正确答案:

题目：在数据库系统中，“事务”是访问数据库并可能更新各种数据项的一个程序执行单元。为了保证数据完整性，要求数据库系统维护事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。针对事务的这4种特性，考虑以下的架构设计场景。假设在某一个时刻只有一个活动的事务，为了保证事务的原子性，对于要执行写操作的数据项，数据库系统在磁盘上维护数据库的一个副本，所有的写操作都在数据库副本上执行，而保持原始数据库不变，如果在任一时刻操作不得不中止，系统仅需要删除副本，原数据库没有受到任何影响。这种设计策略称为（1）。事务的一致性要求在没有其他事务并发执行的情况下，事务的执行应该保证数据库的一致性。数据库系统通常采用（2）机制保证单个事务的一致性。事务的隔离性保证操作并发执行后的系统状态与这些操作以某种次序顺序执行（即可串行化执行）后的状态是等价的。两阶段锁协议是实现隔离性的常见方案，该协议（3）。持久性保证一旦事务完成，该事务对数据库所做的所有更新都是永久的，如果事务完成后系统出现故障，则需要通过恢复机制保证事务的持久性。假设在日志中记录所有对数据库的修改操作，将一个事务的所有写操作延迟到事务提交后才执行，则在日志中（4）。当系统发生故障时，如果某个事务已经开始，但没有提交，则该事务应该（5）。

解析：本题主要考查数据库系统架构设计知识。在数据库系统中，“事务”是访问并可能更新各种数据项的一个程序执行单元。为了保证数据完整性，要求数据库系统维护事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。题干中第1个架构设计场景描述了数据库设计中为了实现原子性和持久性的最为简单的策略：“影子拷贝”。该策略假设在某一个时刻只有一个活动的事务，首先对数据库做副本（称为影子副本），并在磁盘上维护一个dp_pointer指针，指向数据库的当前副本。对于要执行写操作的数据项，数据库系统在磁盘上维护数据库的一个副本，所有的写操作都在数据库副本上执行，而保持原始数据库不变，如果在任一时刻操作不得不中止，系统仅需要删除新副本，原数据库副本没有受到任何影响。题干中的第2个架构设计场景主要考查考生对事务一致性实现机制的理解。事务的一致性要求在没有其他事务并发执行的情况下，事务的执行应该保证数据库的一致性。数据库系统通常采用完整性约束检查机制保证单个事务的一致性。题干中的第3个架构设计场景主要考查数据库的锁协议。两阶段锁协议是实现事务隔离性的常见方案，该协议通过定义锁的增长和收缩两个阶段约束事务的加锁和解锁过程，能够保证事务的串行化执行，但由于事务不能一次得到所有需要的锁，因此该协议可能会导致死锁。题干中的第4个架构设计场景主要考查数据库的恢复机制，主要描述了基于日志的延迟修改技术（Deferred-ModificationTechruque）的设计与恢复过程。该技术通过在日志中记录所有对数据库的修改操作，将一个事务的所有写操作延迟到事务提交后才执行，日志中需要记录“事务开始”和“事务提交”时间，还需要记录数据项被事务修改后的新值，无须记录数据项被事务修改前的原始值。当系统发生故障时，如果某个事务已经开始，但没有提交，则该事务对数据项的修改尚未体现在数据库中，因此无须做任何恢复动作。

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学习资料的答案和解析：

[单选题]建立一个供应商、零件数据库。其中"供应商"表S（Sno，Sname，Zip，City）中的属性分别表示供应商代码、供应商名、供应商邮编、供应商所在城市，其函数依赖为Sno→（Sname，Zip，City），Zip→City。"零件"表P（Pno，Pname，Color，Weight，City），表示零件号、零件名、颜色、重量及产地。表S与表P之间的关系SP（Sno，Pno，Price，Qty）表示供应商代码、零件号、价格、数量。"供应商"表S属于（）

2NF

解析：显然，表S的主键是Sno，说明S至少是2NF。但因为存在Sno→Zip和Zip→City，也就是说，City是传递依赖于主键的，所以S不是3NF。

[单选题]数据的物理独立性是指当数据库的（）

内模式发生改变时，数据的逻辑结构不需要改变

解析：不同的数据库产品支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统上。数据的存储结构也各不相同，但体系结构基本上都具有相同的特征，采用"三级模式和两级映射"。数据库系统在三级模式之间提供了两级映象：模式/内模式映象、外模式/模式映象。正因为这两级映射保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。数据的独立性是指数据与程序独立，将数据的定义从程序中分离出去，由DBMS负责数据的存储，从而简化应用程序，大大减少应用程序编制的工作量。数据的独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的。数据的独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。数据的物理独立性：是指当数据库的内模式发生改变时，数据的逻辑结构不变。由于应用程序处理的只是数据的逻辑结构，这样物理独立性可以保证，当数据的物理结构改变了，应用程序不用改变。但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改概念模式/内模式之间的映像。数据的逻辑独立性：是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可以不修改。但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改外模式/概念模式之间的映像。

