数据库系统
题库概况:数据库题库共50 道独立题、61 条分值记录。近 4 场考试每场有 2~5 道独立题,关系模型、关系代数、数据库设计和范式是持续出现的主线;特殊数据库和事务管理相对零散。
数据库题目按教材的知识层次组织为五个一级章节:
数据库基础 → 关系数据库 → 数据库设计 → 数据库应用与管理 → 新型数据库不要按题号孤立记忆。关系数据库内部再按“关系模型、关系运算、关系数据库理论”展开;E-R 模型属于数据库设计,不和关系数据库理论并列。
1. 数据库基础
数据库系统可以先分成数据、数据库管理系统、应用程序和用户几个部分。考试更常直接考三级模式结构:
| 模式 | 解决的问题 | 关键词 |
|---|---|---|
| 外模式 | 用户或应用看到什么 | 用户视图、局部数据 |
| 概念模式 | 整个数据库的逻辑结构是什么 | 全局结构、数据联系、完整性和安全性 |
| 内模式 | 数据在存储介质上如何组织 | 物理存储、存取方式、索引 |
三级模式通过外模式—概念模式映射和概念模式—内模式映射,实现逻辑数据独立性和物理数据独立性。题目出现“用户看到的数据视图”选外模式,出现“数据库整体逻辑结构”选概念模式,出现“物理存储和存取方式”选内模式。
聚簇索引改变的是数据在物理层面的组织方式,属于内模式相关内容;不要把它和外模式的用户视图混淆。
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2. 关系数据库
2.1 关系模型与完整性约束
关系模型把数据组织成关系,也就是通常所说的表。表中的一行是元组,一列是属性,属性的取值范围构成域。
关系模型还要配合完整性约束:域完整性限制属性取值范围,实体完整性保证主键有效,参照完整性保证外键引用存在且一致。
2.2 关系代数与 SQL
关系代数的运算对象和运算结果都是关系。
| 运算 | 作用 | 记忆方式 |
|---|---|---|
选择 σ | 筛选满足条件的行 | 横向筛行,对应 SQL 的 WHERE |
投影 π | 选取需要的列 | 纵向取列 |
笛卡尔积 R × S | 两个关系的元组两两组合 | 元组数为 m × n,属性数相加 |
自然连接 R ⋈ S | 按同名属性等值匹配 | 公共属性只保留一份 |
| 并、交、差 | 进行集合运算 | 参与运算的关系通常需要并相容 |
表达式等价题要先看运算含义,再看运算顺序;查询优化题则优先完成选择、减少中间结果,再进行连接。
例题:
给定关系模式
R(A,C,D,E)、S(C,D,E),经过自然连接后的属性列数为多少?
两个关系的公共属性是 C、D、E。自然连接后公共列只保留一份,所以结果属性为 A、C、D、E,共 4 列。这个题型在 2014、2015、2016、2024 等多次出现;遇到自然连接,先数公共属性,再用“两个关系属性总数 − 公共属性数”计算结果列数。
SQL 要和关系代数对应起来:SELECT 选择输出列,WHERE 过滤行,GROUP BY 分组,HAVING 过滤分组。看到“分组之后再筛选”时选 HAVING,不要和 WHERE 混淆。
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如果严格按照表达式运算顺序执行,则查询效率最高的是表达式()。


2.3 函数依赖、候选键与规范化
这部分是数据库计算题最集中的地方,统一用属性闭包解决:从给定属性集合出发,反复应用函数依赖,把能够推出的属性加入集合,直到不能继续扩展。
闭包覆盖全部属性 → 超键
闭包覆盖全部属性,且删除任一属性后都不能覆盖 → 候选键例题:
给出关系模式
R(a,b,c,d)和函数依赖a → cd、c → b,求候选键。
从 a 出发,先由 a → cd 得到 c、d,再由 c → b 得到 b,所以:
a+ = {a,b,c,d} = R 的全部属性因此 a 是超键;a 本身已经是单个属性,不能再删减,所以 a 是候选键。候选键题不要只看函数依赖左边出现了什么,最终要用闭包验证是否覆盖全部属性。
