系，系主任姓名）(B)学生（学号，姓名，专业，专业负责人姓名）(C)学生（学号，姓名，课程号，课程名称，成绩）(D)学生（学号，姓名，性别，出生日期，籍贯）7.关系模式S（S#，SNAME，AGE，DEPT#），其中S#为主键，DEPT#为外键。若要将其转换为第二范式（2NF），需要消除非主属性对主键的部分函数依赖。下列哪个属性对（S#，DEPT#）是部分函数依赖？(A)SNAME(B)AGE(C)DEPT#(D)(S#，AGE）8.下列关于数据库设计的说法中，错误的是：(A)数据库设计包括概念设计、逻辑设计和物理设计(B)概念设计阶段产生的是物理数据库结构(C)逻辑设计阶段将E-R图转换为关系模式(D)物理设计阶段需要考虑数据库的存储结构和访问效率9.在数据库系统中，事务必须满足ACID特性。其中，“I”代表：(A)原子性（Atomicity）(B)一致性（Consistency）(C)隔离性（Isolation）(D)持久性（Durability）10.事务的隔离级别从高到低依次是：(A)可重复读->串行化->读未提交->读已提交(B)串行化->可重复读->读已提交->读未提交(C)读未提交->读已提交->可重复读->串行化(D)读已提交->读未提交->可重复读->串行化二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.数据库管理系统（DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层______软件，用于管理和控制数据库的创建、使用和维护。2.关系代数中的πR(A1,A2,...,An)|_S表示对关系R进行选择运算，选择满足条件S的元组，然后进行______运算，取出属性A1,A2,...,An上的值。3.SQL语言中，用于为表中的数据添加记录的命令是______。4.在关系模式R(U,F)中，若对于属性集X(F包含X)，X→Y(F包含Y)，且Y不属于X，则称Y对X是______函数依赖。5.考虑关系模式教师（T号，T名，T院系），若要保证每个教师只能属于一个院系，则需要在T院系上施加______约束。6.在关系数据库设计中，将一个关系模式分解为多个关系模式，目的是消除非主属性对主键的______，使每个关系模式都满足第二范式。7.事务的原子性是指事务是一个不可分割的工作单元，事务中的所有操作要么全部完成，要么______。8.并发控制的主要目的是解决多用户同时访问数据库时可能出现的______、______和幻读问题。9.数据库恢复的主要技术包括______和日志技术。10.索引是一种帮助数据库快速检索数据的数据结构，常见的索引类型有______索引和散列索引。三、判断题（每小题2分，共10分。请将“正确”或“错误”填在括号内）1.SQL查询语句中，使用GROUPBY子句时，SELECT子句中只能包含聚合函数。（）2.第二范式（2NF）要求关系模式必须满足第一范式（1NF），并且消除了非主属性对整个主键的函数依赖。（）3.在数据库设计中，范式级别越高，关系模式越复杂，设计难度也越大。（）4.事务的隔离级别越高，并发控制的开销通常也越大。（）5.B-树索引是一种适用于频繁范围查询的索引结构。（）四、简答题（每小题5分，共20分）1.简述数据库系统三级模式结构的优点。2.解释关系代数中的并(∪)运算和交(∩)运算。3.什么是数据库的参照完整性？它通常通过什么机制来保证？4.简述事务必须满足的ACID特性及其含义。五、综合题（共30分）1.(10分)设有关系模式学生（S号，S名，S性别，S年龄，C号，C名，C学分，成绩），其中S号为学生主键，C号为课程主键，(S号，C号)为主键，S号→S性别，S号→S年龄，(S号，C号)→成绩。请写出SQL语句完成以下查询：(a)查询选修了课程“数据库原理”的学生姓名和性别。(b)查询所有学生的姓名、性别和平均成绩。(c)查询选修了至少5门课程的学生姓名。2.(10分)设有关系模式部门（D号，D名，D位置），其中D号为部门主键，D号→D名，D号→D位置。另有关系模式员工（E号，E名，E性别，E工资，D号），其中E号为员工主键，E号→E名，E号→E性别，E号→E工资，D号是外键，参照部门关系模式的D号。请写出SQL语句完成以下查询：(a)查询工资低于部门平均工资的员工姓名和工资。(b)查询在“北京”位置工作的所有员工的姓名和部门名称。(c)查询没有员工的部门号和部门名称。3.(10分)简要说明数据库恢复技术中的日志（Logging）机制的基本原理。在发生系统故障后，如何利用日志进行数据库恢复？---试卷答案一、选择题1.D解析：数据库三级模式结构包括外模式、概念模式和内模式。2.D解析：π运算符（投影）用于选择关系中的某些属性列。3.A解析：DELETEFROM是SQL中用于删除表内数据的标准命令。4.C解析：实体完整性保证关系中的元组是唯一的，通常通过主键约束实现。5.B解析：主键约束保证了主键属性的唯一性，从而保证了实体完整性。6.C解析：选项C中，课程号和课程名称分别依赖于专业，而专业不依赖于学生，存在部分依赖，违反1NF。其他选项存在冗余或部分依赖问题。7.A解析：SNAME仅依赖于学号，存在部分函数依赖（S#→SNAME），违反2NF。8.B解析：概念设计阶段产生的是E-R图或概念模式，物理设计阶段才涉及物理数据库结构。9.D解析：ACID中的“I”代表Isolation（隔离性）。10.B解析：隔离性级别从高到低为：串行化、可重复读、读已提交、读未提交。二、填空题1.管理解析：DBMS的核心功能是管理数据库资源。2.