《数据库基础与应用》模拟试卷及答案

《数据库基础与应用》模拟试卷及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1.5分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。）1.在数据库系统中，负责对数据进行统一管理和控制的软件是（）。A.操作系统B.数据库C.数据库管理系统D.数据库应用系统【答案】C【解析】数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它的主要功能包括数据定义、数据操纵、数据库的运行管理、数据库的建立和维护等。操作系统是基础系统软件；数据库是长期储存在计算机内的有组织的可共享的数据集合；数据库应用系统是利用数据库管理系统开发的应用软件。2.数据库系统的三级模式结构中，描述数据库中全体数据的全局逻辑结构和特征的是（）。A.外模式B.模式C.内模式D.物理模式【答案】B【解析】数据库系统的三级模式结构包括外模式、模式和内模式。模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。外模式是用户视图，内模式是物理存储结构和存储方式的描述。3.在关系代数中，从关系中取出满足条件的元组的操作称为（）。A.选择B.投影C.连接D.除【答案】A【解析】选择操作是根据给定的条件从关系R中选取满足条件的元组（行）组成一个新关系；投影操作是从关系R中选取某些属性（列）组成一个新关系；连接操作是将两个关系根据一定的条件拼接成一个新关系；除操作用于求解包含“全部”或“所有”类的问题。4.若关系R和S进行自然连接运算，其连接条件是（）。A.R和S中具有相同属性名的属性值相等B.R和S中所有属性值均相等C.R和S的笛卡尔积D.R和S中具有相同属性名的属性值大于0【答案】A【解析】自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉。因此其连接条件隐含为R和S中具有相同属性名的属性值相等。5.SQL语言中，删除表中所有数据但保留表结构，且不可撤销的命令是（）。A.DELETEB.DROPC.TRUNCATED.ALTER【答案】C【解析】TRUNCATETABLE命令用于删除表中的所有行，但不记录单个行的删除操作，它直接释放数据页，执行速度比DELETE快且占用资源少，且执行后不可通过事务回滚撤销。DELETE删除数据可以撤销；DROP是删除整个表对象包括结构；ALTER是修改表结构。6.在SQL的SELECT语句中，若希望查询结果中不包含重复的行，应使用的关键字是（）。A.UNIQUEB.DISTINCTC.GROUPBYD.ORDERBY【答案】B【解析】DISTINCT关键字用于在查询结果中消除重复的行。UNIQUE通常用于约束定义；GROUPBY用于对查询结果进行分组；ORDERBY用于对查询结果进行排序。7.设有关系学生（学号，姓名，性别，年龄），要查询年龄大于20岁且性别为“女”的学生姓名，正确的SQL语句是（）。A.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄>20AND性别='女'B.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄>20OR性别='女'C.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄>20,性别='女'D.SELECT姓名FROM学生WHERE年龄>20AND性别=女【答案】A【解析】在SQL中，多个条件的逻辑与使用AND连接，字符串常量需要用单引号括起来。B选项使用OR表示逻辑或，不符合题意；C选项条件连接语法错误；D选项字符串常量缺少单引号。8.数据库中建立索引的主要目的是（）。A.节省存储空间B.提高查询速度C.保证数据完整性D.防止数据丢失【答案】B【解析】索引类似于图书的目录，建立索引可以大大加快数据的查询速度，这是建立索引的主要原因。但索引需要占用额外的物理空间，且在增删改时需要动态维护索引，会降低更新速度，并不能直接保证数据完整性或防止数据丢失。9.数据库的完整性约束中，要求主码的属性值不能为空且唯一的是（）。A.实体完整性B.参照完整性C.用户定义的完整性D.域完整性【答案】A【解析】实体完整性规则规定基本关系的主属性不能取空值且主码不能重复，用于唯一标识实体。参照完整性用于维护实体间的引用关系；用户定义的完整性是针对某一具体应用数据的约束条件，如取值范围等。10.在关系数据库设计中，规范化理论主要用于解决关系模式中的（）问题。A.数据冗余、插入异常、删除异常和更新异常B.数据丢失、数据泄露C.查询效率低下D.并发冲突【答案】A【解析】如果一个关系模式设计不当，可能会存在数据冗余、插入异常、删除异常和更新异常等问题。规范化理论正是通过分解关系模式来消除不合适的函数依赖，从而解决上述问题，保证关系模式的良好结构。11.设关系模式R(U，F)，如果R满足第二范式（2NF），则下列说法正确的是（）。A.R中不存在非主属性对码的部分函数依赖B.R中不存在非主属性对码的传递函数依赖C.R中不存在非主属性对码的完全函数依赖D.R中所有属性都完全依赖于码【答案】A【解析】第二范式（2NF）的定义是：若关系模式R满足第一范式，且每个非主属性都完全函数依赖于任何一个候选码。