数据库原理

一、填空题核心考点（扩展版） 

 

 数据库系统组成 

 

 数据库系统由  数据库（DB） 、 数据库管理系统（DBMS） 、 应用程序 、 数据库管理员（DBA）  和  用户  组成。 

 DBMS 的功能包括  数据定义、数据操纵、数据库运行管理、数据组织存储、数据库维护 。 

 

 

 数据模型 

 

 概念数据模型（如  ER模型 ）的三个基本要素是  实体 、 属性  和  联系 （一对一、一对多、多对多）。 

 关系数据模型中，关系的三个类型是  基本表（基表） 、 视图（虚表）  和  查询表 。 

 数据模型的三要素： 数据结构 、 数据操作 、 数据完整性约束 。 

 

 

 关系数据库 

 

 关系代数的基本运算包括  并、差、笛卡尔积、投影、选择 。 

 SQL 语言中， HAVING  子句用于筛选分组后的结果， WHERE  子句用于筛选行。 

 

 

 SQL 语言 

 

 DDL（数据定义语言）命令： CREATE 、 ALTER 、 DROP 。 

 DML（数据操纵语言）命令： INSERT 、 UPDATE 、 DELETE 、 SELECT 。 

 DCL（数据控制语言）命令： GRANT 、 REVOKE 。 

 

 

 事务与并发控制 

 

 事务的四个特性（ACID）： 原子性 （All or Nothing）、 一致性 （Consistency）、 隔离性 （Isolation）、 持久性 （Durability）。 

 并发控制的主要技术： 封锁 、 时间戳 、 乐观控制法 、 多版本并发控制 。 

 

 

 数据库安全与保护 

 

 数据库安全性控制方法： 用户标识与鉴别 、 存取控制 （如  GRANT / REVOKE ）、 审计 、 视图 、 数据加密 。 

 数据库恢复技术： 事务日志 、 数据转储 （全量转储、增量转储）、** checkpoint（检查点）**。 

 

 

 

 二、简答题核心考点（扩展版） 

 1. 数据库设计步骤（详细版） 

 答案 ： 数据库设计分为以下阶段，每个阶段的目标和输出如下： 

 

 需求分析 ：

 

 目标：收集用户需求，明确系统功能。 

 输出：数据字典（描述数据项、数据结构）、数据流图（DFD）。 

 

 

 概念结构设计 ：

 

 目标：设计 ER 模型，描述实体及联系。 

 工具：ER 图（实体用矩形，属性用椭圆，联系用菱形）。 

 

 

 逻辑结构设计 ：

 

 目标：将 ER 模型转换为关系模式（如转换为二维表）。 

 规则：实体转换为表，联系根据类型转换为外键或关联表。 

 

 

 物理结构设计 ：

 

 目标：定义索引、存储结构（如聚簇索引）、分区策略。 

 优化：考虑查询效率、存储空间、事务处理速度。 

 

 

 数据库实施 ：

 

 目标：编写 SQL 代码，建立数据库并测试。 

 步骤：创建表、插入数据、编写存储过程/触发器、性能调优。 

 

 

 数据库运行与维护 ：

 

 目标：优化性能，调整结构。 

 工作：备份与恢复、安全性检查、索引重建、查询优化。 

 

 

 

 2. 关系代数运算（复杂查询） 

 题目 ：用关系代数表达式表示“查询选修了课程号为C1且成绩大于80分的学生学号和姓名”。 答案 ： 假设学生关系为  Student(Sno, Sname) ，选课关系为  SC(Sno, Cno, Grade) ，则表达式为： π_{Sno, Sname}(Student ⨝ SC ⨝ σ_{Cno='C1' ∧ Grade>80}(SC)) （先连接学生和选课表，选择符合条件的元组，再投影学号和姓名） 

 3. 范式判断与分解（综合题） 

 题目 ：判断关系模式  R(A,B,C,D,E)  满足第几范式，并分解为 BCNF。 假设 ： 

 

 函数依赖集： A→B, BC→D, D→E, E→A 

 主键为  A 

 

 答案 ： 

 

 判断范式 ：

 

 1NF ：满足（属性不可再分）。 

 2NF ：不满足。

 

 非主属性  B  完全依赖于主键  A （无部分依赖），但  D 、 E  存在传递依赖（ A→B→D→E→A ）。 

 

 

 3NF ：不满足（存在传递依赖）。 

 BCNF ：不满足（存在非主键决定因素，如  BC→D ）。 

 

 

 分解为 BCNF ：

 

 分解步骤：

 

 分解  R1(A,B) （主键 A，满足 BCNF）。 

 分解  R2(B,C,D) （主键 BC，满足 BCNF）。 

 分解  R3(D,E) （主键 D，满足 BCNF）。 

 分解  R4(E,A) （主键 E，满足 BCNF）。 

 

 

 最终关系模式： R1, R2, R3, R4 。 

 

 

 

 4. 并发控制与封锁协议（详细解释） 

 题目 ：简述三级封锁协议及其解决的问题。 答案 ： 三级封锁协议是并发控制中保证数据一致性的规则： 

 

 一级封锁协议（修改数据时加X锁） ：

 

 事务在修改数据前加排他锁（X锁），直到事务结束释放。 

 解决： 丢失修改  问题（两个事务同时修改同一数据，后提交的事务覆盖前者）。 

 

 

 二级封锁协议（一级 + 读取数据时加S锁） ：

 

 事务在读取数据前加共享锁（S锁），读完后立即释放。 

 解决： 脏读  问题（事务读取未提交的数据）。 

 

 

 三级封锁协议（一级 + 读取数据时加S锁，事务结束释放） ：

 

 事务在读取数据前加共享锁，直到事务结束释放。 

 解决： 不可重复读  问题（事务两次读取同一数据，中间被其他事务修改）。 

 

 

 

 5. 索引类型与优化（综合题） 

 题目 ：比较 B+ 树索引和哈希索引的优缺点，并说明适用场景。 答案 ： 

 

 

 

 特性 

 B+ 树索引 

 哈希索引 

 

 

 

 

 数据结构 

 树形结构（有序） 

 哈希表（无序） 

 

 

 查询效率 

 高效（支持范围查询） 

 高效（等值查询） 

 

 

 适用场景 

 频繁范围查询、排序操作 

 频繁等值查询、无排序需求 

 

 

 存储空间 

 占用较大（存储树结构） 

 占用较小（存储哈希函数） 

 

 

 动态调整 

 支持动态扩容（树分裂） 

 哈希冲突时需扩容（性能下降）