2025年有关数据库的试题及答案

2025年有关数据库的试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.关于关系数据库的关系代数运算，以下说法正确的是（）。A.投影运算会改变元组的数量B.自然连接要求两个关系有相同的属性名C.除运算的结果关系的属性是两个输入关系属性的并集D.选择运算的条件只能是单一属性的比较答案：B解析：自然连接是一种特殊的等值连接，要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组（即相同属性名），并在结果中去除重复的属性列；投影运算通过选择列改变属性的数量，但不改变元组数量（除非有重复元组被合并）；除运算的结果属性是第一个关系独有的属性；选择运算的条件可以是多属性的逻辑组合。2.某电商系统的订单表（order_id,user_id,order_time,total_amount）需要频繁查询“某用户近30天的订单总金额”，最优的索引设计是（）。A.在user_id列建立B+树索引B.在(user_id,order_time)列建立联合B+树索引C.在(order_time,user_id)列建立联合B+树索引D.在total_amount列建立哈希索引答案：B解析：查询条件为“user_id=?ANDorder_time>最近30天”，联合索引的顺序应遵循“最左匹配原则”，将等值查询的user_id放在前面，范围查询的order_time放在后面，可快速定位用户的时间范围内记录；哈希索引无法有效支持范围查询；单独user_id索引需回表后再过滤时间，效率较低。3.事务T1读取数据A后，事务T2修改了A并提交，随后T1再次读取A得到新值，这种现象属于（）。A.脏读B.不可重复读C.幻读D.丢失修改答案：B解析：不可重复读指同一事务中两次读取同一数据得到不同结果（因其他事务修改并提交）；脏读是读取未提交的中间数据；幻读是同一事务中两次查询结果集的行数变化（因其他事务插入/删除）；丢失修改是两个事务同时修改同一数据导致覆盖。4.以下关于分布式数据库CAP定理的描述，错误的是（）。A.C（一致性）要求所有节点在同一时刻看到相同的数据副本B.A（可用性）要求任何请求都能得到非错误的响应C.P（分区容错性）指系统能容忍网络分区的发生D.实际系统中只能选择CP或AP，无法同时满足CA答案：D解析：CAP定理指出，分布式系统无法同时满足一致性（C）、可用性（A）和分区容错性（P）三者，只能选择其中两个。但实际中，当没有发生网络分区时（P不触发），系统可以同时满足CA；因此“无法同时满足CA”的说法错误。5.某银行核心系统要求“所有转账操作必须保证转出账户与转入账户的余额变化一致”，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：B解析：一致性要求事务执行前后，数据库从一个合法状态转换到另一个合法状态（如转账前后总金额不变）；原子性是事务的整体不可分割；隔离性是事务间互不干扰；持久性是事务提交后数据不丢失。6.关于LSM（Log-StructuredMerge-Tree）存储引擎的特点，以下说法错误的是（）。A.适合写多读少的场景B.写入时先写WAL（预写日志）再更新内存表C.读取时需要合并多个SSTable文件D.相比B+树，更适合高并发的随机读答案：D解析：LSM引擎通过批量写入优化写性能，但读取时需遍历内存表和多个SSTable文件（可能涉及磁盘IO），因此随机读性能弱于B+树；B+树通过索引结构直接定位数据，适合随机读。7.云原生数据库的“Serverless”模式核心优势是（）。A.完全无需人工维护数据库服务器B.按实际使用的资源（CPU、存储）付费C.支持无限水平扩展D.提供强一致性的事务支持答案：B解析：Serverless模式的核心是“按需付费”和“自动扩缩容”，用户无需预先分配资源，仅为实际使用的计算、存储资源付费；完全无需维护（A）过于绝对；无限扩展（C）是分布式数据库的特性；强一致性（D）与部署模式无关。8.