2025年天津师范大学计算机科学与技术专业《数据库原理》科目期末试卷及答案

2025年天津师范大学计算机科学与技术专业《数据库原理》科目期末试卷及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.下列关于数据库系统的叙述中，正确的是（）。A.数据库系统比文件系统更高级，因此数据库系统一定比文件系统更复杂B.数据独立性是指应用程序与数据库逻辑结构之间保持独立C.数据库系统不允许用户直接访问数据库文件D.数据库系统中的DBMS只提供了数据定义语言（DDL）2.关系代数中的π操作符表示（）。A.并运算B.交运算C.选择（满足给定条件的元组）D.投影（选择指定的属性）3.下列SQL语句中，用于创建视图的是（）。A.CREATETABLEB.CREATEINDEXC.CREATEVIEWD.CREATEDATABASE4.在关系模型中，实现实体完整性的约束是通过（）。A.外键约束B.主键约束C.检查约束D.触发器5.“关系R中不存在非主属性完全函数依赖于非候选码的属性（或属性组）”是（）。A.第一范式（1NF）的定义B.第二范式（2NF）的定义C.第三范式（3NF）的定义D.BCNF的定义6.SQL语句中，用于对查询结果进行排序的子句是（）。A.WHEREB.GROUPBYC.ORDERBYD.HAVING7.在数据库系统中，用于确保多个并发事务同时执行不会相互干扰、最终得到正确结果的技术是（）。A.数据备份B.数据恢复C.并发控制D.数据加密8.事务的原子性是指事务必须是（）。A.可恢复的B.可串行化的C.一个不可分割的工作单元D.可重复执行的9.在关系数据库中，索引的主要作用是（）。A.提高数据插入的速度B.减少数据更新的数据量C.加快数据检索的速度D.增加数据库的存储空间10.下列关于数据库设计的叙述中，错误的是（）。A.概念设计阶段产生的是ER图B.逻辑设计阶段将ER图转换为关系模式C.物理设计阶段主要关注数据库的存储结构和性能优化D.数据库设计只需要完成逻辑设计即可二、填空题1.数据库系统（DBS）是由______、______和______组成的系统。2.关系代数中的并运算（∪）要求两个关系具有______属性，并且相应的属性值域相同。3.SQL语言中的数据定义语言（DDL）主要负责定义数据库______、______和______。4.在关系模型中，如果一个关系模式R具有多个候选键，则选择其中一个作为______。5.关系数据库的规范化理论是为了解决关系模式中存在的______问题。6.并发控制的主要目的是防止______现象，保证数据库的______。7.事务的隔离性是指一个事务的执行不能被其他事务的______所干扰。8.常用的索引结构有______索引和______索引。9.数据库完整性约束包括实体完整性、参照完整性和______完整性。10.将一个符合1NF的关系模式分解为多个符合2NF的关系模式的集合，这个分解过程必须保证______。三、简答题1.简述数据库系统（DBS）的四个主要组成部分及其功能。2.简述关系代数中的选择（σ）操作和连接（⨝）操作的含义。3.简述SQL语言中GROUPBY子句和HAVING子句的作用区别。4.简述数据库三级模式结构（概念模式、逻辑模式、物理模式）及其特点。四、综合应用题1.(10分)设有如下关系模式：学生（学号S,姓名N,专业P,班级B）课程（课号C,课程名M,学分S）选修（学号S,课号C,成绩G）其中，主键分别为（学号，专业），（课号），（学号，课号）。请用SQL语句完成以下查询：a.查询选修了课程号为“C001”的学生姓名和成绩。b.查询每门课程的平均成绩。c.查询选修了所有课程的学生姓名。d.查询选修了课程号为“C002”或“C003”的学生的学号和姓名。2.(10分)设有关系模式R（A,B,C,D），其中A为主键。已知函数依赖集F={AB→C,C→D,B→A}。a.判断关系模式R属于第几范式（1NF,2NF,3NF,BCNF）？简要说明理由。b.如果R不属于BCNF范式，请将其分解为若干个BCNF范式的关系模式。3.(10分)简述数据库事务的ACID特性，并解释为什么事务需要具备这些特性。4.(10分)假设数据库中有一个学生关系表（学号，姓名，性别，专业，地址），现要求：a.使用SQL语句创建一个视图，该视图只包含男生的信息。b.使用SQL语句查询该视图，找出专业为“计算机科学与技术”的男生人数。c.简述视图的优点。试卷答案一、选择题1.B2.D3.C4.B5.C6.C7.C8.C9.C10.D二、填空题1.数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、应用程序（AP）2.相同的3.模式、视图、索引4.主键5.数据冗余和不一致性6.干扰、一致性7.并发8.B+树、哈希9.用户定义10.无损连接分解三、简答题1.解析：数据库系统（DBS）主要由数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、应用程序（AP）和用户组成。*数据库（DB）：存储数据的集合，是DBS的核心。*数据库管理系统（DBMS）：位于用户与操作系统之间，是DBS的软件核心，负责数据定义、数据操纵、数据控制、数据库管理和数据维护等。*应用程序（AP）：用户与数据库交互的程序，通过DBMS访问数据库。*用户：包括最终用户、应用程序员、数据库管理员等，他们通过DBMS或应用程序访问数据库。2.解析：选择（σ）操作符从关系中选择满足给定条件的元组。其一般形式为：σ<条件>(<关系名>)。连接（⨝）操作符是将两个关系R和S通过连接条件合并成一个新的关系。常见的连接操作有等值连接和自然连接。其一般形式为：R⨝S或R⨝<连接条件>(S)。3.解析：GROUPBY子句用于将查询结果按指定列（或列组）进行分组，常与聚合函数（如COUNT,SUM,AVG等）一起使用，以对每个分组进行统计。