计算机2025年《数据库原理》专项训练试卷

计算机2025年《数据库原理》专项训练试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填写在答题纸上对应位置。）1.下列关于数据库系统的叙述中，正确的是（）。A.数据库系统是为了解决数据冗余问题而设计的B.数据库系统只能管理结构化数据C.数据库系统中数据的物理独立性是指应用程序不必关心数据的物理存储结构D.数据库系统只有一个DBMS2.E-R模型中的基本组成元素是（）。A.文件和记录B.表和行C.实体和联系D.属性和参照3.关系代数中的π操作符表示（）。A.并B.交C.投影D.连接4.下列SQL语句中，用于创建视图的是（）。A.CREATETABLEB.CREATEINDEXC.CREATEVIEWD.CREATEDATABASE5.关系模式R(A,B,C)中，若存在函数依赖B→A，则关系R满足（）范式。A.1NFB.2NFC.3NFD.BCNF6.在关系数据库中，实现实体完整性的约束是通过（）来保证的。A.主键约束B.外键约束C.检查约束D.触发器7.SQL语句中，用于删除表数据的命令是（）。A.DELETEB.REMOVEC.ERASED.DROP8.数据库事务的ACID特性中，I代表（）。A.原子性（Atomicity）B.一致性（Consistency）C.隔离性（Isolation）D.持久性（Durability）9.在数据库系统中，用于保证多个并发事务同时执行不会相互干扰的是（）。A.数据备份B.数据恢复C.并发控制D.数据加密10.下列数据模型中，不属于关系模型的是（）。A.层次模型B.网状模型C.关系模型D.面向对象模型二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填写在答题纸上对应位置。）1.数据库管理系统（DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层系统软件，它负责管理数据库中的__数据__、__结构__和__使用__。2.在E-R图中，矩形框表示__实体__，菱形框表示__联系__，椭圆形框表示__属性__。3.关系代数中的σ操作符表示__选择__操作，其功能是根据给定的条件对关系进行筛选。4.SQL语言中，用于插入数据的命令是__INSERT__语句。5.若关系模式R(A,B,C)满足2NF，但存在非主属性对主键的部分依赖，则可以通过分解关系模式来消除该部分依赖，将其分解为R1(A,B)和R2(B,C)。6.数据库的参照完整性是指在一个关系中外键值必须参照另一个关系的主键值，或者为空值。7.事务的__原子性__是指事务是一个不可分割的工作单元，其中的操作要么全部完成，要么全部不做。8.视图是数据库中一个重要的概念，它是一个虚表，其数据是从一个或多个基本表中__派生__出来的。9.B+树索引是一种常用的索引结构，它在索引中包含多个层次，每个非叶子节点包含多个键值和指向子节点的指针。10.数据库安全性控制包括__用户认证__和权限管理两个主要方面。三、简答题（每小题5分，共15分。请将答案写在答题纸上对应位置。）1.简述数据库系统与文件系统的区别。2.解释关系代数中的并（∪）和交（∩）操作的含义。3.什么是数据库范式？简述2NF和3NF的区别。四、分析题（每小题10分，共20分。请将答案写在答题纸上对应位置。）1.给定关系模式R(A,B,C,D)，其中A为主键。已知存在函数依赖集F={A→B,B→C,C→D}。请判断关系模式R满足第几范式？若不满足，请将其分解为满足3NF的关系模式集合。2.写出以下SQL语句执行的结果（假设存在关系模式S(S#,Sname,D#,Dname)，其中S#为主键，D#为外键，参照D(D#,Dname)的主键）。请描述每个语句的功能。(1)SELECTSnameFROMSWHERED#=(SELECTD#FROMDWHEREDname='计算机系');(2)SELECTDISTINCTS.D#FROMS,DWHERES.D#=D.D#ANDD.Dname='软件学院';五、设计题（10分。请将答案写在答题纸上对应位置。）根据以下需求，设计相应的数据库表结构（包括表名、字段名、字段类型及约束）。1.一个图书馆管理系统，需要管理读者信息、图书信息和借阅信息。2.读者信息包括：读者编号（唯一，主键）、姓名、性别、联系电话。3.