投影解析：π运算符后跟要选择的属性列表，是对结果进行投影操作。3.INSERT解析：INSERT语句用于向表中插入新记录。4.部分或非平凡解析：若Y对X的部分函数依赖，表示存在X的真子集X'，使得X'→Y。若Y对X是完全函数依赖，则不存在这样的X'。5.唯一或主键解析：为保证每个教师属于一个院系，需保证院系属性唯一，可设为主键或施加唯一约束。6.部分依赖解析：分解的目的之一是消除非主属性对主键的部分依赖。7.全部撤销或回滚解析：原子性要求事务要么全部完成，要么像从未发生过一样回滚。8.脏读不可重复读解析：并发问题主要包括读取未提交数据、两次读取结果不一致、读取到新插入的数据。9.检查点解析：检查点和日志技术是数据库恢复的两种主要方法。10.B-树解析：B-树索引是数据库中最常用的索引类型之一，适合平衡查找和范围查询。三、判断题1.错误解析：使用GROUPBY时，SELECT子句可以包含非聚合属性，只要它们出现在GROUPBY列表中。2.错误解析：2NF要求消除非主属性对*整个*主键的部分函数依赖。3.正确解析：越高阶的范式对关系的约束越多，设计越复杂。4.正确解析：更高的隔离级别需要更复杂的机制（如锁、多版本并发控制）来保证，从而增加了开销。5.正确解析：B-树索引支持高效的点查询和范围查询。四、简答题1.简述数据库系统三级模式结构的优点。解析：三级模式结构将数据划分成外部、概念、内部三个层次，具有以下优点：*数据独立性：逻辑数据独立性允许概念模式改变（如增加新属性、新关系）时，用户应用程序不必修改。物理数据独立性允许内模式改变（如存储结构、索引）时，概念模式和应用程序不必修改。*简化用户界面：用户只需与外模式交互，不必关心概念模式和内部模式的具体细节。*提高数据安全性：可以对不同用户授权访问不同的外模式，保护概念模式和内部模式。*方便数据库维护：可以对内模式进行修改而不影响外模式和概念模式，便于优化和重新组织数据。2.解释关系代数中的并(∪)运算和交(∩)运算。解析：*并运算(∪)：对于两个关系R和S，R∪S的结果是一个新关系，包含R和S中所有不同的元组。要求R和S具有相同的属性集（或可以投影到相同的属性集）。例如，查询选修了课程A或课程B的学生名单。*交运算(∩)：对于两个关系R和S，R∩S的结果是一个新关系，包含同时属于R和S的所有元组。要求R和S具有相同的属性集（或可以投影到相同的属性集）。例如，查询既选修了课程A又选修了课程B的学生名单。3.什么是数据库的参照完整性？它通常通过什么机制来保证？解析：参照完整性是指关系数据库中，外键约束必须引用的表（主表）中的有效键值。即，如果一个关系R中的外键F参照另一个关系S的主键P，则R中F的每个值必须等于S中某个P的值，或者F的值为空值（NULL）（如果允许）。它通常通过在创建外键约束时，数据库管理系统（DBMS）自动进行检查来保证。当执行INSERT、UPDATE或DELETE操作影响主表或外键表时，DBMS会验证外键约束，确保引用的键值有效。4.简述事务必须满足的ACID特性及其含义。解析：*原子性(Atomicity)：事务是一个不可分割的工作单元，事务中的所有操作要么全部成功提交，要么全部失败回滚，不会处于中间状态。保证事务的“有或无”特性。*一致性(Consistency)：事务必须使数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态。即事务执行的结果必须符合所有的业务规则和完整性约束。*隔离性(Isolation)：并发执行的事务之间互不干扰。一个事务的执行不应被其他并发事务干扰，即一个事务内部的操作及其使用的数据对并发的其他事务是隔离的，如同它们是串行执行一样。*持久性(Durability)：一旦事务成功提交，其对数据库中数据的修改就是永久性的。即使系统发生故障（如崩溃），已提交的事务结果也不会丢失。五、综合题1.(10分)设有关系模式学生（S号，S名，S性别，S年龄，C号，C名，C学分，成绩），其中S号为学生主键，C号为课程主键，(S号，C号)为主键，S号→S性别，S号→S年龄，(S号，C号)→成绩。请写出SQL语句完成以下查询：(a)查询选修了课程“数据库原理”的学生姓名和性别。SELECTS名,S性别FROM学生WHEREC名='数据库原理';(b)查询所有学生的姓名、性别和平均成绩。SELECTS名,S性别,AVG(成绩)AS平均成绩FROM学生GROUPBYS名,S性别;(c)查询选修了至少5门课程的学生姓名。SELECTS名FROM学生GROUPBYS名HAVINGCOUNT(DISTINCTC号)>=5;--使用DISTINCT避免重复课程计数2.(10分)设有关系模式部门（D号，D名，D位置），其中D号为部门主键，D号→D名，D号→D位置。另有关系模式员工（E号，E名，E性别，E工资，D号），其中E号为员工主键，E号→E名，E号→E性别，E号→E工资，D号是外键，参照部门关系模式的D号。请写出SQL语句完成以下查询：(a)查询工资低于部门平均工资的员工姓名和工资。SELECTE名,E工资FROM员工EWHEREE工资<(SELECTAVG(E2工资)FROM员工E2WHEREE2.D号=E.D号);(b)查询在“北京”位置工作的所有员工的姓名和部门名称。SELECTE名,D名AS部门名称FROM员工EJOIN部门DONE.D号=D.D号WHERED位置='北京';(c)查询没有员工的部门号和部门名称。SELECTD号,D名FROM部门LEFTJOIN员工ON部门.D号=员工.D号WHERE员工.E号ISNULL;--或WHERECOUNT(员工