2025年数据库系统原理考试试题及答案

2025年数据库系统原理考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于关系代数中除运算的描述，正确的是（）A.除运算的结果关系的属性集是被除关系与除关系属性集的差集B.除运算要求被除关系的属性集必须包含除关系的所有属性C.若R÷S的结果为T，则T×S的元组一定是R的子集D.除运算常用于求解“全部满足”类查询，如“查询选修了所有课程的学生”答案：D2.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.BCNF答案：B（存在传递依赖A→C、A→D，不满足3NF）3.事务T1读取数据X后，事务T2对X执行写操作，T1再次读取X时得到不同值，这种现象属于（）A.丢失修改B.不可重复读C.读脏数据D.幻读答案：B4.关于B+树索引与B树索引的对比，错误的是（）A.B+树所有查询都需访问叶节点，B树可能在非叶节点结束B.B+树叶节点通过指针连接，支持范围查询更高效C.B+树非叶节点仅存储索引键，B树非叶节点存储索引键和数据指针D.B+树的高度通常比B树更高答案：D（B+树的非叶节点不存储数据指针，可容纳更多索引键，高度更低）5.以下不属于数据库三级模式结构的是（）A.外模式B.概念模式C.内模式D.存储模式答案：D（三级模式为外模式、概念模式、内模式，存储模式属于内模式的具体实现）6.若事务的故障类型为“系统故障”，则数据库恢复时需要执行的操作是（）A.仅重做（REDO）所有未提交事务B.仅撤销（UNDO）所有未提交事务C.先撤销未提交事务，再重做已提交但未写入磁盘的事务D.先重做已提交事务，再撤销未提交事务答案：C（系统故障会导致内存数据丢失，需UNDO未提交事务，REDO已提交但未持久化的事务）7.以下SQL语句中，能正确实现“查询年龄在20-25岁之间（包含边界）的学生姓名”的是（）A.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄BETWEEN20OR25B.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄IN(20,25)C.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄>=20AND年龄<=25D.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄BETWEEN20,25答案：C（BETWEEN需用AND连接，IN表示离散值，故C正确）8.关于数据仓库的描述，错误的是（）A.数据仓库面向主题，数据库面向应用B.数据仓库存储历史数据，数据库存储当前数据C.数据仓库支持OLTP，数据库支持OLAPD.数据仓库的ETL过程包括抽取、转换、加载答案：C（数据仓库支持OLAP，数据库支持OLTP）9.若事务调度中存在T1写X，T2读X，T3写X的顺序，则该调度的冲突操作是（）A.T1写X与T2读XB.T2读X与T3写XC.T1写X与T3写XD.以上均是答案：D（冲突操作指不同事务对同一数据的读写或写写操作）10.某数据库系统采用基于封锁的并发控制，若事务T对数据项A加了S锁，则其他事务（）A.可以加S锁，不能加X锁B.可以加X锁，不能加S锁C.既不能加S锁，也不能加X锁D.可以同时加S锁和X锁答案：A（共享锁（S锁）允许其他事务加S锁，但禁止X锁）二、填空题（每空1分，共15分）1.关系模型的三要素包括数据结构、数据操作和__________。答案：完整性约束2.数据库设计的六个阶段包括需求分析、概念结构设计、__________、物理结构设计、数据库实施、数据库运行和维护。答案：逻辑结构设计3.事务的ACID特性中，A代表__________，I代表__________。答案：原子性；隔离性4.SQL中，用于限制列取值范围的约束是__________，用于保证主码唯一性的约束是__________。答案：CHECK；PRIMARYKEY5.数据库恢复的基础是__________，其记录了事务对数据库的所有更新操作。答案：日志文件6.索引按存储结构可分为__________（如B+树索引）和__________（如哈希索引）。答案：树型索引；哈希索引7.并发控制的主要技术有封锁、时间戳排序、__________和乐观控制。答案：多版本并发控制（MVCC）8.数据仓库的维度建模中，事实表存储__________，维度表存储__________。答案：量化的业务事实；描述性信息9.关系代数中，σ（选择）操作是对关系的__________进行筛选，π（投影）操作是对关系的__________进行筛选。答案：行（元组）；列（属性）10.若关系模式R∈3NF，则其不存在__________依赖和__________依赖。答案：非主属性对码的部分；非主属性对码的传递三、简答题（每题6分，共30分）1.简述关系模型的三类完整性约束及其含义。答案：（1）实体完整性：主码的属性值不能为空，保证实体的唯一性和可区分性；（2）参照完整性：外码要么为空，要么等于被参照关系中某个主码的值，保证表间数据的一致性；（3）用户定义完整性：根据具体应用需求定义的约束（如字段取值范围、非空等），反映业务规则。2.说明BCNF与3NF的区别。答案：3NF要求非主属性不传递依赖于候选码，允许主属性对候选码的部分或传递依赖；BCNF要求所有属性（包括主属性）都不传递依赖于任何候选码。