2026年数据库系统课后习题附答案

2026年数据库系统课后习题附答案一、选择题（每题2分，共20分）1.关于关系代数中的除运算，以下描述正确的是（）A.除运算的结果关系的属性集是被除数关系与除数关系属性集的差集B.除运算要求除数关系的所有属性必须包含在被除数关系的属性集中C.若被除数关系为R(A,B,C)，除数关系为S(B,C)，则R÷S的结果属性为AD.除运算等价于先做笛卡尔积再做选择操作答案：C解析：除运算的结果属性是被除数关系中不在除数关系中的属性（A选项错误）；除数关系的属性可以是被除数关系属性的子集（B选项错误）；除运算的本质是找出被除数中满足与除数所有元组匹配的元组（D选项错误）。2.以下SQL语句中，能正确统计每个部门（dept_id）的平均工资（salary）且仅显示平均工资高于10000的部门的是（）A.SELECTdept_id,AVG(salary)FROMemployeesGROUPBYdept_idWHEREAVG(salary)>10000;B.SELECTdept_id,AVG(salary)FROMemployeesWHEREAVG(salary)>10000GROUPBYdept_id;C.SELECTdept_id,AVG(salary)FROMemployeesGROUPBYdept_idHAVINGAVG(salary)>10000;D.SELECTdept_id,AVG(salary)FROMemployeesGROUPBYdept_idHAVINGsalary>10000;答案：C解析：WHERE子句用于过滤行，不能直接使用聚合函数（A、B错误）；HAVING子句用于过滤分组后的聚合结果（D错误，salary是行级属性）。3.关于B+树索引与B树索引的区别，以下说法错误的是（）A.B+树的非叶子节点仅存储索引键，不存储数据指针B.B树的所有节点都可以存储数据，B+树的数据仅存储在叶子节点C.B+树的叶子节点通过指针连接，支持范围查询更高效D.B树适合随机查询，B+树适合顺序查询答案：A解析：B+树的非叶子节点存储索引键和指向子节点的指针（不存储数据指针），而B树的非叶子节点存储索引键和数据指针（A错误）。4.事务的ACID特性中，“原子性”指的是（）A.事务执行的结果必须使数据库从一个一致状态变到另一个一致状态B.一个事务的执行不能被其他事务干扰C.事务一旦提交，其对数据库的修改是永久的D.事务中的操作要么全部完成，要么全部不完成答案：D解析：A是一致性（Consistency），B是隔离性（Isolation），C是持久性（Durability）。5.在数据库恢复技术中，“检查点（Checkpoint）”的主要作用是（）A.减少日志文件的存储空间B.缩短数据库恢复时需要扫描的日志范围C.确保事务的原子性D.防止死锁答案：B解析：检查点记录了当前数据库的状态，恢复时只需处理检查点之后的日志，减少恢复时间（A错误，日志仍需保留；C是日志的作用；D是并发控制的任务）。6.关系模式R(U,F)中，U={A,B,C,D},F={AB→C,C→D,D→A}，则R的候选键是（）A.ABB.BCC.CDD.BD答案：A解析：AB的闭包：AB→C（已知），C→D（得AB→D），D→A（得AB→A），因此AB+={A,B,C,D}=U，是候选键。7.以下关于分布式数据库的CAP定理描述正确的是（）A.一致性（Consistency）要求所有节点同时看到相同的数据更新B.可用性（Availability）要求系统在任何故障下仍能响应读/写请求C.分区容忍性（PartitionTolerance）要求网络分区时系统必须停止服务D.CAP三者可以同时满足答案：A解析：可用性要求非故障节点能响应（B错误）；分区容忍性要求系统在网络分区时仍能运行（C错误）；CAP只能满足其中两个（D错误）。8.在SQL中，若要限制用户只能查询表中2023年以后的数据，最合理的方法是（）A.