图书信息包括：图书编号（唯一，主键）、书名、作者、出版社、出版年份、ISBN号。4.借阅信息包括：借阅编号（唯一，主键）、读者编号（外键，参照读者信息）、图书编号（外键，参照图书信息）、借阅日期、应还日期、实际还书日期。试卷答案一、选择题1.C解析：数据库系统是为了解决数据管理中的共享、一致性、安全等问题而设计的；数据库系统可以管理结构化、半结构化和非结构化数据；数据库系统中数据的物理独立性是指应用程序不必关心数据的物理存储结构（逻辑数据独立是指逻辑数据结构的改变不影响应用程序）；一个数据库系统通常包含数据库、DBMS、操作系统、应用系统、用户等部分。2.C解析：E-R模型（实体-联系模型）是数据库概念设计的工具，它使用三种基本图形元素：矩形（表示实体集）、菱形（表示实体集之间的联系）、椭圆形（表示实体的属性）。3.C解析：关系代数是抽象的查询语言，由5种基本操作符组成：π（投影）、σ（选择）、∩（交）、∪（并）、×（笛卡尔积）。π操作符用于从关系中选择某些属性列。4.C解析：SQL（StructuredQueryLanguage）是关系数据库的标准数据语言。其常用DDL（DataDefinitionLanguage）语句包括：CREATEDATABASE创建数据库，CREATETABLE创建表，CREATEINDEX创建索引，CREATEVIEW创建视图。5.B解析：关系模式R(A,B,C)中，若存在函数依赖B→A，说明B决定A，但A可以部分依赖于B（即存在B'（B-B）与A函数依赖，B'≠∅）。根据2NF定义，若关系模式R满足1NF，且每个非主属性都完全函数依赖于所有候选键，则R∈2NF。在此题中，B→A存在部分依赖，故R不满足2NF。若B是候选键，则R∈1NF，若B不是候选键，则R∈BCNF。题目问满足几范式，通常指最低范式，即2NF，因为题目没有说明B是候选键或完全依赖。6.A解析：主键约束（PrimaryKeyConstraint）用于唯一标识关系中的每一行，其值不能为空且必须唯一，从而保证了每条记录的唯一性，即实现了实体完整性。外键约束保证参照完整性。检查约束保证数据值的有效性。7.A解析：SQL语言中，用于删除表数据的命令是DELETE。语法通常是DELETEFROMtable_name[WHEREcondition]。8.A解析：ACID是事务（Transaction）必须具备的四个基本特性：Atomicity（原子性）指事务是不可分割的最小工作单元；Consistency（一致性）指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；Isolation（隔离性）指并发执行的事务之间互不干扰；Durability（持久性）指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的。9.C解析：并发控制是数据库管理系统提供的一组机制，用于管理多个并发事务的执行，防止它们相互干扰，保证数据库的一致性和正确性。数据备份和数据恢复是数据库容错机制的一部分，用于应对系统故障。数据加密是保证数据库安全性的手段之一。10.A解析：数据库模型是描述数据结构、数据操作和约束等的框架。常见的数据库模型包括层次模型（HierarchicalModel）、网状模型（NetworkModel）、关系模型（RelationalModel）和面向对象模型（Object-OrientedModel）。关系模型是基于集合论和谓词逻辑建立的，是当前主流的数据库模型。层次模型是最早的数据库模型之一。二、填空题1.数据，结构，使用解析：数据库管理系统（DBMS）的核心职责是管理数据库中的数据资源、数据的组织结构以及用户对数据的各种操作。2.实体，联系，属性解析：这是E-R模型的三种基本组成元素。实体是现实世界中客观存在并可相互区分的事物；联系是实体之间存在的某种关系；属性是实体或联系具有的某种特征。3.选择解析：关系代数中的σ（sigma）操作符表示选择操作，它根据给定的条件（一个布尔表达式）从关系中选择满足该条件的元组（行）。4.INSERT解析：在SQL语言中，INSERT语句用于向表中插入新的数据行。其基本语法包括INSERTINTOtable_name(column1,column2,...)VALUES(value1,value2,...)。5.部分解析：题目描述的关系模式R(A,B,C)中，存在B→A和C→D两个函数依赖。