HAVING子句用于对GROUPBY分组后的结果进行筛选，其作用类似于WHERE子句，但WHERE作用于分组前的所有记录，而HAVING作用于分组后的结果（分组聚合值）。4.解析：数据库三级模式结构是为了分离数据的不同层次，提高数据独立性。*概念模式（ConceptualSchema）：也称为模式，是数据库的整体逻辑结构描述，独立于具体的物理存储，反映了现实世界的实体及其联系。对应E-R图。*逻辑模式（LogicalSchema）：也称为内模式，是数据库的内部结构描述，定义了数据在概念模式中的组织方式、存储结构、存取路径等。是概念模式与物理模式之间的桥梁。*物理模式（PhysicalSchema）：也称为存储模式，是数据库在物理存储介质上的描述，定义了数据如何在物理存储上组织，如文件结构、索引组织等。四、综合应用题1.解析：本题考查SQL基本查询语句的运用。a.查询选修了特定课程的学生姓名和成绩，需要连接学生、课程、选修三个表，然后根据课程号过滤。SQL:SELECT学生.姓名,选修.成绩FROM学生,课程,选修WHERE课程.课号='C001'AND学生.学号=选修.学号AND选修.课号='C001';b.查询每门课程的平均成绩，需要使用聚合函数AVG()，并按课程号分组。SQL:SELECT课程.课号,AVG(选修.成绩)AS平均成绩FROM课程,选修WHERE课程.课号=选修.课号GROUPBY课程.课号;c.查询选修了所有课程的学生，通常使用NOTEXISTS或LEFTJOINNOTNULL来实现。思路是找出所有课程，然后检查每个学生是否选修了所有这些课程。这里使用NOTEXISTS：SQL:SELECT学生.学号,学生.姓名FROM学生WHERENOTEXISTS(SELECT*FROM课程WHERE课程.课号NOTIN(SELECT选修.课号FROM选修WHERE选修.学号=学生.学号));d.查询选修了指定两门课程的学生，可以使用OR连接两个查询条件。SQL:SELECT学生.学号,学生.姓名FROM学生,选修WHERE选修.学号=学生.学号AND选修.课号IN('C002','C003');2.解析：本题考查关系模式范式判断与分解。a.判断范式：R(A,B,C,D),F={AB→C,C→D,B→A}。*1NF：满足，所有属性都是原子值。*2NF：需满足BCNF，即不存在非主属性对任何候选键的真子集的函数依赖。AB是候选键（由AB→C,B→A可推导出AB→A→*）。检查非主属性C和D：*C→D：C不是AB的真子集，满足。*B→A：B不是AB的真子集，满足。*检查B→A：B不是候选键的真子集，满足。因此，R属于2NF。但存在B→A，不满足BCNF。b.分解为BCNF：需要消除非主属性对候选键的真子集的函数依赖。存在B→A，将R分解为R1(A,B,D)和R2(B,A)，其中F1(R1)=F-R-(B→A)U{B→A}={AB→D,B→A}，F2(R2)=F-R-(B→A)={}。需要检查R1和R2是否为BCNF：*R1(A,B,D):候选键AB。检查非主属性D：D→*，不满足BCNF。*R2(B,A):候选键{B,A}。无非主属性，满足BCNF。R1(A,B,D)分解为R11(A,B)和R12(B,D)。F11={B→A}，F12={B→D}。R11和R12均为BCNF。最终分解为R11(A,B),R12(B,D),R2(B,A)。F11={B→A},F12={B→D},F2={}.R11有B→A非BCNF，继续分解为R111(A),R112(B,A)。R111和R112为BCNF。最终分解为R111(A),R112(B,A),R12(B,D),R2(B,A)。其中R2与R112重复，可合并为R111(A),R112(B,A),R12(B,D)。更简洁的分解路径：R(A,B,C,D)->R1(A,B,D),R2(B,C,A)。R1:F1={AB→D},B→A。分解R1为R11(A,B),R12(B,D)。R2:F2={C→A,B→A}。分解R2为R21(C,A),R22(B,A)。R12(B,D)和R22(B,A)有共同属性B，需处理。最终分解为R11(A,B),R12(B,D),R21(C,A),R22(B,A)。检查BCNF：R11(A,B):B→A，不满足。分解为R111(A),R112(B,A)。R12,R21,R22均为BCNF。最终分解为R111(A),R112(B,A),R12(B,D),R21(C,A)。选择一种分解方式：R->R1(ABCD),F1={AB->C,C->D,B->A}。分解R1为R11(AB),R12(BCD)。F11={B->A}。分解R11为R111(A),R112(BA)。F12={C->D}。分解R12为R121(C),R122(CD)。R111,R112,R121,R122均为BCNF。最终分解为R111(A),R112(B,A),R121(C),R122(C,D)。3.解析：本题考查事务ACID特性。ACID特性：*原子性（Atomicity）：事务是一个不可分割的工作单元，事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不做，不会处于中间状态。这由数据库管理系统的事务管理系统保证。*一致性（Consistency）：事务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。即事务执行的结果必须符合数据库的完整性约束。*隔离性（Isolation）：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其使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的事务之间不会相互影响。这通常通过并发控制机制（如锁协议、时间戳）实现。*持久性（Durability）：一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久的。即使系统发生故障（如断