也就是说，在2NF中，不存在非主属性对码的部分函数依赖。B选项描述的是第三范式（3NF）的要求。12.在数据库设计的概念结构设计阶段，最常用的工具是（）。A.数据流图B.E-R图C.程序流程图D.UML类图【答案】B【解析】概念结构设计阶段的目标是将需求分析阶段得到的用户需求抽象为信息结构（概念模型），实体-联系图（E-R图）是描述概念模型的最常用和最核心的工具。数据流图主要用于需求分析阶段；程序流程图用于程序设计阶段；UML类图主要用于面向对象设计。13.在并发控制中，两个或两个以上的事务在执行过程中，因争夺资源而造成互相等待的现象称为（）。A.死锁B.活锁C.脏读D.不可重复读【答案】A【解析】死锁是指两个或两个以上的事务在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力干预它们都将无法推进下去。活锁是事务一直在等待但有可能被解除；脏读和不可重复读是并发执行中数据不一致性问题。14.数据库恢复的基本原理是利用存储在系统中的（）。A.数据字典B.日志文件C.索引文件D.视图【答案】B【解析】数据库恢复的基本原理是利用存储在系统中的冗余数据（主要是日志文件和后备副本）来重建数据库。日志文件记录了事务对数据库的所有修改操作，在发生故障时可以通过日志文件进行UNDO（撤销）或REDO（重做）操作来恢复数据。15.SQL语言中的视图是一种（）。A.虚拟表B.物理表C.临时表D.基本表【答案】A【解析】视图是从一个或几个基本表（或视图）导出的表，它与基本表不同，视图是一个虚表。数据库中只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据，这些数据仍然存放在原来的基本表中。16.设有两个事务T1和T2，T1读取了T2已经提交修改的数据，这属于并发控制中的（）。A.丢失修改B.不可重复读C.读“脏”数据D.幻读【答案】B【解析】不可重复读是指事务T1读取数据后，事务T2执行了更新操作，使T1再次读取同样的数据时得到的值与前一次不同。如果T1读取的是T2未提交的数据而后T2撤销，则是读“脏”数据。T1读取了T2已提交修改的数据导致前后读取不一致，符合不可重复读的定义。17.在SQL的GRANT语句中，WITHGRANTOPTION的作用是（）。A.授予用户创建表的权限B.允许获得权限的用户将此权限再授予其他用户C.撤销用户的权限D.设定权限的有效期【答案】B【解析】在SQL的访问控制中，GRANT语句用于授予权限。如果指定了WITHGRANTOPTION子句，则获得该权限的用户还可以把这种权限再授予其他用户，这被称为权限的传播。18.在关系代数中，如果一个关系R的属性集合X的值能够唯一决定属性集合Y的值，则称（）。A.X多值决定YB.X函数依赖于YC.Y函数依赖于XD.X和Y相互独立【答案】C【解析】函数依赖的定义为：设R(U)是属性集U上的关系模式，X、Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称Y函数依赖于X，记作X→19.在数据库的物理设计中，如果频繁地对某个关系进行等值连接查询，则最适宜建立的索引类型是（）。A.B+树索引B.哈希索引C.位图索引D.聚簇索引【答案】D【解析】如果频繁地对两个关系进行等值连接操作，建立聚簇索引（即将连接属性相近的数据物理上存放在一起）可以大大减少I/O次数，提高连接效率。B+树适合范围查询和排序；哈希索引适合等值查询但不适合连接；位图索引适合属性值较少的列。20.在数据库系统中，事务的ACID特性中，C代表的是（）。A.原子性B.一致性C.隔离性D.持久性【答案】B【解析】事务具有四个特性：原子性、一致性、隔离性和持久性，简称ACID特性。C代表一致性，即事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。二、填空题（本大题共10小题，每小题1.5分，共15分。请将答案填写在题中的横线处。）1.数据管理技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段和____________阶段。【答案】数据库系统【解析】数据管理技术的发展经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个阶段。数据库系统阶段实现了数据的结构化、共享性高、冗余度小、易扩充且独立性高。2.关系模型的数据结构是一张二维表，表中的每一行称为一个____________，每一列称为一个属性。【答案】元组【解析】在关系模型中，二维表称为关系，表中的一行称为一个元组，对应实体集中的一个实体；表中的一列称为一个属性。3.SQL语言集数据查询语言、数据操纵语言、____________和数据控制语言于一体。【答案】数据定义语言【解析】SQL语言按功能分为四部分：数据查询语言（DQL，如SELECT）、数据操纵语言（DML，如INSERT、UPDATE、DELETE）、数据定义语言（DDL，如CREATE、DROP、ALTER）和数据控制语言（DCL，如GRANT、REVOKE）。4.在关系代数中，专门的关系运算包括选择、投影、连接和____________。【答案】除【解析】关系代数的运算分为传统的集合运算（并、差、交、笛卡尔积）和专门的关系运算（选择、投影、连接、除）。