使用CHECK约束B.创建视图，视图中包含WHERE条件筛选2023年以后的数据C.使用触发器D.修改表结构，添加时间字段的默认值答案：B解析：视图可以封装查询逻辑，限制用户直接访问基表（A用于约束插入/更新的数据；C用于触发额外操作；D与查询限制无关）。9.关于乐观并发控制（OCC），以下说法错误的是（）A.事务执行时不获取锁，仅记录读/写操作B.提交前检查是否与其他事务冲突C.适合读多写少的场景D.冲突检测在事务执行过程中进行答案：D解析：乐观控制的冲突检测在提交阶段（验证阶段）进行，而非执行过程中（D错误）。10.某数据库系统采用日志文件实现恢复，日志记录顺序为：<T1,A,100→200>,<T2,B,50→80>,<T1commit>,<T2,C,200→300>,<T2abort>。系统崩溃后恢复时，需要执行的操作是（）A.重做T1，撤销T2B.撤销T1，重做T2C.仅撤销T2D.仅重做T1答案：A解析：已提交的事务（T1）需要重做（REDO），未提交的事务（T2）需要撤销（UNDO）。二、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）的作用及各层之间的映射关系。答案：三级模式结构通过外模式-模式映射和模式-内模式映射实现数据的逻辑独立性和物理独立性。模式（概念模式）：描述数据库中全体数据的逻辑结构和特征，是数据库的核心与关键。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。内模式（存储模式）：数据物理存储结构和存取方法的描述。外模式-模式映射保证当模式改变时，只需修改映射即可保持外模式不变（逻辑独立性）；模式-内模式映射保证当内模式改变时，只需修改映射即可保持模式不变（物理独立性）。2.说明BCNF与3NF的区别，并举例说明满足3NF但不满足BCNF的关系模式。答案：BCNF（巴斯-科德范式）比3NF更严格。3NF要求不存在非主属性对候选键的传递依赖或部分依赖；BCNF要求所有决定因素（X→Y中的X）都必须是候选键。例：关系模式R(U,F)，U={S,T,J},F={SJ→T,ST→J,T→J}。候选键为SJ和ST。非主属性无，满足3NF。但存在T→J，T不是候选键，因此不满足BCNF。3.简述死锁的预防策略与检测策略的区别，并列举两种死锁预防方法。答案：预防策略通过限制事务的加锁顺序或加锁方式，从根本上避免死锁发生；检测策略允许死锁发生，通过定期检查死锁状态并回滚部分事务解决。预防方法：（1）顺序加锁法：所有事务按固定顺序申请锁（如按属性字典序）；（2）一次封锁法：事务执行前一次性申请所有需要的锁，执行中不再申请新锁。4.比较主索引（PrimaryIndex）与辅助索引（SecondaryIndex）的区别，并说明各自的适用场景。答案：主索引基于主码建立，且数据文件本身按主码顺序存储（如B+树的叶子节点直接是数据记录）；辅助索引基于非主属性建立，索引项存储索引键和记录的物理地址（或主码）。主索引适合对主码的快速查找和范围查询（因数据有序）；辅助索引适合对非主属性的快速查找（如按姓名查询用户），但可能需要回表操作（通过主码查找主索引获取完整记录）。5.解释NoSQL数据库中“最终一致性”的含义，并说明其与强一致性的区别。答案：最终一致性指数据更新后，经过一段时间（通常是网络传播延迟），所有节点的数据会达到一致状态，但在这段时间内不同节点可能看到不同的值。强一致性要求任何时刻所有节点的读操作都能看到最新的写结果；最终一致性允许短暂的不一致，但保证最终一致。例如，分布式键值数据库（如Redis）在主从复制时，写主节点后，从节点可能延迟同步，此时读从节点可能得到旧值（最终一致性），而关系数据库的事务提交后所有节点立即一致（强一致性）。三、应用题（每题10分，共30分）1.