2025年數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師數(shù)據(jù)庫設計真題解析卷

2025年數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師數(shù)據(jù)庫設計真題解析卷一、數(shù)據(jù)庫概念結構設計要求：請根據(jù)給出的需求，設計一個符合三級模式的數(shù)據(jù)庫概念結構。1.需求分析：1.1系統(tǒng)概述：本系統(tǒng)為一個圖書管理系統(tǒng)，包括圖書信息、讀者信息、借閱信息等模塊。1.2數(shù)據(jù)需求：a)圖書信息：包括圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、價格等屬性。b)讀者信息：包括讀者編號、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式等屬性。c)借閱信息：包括借閱編號、讀者編號、圖書編號、借閱日期、歸還日期等屬性。2.設計概念結構：2.1設計實體及實體屬性：a)實體：圖書、讀者、借閱b)實體屬性：圖書（圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、價格）讀者（讀者編號、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式）借閱（借閱編號、讀者編號、圖書編號、借閱日期、歸還日期）2.2設計實體間聯(lián)系及聯(lián)系類型：a)圖書與借閱之間為一對多關系（一個圖書可以被多次借閱）b)讀者與借閱之間為一對多關系（一個讀者可以借閱多本書）c)借閱與圖書之間為多對一關系（一個借閱對應一個圖書）二、數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計要求：請根據(jù)給出的概念結構，設計一個符合數(shù)據(jù)庫邏輯結構的E-R圖。1.E-R圖設計：1.1實體：a)圖書（圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、價格）b)讀者（讀者編號、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式）c)借閱（借閱編號、讀者編號、圖書編號、借閱日期、歸還日期）1.2聯(lián)系：a)圖書與借閱之間為一對多關系，用實線連接圖書實體與借閱實體，并在連接線上標注“一”和“多”。b)讀者與借閱之間為一對多關系，用實線連接讀者實體與借閱實體，并在連接線上標注“一”和“多”。c)借閱與圖書之間為多對一關系，用實線連接借閱實體與圖書實體，并在連接線上標注“多”和“一”。三、數(shù)據(jù)庫物理結構設計要求：請根據(jù)給出的E-R圖，設計一個符合數(shù)據(jù)庫物理結構的表結構。1.表結構設計：1.1圖書表：圖書編號（主鍵）、書名、作者、出版社、出版日期、價格1.2讀者表：讀者編號（主鍵）、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式1.3借閱表：借閱編號（主鍵）、讀者編號（外鍵）、圖書編號（外鍵）、借閱日期、歸還日期四、數(shù)據(jù)庫完整性約束設計要求：請根據(jù)給出的表結構，設計數(shù)據(jù)庫的完整性約束。1.完整性約束設計：1.1圖書表：a)圖書編號：非空，唯一b)書名：非空c)作者：非空d)出版社：非空e)出版日期：非空f)價格：非空1.2讀者表：a)讀者編號：非空，唯一b)姓名：非空c)性別：非空d)年齡：非空e)聯(lián)系方式：非空1.3借閱表：a)借閱編號：非空，唯一b)讀者編號：非空，外鍵，引用讀者表中的讀者編號c)圖書編號：非空，外鍵，引用圖書表中的圖書編號d)借閱日期：非空e)歸還日期：非空四、數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化要求：請根據(jù)以下情況，提出數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化方案。1.描述：系統(tǒng)在處理大量數(shù)據(jù)查詢時，查詢響應時間較長，尤其在高峰時段，用戶等待時間明顯增加。2.優(yōu)化方案：a)優(yōu)化索引：檢查并調(diào)整現(xiàn)有索引，確保索引能夠提高查詢效率。b)緩存機制：引入查詢結果緩存，減少對數(shù)據(jù)庫的直接訪問，提高查詢響應速度。c)數(shù)據(jù)庫分區(qū)：根據(jù)查詢模式對數(shù)據(jù)庫進行分區(qū)，減少單個分區(qū)的數(shù)據(jù)量，提高查詢性能。d)數(shù)據(jù)庫服務器硬件升級：增加CPU、內(nèi)存或使用更快的存儲設備，提升數(shù)據(jù)庫處理能力。五、數(shù)據(jù)庫安全設計要求：請根據(jù)以下情況，設計數(shù)據(jù)庫安全策略。1.描述：系統(tǒng)需要保護用戶數(shù)據(jù)不被未授權訪問和篡改。2.安全策略設計：a)用戶認證：實施強密碼策略，并要求用戶定期更換密碼。b)權限控制：根據(jù)用戶角色和職責，設定不同級別的訪問權限。c)數(shù)據(jù)加密：對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲，確保數(shù)據(jù)安全。d)日志審計：記錄所有數(shù)據(jù)庫訪問和操作日志，便于跟蹤和監(jiān)控。六、數(shù)據(jù)庫備份與恢復要求：請根據(jù)以下情況，制定數(shù)據(jù)庫備份與恢復計劃。1.描述：數(shù)據(jù)庫需要定期備份，并在數(shù)據(jù)丟失或損壞時能夠迅速恢復。