由于A不是B和C的组合，B→A是部分依赖（A部分依赖于B）。根据2NF定义，存在非主属性（A）对候选键（BC）的部分依赖，则该关系不满足2NF。将其分解为R1(A,B)和R2(B,C,D)，在R1中，B→A是完全依赖；在R2中，B→C和C→D均是完全依赖（相对于B或BC），满足3NF。6.参照解析：参照完整性（ReferentialIntegrity）是关系数据库中的一种重要的完整性约束，它要求外键的值必须等于它所参照的表的主键值，或者取空值（NULL）。这保证了表之间的引用关系的有效性。7.原子性解析：事务的原子性（Atomicity）是事务的四个基本特性之一，它保证了事务作为一个整体是不可分割的。事务中的所有操作要么全部成功提交，要么在遇到错误时全部回滚，数据库状态不会处于中间不一致的状态。8.派生解析：视图（View）是数据库中的一种虚拟表，它的数据是从一个或多个基本表（或其他视图）中通过特定的查询语句派生出来的。视图本身不存储数据，数据仍存储在基本表中。9.多个解析：B+树索引是一种多路平衡搜索树，它具有以下特点：树中每个节点（除根节点和叶节点）包含多个键值和指向子节点的指针；所有的数据记录都存储在叶节点中；非叶子节点中的键值作为分隔值，指向子节点，其中每个键值恰好是其子树中最大键值的值；B+树的所有叶节点之间通过指针相连，形成一个有序链表，方便进行范围查询。10.用户认证解析：数据库安全性控制是指保护数据库，防止未经授权的访问、使用、泄露、修改或破坏。它主要包括两个方面：用户认证（UserAuthentication）和权限管理（PrivilegeManagement）。用户认证是指在用户尝试访问数据库时，验证其身份是否合法；权限管理是指授予或撤销用户对数据库对象（如表、视图、存储过程等）的访问权限（如SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE）。三、简答题1.数据库系统与文件系统的区别主要体现在以下几个方面：(1)数据独立性：数据库系统提供较高的数据独立性，包括逻辑数据独立性和物理数据独立性。逻辑数据独立性允许数据库的逻辑结构（模式）改变而不影响应用程序；物理数据独立性允许数据库的物理存储结构改变而不影响逻辑结构和应用程序。文件系统通常缺乏这种独立性，文件的物理结构和逻辑结构紧密相关。(2)数据共享与并发控制：数据库系统允许多个用户同时访问和修改数据，并提供了并发控制机制（如锁机制、时间戳等）来保证数据的一致性。文件系统通常是为单个用户或特定应用设计的，并发访问能力有限或需要用户自己管理。(3)数据完整性约束：数据库系统提供了强大的完整性约束机制（如主键、外键、检查约束、触发器等），用于保证数据的正确性、一致性和有效性。文件系统通常缺乏这种复杂的完整性保证机制，主要依靠应用程序来验证数据。(4)数据安全性：数据库系统提供全面的安全控制机制，包括用户认证、授权管理、视图机制、数据加密等，以保护数据不被非法访问和篡改。文件系统的安全性通常相对简单，如文件级权限设置。(5)管理与维护：数据库系统通常配有专门的数据库管理系统（DBMS），提供数据定义、数据操纵、数据控制、数据管理等多种功能，以及数据备份、恢复、重组等维护工具。文件系统通常由操作系统管理，功能相对单一。2.关系代数中的并（∪）和交（∩）操作的含义如下：(1)并操作（∪）：对于两个关系R和S，R∪S的结果是一个新关系，它包含R和S中的所有元组，并且去除重复的元组。即，R∪S={t|t∈R或t∈S}。要求R和S具有相同的结构（即具有相同的属性集）。(2)交操作（∩）：对于两个关系R和S，R∩S的结果是一个新关系，它只包含R和S中同时存在的元组。即，R∩S={t|t∈R且t∈S}。要求R和S具有相同的结构。3.数据库范式是关系数据库设计中用来衡量关系模式满足规范化程度的标准。规范化是为了减少数据冗余、避免插入异常、删除异常和更新异常，从而保证数据库设计的合理性和一致性。(1)1NF（第一范式）：要求关系中的每个属性（列）都是原子值，即不可再分。每个元组（行）中的每个分量必须是一个不可分割的基本数据项。(2)2NF（第二范式）：在满足1NF的基础上，要求关系中的所有非主属性（非键属性）都必须完全函数依赖于所有候选键。即不存在非主属性对候选键的部分依赖。(3)区别：2NF主要解决1NF中存在的部分依赖问题。