某公司数据库包含以下关系模式：员工表EMP（EID,Ename,Did,Salary），其中EID是员工编号（主键），Did是部门编号；部门表DEPT（Did,Dname,ManagerID），其中Did是部门编号（主键），ManagerID是部门经理的员工编号（外键，引用EMP.EID）。（1）用SQL语句查询每个部门的经理姓名及其所在部门名称，要求结果包含Dname（部门名称）、ManagerName（经理姓名）。（2）用SQL语句为EMP表添加一个CHECK约束，确保Salary的值在5000到100000之间（含边界）。答案：（1）SELECTD.Dname,E.EnameASManagerNameFROMDEPTDJOINEMPEOND.ManagerID=E.EID;（2）ALTERTABLEEMPADDCONSTRAINTCHK_SalaryCHECK(SalaryBETWEEN5000AND100000);2.关系模式R(U,F)中，U={A,B,C,D,E},F={A→BC,CD→E,B→D,E→A}。（1）求R的候选键；（2）将R分解为3NF，要求保持函数依赖且无损连接。答案：（1）候选键推导：计算A的闭包：A→BC（B,C），B→D（D），A→D；A→BCDE（因E→A，但A已包含E？需重新计算：A→BC→D（B→D），所以A→BCD；CD→E（C∈A+，D∈A+，所以CD→E，E→A），因此A+={A,B,C,D,E}=U。同理，E的闭包：E→A→BC→D，所以E+={A,B,C,D,E}=U。候选键为A和E。（2）分解为3NF：①按函数依赖分解：A→BC→R1(A,B,C)（主码A）B→D→R2(B,D)（主码B）CD→E→R3(C,D,E)（主码CD）E→A→R4(E,A)（主码E）②检查是否包含候选键：R1的主码A是候选键，R4的主码E是候选键，因此分解保持无损连接且保持函数依赖。最终分解：R1(A,B,C),R2(B,D),R3(C,D,E),R4(E,A)。3.考虑以下事务调度序列，其中T1、T2为事务，R(X)表示读X，W(X)表示写X：T1:R(A),W(A),R(B),W(B)T2:R(B),W(B),R(A),W(A)调度S:R1(A),R2(B),W1(A),W2(B),R1(B),R2(A),W1(B),W2(A)（1）画出该调度的优先图（PrecedenceGraph）；（2）判断该调度是否可串行化，并说明理由。答案：（1）优先图节点为T1、T2，边表示事务间的依赖：T1的R(A)在T2的R(A)前，但T1的W(A)在T2的R(A)前（T1写A，T2读A），因此T1→T2；T2的R(B)在T1的R(B)前，T2的W(B)在T1的R(B)前（T2写B，T1读B），因此T2→T1；优先图中存在T1→T2和T2→T1的环。（2）不可串行化。因为优先图中存在环，说明调度存在冲突循环，无法找到一个等价的串行调度顺序（如T1→T2或T2→T1），因此该调度不可串行化。四、综合题（每题20分，共20分）某医院拟开发电子病历系统，需求如下：患者信息：患者ID（唯一）、姓名、性别、出生日期；医生信息：医生ID（唯一）、姓名、所属科室（如内科、外科）；就诊记录：每次就诊有唯一的就诊号，记录患者ID、医生ID、就诊时间、诊断结果、处方（可能包含多个药品）；药品信息：药品ID（唯一）、名称、规格、单价；（1）设计该系统的E-R图（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，要求标注主键和外键；（3）为提高“查询某患者近一年所有就诊记录及对应的处方药品”的效率，建议在哪些表上建立何种索引？答案：（1）E-R图设计：实体：患者（PATIENT，属性：PID,Pname,Pgender,Pbirth）；医生（DOCTOR，属性：DID,Dname,Ddept）；药品（DRUG，属性：DgID,Dgname,Dgspec,Dgprice）；就诊记录（VISIT，属性：Vid,Vtime,Vd