2025年兰州交通大学数据科学与大数据技术专业《数据库系统原理》科目期末试卷A及答案

2025年兰州交通大学数据科学与大数据技术专业《数据库系统原理》科目期末A及答案2025年兰州交通大学数据科学与大数据技术专业《数据库系统原理》期末A考生注意：1.本卷共六大题，满分100分，答题时间120分钟；2.所有答案须写在答题纸上，写在试题纸无效；3.可使用无编程功能计算器；4.与答题纸同时上交。一、单项选择题（每题1分，共15分）1.在关系模型中，下列关于候选键的描述正确的是A.候选键只能由一个属性构成B.候选键的值可以重复C.候选键的真子集也可能成为候选键D.候选键能唯一标识元组且其任何真子集都不能唯一标识元组2.设关系R(A,B,C)满足函数依赖集F={A→B,B→C}，则下列对F的最小覆盖描述正确的是A.最小覆盖一定包含A→CB.最小覆盖可能去掉B→CC.最小覆盖中每个依赖右部均为单属性D.最小覆盖中左部属性数一定大于右部3.在SQL标准中，用于定义事务“读已提交”隔离级别的语句是A.SETTRANSACTIONREADCOMMITTEDB.SETSESSIONCHARACTERISTICSASTRANSACTIONREADCOMMITTEDC.BEGINISOLATIONLEVELREADCOMMITTEDD.STARTTRANSACTIONWITHREADCOMMITTED4.关于B+树索引，下列说法错误的是A.叶节点之间通过指针顺序链接B.非叶节点存储键值与指向子节点的指针C.叶节点包含指向实际数据记录的指针D.非叶节点也存储指向数据记录的指针5.在基于锁的并发控制中，若事务T1对数据项Q持有共享锁，事务T2对Q申请排他锁，则T2A.立即获得锁B.等待直到T1释放共享锁C.导致T1回滚D.导致T2回滚6.设关系R与S做自然连接，若R含m个元组，S含n个元组，则结果元组数A.一定等于m×nB.一定小于等于min(m,n)C.可能大于m+nD.可能为07.在分布式数据库中，采用“主副本+多从副本”策略主要解决A.数据分片B.全局死锁C.读扩展性与容错D.透明性8.关于视图的可更新性，SQL-92规定下列哪种视图理论上允许INSERTA.定义中含GROUPBYB.定义中含DISTINCTC.定义中含UNIOND.行列子视图且含主键9.在PostgreSQL中，对JSONB字段建立GIN索引属于A.聚簇索引B.倒排索引C.位图索引D.散列索引10.若系统采用WAL机制，崩溃恢复时首先重做A.所有已提交事务B.所有未提交事务C.所有检查点之前的事务D.所有日志记录11.在MapReduce与关系代数结合框架中，Selection操作最适合放在A.Map阶段B.Shuffle阶段C.Reduce阶段D.任意阶段均可12.关于函数依赖集F的闭包F⁺，下列说法正确的是A.F⁺大小与F相等B.F⁵⊆F⁺C.F⁺包含所有逻辑蕴含的依赖D.F⁺可通过Armstrong公理在多项式时间求出13.在数据仓库星型模式中，缓慢变化维度Type2采用A.覆盖旧值B.增加新列C.增加新行并标记版本D.新建表14.当执行计划出现“IndexOnlyScan”时，说明A.查询只需索引键即可返回结果B.查询无需任何索引C.索引已损坏D.需回表获取元组15.在CAP理论中，当网络分区发生时，系统选择放弃一致性而保证可用性，该策略称为A.StrongconsistencyB.EventualconsistencyC.LinearizabilityD.Serializability二、填空题（每空1分，共15分）1.关系数据库的三级模式结构是外模式、________、内模式。2.在SQL中，用于删除表定义及所有数据的命令是________。3.若事务T对数据项Q加了________锁，则其它事务对Q不能再加任何锁。4.在关系代数中，选择运算的符号是________。5.若F={A→BC,D→E}，则(A)+=________。6.在分布式事务中，两阶段提交协议的第一阶段称为________阶段。7.在B+树中，阶数m指每个节点最多有________棵子树。8.数据仓库ETL的“T”指________。9.在PostgreSQL中，查看执行计划的命令是________。10.若关系R的候选键为{A,B}，则R的任何非主属性必须________于{A,B}。