資訊處理 109 年高等資料庫設計考古題

某航空公司的一趟飛機（Airplane）飛行（Fly）會有多個機組員（Crew） 以不同角色（Role）參與，飛行記錄有起飛地點名（Origin）、起飛時間 （DepTime）、到達時間（ArrTime）、到達目的地（Destination）、里程 （Miles）。時間均精確到「秒」。機組員團隊有不同的編號（CID）、姓名 （CName），飛機有不同的編號（ANO）、型號（Model）。下圖是某設計 師所繪製的實體關係圖（ER 圖，Entity-Relationship Diagram），其中每一 實體（矩形）鄰近某關係（菱形）間均有一對（min,max）的限制，代表 該實體參與該關係之min（至少）、max（至多）次數限制，*代表沒有限 制。屬性劃實底線者（有CID、ANO、DepTime）為Primary Key（主鍵） 的一部分。 下面答題，除了原圖中所示的英文屬性外，不得再假設任何其他屬性。 要求： 請先寫出上面敘述所隱含的所有功能相依（Functional Dependency）。 （2分） 請將此ER 圖轉化成關聯式資料庫綱要（Schema）。（6分） 上述的Schema，若不是在第三正規化（3rd Normal Form），請將其 轉為符合第三正規化關聯式資料庫綱要。（6分） 請評估此設計師的ER 圖是否正確？如不是，請說明其問題，並請另 繪出你建議的ER 圖。（10分） 請將上述的你自己「建議的ER 圖」轉為符合第三正規化關聯式資 料庫綱要。並與所得到的答案相比較。（6分） ArrTime Origin

下圖是某實體關係圖（Entity-Relationship Diagram），其中每一實體（矩 形）或弱實體（雙矩形）鄰近某關係（菱形）間均有一對（min,max）的 限制，代表該實體參與該關係之min（至少）、max（至多）次數限制， *代表沒有限制。屬性劃實底線者（如FK）為Primary Key（主鍵）的一 部分、劃虛底線者（如GK）為Partial Key。箭頭is-a 代表某實體（如S） 為另一實體（如H）的特殊化（Specialization）。請在同時兼顧日後運作 效率與語意正確的原則，寫出其對應的關聯（Relation）式資料庫綱要 （Schema）： 做為下一子題的草稿，請以「關聯（屬性1, 屬性2,…）」方式先寫出應 有的所有關聯表格；同時，必須標示出每個關聯的主鍵。（16分） 進一步，請針對實體關係圖中G、H、S、R5四者應有的關聯表格，以 SQL 語法寫出其綱要，欄位的資料型態均假設為固定字串，長度可自 行假設。但重點是：每一關聯均需以SQL 語法註明其主鍵、所有的候 選鍵（Candidate Key），以及標註應有的參考完整性限制（Referential Integrity Constraints），為求簡化，違反參考完整性限制時行動均假設 為RESTRICT。（14分） F G E R1 R2 (0,*) (1,1) (1,*) (1,*) FK GK R5 (1,*) (0,*) EK D R3 H S is-a HK SK B C A (0,*) (1,1) A1 J is-a

當設計資料庫管理軟體（DBMS）時，同時接取的管理（Concurrency Control）是重要議題。假設某段期間，資料庫運作環境只有T1、T2兩個 交易，他們遵守basic two-phrase locking（基本的兩階段鎖定協定）。下 圖表示若從頭到尾執行結束時，T1、T2原先想完成的operation。 T1原預定交易內容 T2原預定交易內容 read_lock( β ); read_item( β ); write_lock( γ ); read_item( γ ); γ: = 110β-101001; write_item( γ ); write_lock( α ); read_item( α ); α: = α+105γ; read_lock( α ); read_item( α ); write_lock( β ); β: = α+β; write_item( β ); unlock( α ); unlock( β ); commit; write_item( α ); unlock( α ); unlock( β ); unlock( γ ); commit; 隨著時間軸往下，兩交易前面一些operation 的進行交織如下： T1 T2 read_lock( β ); read_item( β ); write_lock( γ ); read_item( γ ); γ: = 110β-101001; write_item( γ ); write_lock( α ); … … read_lock( α ); read_item( α ); write_lock( β ); … … 若DBMS 的deadlock 預防機制分別如下，會發生什麼情況？請分別說 明(a)在該機制下，兩個交易中間因某些operation 的衝突狀況，以及(b)整 體而言，隨著時間的進行，兩個交易最後的狀況；尤其說明還會有 deadlock 嗎？（每小題10分，共20分） deadlock 預防機制採Wait-die deadlock 預防機制採Wound-wait 時 間 進 行

假設我們要設計關聯式資料庫，採用由下而上的合成法的設計作法，其 Universal Relation 綱要包含10個屬性為R(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J)。已知的 功能相依為： {I,J}H {I,G}{E,F} {G,J}{C,D} {G,J}A JB CA 請以功能相依的推導、封閉（Closure）的概念，找出R 所有的候選鍵 （請呈現你的功能相依推導）。（6分） 請分解R 為滿足第三正規化的關聯資料庫綱要。（14分）