2025年数据库技术与应用试卷题库及答案

2025年数据库技术与应用试卷题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.关于云原生数据库的特性，以下描述错误的是（）A.支持弹性扩缩容B.采用共享存储架构C.天然支持多可用区高可用D.计算与存储完全解耦答案：B2.某金融系统要求交易操作必须满足“要么全部完成，要么全部回滚”，这体现了事务的（）特性A.原子性（Atomicity）B.一致性（Consistency）C.隔离性（Isolation）D.持久性（Durability）答案：A3.在关系代数中，π（投影）操作的作用是（）A.选择满足条件的元组B.合并两个关系的元组C.保留指定属性列D.连接两个关系的公共属性答案：C4.以下哪种索引类型在更新操作（INSERT/UPDATE/DELETE）时维护代价最高？（）A.B+树索引B.哈希索引C.聚集索引D.覆盖索引答案：C5.某电商数据库中，“订单表”包含字段（订单ID，用户ID，商品ID，下单时间），“用户表”包含（用户ID，姓名，注册时间）。若要查询“2024年1月1日后注册的用户在2024年双11期间的订单数量”，最优的连接方式是（）A.嵌套循环连接B.哈希连接C.归并连接D.索引扫描连接答案：B（注：用户表按注册时间过滤后数据量小，适合作为构建哈希表的驱动表）6.分布式数据库中，若采用按用户ID哈希分片策略，主要解决的问题是（）A.数据一致性B.读写负载均衡C.故障快速恢复D.跨分片事务答案：B7.关于时序数据库（TimeSeriesDatabase），以下说法正确的是（）A.主要存储结构化的关系型数据B.对时间序列数据的压缩率通常低于传统数据库C.支持基于时间范围的高效查询D.必须使用ACID事务保证数据完整性答案：C8.在SQL中，用于限制分组查询结果的子句是（）A.WHEREB.HAVINGC.GROUPBYD.ORDERBY答案：B9.数据库恢复技术中，日志文件的作用是（）A.记录用户操作行为B.提供数据备份C.支持事务的撤销与重做D.优化查询性能答案：C10.某数据库系统出现“丢失更新”问题，最可能的原因是（）A.事务隔离级别设置为读未提交（READUNCOMMITTED）B.未启用数据库锁机制C.事务隔离级别设置为可串行化（SERIALIZABLE）D.索引设计不合理导致并发冲突答案：B11.关于联邦数据库（FederatedDatabase），以下描述错误的是（）A.支持跨异构数据源的统一查询B.各局部数据库保持自治C.全局模式需要与所有局部模式完全一致D.适用于企业数据整合场景答案：C12.在数据库性能调优中，执行计划（ExecutionPlan）的分析重点不包括（）A.扫描方式（全表扫描/索引扫描）B.连接顺序与类型C.事务提交频率D.内存使用情况答案：C13.以下哪项不是NoSQL数据库的典型应用场景？（）A.社交网络海量用户关系存储B.实时推荐系统的高频键值查询C.银行核心交易系统的事务处理D.物联网设备的时序数据存储答案：C14.数据库加密技术中，“字段级加密”的主要优点是（）A.加解密性能高B.不影响查询条件的使用C.保护敏感数据的细粒度安全D.无需修改应用程序答案：C15.某系统需要存储用户搜索关键词的历史记录（每天约1亿条），并支持“最近7天内某关键词的出现次数”快速查询，最适合的数据库类型是（）A.关系型数据库（如PostgreSQL）B.列存储数据库（如ClickHouse）C.文档数据库（如MongoDB）D.图数据库（如Neo4j）答案：B（注：列存储适合海量数据的聚合查询）二、填空题（每空1分，共20分）1.数据库管理系统（DBMS）的核心功能包括数据定义、数据操纵、数据控制和__________。答案：数据库维护2.关系模型的完整性约束包括实体完整性、参照完整性和__________。答案：用户定义的完整性3.SQL中，用于创建视图的语句是__________。答案：CREATEVIEW4.事务的隔离级别从低到高依次为：读未提交、读已提交、__________、可串行化。答案：可重复读5.分布式数据库的CAP定理指的是一致性（Consistency）、可用性（Availability）和__________三者无法同时满足。答案：分区容忍性（PartitionTolerance）6.索引按存储结构可分为B+树索引、哈希索引、__________和位图索引。答案：全文索引7.数据库备份方式中，__________备份需要在数据库运行状态下进行，适用于高可用场景。答案：热8.数据仓库的典型特征包括面向主题、集成性、__________和非易失性。答案：时变性（或历史性）9.在关系代数中，σ（选择）操作的条件是一个__________表达式。答案：布尔10.数据库调优的三个层次是：应用程序优化、__________优化和硬件优化。答案：数据库设计11.列式存储数据库中，数据按__________存储，适合分析型查询。答案：列12.数据库故障类型包括事务故障、系统故障和__________。答案：介质故障13.多版本并发控制（MVCC）通过维护数据的__________来实现读不阻塞写。答案：历史版本14.边缘计算场景中，数据库需要具备__________能力，以减少与中心数据库的通信延迟。答案：本地自治（或边缘存储）15.数据脱敏技术中，将“身份证号”替换为“”属于__________脱敏方式。答案：屏蔽（或遮盖）16.