哈爾濱工業(yè)大學(xué)2013年考博專業(yè)課試題《數(shù)據(jù)庫原理》

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)2013年博士入學(xué)考試數(shù)據(jù)庫原理試卷1. 術(shù)語解釋（3*5）（1）數(shù)據(jù)、模式、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)(data)是描述事物的符號記錄，如數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音、html等，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究和處理的對象，也是數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的基本對象，是信息的載體。模式(schema)也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫的總設(shè)計(jì)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式。數(shù)據(jù)模型(data model)是用來描述數(shù)據(jù)、組織數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的技術(shù)，即數(shù)據(jù)模型用于提供信息表示和操作手段的形式框架，是能表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的模型，精確描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)語義和完整性約束，通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、、數(shù)據(jù)操作和完整性約束3部分組成，是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。按照數(shù)據(jù)模型的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷了網(wǎng)狀、層次、關(guān)系、面向?qū)ο?、xml等發(fā)展階段。（2）主鍵和外鍵主鍵（primary key)：按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的完整性規(guī)則，每條記錄應(yīng)當(dāng)具備惟一性，不和其他記錄發(fā)生重復(fù)和沖突。而可以區(qū)別出這種惟一性的一個(gè)或多個(gè)字段就是主關(guān)鍵字（簡稱主鍵）。表中經(jīng)常有一個(gè)列或列的組合，其值能唯一地標(biāo)識表中的每一行。這樣的一列或多列稱為表的主鍵，通過它可強(qiáng)制表的實(shí)體完整性。若關(guān)系中的某一屬性或?qū)傩越M的值唯一地表示了一個(gè)元組，而且任何真子集均無此性質(zhì)，則稱該屬性或?qū)傩越M為候選鍵。若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選鍵，選定其中一個(gè)候選

3、鍵作為元組標(biāo)識，則稱該候選鍵為主鍵。一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的每一個(gè)數(shù)據(jù)表只允許有一個(gè)主鍵，但一個(gè)主鍵可以由單個(gè)屬性構(gòu)成（單主鍵），也可以由多個(gè)屬性構(gòu)成（復(fù)合主鍵）。由于主鍵常用來唯一地標(biāo)識關(guān)系中的元組或行。外鍵（foreign key）：如果公共關(guān)鍵字在一個(gè)關(guān)系中是主關(guān)鍵字，那么這個(gè)公共關(guān)鍵字被稱為另一個(gè)關(guān)系的外鍵。由此可見，外鍵表示了兩個(gè)關(guān)系之間的聯(lián)系。其中，以另一個(gè)關(guān)系的外鍵作主關(guān)鍵字的表被稱為主表，具有此外鍵的表被稱為主表的從表。外鍵 (fk) 又稱作外關(guān)鍵字，是用于建立和加強(qiáng)兩個(gè)表數(shù)據(jù)之間的鏈接的一列或多列。具有相同基本域的列（字段）可以用來關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以在兩個(gè)關(guān)系的行

4、之間或在相同關(guān)系的不同行之間保持一致性。（3）事務(wù)的原子性、一致性、分離性、持久性事務(wù)（transaction）：數(shù)據(jù)庫事務(wù)（簡稱事務(wù)），是查詢或更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容（數(shù)據(jù)項(xiàng)）的一個(gè)程序執(zhí)行單元，由有限的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)操作序列構(gòu)成，這些操作要么全做要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位；它的執(zhí)行能夠保證數(shù)據(jù)庫從一個(gè)正確的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)正確的狀態(tài)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條sql語句、一組sql語句或整個(gè)程序；一個(gè)應(yīng)用程序可以包含多個(gè)事務(wù)。事務(wù)以begin transaction語句開始，以commit（提交）語句或rollback（回退或撤消）語句結(jié)束。事務(wù)是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)執(zhí)行過程中的一個(gè)邏輯單

5、位，由一個(gè)有限的數(shù)據(jù)庫操作序列構(gòu)成。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，一個(gè)事務(wù)可以是一條sql語句、一組sql語句或整個(gè)程序；一個(gè)應(yīng)用程序可以包含多個(gè)事務(wù)。原子性：指事務(wù)的所有操作在數(shù)據(jù)庫中要么全部正確完成，要么什么都不做；一致性：指當(dāng)事務(wù)完成時(shí)，必須使數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)都具有一致的狀態(tài)；隔離性：指當(dāng)多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾；持久性：指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變應(yīng)該是永久性的，即使系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，也應(yīng)保留這個(gè)事務(wù)執(zhí)行的痕跡。（4）函數(shù)依賴集f的閉包f+設(shè)r是一個(gè)具有屬性集合u的關(guān)系模式，f是給定的函數(shù)依賴集合，由f推導(dǎo)出的所有函數(shù)依賴的集合，稱為f的閉包，記作f+。（

6、5）主索引與輔助索引（p146-148）索引：是為了加速對表中數(shù)據(jù)記錄的檢索，而創(chuàng)建的一種分散的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)庫表中的一列或多列進(jìn)行排序的一種結(jié)構(gòu)，使用索引可快速訪問數(shù)據(jù)庫表中的特定信息。索引是針對一個(gè)表而建立的，它是由數(shù)據(jù)頁面以外的索引頁面組成的。數(shù)據(jù)庫中的索引是一個(gè)列表，在這個(gè)列表中包含了某個(gè)表中一列或者若干列值的集合，以及這些值的記錄在數(shù)據(jù)表中的存儲(chǔ)位置的物理地址。數(shù)據(jù)庫索引好比是一本書前面的目錄，能加快數(shù)據(jù)庫的查詢和排序。為表設(shè)置索引也要付出代價(jià)的：一是增加了數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)空間，二是在插入和修改數(shù)據(jù)時(shí)要花費(fèi)較多的時(shí)間(因?yàn)樗饕惨S之變動(dòng))。主索引：是建立在數(shù)據(jù)文件的鍵（值域）上的索