因此，BCNF是更严格的3NF，满足BCNF的关系一定满足3NF，但满足3NF的关系不一定满足BCNF。3.简述三级封锁协议的作用。答案：（1）一级封锁协议：事务在修改数据前加X锁，直到事务结束释放，防止丢失修改；（2）二级封锁协议：在一级基础上，读数据前加S锁，读完释放，防止读脏数据；（3）三级封锁协议：在一级基础上，读数据前加S锁，直到事务结束释放，防止不可重复读和幻读（部分情况）。4.对比数据库与数据仓库的主要差异。答案：（1）目的：数据库支持OLTP（联机事务处理），面向日常业务操作；数据仓库支持OLAP（联机分析处理），面向决策分析；（2）数据特性：数据库存储当前、细节数据，更新频繁；数据仓库存储历史、综合数据，更新周期长；（3）结构：数据库采用规范化设计（低冗余），数据仓库采用维度建模（高冗余，支持快速查询）；（4）用户：数据库用户为业务人员，数据仓库用户为管理层或分析人员。5.简述索引的优缺点。答案：优点：加速数据查询（尤其是范围查询和排序）；减少CPU开销（避免全表扫描）；提高连接操作效率。缺点：增加存储开销（索引需要额外空间）；降低数据更新（插入、删除、修改）效率（需同步更新索引）；维护索引需要额外的系统资源（如CPU时间）。四、设计题（第1题12分，第2题13分，共25分）1.某社区医疗管理系统需管理以下信息：-医生：工号（唯一）、姓名、科室、职称；-患者：病历号（唯一）、姓名、性别、年龄；-就诊记录：就诊时间、诊断结果，每个就诊记录由1名医生负责，对应1名患者。要求：（1）绘制该系统的ER图（需标注实体属性、联系类型）；（2）将ER图转换为关系模式，要求满足3NF；（3）写出“查询2024年1月1日就诊的患者姓名及负责医生姓名”的SQL语句。答案：（1）ER图：实体“医生”属性：工号（主码）、姓名、科室、职称；实体“患者”属性：病历号（主码）、姓名、性别、年龄；实体“就诊记录”属性：就诊时间（主码一部分）、诊断结果，与医生（工号）、患者（病历号）的联系为1:1:1（每个就诊记录对应1医生和1患者）。联系“就诊”为1:1:1（1医生可看多个患者，1患者可被多个医生看，但每个就诊记录是唯一的）。（2）关系模式（3NF）：医生（工号，姓名，科室，职称）主码：工号患者（病历号，姓名，性别，年龄）主码：病历号就诊记录（就诊时间，诊断结果，工号，病历号）主码：就诊时间（假设就诊时间唯一），外码：工号→医生.工号，病历号→患者.病历号（3）SQL语句：SELECT患者.姓名AS患者姓名,医生.姓名AS医生姓名FROM就诊记录JOIN患者ON就诊记录.病历号=患者.病历号JOIN医生ON就诊记录.工号=医生.工号WHERE就诊时间='2024-01-01';2.某电商数据库中有订单表（订单号，用户ID，下单时间，总金额）和订单明细表（订单号，商品ID，数量，单价）。要求：（1）写出创建订单明细表的SQL语句（包含主码、外码约束）；（2）写出“查询2024年下单金额超过1000元的用户ID及其总金额”的SQL语句（需按总金额降序排列）；（3）分析是否需要为订单表的“下单时间”字段创建索引，并说明理由。答案：（1）创建订单明细表：CREATETABLE订单明细表(订单号VARCHAR(20),商品IDVARCHAR(20),数量INT,单价DECIMAL(10,2),PRIMARYKEY(订单号,商品ID),FOREIGNKEY(订单号)REFERENCES订单表(订单号)ONDELETECASCADE);（2）查询用户总金额：SELECT用户ID,SUM(总金额)AS总金额FROM订单表WHERE下单时间BETWEEN'2024-01-01'AND'2024-12-31'GROUPBY用户IDHAVINGSUM(总金额)>1000ORDERBY总金额DESC;（3）需要创建索引。理由：订单表的“下单时间”常用于范围查询（如按时间筛选订单），创建B+树索引可加速对特定时间段内订单的检索，减少全表扫描的I/O开销。五、综合题（每题10分，共20分）1.现有事务调度序列如下（R表示读，W表示写，X、Y为数据项）：T1:R(X),W(Y),CommitT2:R(Y),W(X),CommitT3:W(X),R(Y),Commit（1）画出该调度的优先图（冲突图）；（2）判断该调度是否可串行化，并说明理由；（3）若存在冲突操作，列举所有冲突对。答案：（1）优先图：-T1与T2：T1写Y→T2读Y（冲突），故T1→T2；T2写X→T1无后续操作，无反向边。-T1与T3：T1读X→T3写X（冲突），故T1→T3；T3写X与T1无后续操作，无反向边。-T2与T3：T2写X→T3写X（冲突），故T2→T3；T3写Y与T2读Y（冲突），故T3→T2（存在环T2→T3→T2）。（2）不可串行化。优先图中存在环（T2→T3→T2），说明调度无法通过交换冲突操作得到串行调度。（3）冲突对：(T1写Y,T2读Y)、(T1读X,T3写X)、(T2写X,T3写X)、(T3写Y,T2读Y)。2.某数据库系统出现性能问题，慢查询主要集中在“按用户ID查询近一年的订单详情”。已知用户ID是订单表的外码，订单表有1000万条记录，未建立任何索引。（1）分析慢查询的可能原因；（2）提出优化方案（至少2种），并说明理由；（3）若用户ID的取值分布不均（80%的订单属于10%的用户），选择哪种索引更合适？答案：（1）慢查询原因：未建立用户ID索引，需全表扫描1000万条记录，I/O开销大；订单详情可能涉及订单表与订单明细表的连接，无索引时连接效率低。（2）优化方案：①为订单表的用户ID字段建立B+树索引：B+树