某医疗系统需要存储患者的诊疗记录（文本、影像、检查报告），并支持按“患者姓名+就诊时间”快速查询，最适合的数据库类型是（）。A.键值数据库（如Redis）B.文档数据库（如MongoDB）C.列存储数据库（如HBase）D.图数据库（如Neo4j）答案：B解析：诊疗记录是半结构化数据（包含文本、影像元数据等），文档数据库以JSON/Bson格式存储，支持嵌套结构和灵活查询；键值数据库适合简单键值对；列存储适合大规模数据分析；图数据库适合关系复杂的场景（如社交网络）。9.数据库加密技术中，“透明加密”的特点是（）。A.加密过程对应用程序不可见B.密钥由应用程序管理C.仅加密敏感字段（如身份证号）D.加密后数据无法进行范围查询答案：A解析：透明加密（TDE，透明数据加密）由数据库系统自动完成加密/解密，应用程序无需修改代码；密钥由数据库管理；通常加密整个数据文件（非特定字段）；部分透明加密方案支持索引和范围查询（如使用确定性加密算法）。10.AI辅助数据库调优技术中，以下应用场景不适用的是（）。A.自动生成查询执行计划B.预测索引使用频率C.检测数据库死锁D.替代DBA进行故障恢复答案：D解析：AI可辅助调优（如生成执行计划、预测索引、检测死锁），但故障恢复涉及数据一致性、事务回滚等核心逻辑，需严格遵循数据库协议，目前无法完全替代DBA。二、填空题（每空2分，共20分）1.关系模型的三类完整性约束是实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。2.数据库索引按存储结构可分为B+树索引、哈希索引、全文索引和空间索引。3.分布式数据库的两种常见分片方式是水平分片（按行划分）和垂直分片（按列划分）。4.事务的隔离级别从低到高依次为：读未提交、读已提交、可重复读、串行化。5.新型数据库“多模数据库”支持多种数据模型，典型如文档+图+键值的融合存储。6.数据库容灾的两种主要模式是冷备（定期备份）和热备（实时同步）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述星型模式与雪花模式的区别及适用场景。答案：星型模式是数据仓库中的维度建模方式，由一个事实表（存储业务事件）和多个维度表（描述事件上下文）组成，维度表直接与事实表连接，无冗余；雪花模式是星型模式的扩展，维度表进一步规范化为多个子表（如“时间维度”拆分为“年”“月”“日”表），减少数据冗余但增加连接复杂度。适用场景：星型模式适合需要快速查询的场景（如报表生成），因连接少、查询效率高；雪花模式适合存储历史数据或对存储成本敏感的场景（如数据归档），通过规范化减少存储空间。2.说明主从复制（Master-SlaveReplication）的工作原理及优缺点。答案：工作原理：主库接收写操作（INSERT/UPDATE/DELETE），记录二进制日志（Binlog）；从库通过IO线程读取主库的Binlog并写入本地中继日志（RelayLog），再通过SQL线程将中继日志中的操作应用到从库，实现数据同步。优点：读写分离（主库写、从库读）提升并发能力；主库故障时可切换从库为主库（需手动或自动故障转移）；支持数据备份和容灾。缺点：存在复制延迟（主从数据短暂不一致）；从库无法独立处理写操作；扩展写能力需通过分片等其他技术。3.解释MVCC（多版本并发控制）如何实现读不阻塞写。答案：MVCC通过为每个数据行维护多个版本（由事务ID标记）来实现并发控制。写操作（UPDATE/DELETE）会生成新数据版本，并记录旧版本的回滚信息（如undolog）；读操作根据事务的可见性规则（如当前事务ID与数据版本的事务ID比较）选择最近的有效版本，无需加锁。例如，事务T1读取数据A时，若事务T2正在修改A（生成新版本A’），T1仍读取旧版本A，直到T2提交后，后续事务才会读取A’。这样写操作无需阻塞读操作，提升了并发性能。4.分析列式存储与行式存储的差异及适用场景。答案：行式存储按行存储数据（如MySQL的InnoDB），每行的所有列连续存放；列式存储按列存储（如ClickHouse），同一列的所有行连续存放。差异：-写操作：行式存储适合随机写（如OLTP的单条记录更新）；列式存储因需更新多列的存储块，写性能较弱。