11.在日志中，记录<T,Q,v1,v2>表示事务T对数据项Q由旧值v1改为新值v2，这种日志称为________日志。12.在并行数据库中，将表按某属性范围划分到不同节点的策略称为________划分。13.若系统采用多版本并发控制MVCC，读操作通过________版本避免加锁。14.在SparkSQL中，DataFrame的底层执行计划经过________优化器生成RDD。15.当关系模式达到________范式时，任何非平凡函数依赖的决定因素都包含候选键。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）1.关系模型的完整性约束包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。2.在SQL中，NULL参与任何比较运算结果仍为NULL。3.若F的最小覆盖与F相等，则F一定无冗余依赖。4.分布式数据库的透明性包括分片透明、复制透明和位置透明。5.在B+树中，叶节点存储实际数据记录，非叶节点仅存储索引键。6.触发器只能在INSERT事件发生后执行。7.若事务调度满足冲突可串行化，则一定满足视图可串行化。8.数据仓库中，事实表通常包含外键和度量值。9.在PostgreSQL中，共享锁与排他锁的兼容性矩阵是对称的。10.NoSQL数据库均不支持ACID事务。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述数据库系统中“检查点”的作用及其对恢复时间的影响。2.说明关系模式分解的“无损连接”定义，并给出检验无损连接的chase过程核心思想。3.对比聚簇索引与非聚簇索引在存储结构与查询性能上的差异。4.解释分布式数据库中“最终一致性”与“强一致性”在用户体验上的具体差异，并举例说明。五、综合应用题（共25分）1.（8分）某高校选课系统涉及如下关系：Student(Sno,Sname,Sage,Sdept)Course(Cno,Cname,Ccredit,Cdept)SC(Sno,Cno,Grade)需求：(1)写出SQL语句，查询“计算机系”学生选修的“软件工程”课程的平均成绩；(2)创建视图V_CS，包含计算机系学生的学号、姓名及已获学分（Grade≥60则获得课程学分），并保证对该视图的更新操作能正确反映到基表；(3)说明在(2)中视图是否可更新，若不可更新请修改设计使其可更新。2.（8分）给定关系模式R(A,B,C,D,E,F)及函数依赖集F={A→BC,CD→EF,B→D,E→F}。(1)求R的候选键；(2)判断R最高满足第几范式，若未达到3NF，请分解为3NF并保持无损连接与依赖保持。3.（9分）某电商系统采用主从复制MySQL，订单表Orders(order_id,user_id,amount,status,create_time)日均写入500万行，查询多为近7天范围扫描。(1)设计分区策略并说明理由；(2)为提升查询性能，需建立索引，请给出索引列顺序并解释最左前缀原则如何利用；(3)若系统需支持幂等更新订单状态，请用SQL和唯一索引结合实现，并说明如何防止并发重复更新。六、设计论述题（15分）某市交通管理局拟建设“智慧交通大数据平台”，整合出租车GPS、公交车CAN总线、地铁闸机、共享单车锁桩四类数据，日均增量2TB，峰值并发写入10万条/秒，需支持实时查询最近30分钟路况、离线分析90天历史轨迹、按车牌号精确查询车辆近一年行程。请完成：1.给出逻辑数据模型（用E-R图文字描述即可），说明实体、属性、主键、外键及联系类型；2.选一种分布式数据库（HBase、Cassandra、TiDB、MongoDB四选一），论证其适用性，并设计物理表结构或集合结构，说明行键/分片键、列族/字段、压缩、TTL、副本策略；3.针对“实时查询最近30分钟路况”需求，给出流处理架构（组件、数据流、窗口类型、触发机制），并写出核心SQL或伪代码；4.针对“按车牌号精确查询车辆近一年行程”需求，设计二级索引或物化视图方案，评估写入放大与查询延迟；5.说明在数据retention与GDPR类似隐私条款下，如何安全删除或匿名化历史数据，并保证副本一致性。