2.備份與恢復計劃：a)定期備份：設定每周或每月的數(shù)據(jù)庫備份計劃，確保數(shù)據(jù)不丟失。b)完整備份與增量備份：結合使用完整備份和增量備份，減少備份時間和恢復時間。c)備份存儲：將備份存儲在安全地點，如異地備份中心，以防止數(shù)據(jù)丟失。d)恢復測試：定期進行恢復測試，確保在發(fā)生故障時能夠成功恢復數(shù)據(jù)。本次試卷答案如下：一、數(shù)據(jù)庫概念結構設計1.1需求分析：1.1系統(tǒng)概述：本系統(tǒng)為一個圖書管理系統(tǒng)，包括圖書信息、讀者信息、借閱信息等模塊。1.2數(shù)據(jù)需求：a)圖書信息：包括圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、價格等屬性。b)讀者信息：包括讀者編號、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式等屬性。c)借閱信息：包括借閱編號、讀者編號、圖書編號、借閱日期、歸還日期等屬性。2.設計概念結構：2.1設計實體及實體屬性：a)實體：圖書、讀者、借閱b)實體屬性：圖書（圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、價格）讀者（讀者編號、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式）借閱（借閱編號、讀者編號、圖書編號、借閱日期、歸還日期）2.2設計實體間聯(lián)系及聯(lián)系類型：a)圖書與借閱之間為一對多關系（一個圖書可以被多次借閱）b)讀者與借閱之間為一對多關系（一個讀者可以借閱多本書）c)借閱與圖書之間為多對一關系（一個借閱對應一個圖書）解析思路：-分析需求，確定系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)需求。-根據(jù)需求設計實體和實體屬性，確保所有數(shù)據(jù)需求得到覆蓋。-確定實體間的關系，根據(jù)關系類型設計實體間的一對多、一對多和多對一關系。二、數(shù)據(jù)庫邏輯結構設計1.E-R圖設計：1.1實體：a)圖書（圖書編號、書名、作者、出版社、出版日期、價格）b)讀者（讀者編號、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式）c)借閱（借閱編號、讀者編號、圖書編號、借閱日期、歸還日期）1.2聯(lián)系：a)圖書與借閱之間為一對多關系，用實線連接圖書實體與借閱實體，并在連接線上標注“一”和“多”。b)讀者與借閱之間為一對多關系，用實線連接讀者實體與借閱實體，并在連接線上標注“一”和“多”。c)借閱與圖書之間為多對一關系，用實線連接借閱實體與圖書實體，并在連接線上標注“多”和“一”。解析思路：-根據(jù)概念結構設計E-R圖，包括實體、屬性和聯(lián)系。-確保E-R圖能夠準確反映實體間的關系，使用正確的連接線表示關系類型。-標注聯(lián)系類型，以便于后續(xù)邏輯結構設計。三、數(shù)據(jù)庫物理結構設計1.表結構設計：1.1圖書表：圖書編號（主鍵）、書名、作者、出版社、出版日期、價格1.2讀者表：讀者編號（主鍵）、姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式1.3借閱表：借閱編號（主鍵）、讀者編號（外鍵）、圖書編號（外鍵）、借閱日期、歸還日期解析思路：-根據(jù)E-R圖設計表結構，包括主鍵、外鍵、字段名和數(shù)據(jù)類型。-確保表結構能夠滿足邏輯結構設計的要求，包括實體和關系的映射。-設計外鍵約束，確保數(shù)據(jù)的完整性。四、數(shù)據(jù)庫完整性約束設計1.完整性約束設計：1.1圖書表：a)圖書編號：非空，唯一b)書名：非空c)作者：非空d)出版社：非空e)出版日期：非空f)價格：非空1.2讀者表：a)讀者編號：非空，唯一b)姓名：非空c)性別：非空d)年齡：非空e)聯(lián)系方式：非空1.3借閱表：a)借閱編號：非空，唯一b)讀者編號：非空，外鍵，引用讀者表中的讀者編號c)圖書編號：非空，外鍵，引用圖書表中的圖書編號d)借閱日期：非空e)歸還日期：非空解析思路：-分析表結構，確定需要設置的完整性約束。-確保主鍵和唯一約束能夠防止數(shù)據(jù)重復和唯一性破壞。-設置外鍵約束，保證數(shù)據(jù)的引用完整性。-確保所有字段非空約束，避免數(shù)據(jù)缺失。五、數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化1.描述：系統(tǒng)在處理大量數(shù)據(jù)查詢時，查詢響應時間較長，尤其在高峰時段，用戶等待時間明顯增加。2.優(yōu)化方案：a)優(yōu)化索引：檢查并調(diào)整現(xiàn)有索引，確保索引能夠提高查詢效率。b)緩存機制：引入查詢結果緩存，減少對數(shù)據(jù)庫的直接訪問，提高查詢響應速度。c)數(shù)據(jù)庫分區(qū)：根據(jù)查詢模式對數(shù)據(jù)庫進行分區(qū)，減少單個分區(qū)的數(shù)據(jù)量，提高查詢性能。d)數(shù)據(jù)庫服務器硬件升級：增加CPU、內(nèi)存或使用更快的存儲設備，提升數(shù)據(jù)庫處理能力。解析思路：-分析系統(tǒng)性能瓶頸，確定需要優(yōu)化的方面。-根據(jù)性能瓶頸，提出針對性的優(yōu)化方案。-確保優(yōu)化方案能夠有效提高數(shù)據(jù)庫性能。六、數(shù)據(jù)庫安全設計1.描述：系統(tǒng)需要保護用戶數(shù)據(jù)不被未授權訪問和篡改。2.安全策略設計：a)用戶認