-读操作：行式存储适合读取整行（如用户信息查询）；列式存储适合读取少量列（如统计某列的总和），可减少IO（仅读取目标列）。-压缩：列式存储同一列数据类型相同，压缩率更高（如数值列可使用Run-Length编码）。适用场景：行式存储用于OLTP（在线事务处理），如电商订单系统；列式存储用于OLAP（在线分析处理），如用户行为数据分析。5.列举三种数据库性能优化的常用方法，并说明其原理。答案：（1）索引优化：为高频查询的列或列组合创建索引（如B+树索引），通过索引快速定位数据行，减少全表扫描的IO消耗。例如，在订单表的user_id列创建索引，可加速“查询某用户订单”的操作。（2）查询重写：优化器自动或手动调整SQL语句的执行方式（如将子查询转换为JOIN），减少中间结果集的大小。例如，将“SELECTFROMAWHEREidIN(SELECTidFROMB)”改写为“SELECTA.FROMAJOINBONA.id=B.id”，利用JOIN的优化执行计划。（3）分库分表：将大表按规则（如用户ID取模、时间范围）拆分为多个小表（水平分片）或多个数据库（分库），减少单表数据量，提升并发读写能力。例如，将订单表按user_id%100拆分为100张表，每张表仅存储1%的用户数据。四、设计题（20分）某物流企业需构建运单管理系统，核心需求如下：-运单信息：运单号（主键）、发货人信息（姓名、电话）、收货人信息（姓名、电话）、货物类型（如文件、家电）、重量、运费、状态（已下单、运输中、已签收）、下单时间、签收时间（状态为已签收时必填）。-高频查询：（1）根据发货人电话查询其近30天所有未签收运单的运单号、货物类型、状态；（2）统计某月份各货物类型的总运费（如2025年5月文件类总运费）。要求：（1）设计E-R图（用文字描述即可）；（2）将E-R图转换为关系模式（需注明主码、外码，若无可省略）；（3）设计必要的索引，并说明理由。答案：（1）E-R图文字描述：实体“运单”包含属性：运单号（主键）、发货人姓名、发货人电话、收货人姓名、收货人电话、货物类型、重量、运费、状态、下单时间、签收时间。无其他实体，无需关联关系（所有属性直接属于运单实体）。（2）关系模式：运单（运单号，发货人姓名，发货人电话，收货人姓名，收货人电话，货物类型，重量，运费，状态，下单时间，签收时间）主码：运单号说明：状态为枚举类型（已下单、运输中、已签收）；签收时间可为空（当状态非已签收时）。（3）索引设计：-索引1：(发货人电话,下单时间,状态)联合索引理由：查询（1）的条件是“发货人电话=?AND下单时间>近30天AND状态≠已签收”，联合索引按“发货人电话（等值查询）→下单时间（范围查询）→状态（过滤条件）”顺序，可快速定位符合条件的记录，避免全表扫描。-索引2：(货物类型,下单时间)联合索引理由：查询（2）需按“货物类型”分组，并过滤“下单时间在某月份”，联合索引可按货物类型分组，同时通过下单时间快速筛选月份范围内的数据，减少分组时的扫描量。五、综合分析题（20分）某互联网公司的用户行为日志数据库（存储用户点击、浏览、购买等行为）面临以下问题：-数据量激增（日均新增10TB），单库无法存储；-实时查询需求（如“查询某用户近1小时的点击次数”）响应缓慢；-历史数据（超过1年）极少访问，但需保留备查。请结合分布式数据库、新型存储架构或数据生命周期管理技术，设计解决方案并说明技术选型理由。答案：解决方案设计：1.数据分片与分布式存储采用水平分片策略，按用户ID取模（如user_id%100）将数据分散到100个分片，每个分片部署在独立的数据库节点上。分片键选择user_id，因高频查询涉及“某用户”的行为，可快速定位到目标分片，减少跨分片查询。技术选型：选择支持自动分片的分布式数据库（如TiDB、CockroachDB），其支持水平扩展，可随数据量增长添加节点，避免单库存储瓶颈。2.冷热数据分离与多引擎融合-热数据（近30天）存储在高性能的行式存储引擎（如MySQLInnoDB）或内存数据库（如Redis），满足实时查询需求。例如，用户近1小时的行为数据存入Redis（键为user_id，值为行为列表），可快速统