（答案区，请翻页）答案与评分标准一、单项选择题1.D2.C3.A4.D5.B6.D7.C8.D9.B10.A11.A12.C13.C14.A15.B二、填空题1.概念模式2.DROPTABLE3.排他4.σ5.ABC6.投票/Prepare7.m8.Transform9.EXPLAIN10.完全函数依赖11.物理/Redo12.范围13.快照14.Catalyst15.BCNF三、判断题1.√2.√3.√4.√5.×6.×7.√8.√9.×10.×四、简答题（要点答出即给满分，意思对即可）1.检查点将内存缓冲区已修改数据强制写入磁盘，并在日志中记录检查点标记；缩短恢复时重做日志长度，减少恢复时间。2.无损连接指分解后自然连接能恢复原始关系；chase过程通过函数依赖不断使两行在公共属性上相等，若最终生成一行全a符号则无损。3.聚簇索引叶节点即数据页，按索引键排序存储，范围查询快，一张表只能一个；非聚簇索引叶节点存指针或主键，回表成本高，可建多个。4.强一致性读写即时一致，如银行转账；最终一致性允许短暂不一致，如微信朋友圈点赞数，过几秒收敛；示例：用户A发评论，用户B立即查看可能看不到，刷新后可见。五、综合应用题1.(1)SELECTAVG(Grade)FROMStudentSJOINSCONS.Sno=SC.SnoJOINCourseCONSC.Cno=C.CnoWHERESdept='计算机系'ANDCname='软件工程';(2)CREATEVIEWV_CSASSELECTS.Sno,Sname,SUM(Ccredit)AStot_creditFROMStudentSJOINSCONS.Sno=SC.SnoJOINCourseCONSC.Cno=C.CnoWHERESdept='计算机系'ANDGrade>=60GROUPBYS.Sno,Sname;(3)该视图含GROUPBY，不可直接更新；改为行列子视图：CREATEVIEWV_CS_UPASSELECTSno,SnameFROMStudentWHERESdept='计算机系';对该视图执行INSERT时，INSTEADOF触发器将数据拆写基表。2.(1)求属性闭包：A⁺=ABCDEF，故候选键为A。(2)存在部分依赖与传递依赖，最高1NF；分解：R1(A,B,C),R2(B,D),R3(C,D,E,F)→进一步R3拆为R31(C,D,E),R32(E,F)；验证无损：通过chase表可恢复；依赖保持：A→BC在R1，B→D在R2，CD→EF拆为CD→E与E→F，均保留。3.(1)按create_time做RANGE分区，每7天一个分区，便于快速删除旧数据；(2)联合索引(create_time,user_id,status)，最左前缀利用create_time范围过滤，减少回表；(3)在order_id与status上建唯一索引UNIQ(order_id,status)，更新前INSERTINTO…ONDUPLICATEKEYUPDATE实现幂等；或用版本号列version，更新时比较version+1，失败重试。六、设计论述题（参考要点，言之成理即可）1.逻辑模型：实体Vehicle(vehicle_idPK,type,license_plate,owner,reg_time)Device(device_idPK,type∈{taxiGPS,busCAN,metroGate,bikeLock},location,install_time)Trip(trip_idPK,vehicle_idFK,start_time,end_time,distance,avg_speed)LocationPoint(point_idPK,trip_idFK,lat,lon,speed,timestamp,device_idFK)联系：Vehicle1-NTrip，Trip1-NLocationPoint，Device1-NLocationPoint。2.选HBase：高吞吐顺序写、RowKey范围扫描、版本管理、TTL、压缩适合时空数据；表设计：表名：TRIPSRowKey：license_plate+timestamp(long)+trip_id（倒序）列族：F1{start_time,end_time,distance,avg_speed},F2{device_l