5.设有关系R(A,B,C,D)，其函数依赖集F={A→B,B→C}，则R的候选码是____________。【答案】A,D【解析】根据已知条件，A→6.如果关系模式R满足第三范式（3NF），则它必须满足第二范式，且每个非主属性都不____________于候选码。【答案】传递函数依赖【解析】第三范式（3NF）的定义是：若关系模式R满足2NF，且不存在非主属性对候选码的传递函数依赖。即非主属性必须直接依赖于候选码，不能存在间接依赖。7.在数据库的概念模型设计中，实体之间的联系有三种类型，即一对一联系、一对多联系和____________。【答案】多对多联系【解析】在概念模型中，实体之间的联系可以分为三种基本类型：一对一（1:1）、一对多（1:n）和多对多。8.在数据库恢复技术中，建立冗余数据最常用的两种技术是数据转储和____________。【答案】登录日志文件【解析】建立数据冗余是数据库恢复的基础。最常用的建立冗余的技术是数据转储（后备副本）和登记日志文件。日志文件记录了事务对数据库的所有修改活动，是恢复的核心依据。9.数据库并发控制中，事务隔离级别越低，系统并发度越高，但数据一致性越难以保证；为了防止丢失修改，通常采用____________锁机制。【答案】排他【解析】排他锁（X锁）用于写操作，当事务对数据加上X锁后，其他事务不能再对该数据加任何锁，从而防止其他事务读取或修改未提交的数据，有效避免丢失修改。共享锁用于读操作防脏读。10.在数据库设计的各个阶段中，将E-R图转换为关系模式是在____________阶段进行的。【答案】逻辑结构设计【解析】数据库设计通常分为需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计等阶段。将概念设计阶段得到的E-R图转换为关系数据模型的过程，属于逻辑结构设计阶段的核心任务。三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分。）1.简述数据库系统的三级模式结构，并说明两级映像及其带来的数据独立性。【答案与解析】数据库系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。（1）外模式：也称用户模式，是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的视图。（2）模式：也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。（3）内模式：也称存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。数据库系统在三级模式之间提供了两级映像：外模式/模式映像和模式/内模式映像。（1）外模式/模式映像：定义了外模式与模式之间的对应关系。当模式改变（如增加新的数据项或数据类型）时，数据库管理员修改该映像，使外模式保持不变，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。（2）模式/内模式映像：定义了数据的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构或物理位置改变时，修改该映像，使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性。2.什么是等值连接？什么是自然连接？它们之间有何区别？【答案与解析】等值连接和自然连接是关系代数中两种重要的连接运算。等值连接：是从关系R和S的笛卡尔积中选取满足等值条件（即属性值相等）的元组组成的连接。连接条件一般为R.自然连接：是一种特殊的等值连接。它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组（即属性名相同），并且在结果中把重复的属性列去掉。两者的主要区别在于：第一，等值连接不要求两个关系具有相同的属性列，条件可以任意指定；而自然连接要求进行比较的属性必须是同名属性。第二，等值连接的结果中包含了两个关系的所有属性，即使有同名属性也会全部保留；而自然连接的结果中，同名的属性只保留一列，去除了冗余的列。3.简述数据库事务的ACID特性，并分别说明其实际含义。【答案与解析】数据库事务具有四个基本特性，简称为ACID特性：（1）原子性：事务是不可分割的工作单位，事务中的操作要么全部执行，要么全部不执行。如果事务在执行过程中发生故障，系统会将事务已执行的操作全部撤销，恢复到事务开始前的状态。（2）一致性：事务执行的结果必须使数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态。即事务执行前后，数据库的完整性约束没有被破坏，数据保持逻辑上的正确性。（3）隔离性：一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰，防止数据不一致。（4）持久性：事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的。接下来的其他操作或系统故障不应该对其执行结果有任何影响，数据被永久保存在物理存储设备中。4.在关系数据库规范化理论中，什么是函数依赖？什么是部分函数依赖和传递函数依赖？