范式按依赖关系判断:
| 范式 | 核心要求 |
|---|---|
| 1NF | 属性值不可再分,保持原子性 |
| 2NF | 在 1NF 基础上消除非主属性对候选键的部分依赖 |
| 3NF | 在 2NF 基础上消除非主属性对候选键的传递依赖 |
| BCNF | 每个非平凡函数依赖的决定因素都是候选键 |
2017 年 11 月第 7 题把候选键和范式放在一起考:先求出候选键,再检查是否存在非主属性只依赖候选键的一部分。关系分解题还要继续判断无损连接和依赖保持,不能只看分解后表的数量。
Armstrong 公理常考自反、增广、传递,以及由它们推导出的合并和分解规则。看到“函数依赖是否被蕴涵”,就围绕属性闭包和公理规则判断。
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3. 数据库设计
数据库设计通常按以下过程展开:
需求分析 → 概念设计 → 逻辑设计 → 物理设计需求分析明确业务需求;概念设计使用 E-R 模型抽象实体、属性和联系;逻辑设计把概念模型转换为关系模型;物理设计确定存储结构、索引和访问路径。题目问“产生关系模型的阶段”,选逻辑设计。
E-R 模型重点看三类对象:实体、属性和联系。联系两端的基数约束要分别判断最小值和最大值,例如 1..1、0..N。实体转换为关系表,实体属性转换为字段;一对多联系通常把“一”端主键放入“多”端作为外键,多对多联系通常建立单独的联系表。
E-R 图集成时主要注意三类冲突:同一名称含义不同或不同名称含义相同的命名冲突,属性域或取值范围不同的属性冲突,以及同一对象被抽象成不同结构的结构冲突。处理时先统一语义,再决定合并、改名或调整结构。
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4. 数据库应用与管理
数据库应用程序常通过库函数、嵌入式 SQL、通用数据接口(如 ODBC/JDBC)或 ORM 访问数据库。这部分属于补充考点,先记住它们都是应用程序与数据库之间的访问方式。
事务是不可分割的逻辑工作单位,具有 ACID 特性:原子性、一致性、隔离性和持久性。“并发性”是数据库系统的特征,不是事务本身的 ACID 特性。
数据库转储要同时看两个维度:是否允许事务运行,以及转储全部数据库还是部分数据。若转储时有事务正在运行,又要求转储全部数据库,应选择动态全局转储。存储过程则是封装数据库操作、减少外部程序直接接触底层关系模式的一种方式。
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5. 新型数据库
这部分题型比较分散,以关键词判断为主,不单独展开低频例题:
| 类型 | 重点关键词 |
|---|---|
| NoSQL 数据库 | 非关系模型、灵活 schema、高并发和水平扩展 |
| 分布式数据库 | 分片透明、复制透明、位置透明、逻辑透明、全局概念模式 |
| 两阶段提交 | 准备/表决阶段、提交阶段、协调者和参与者 |
| 嵌入式数据库 | 资源受限、轻量、可裁剪、本地数据管理 |
| 网络数据库 | 客户端、通信协议、远程服务器 |
| 数据仓库 | 面向主题、集成、相对稳定、随时间变化 |
分布式数据库的透明性,核心是判断用户是否需要知道数据的分片方式、复制情况、物理位置或局部数据模型;两阶段提交则记住先准备/表决,再统一提交或回滚。
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题量小结
| 小节 | 独立题 | 分值记录 |
|---|---|---|
| 1. 数据库基础 | 4 | 5 |
| 2. 关系数据库 | 26 | 35 |
| 3. 数据库设计 | 8 | 9 |
| 4. 数据库应用与管理 | 5 | 5 |
| 5. 新型数据库 | 7 | 7 |
| 合计 | 50 | 61 |