7、引，可以用來區(qū)別文件記錄的域，而且數(shù)據(jù)文件已經(jīng)按照鍵值大小排序，它是一個(gè)具有兩個(gè)域的有序定長記錄文件；每個(gè)索引域值對應(yīng)唯一一條記錄，第一個(gè)域的數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)文件的鍵相同，存儲(chǔ)索引域值，第二個(gè)域只存儲(chǔ)一個(gè)指針。輔助索引：是建立在數(shù)據(jù)文件的非排序（非鍵）域上的索引，一個(gè)數(shù)據(jù)文件上可創(chuàng)建多個(gè)輔助索引。輔助索引是在輔助存儲(chǔ)上的散列表索引，它有助于查找給定一個(gè)或多個(gè)字段值的記錄。輔助索引與主索引最大的差別在于輔助索引不決定數(shù)據(jù)文件中記錄的存放位置，而僅能告訴用戶記錄的當(dāng)前存放位置，這一位置可能是由建立在其他某個(gè)字段上的主索引確定的。2層次/網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型及xml模型的特點(diǎn)及其解決的

8、主要問題。（15分）3. 已知關(guān)系模式r的屬性集合u=a，b，c，d，e，函數(shù)依賴集合f=ac，bc，cd，dec，分解=r1(a，d)，r2(a，b)，r3(b，e)，r4(c，d，e)，r5(a，e)，請驗(yàn)試是否具有無損聯(lián)接性（10分）參考答案：分解不具有無損聯(lián)接性解：為了驗(yàn)證分解是否具有無損聯(lián)接性，首先構(gòu)造一個(gè)如表1所示的5行5列的表，并按照分解后的關(guān)系模式填入初始值。riabcdeada1b12b13a4b15aba1b22b23b24b25beb31a2b33b34a5cdeb41b42a3a4a5aea1b52b53b54a5表1 判斷分解是否具有無損聯(lián)接性的初始表逐個(gè)掃描函數(shù)依賴

9、集f中的每個(gè)函數(shù)依賴，并修改表1中的值，如根據(jù)函數(shù)依賴ac，發(fā)現(xiàn)第1，2，5行上對應(yīng)于a列的值相同，因此可把這3列對應(yīng)于c列的值改為一致，即將b22和b52改為b12。以此類推，可構(gòu)建如表2所示的驗(yàn)證分解是否具有無損聯(lián)接性的判斷結(jié)果表。riabcdeada1b12a3a4b15aba1b12a3a4b25beb31a2b33b34a5cdeb41b42a3a4a5aea1b12a3a4a5表2 判斷分解是否具有無損聯(lián)接性的判斷結(jié)果表至此，表2中的值已無法再根據(jù)函數(shù)依賴集f來更改，且沒有出現(xiàn)a1，a2，a3，a4，a5這樣的行，故分解不具有無損聯(lián)接性。4. （1）當(dāng)輸入一條sql查詢語句時(shí)，從語

10、法層面和執(zhí)行層面兩個(gè)層面說明dbms所進(jìn)行的優(yōu)化過程和思想；（2）關(guān)系模式r 存儲(chǔ)塊為10000，內(nèi)存可用存儲(chǔ)塊為120，設(shè)計(jì)一個(gè)將關(guān)系r排序后存儲(chǔ)的算法，并計(jì)算算法的復(fù)雜性。（20分）5. 簡述一級，二級，三級封鎖協(xié)議，并分析每一級封鎖協(xié)議解決了哪些數(shù)據(jù)不一致性問題，還存在哪些數(shù)據(jù)不一致問題（10分）6. 按照下面要求設(shè)計(jì)一個(gè)物流管理系統(tǒng)：物流公司作為第三方管理公司的車輛，一個(gè)公司擁有若干車輛；一個(gè)客戶有多批貨物需要運(yùn)輸；公司和客戶簽署運(yùn)輸合同，一份合同涉及若干個(gè)運(yùn)輸指令、若干個(gè)運(yùn)輸任務(wù)，一個(gè)運(yùn)輸指令涉及若干車次和若干批貨物。（15分）（1）給出e-r圖，實(shí)體數(shù)目不少于10個(gè)，將實(shí)體的主鍵和

11、外鍵分別標(biāo)識清楚；（2）給出完整的關(guān)系模式；（3）分析所蘊(yùn)含的函數(shù)依賴關(guān)系；7. 已知關(guān)系模式：學(xué)生關(guān)系s（sno，sname，sage，ssex，saddr），課程關(guān)系c(cno，cname，cteacher)，學(xué)生選課關(guān)系sc(sno，cno，scgrade)。其中，s為學(xué)生關(guān)系，sno為學(xué)號，sname為姓名，sage為年齡，ssex為性別，saddr家庭住址；c為課程關(guān)系，cno為課程號，cname為課程名稱，cteacher為任課教師編號，sc為學(xué)生選課關(guān)系，sno為學(xué)號，cno為課程號，scgrade為成績。請分別使用關(guān)系代數(shù)式和sql語言完成以下查詢：（15分）（1）查詢學(xué)過t0

12、1號教師講授的所有課程的學(xué)生學(xué)號；（2）查詢s01和s02號學(xué)生都學(xué)過的課程號；（3）按照平均成績的降序?qū)φn程成績進(jìn)行排序，平成成績相同時(shí)按照課程號的升序排序；解：（1）select sno from sc where cno in (select cno from c where tno='825') group by sno having count(*)=(select count(*) from c where tno='825')（2）方法1：集合交select o from sc a where sno='106' intersect (select o from sc b where b.sno='102')方法2：相關(guān)子查