[单选题]在数据库设计的需求分析阶段，业务流程一般采用（）表示。

数据流图

解析：在数据库设计的需求分析阶段，参与分析的主要人员是系统分析师和用户，由于数据库应用系统是面向企业和部门的具体业务，系统分析师一般并不了解，而用户一般不具有系统分析的能力，这就需要双方进行有效的沟通，使得设计人员对用户的各项业务了解和熟悉，进行分析和加工，将用户的业务转换成为设计人员所需要的信息组织，即以规范化的方式进行整理，形成对业务流程描述的文档数据和数据描述的文档数据字典，故选项A正确；E-R图是概念设计阶段的文档，故选项B错误；程序结构图和功能模块图是应用程序设计阶段的文档，不是数据库设计的需求分析阶段的文档，故选项C、D错误。

[单选题]若关系模式中存在非主属性对码的部分依赖，则该关系模式属于（）

1NF

解析：若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项，则关系模式R属于第一范式（1NF）；若关系模式属于1NF，且每一个非主属性完全依赖于码，则关系模式R属于2NF。换句话说，当1NF消除了非主属性对码的部分依赖，则该关系模式属于1NF。

[单选题]在数据库设计的（）阶段进行关系规范化。

逻辑设计

解析：本题考查数据库设计基础知识。数据库设计通常分为4个阶段：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计。需求分析阶段的主要工作是分析当前和未来应用的数据要求。概念设计阶段将完成E-R建模。逻辑设计阶段将E-R模型转换成关系模式，并使用规范化理论对模式进行优化处理。物理设计阶段通常是完成将逻辑设计产生的关系模式结合DBMS的特性，形成能操作的数据库的过程。

[单选题]设有员工实体Employee（employeeID，name，sex，age，tel，departID），其中employeeID为员工号，name为员工姓名，sex为员工性别，age为员工年龄，tel为员工电话，记录该员工的手机号码、办公室电话等，departID为员工所在部门号，参照另一部门实体Department的主码departID。Employee实体中存在派生属性（1）。Employee实体中还存在多值属性（2）。对属性departID的约束是（3）。

解析：所谓派生属性，是表示其值可以从一个相关属性和属性集的值派生得到的属性，这个属性在实体中不是必需的。根据这个定义，age是一个派生属性，因为用属性birth（出生时间）替换age并可计算age。多值属性是指可同时由多个值表示的属性。例如，包含关于雇员信息的数据库可能包含关于他们个人兴趣的数据。一个雇员可能有几个兴趣：运动、电影、投资、烹调，并且由于这些值的任何一个或所有这些值可能同时是雇员的兴趣，所以这些数据应作为数据类型列表合成到资源。对于多值属性的处理，一般是提升为单独的一个或多个实体。因为departID为员工所在部门号，参照另一部门实体Department的主码departID，因此，在实体Employee中，departID为外键。

[单选题]某高校管理信息系统的数据库设计过程中，（1）阶段是在需求分析的基础上，对用户信息加以分类、聚集和概括，建立信息模型，并依照选定的数据库管理系统软件，转换成为数据的（2），再依照软硬件环境，最终实现数据的合理存储。

解析：通常将数据库设计分为需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和数据库物理设计4个阶段。需求分析是指收集和分析用户对系统的信息需求和处理需求，得到设计系统所必需的需求信息，建立系统说明文档。其目标是通过调查研究，了解用户的数据要求和处理要求，并按一定格式整理形成需求说明书。概念结构设计阶段的目标是对需求说明书提供的所有数据和处理要求进行抽象与综合处理，按一定的方法构造反映用户环境的数据及其相互联系的概念模型，即用户的数据模型或企业数据模型。这种概念数据模型与DBMS无关，是面向现实世界的、极易为用户所理解的数据模型。为保证所设计的概念数据模型能正确、完全地反映用户的数据及其相互关系，便于进行所要求的各种处理，在本阶段设计中可吸收用户参与和评议设计。在进行概念结构设计时，可先设计各个应用的视图，即各个应用所看到的数据及其结构，然后再进行视图集成，以形成一个单一的概念数据模型。这样形成的初步数据模型还要经过数据库设计者和用户的审查与修改，最后形成所需的概念数据模型。逻辑结构设计阶段的设计目标是把上一阶段得到的与DBMS无关的概念数据模型转换成等价的，并为某个特定的DBMS所接受的逻辑模型所表示的概念模式，同时将概念设计阶段得到的应用视图转换成外部模式，即特定DBMS下的应用视图。在转换过程中要进一步落实需求说明，并满足DBMS的各种限制。该阶段的结果是用DBMS所提供的数据定义语言（DDL）写成的数据模式。逻辑设计的具体方法与DBMS的逻辑数据模型有关。逻辑模型应满足数据库存取、一致性及运行等各方面的用户需求。物理设计阶段的任务是把逻辑设计阶段得到的满足用户需求的已确定的逻辑模型在物理上加以实现，其主要的内容是根据DBMS提供的各种手段，设计数据的存储形式和存取路径，如文件结构、索引的设计等，即设计数据库的内模式或存储模式。数据库的内模式对数据库的性能影响很大，应根据处理需求及DBMS、操作系统和硬件的性能进行精心设计。