在SQL窗口函数中，__________子句用于定义窗口的范围。答案：OVER17.分布式事务的两阶段提交（2PC）协议包括__________和提交阶段。答案：准备阶段18.内存数据库（In-MemoryDatabase）的主要瓶颈是__________。答案：内存容量（或数据持久化）19.数据湖（DataLake）与数据仓库的主要区别在于数据存储的__________。答案：结构化程度（或原始性）20.数据库安全中，__________攻击通过构造特殊SQL语句获取敏感数据，是Web应用的常见威胁。答案：SQL注入三、简答题（每题6分，共30分）1.简述数据库三级模式结构（外模式、模式、内模式）的作用。答案：三级模式结构通过两层映射（外模式/模式映射、模式/内模式映射）实现数据的逻辑独立性和物理独立性。外模式是用户视角的局部数据逻辑结构，模式是全局逻辑结构，内模式是数据物理存储结构。逻辑独立性指外模式/模式映射的改变不影响外模式；物理独立性指模式/内模式映射的改变不影响模式，从而降低应用程序与数据结构的耦合。2.比较聚集索引与非聚集索引的区别（至少列出3点）。答案：（1）存储方式：聚集索引的叶子节点存储实际数据行，非聚集索引的叶子节点存储索引键和行定位符（如RID或主键）；（2）数量限制：一个表只能有一个聚集索引（因数据物理顺序唯一），可有多非聚集索引；（3）查询效率：对范围查询（如按时间排序），聚集索引通常更高效；（4）维护代价：聚集索引在插入/删除时可能引发数据页重组，维护代价高于非聚集索引。3.说明脏读（DirtyRead）与不可重复读（Non-RepeatableRead）的区别，并举例说明。答案：脏读指事务A读取了事务B未提交的修改数据，若事务B回滚，事务A读取的数据是无效的（脏数据）。例如：事务B更新账户余额为1000但未提交，事务A读取到1000，随后事务B回滚，账户余额恢复为500，事务A的读取结果错误。不可重复读指事务A两次读取同一数据，期间事务B提交了修改，导致两次读取结果不一致。例如：事务A第一次读取账户余额为500，事务B更新为600并提交，事务A第二次读取到600，两次结果不同。4.简述分布式数据库中数据分片的主要方式及其适用场景。答案：（1）水平分片：按行分割数据（如按用户ID范围分片），适用于读负载按分片分布的场景；（2）垂直分片：按列分割数据（如将用户基本信息与详细信息分开），适用于不同业务访问不同字段的场景；（3）混合分片：结合水平与垂直分片，适用于复杂业务场景；（4）哈希分片：按哈希函数结果分片，适用于负载均衡需求高的场景；（5）范围分片：按连续值范围分片，适用于范围查询频繁的场景（如时间序列数据）。5.分析数据库索引设计的基本原则（至少列出4点）。答案：（1）针对高频查询字段创建索引（如WHERE、JOIN、ORDERBY中的字段）；（2）避免在低基数列（如性别）创建索引（区分度低，全表扫描可能更优）；（3）复合索引遵循“最左前缀”原则（顺序按查询条件的重要性排序）；（4）限制索引数量（过多索引会影响写操作性能）；（5）考虑覆盖索引（索引包含查询所需的所有字段，避免回表）；（6）对大文本字段使用全文索引而非B+树索引。四、设计题（每题10分，共20分）1.某智能家居公司需设计“设备管理数据库”，包含以下实体及关系：-设备（设备ID，设备类型，品牌，出厂时间）-用户（用户ID，姓名，手机号）-绑定关系：用户可绑定多台设备，一台设备可被多个用户绑定（需记录绑定时间）要求：（1）绘制E-R图（只需标注实体、属性、联系及联系类型）；（2）将E-R图转换为关系模式（需注明主键和外键）。答案：（1）E-R图：-实体“用户”属性：用户ID（主键）、姓名、手机号；-实体“设备”属性：设备ID（主键）、设备类型、品牌、出厂时间；-联系“绑定”（多对多，M:N），属性：绑定时间；（2）关系模式：用户（用户ID，姓名，手机号）主键：用户ID；设备（设备ID，设备类型，品牌，出厂时间）主键：设备ID；绑定（用户ID，设备ID，绑定时间）主键：（用户ID，设备ID），外键：用户ID→用户.用户ID，设备ID→设备.设备ID。2.基于上述“设备管理数据库”，编写满足以下要求的SQL语句：（1）查询2024年1月1日后出厂的“智能音箱”设备，按品牌分组统计设备数量；（2）查询绑定了至少2台设备的用户ID及其绑定设备总数（要求使用窗口函数）。答案：（1）SELECT品牌,COUNT()AS设备数量FROM设备WHERE设备类型='智能音箱'AND出厂时间>'2024-01-01'GROUPBY品牌;（2）SELECT用户ID,绑定设备总数FROM(SELECT用户ID,COUNT(设备ID)OVER(PARTITIONBY用户ID)AS绑定设备总数FROM绑定)AStWHERE绑定设备总数>=2GROUPBY用户ID,绑定设备总数;五、综合应用题（10分）某电商平台数据库面临以下问题：-高峰期订单表（约10亿条记录）的插入延迟高达500ms；-大促期间“用户订单详情”查询（需关联用户表、订单表、商品表）响应时间超过3秒；-每天凌晨的全表备份导致数据库不可用1小时。请提出至少3项优化措施，并说明具体实现方法。答案：（1）订单表插入优化：-采用批量插入（BulkInsert）代替单条插入，减少事务提交次数；-将订单表按时间范围（如按月）进行水平分区（Partitioning），降低单表数据量；-使用内存表（如MySQL的InnoDB临时表）暂存实时订单，定期批量写入磁盘表。（2）多表关联查询优化：-为