一个满足2NF的关系模式消除了非主属性对候选键的部分依赖，但可能仍然存在非主属性对候选键的部分依赖（如果候选键由多个属性组成）。3NF（第三范式）是在满足2NF的基础上，进一步要求关系中的所有非主属性都必须只依赖于候选键，而不能依赖于候选键的部分属性（即消除传递依赖）。简而言之，2NF要求非主属性完全依赖于整个候选键，而3NF要求非主属性只依赖于候选键（或整个候选键），不能传递依赖。四、分析题1.给定关系模式R(A,B,C,D)，其中A为主键。已知存在函数依赖集F={A→B,B→C,C→D}。(1)判断关系模式R满足第几范式：首先，R满足1NF，因为每个属性（A,B,C,D）都是原子值。然后，检查2NF。主键是A。函数依赖A→B存在，B部分依赖于A（因为A→B，且A'≠∅，A'=∅）。函数依赖B→C和C→D是B和C对候选键（AC或BC，假设AC是候选键）的部分依赖。因此，R不满足2NF。再检查BCNF。根据BCNF定义，对于任何非平凡的函数依赖X→Y，X必须是超键。这里A是超键（因为它等于主键），A→B满足BCNF。B不是超键。B→C，X=B,Y=C。需要检查B是否是超键。B不包含所有候选键属性（AC中缺少A）。因此，B不是超键。B→C不满足BCNF。C不是超键。C→D，X=C,Y=D。需要检查C是否是超键。C不包含所有候选键属性（AC中缺少A和B）。因此，C不是超键。C→D不满足BCNF。由于存在不满足BCNF的函数依赖（B→C,C→D），关系模式R不满足BCNF。在2NF和BCNF之间，最低的未满足的范式是2NF。因此，关系模式R满足2NF。(2)将R分解为满足3NF的关系模式集合：为了分解到3NF，需要消除所有传递依赖。传递依赖存在于C→D。我们将R分解为：R1(A,B,C)和R2(C,D)。验证R1(A,B,C)：主键是AC。不存在非主属性对候选键的部分依赖（B完全依赖于AC），也不存在传递依赖。满足3NF。验证R2(C,D)：主键是C。不存在非主属性（D）。满足3NF。因此，分解后的关系模式集合为{R1(A,B,C),R2(C,D)}，它们都满足3NF。2.写出SQL语句执行结果及功能描述：(1)SELECTSnameFROMSWHERED#=(SELECTD#FROMDWHEREDname='计算机系');*功能描述：该SQL语句查询“S”表中所有属于“计算机系”的“读者姓名”（Sname）。它通过子查询找到“D”表中“系名”为“计算机系”的记录对应的“系编号”（D#），然后将这个D#作为条件，在“S”表中查找匹配的读者姓名。*执行结果：返回一个结果集，包含S表中所有其D#字段值等于子查询返回值的Sname字段值的记录行。例如，如果D表中(D1,'计算机系')和(D2,'软件学院')存在，且S表中(S1,'张三',D1)和(S2,'李四',D2)存在，则结果为('张三')。(2)SELECTDISTINCTS.D#FROMS,DWHERES.D#=D.D#ANDD.Dname='软件学院';*功能描述：该SQL语句查询“S”表中所有属于“软件学院”的“读者系编号”（D#），并且结果中不包含重复的系编号。它使用了隐式连接（笛卡尔积+连接条件），将“S”表和“D”表连接起来，根据共同的D#字段匹配元组，然后筛选出那些“D”表中Dname为“软件学院”的元组，最后通过DISTINCT关键字去除结果中可能存在的重复的D#值。*执行结果：返回一个结果集，包含S表中其D#字段值等于D表中Dname为'软件学院'的D#字段值的所有不同S.D#字段值的记录行。例如，如果S表中(S1,'张三',D1)和(S2,'李四',D2)存在，D表中(D1,'计算机系')和(D2,'软件学院')存在，则结果为(D1,D2)。五、设计题根据需求，设计的数据库表结构如下：1.读者信息表(Readers)*表名：Readers*字段：*ReaderID(读者编号)VARCHAR(20)PRIMARYKEYNOTNULL*ReaderName(姓名)VARCHAR(50)NOTNULL*Gender(性别)CHAR(1)CHECK(GenderIN('男','女'))--或者VARCHAR(10)*Telephone(联系电话)VARCHAR(20)2.图书信息表(Books)*表名：Books*字段：*BookID(图书编号)VARCHAR(20)PRIMARYKEYNOTNULL*Title(书名)VARCHAR(100)NOTNULL*Author(作者)VARCHAR(50)*