(2025年)细选数据库应用技术考试题及答案

(2025年)细选数据库应用技术考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.关系数据库中，若属性A是关系R的外码，则A的值必须满足（）。A.等于R中某主码的值B.为空或等于被参照关系中主码的某个值C.大于被参照关系中主码的最小值D.小于被参照关系中主码的最大值2.以下关于事务ACID特性的描述，错误的是（）。A.原子性（Atomicity）要求事务的所有操作要么全部完成，要么全部不完成B.一致性（Consistency）确保事务执行后数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态C.隔离性（Isolation）要求事务之间完全互不干扰，不可见彼此的中间状态D.持久性（Durability）保证事务提交后，其对数据库的修改永久保存3.某关系模式R（A,B,C,D），函数依赖集F={A→B,B→C,C→D}，则R的最高范式是（）。A.1NFB.2NFC.3NFD.BCNF4.以下关于索引的描述，正确的是（）。A.聚集索引会改变表中数据的物理存储顺序B.非聚集索引的叶子节点存储的是数据行的全部信息C.为所有列创建索引可以显著提升查询性能D.索引越多，数据插入和更新的效率越高5.在分布式数据库中，CAP理论指的是（）。A.一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（PartitionTolerance）B.完整性（Completeness）、原子性（Atomicity）、持久性（Permanence）C.并发控制（ConcurrencyControl）、异步复制（AsyncReplication）、分片（Sharding）D.连接（Join）、聚合（Aggregation）、投影（Projection）6.对于SQL语句“SELECTCOUNT(DISTINCTage)FROMstudent;”，其功能是（）。A.统计student表中age列的非空值数量B.统计student表中不同age值的个数C.统计student表中所有age值的总和D.统计student表中age列的最大值7.以下关于NoSQL数据库的描述，错误的是（）。A.键值存储（Key-Value）适合存储用户会话数据B.列族存储（ColumnFamily）适合海量数据的分析场景C.文档存储（Document）要求所有文档必须具有相同的结构D.图存储（Graph）适合社交网络关系分析8.在SQLServer中，若要将表“orders”的“total_price”列的数据类型从INT修改为DECIMAL(10,2)，应使用（）。A.ALTERTABLEordersMODIFYCOLUMNtotal_priceDECIMAL(10,2);B.ALTERTABLEordersCHANGECOLUMNtotal_priceDECIMAL(10,2);C.ALTERTABLEordersALTERCOLUMNtotal_priceDECIMAL(10,2);D.UPDATETABLEordersSETCOLUMNtotal_priceDECIMAL(10,2);9.某数据库系统出现故障，日志文件中记录了事务T1的BEGIN和多个WRITE操作，但未记录COMMIT。恢复时应执行（）。A.REDO操作，撤销T1的所有修改B.UNDO操作，撤销T1的所有修改C.REDO操作，重做T1的所有修改D.UNDO操作，重做T1的所有修改10.以下关于数据仓库的描述，正确的是（）。A.数据仓库主要用于支持日常事务处理B.数据仓库的数据是动态更新的，反映当前状态C.数据仓库通常采用星型模型或雪花模型进行建模D.数据仓库的表结构与操作型数据库完全相同二、填空题（每空1分，共15分）1.关系模型的完整性约束包括实体完整性、参照完整性和__________。2.事务的隔离级别中，允许“脏读”的是__________隔离级别。3.在ER模型中，实体之间的联系可分为一对一、一对多和__________三种类型。4.SQL中，用于删除表中所有数据但保留表结构的语句是__________。5.数据库设计的六个阶段包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、__________、数据库实施和数据库运行维护。6.B+树索引的叶子节点之间通过__________指针连接，支持范围查询。7.分布式数据库的分片方式包括水平分片、垂直分片和__________。8.在HBase中，数据存储的基本单位是__________，由行键、列族、时间戳和值组成。9.函数依赖中，若X→Y且Y→X，则X和Y之间是__________依赖。10.数据库恢复的基础是__________，它记录了数据库中所有更新操作。11.为了避免死锁，数据库系统通常采用__________策略（如超时机制或事务优先级）。12.数据立方体的“上卷”（RollUp）操作是通过__________维度来聚合数据。13.关系代数中，σ（选择）操作对应SQL的__________子句。14.内存数据库（In-MemoryDB）通过将数据存储在__________中，大幅提升访问速度。15.数据挖掘的主要任务包括分类、聚类、关联规则挖掘和__________。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）的作用及联系。2.说明索引的优缺点，并举例说明何时适合创建索引。3.什么是数据库的事务？简述事务回滚（Rollback）和提交（Commit）的区别。4.对比关系型数据库（如MySQL）和文档型NoSQL数据库（如MongoDB）的适用场景。5.解释“幻读”（PhantomRead）的概念，并说明如何通过隔离级别解决幻读问题。四、设计题（共25分）某高校需设计“学生-课程-成绩”管理数据库，需求如下：-学生信息：学号（唯一）、姓名、性别、入学时间、所属学院（学院有学院编号、名称、联系电话）。