[单选题]设关系模式R（U，F），其中，R上的属性集U={A，B，C，D，E}，R上的函数依赖集F=（A→B，DE→B，CB→E，E→A，B→D}。（1）为关系R的候选关键字。分解（2）是无损联接，并保持函数依赖的。

解析：本题考查如何求解候选关键字和对模式分解知识的掌握。候选关键字使用2.1.6规范化理论中的图示法进行求解，对R关系模式画图如图2-14所示。图中C节点为0度节点，所以它必然被包含在候选关键字中，但仅有C节点并不能遍历全图，所以需要加入其他中间节点。若加入B节点，则BC→E，E→A，B→D，能遍历全图。与此同时，加入A、E都能起到同样的效果。所以关系R有3个候选键：BC、EC，AC。接下来是判断模式分解过程中的无损联接与保持函数依赖的问题。这个问题相对来说比较复杂。如果逐个判断每个选项的无损联接与保持函数依赖，无疑工作量是很大的。所以我们可以先观察这些选项有什么特点，通过观察发现A与B选项都存在单个字段的分解。在进行模式分解时，如果出现单字段，同时该字段未在其他分解的子关系模式中出现，并且函数依赖中有此字段的依赖关系，则说明此分解没有保持函数依赖。原因很简单，关于该字段的那个函数依赖，必然在分解中丢失了。所以A与B选项可以先排除。然后判断C与D是否为无损联接。对选项C构造初始的判定表，如表2-14所示。由于A→B，属性A的第1行和第3行相同，可以将第1行b改为a；又由于B→D，属性B的第1行和第3行相同，所以需要将属性D第1行b和第3行b改为同一符号，即取行号值最小的b。修改后的判定表如表2-15所示。反复检查函数依赖集F，无法修改上表，所以选项C是有损联接的。对选项D构造初始的判定表，如表2-16所示。由于A→B，属性A的第1行和第3行相同，可以将第3行b改为a；E→A，属性E的第2行和第3行相同，可以将属性A第2行b改为a；AC→E，属性E的第2行和第3行相同，可以将属性E第1行b改为a；B→D，属性B的第1行和第3行相同，所以需要将属性D第1行b和第3行b，改为同一符号，即取行号值最小的b。E→D，属性E的第1～3行相同，可以将属性D第1行b和第3行b改为a。修改后的判定表如表2-17所示。由于上表第一行全为a，故分解无损。所以本空应选D。

[单选题]设关系模式R（U，F），其中，R上的属性集U={A，B，C，D，E}，R上的函数依赖集F=（A→B，DE→B，CB→E，E→A，B→D}。（1）为关系R的候选关键字。分解（2）是无损联接，并保持函数依赖的。

解析：本题考查如何求解候选关键字和对模式分解知识的掌握。候选关键字使用2.1.6规范化理论中的图示法进行求解，对R关系模式画图如图2-14所示。图中C节点为0度节点，所以它必然被包含在候选关键字中，但仅有C节点并不能遍历全图，所以需要加入其他中间节点。若加入B节点，则BC→E，E→A，B→D，能遍历全图。与此同时，加入A、E都能起到同样的效果。所以关系R有3个候选键：BC、EC，AC。接下来是判断模式分解过程中的无损联接与保持函数依赖的问题。这个问题相对来说比较复杂。如果逐个判断每个选项的无损联接与保持函数依赖，无疑工作量是很大的。所以我们可以先观察这些选项有什么特点，通过观察发现A与B选项都存在单个字段的分解。在进行模式分解时，如果出现单字段，同时该字段未在其他分解的子关系模式中出现，并且函数依赖中有此字段的依赖关系，则说明此分解没有保持函数依赖。原因很简单，关于该字段的那个函数依赖，必然在分解中丢失了。所以A与B选项可以先排除。然后判断C与D是否为无损联接。对选项C构造初始的判定表，如表2-14所示。由于A→B，属性A的第1行和第3行相同，可以将第1行b改为a；又由于B→D，属性B的第1行和第3行相同，所以需要将属性D第1行b和第3行b改为同一符号，即取行号值最小的b。修改后的判定表如表2-15所示。反复检查函数依赖集F，无法修改上表，所以选项C是有损联接的。对选项D构造初始的判定表，如表2-16所示。由于A→B，属性A的第1行和第3行相同，可以将第3行b改为a；E→A，属性E的第2行和第3行相同，可以将属性A第2行b改为a；AC→E，属性E的第2行和第3行相同，可以将属性E第1行b改为a；B→D，属性B的第1行和第3行相同，所以需要将属性D第1行b和第3行b，改为同一符号，即取行号值最小的b。E→D，属性E的第1～3行相同，可以将属性D第1行b和第3行b改为a。修改后的判定表如表2-17所示。由于上表第一行全为a，故分解无损。所以本空应选D。