【答案与解析】函数依赖：设关系模式R(U)，X和Y是属性集U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，如果r中不存在两个元组在X上的属性值相等而在Y上的属性值不等，则称X函数决定Y或Y函数依赖于X，记作X→部分函数依赖：设关系模式R(U)，如果X决定Y，但X的真子集也能决定Y（即存在⊂X，使得→传递函数依赖：设关系模式R(U)，在X→Y（且Y⧸5.简述数据库并发控制中“死锁”的概念，并列举两种常用的死锁预防方法。【答案与解析】死锁是指两个或两个以上的事务在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象。若无外力干预，这些事务都将无法继续执行，永远处于等待状态。死锁是并发控制中需要重点解决的问题。常用的死锁预防方法主要有：（1）一次封锁法：要求每个事务必须一次性地将其所有需要访问的数据对象全部加锁，如果某一个数据对象无法加锁，则事务不持有任何锁并等待。这样避免了事务在持有部分锁的情况下去请求新锁导致的循环等待，保证了“要么全部加锁成功，要么不加锁”。（2）顺序封锁法：预先对数据库中的所有数据对象规定一个封锁顺序，所有事务在加锁时都必须按照这个规定的顺序依次加锁。这样不论事务需要访问多少数据，加锁顺序都是一致的，不可能出现交叉等待的情况，从而破坏了死锁产生的“循环等待”条件。四、设计与应用题（本大题共4小题，共25分。要求写出关键步骤及结果。）1.（6分）设有一个学生-课程数据库，包含三个基本表：学生表：Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)课程表：Course(Cno,Cname,Cpno,Ccredit)选课表：SC(Sno,Cno,Grade)其中Sno为学号，Sname为姓名，Ssex为性别，Sage为年龄，Sdept为所在系；Cno为课程号，Cname为课程名，Cpno为先修课号，Ccredit为学分；Grade为成绩。请用SQL语言完成以下操作：（1）查询选修了课程号为“C01”且成绩在80分以上的学生的学号和姓名。（2）查询每个系的学生人数，并按人数降序排列。（3）将所有选修了课程名为“数据库原理”且成绩不及格的学生成绩更新为60分。【答案与解析】（1）查询需要涉及Student表和SC表，通过学号进行连接，条件是课程号为'C01'且成绩大于80。SQL语句：```sqlSELECTStudent.Sno,Student.SnameFROMStudentJOINSCONStudent.Sno=SC.SnoWHERESC.Cno='C01'ANDSC.Grade>80;```（2）按系别分组，统计每组的人数，即COUNT(*)，然后按人数降序排序。SQL语句：```sqlSELECTSdept,COUNT(Sno)ASStudent_NumFROMStudentGROUPBYSdeptORDERBYStudent_NumDESC;```（3）更新操作需要修改SC表的Grade，条件是该学生选修的课程名为“数据库原理”且成绩小于60。由于Course名称在Course表中，可以使用子查询。SQL语句：```sqlUPDATESCSETGrade=60WHEREGrade<60ANDCnoIN(SELECTCnoFROMCourseWHERECname='数据库原理');```2.（6分）设有关系模式R(U,F)，其中属性集U=A,要求：（1）求出关系模式R的候选码。（2）判断R最高满足第几范式，并说明理由。（3）将R分解为满足3NF且保持函数依赖的关系模式集。【答案与解析】（1）求候选码：在F中，属性A出现在函数依赖的左侧，且没有属性能推导出A，因此A必定属于候选码。根据F有：A→B,所以A→ABCDE，即（2）判断范式级别：R的候选码为A，因此主属性是A，非主属性是B,因为不存在非主属性对候选码的部分函数依赖（候选码A是单属性），所以R满足第二范式（2NF）。但是，存在非主属性对候选码的传递函数依赖。例如，存在A→B,B→C且B⧸因此，R不满足第三范式，最高满足第二范式（2NF）。（3）分解为3NF且保持函数依赖：最小函数依赖集已经是最简形式（无传递依赖于左侧，无非平凡依赖）。按照保持函数依赖的3NF分解算法，将函数依赖集中左部相同的属性进行分组。对于F=(A,(B,(D,分解后的模式集,,3.（7分）某工厂需开发一个生产管理数据库系统。经过需求分析，得到如下业务规则描述：（1）一个车间生产多种产品，每种产品仅由一个车间生产。车间包含车间编号、车间名称属性；产品包含产品编号、产品名称、型号属性。（2）一个车间拥有多名工人，每名工人仅属于一个车间。工人包含工号、姓名、性别属性。（3）一个车间可以有多台设备，每台设备仅属于一个车间。设备包含设备编号、设备名称属性。（4）一名工人可以操作多台设备，每台设备可以被多名工人操作，需要记录工人操作设备的日期。要求：（1）根据以上业务规则，设计E-R模型，并简述实体及联系的属性。（2）将E-R模型转换为关系模式，并指出每个关系模式的主码和外码。【答案与解析】（1）E-R模型设计：实体集及属性：车间：车间编号、车间名称产品：产品编号、产品名称、型号工人：工号、姓名、性别设备：设备编号、设备名称联系及属性：车间与产品：1:n的“生产”联系，无属性。车间与工人：1:n的“雇佣”联系，无属性。车间与设备：1:n的“拥有”联系，无属性。工人