-课程信息：课程号（唯一）、课程名、学分、开课学院（与学院信息关联）。-成绩信息：学生学号、课程号、成绩（0-100分）、考试时间。要求：（1）绘制该系统的ER图（需标注实体属性、联系类型及约束）（8分）；（2）将ER图转换为关系模型（需标注主码和外码）（7分）；（3）使用SQL创建“成绩”表（需包含完整性约束）（5分）；（4）编写SQL查询：查询“计算机学院”所有学生的“数据库原理”课程成绩，要求显示学号、姓名、成绩（5分）。五、综合题（共10分）某电商平台订单数据库出现性能问题，具体表现为：高峰期“查询某用户近一年所有订单”操作响应时间过长（超过5秒），而“新增订单”操作偶尔出现超时。经分析，订单表（order）包含字段：order_id（主码）、user_id、create_time、total_amount、status（状态），数据量约1亿条。请结合数据库优化技术，提出至少4种优化方案，并说明每种方案的原理及适用场景。答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.A5.A6.B7.C8.C9.B10.C二、填空题1.用户定义的完整性2.读未提交（ReadUncommitted）3.多对多4.TRUNCATETABLE5.物理结构设计6.双向7.混合分片8.单元格（Cell）9.完全10.日志文件（Log）11.死锁检测或预防12.减少（或聚合）13.WHERE14.内存（RAM）15.预测三、简答题1.三级模式结构是数据库系统的核心架构：-外模式（用户模式）：用户可见的局部数据逻辑结构，一个数据库可有多外模式，对应不同用户视图，保证数据安全性和逻辑独立性。-模式（概念模式）：全局数据逻辑结构，描述数据的基本结构、联系和约束，是数据库的核心。-内模式（存储模式）：数据物理存储结构（如索引、文件组织方式），决定数据的存储效率。联系：外模式通过外模式/模式映射与模式关联，模式通过模式/内模式映射与内模式关联，两种映射保证了数据的逻辑独立性和物理独立性。2.索引优点：加速查询（尤其是范围查询和排序）、减少全表扫描；缺点：增加存储开销、降低插入/更新/删除的效率（需维护索引结构）。适合创建索引的场景：-经常被查询的列（如WHERE子句、JOIN条件中的列）；-取值范围大且重复率低的列（如用户ID）；-经常用于排序（ORDERBY）或分组（GROUPBY）的列。3.事务是数据库的基本操作单位，由一组逻辑相关的操作组成，需满足ACID特性。回滚（Rollback）：撤销事务的所有操作，数据库恢复到事务开始前的状态（用于事务执行失败时）；提交（Commit）：确认事务的所有操作，修改永久保存到数据库（用于事务成功执行后）。4.关系型数据库（如MySQL）：-适用场景：需要强一致性、复杂事务（如银行转账）、多表关联查询（如订单-用户-商品关联）；-特点：严格的模式约束（表结构固定）、支持SQL和ACID事务。文档型NoSQL（如MongoDB）：-适用场景：半结构化数据（如用户评论、日志）、灵活扩展（无需预定义表结构）、高并发读（如社交动态存储）；-特点：模式灵活（文档结构可动态变化）、横向扩展能力强，弱一致性（最终一致）。5.幻读：一个事务在两次查询同一范围数据时，由于其他事务插入或删除记录，导致第二次查询结果与第一次不同（如第一次查询“年龄>20”有10条记录，第二次查询有12条）。解决方法：将隔离级别提升至“可串行化”（Serializable），通过加锁或多版本并发控制（MVCC）阻止其他事务插入/删除符合条件的记录；或使用SELECT...FORUPDATE锁定查询范围，防止幻读。四、设计题（1）ER图：-实体1（学生）：属性{学号（主码）、姓名、性别、入学时间}；-实体2（学院）：属性{学院编号（主码）、名称、联系电话}；-实体3（课程）：属性{课程号（主码）、课程名、学分}；-联系1（属于）：学生→学院，一对多（1:n），学生包含外码“学院编号”；-联系2（开设）：学院→课程，一对多（1:n），课程包含外码“学院编号”；-联系3（选修）：学生↔课程，多对多（m:n），联系属性{成绩、考试时间}，转换为成绩表（学号，课程号，成绩，考试时间），主码（学号，课程号）。（2）关系模型：-学生（学号，姓名，性别，入学时间，学院编号）主码：学号；外码：学院编号（参照学院.学院编号）。-学院（学院编号，名称，联系电话）主码：学院编号。-课程（课程号，课程名，学分，开课学院编号）主码：课程号；外码：开课学院编号（参照学院.学院编号）。-成绩（学号，课程号，成绩，考试时间）主码：（学号，课程号）；外码：学号（参照学生.学号），课程号（参照课程.课程号）。（3）创建成绩表SQL：CREATETABLE成绩(学号CHAR(10)NOTNULL,课程号CHAR(6)NOTNULL,成绩TINYINTCHECK(成绩BETWEEN0AND100),考试时间DATENOTNULL,PRIMARYKEY(学号,课程号),FOREIGNKEY(学号)REFERENCES学生(学号),FOREIGNKEY(课程号)REFERENCES课程(课程号));（4）查询SQL：SELECTs.学号,s.姓名,sc.成绩FROM学生sJOIN成绩scONs.学号=sc.学号JOIN课程cONsc.课程号=c.课程号JOIN学院dONs.学院编号=d.学院编号WHEREd.名称='计算机学院'ANDc.课程名='数据库原理';五、综合题优化方案及原理：1.建立覆盖索引：-原理：在order表的user_id和create_time列上创建联合索引（user_id,create_timeDESC），包含查询所需的user_id（过滤条件）、create_time（排序条件）和order_id、total_amount、status（查询结果字段），避免回表操作。-适用场景：查询条件固定（用户ID+时间范围），且查询字段集中。2.数据分区：-原理：按create_time进行范围分区（如按月分区），将近一年数据存储在一个分区，查询时仅扫描该分区，减少IO量。-适用场景：数据具有时间属性（如订单、日志），且查询常按时间范围过滤。3.读写分离：-原理：主库处理写操