資訊處理 110 年資料庫應用考古題

某一個連鎖商店要建置一個關聯式資料庫（Relational Database），請設計 一個資料庫綱要（Database Schema）以滿足下列資料需求：（30 分） 商店（Store）：每一家商店有一個商店編號（SID）、商店名稱（Name）、 以及商店所在的城市名稱（City），每一家商店的商店編號是唯一的。 顧客（Customer）：每一位顧客有一個顧客編號（CID）、姓名（Name）、 性別（Gender）、地址（Address）、以及若干個電話號碼（Phone）， 每一位顧客的顧客編號是唯一的。 交易（Transaction）：每一筆交易記錄顧客編號（CID）、商店編號（SID）、 交易日期與時間（Time）、以及交易金額（Amount），每一筆交易是由 顧客編號、商店編號、以及交易日期與時間來唯一識別。

請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共25 分） Replication independence in a distributed database system B+-tree Entity integrity rule Boyce-Codd Normal Form（BCNF） NOSQL

假設在某關聯式資料庫（Relational database）中，資料庫管理者（Database Administrator, DBA）執行如下之SQL 指令以定義CUSTOMER 和 PURCHASE 兩個表格： create table CUSTOMER (cid char(2), name varchar(10), city varchar(10), primary key(cid)); create table PURCHASE (cid char(2), mid char(2), amount integer, primary key (cid, mid), foreign key(cid) references CUSTOMER); 若使用者依序執行下列六個SQL 指令，  指令一：insert into CUSTOMER values (‘C1’, ‘John’, ‘Taipei’);  指令二：insert into PURCHASE values (‘C1’, ‘M1’, 10);  指令三：insert into CUSTOMER values (‘C1’, ‘Mary’, ‘Taichung’);  指令四：insert into PURCHASE values (‘C1’, ‘M2’, 1);  指令五：update CUSTOMER set cid = ‘C2’ where cid = ‘C1’;  指令六：delete from PURCHASE where cid = ‘C1’; 請針對指令三至指令六此四個指令，分別說明其執行之後所產生的效 果，並加以解釋之。舉例來說，若某指令可順利執行，請說明是那些表 格受到影響，並詳述更新後的表格內容。反之，則請說明是表格定義中 的那項限制，導致該指令無法順利更新表格內容。（20 分）

請定義資料庫管理系統的四個基本名詞：資料庫（Database）、資料（Data）、 資訊（Information）、詮釋資料（Metadata）。（20 分）

假設我們有一個投資公司的資料庫包含以下屬性：B-Broker, O-Office of a broker, I-Investor, S-Stock, Q-Quantity of stock owned by an investor, D-dividend paid by a stock。整體schema R =（B, O, I, S, Q, D）。假設此 資料庫有以下functional dependency, I →B, IS →Q, B →O, S →D。 列舉所有R 的candidate keys。（5 分） 寫出一個lossless-join 分解使得R 分解後滿足BCNF。（10 分）

假設關聯式資料庫中定義三個表格，其中CUSTOMER 表格記錄顧客基 本資料，包含顧客編號（Cid）、姓名（Name）和所居住的城市（City）； MERCHANDISE 表格記錄貨品基本資料，包含貨品編號（Mid）和價格 （Price）；PURCHASE 表格則為購買資料，記錄了某位顧客（Cid）於某 日（Date）購買某個貨品（Mid）的數量（Amount）。在這些表格的欄位 中，除了價格和數量二者為數值型態的屬性，其餘皆為字串型態。此三 個表格的綱要簡列如下，且每個表格的主鍵以底線標註： CUSTOMER(Cid, Name, City) MERCHANDISE(Mid, Price) PURCHASE(Cid, Mid, Date, Amount) 請根據以下兩個資訊需求分別寫出對應的SQL 查詢指令，注意每個小題 皆各自對應到單一的SQL 查詢句，但是可以使用子查詢句（Subquery） 或類似功能的寫法。 請問所有住在臺北市的顧客，總共花了多少錢在購買物品上？（10 分） 試找出那些顧客購買貨品編號“M1”的總數量，超過編號“C2”顧客購買 貨品編號“M1”的總數量，並輸出那些顧客的編號。（10 分）

T（A, B, C, D, E, F, G）是一個關聯式資料庫表格的綱要，其中T 為表格 名稱，A、B、C、D、E、F、G 為表格的七個屬性，（A, E）為表格的組 合主鍵（Composite Primary Key），同時也是該表格唯一的候選鍵（Candidate Key）。另外，該表格有下列功能相依（Functional Dependency）： A B, C, D C D E F （A, E）G 請問表格T 符合第幾正規型式（Normal Form）？請說明理由。（10 分） 表格T 應該要正規化到第幾正規型式才適當？請將表格T 正規化到適 當的正規型式，寫出正規化之後每一個表格的綱要，包括表格名稱、屬 性、主鍵、以及外來鍵（如果有外來鍵的話）。（15 分）

請解釋何謂SQL injection 以及要如何預防？（10 分）常見的SQL injection 攻擊手法為「略過權限檢查」與「注入SQL 子語法」等，請寫出一段有SQL injection 漏洞的網頁程式碼以及可能的SQL injection 攻擊寫法。（10 分）

假設某公司欲建立一個關聯式資料庫系統，以管理內部員工使用公務車 輛的狀況，該公司並限制一個員工在一天之內最多只能借用一部車輛。 假設表格定義為UNIVERSAL（Tag, Year, ID, Title, Date），其內每一筆資 料列（Tuple）記錄了某部車輛的車牌（Tag）和購買年份（Year），使用 該台車輛的員工編號（ID）和職稱（Title），以及使用的日期（Date）。請 針對此表格的5 個屬性，列出三個合理且有意義（Non-Trivial）的函數 相依式（Functional Dependency），並針對所列出的每一項式子，解釋其 合理性或詳述其所代表的限制。接著根據你所列出的函數相依式，分析 此UNIVERSAL 表格，是否符合BCNF 正規化格式（Boyce-Codd Normal Form）。（20 分）

資料倉儲設計最常使用的資料模型為多維度資料模型，是以星狀綱要、雪 花狀綱要或事實星座綱要的形式存在，請先分別說明星狀綱要、雪花狀綱 要與事實星座綱要，然後比較星狀綱要與雪花狀綱要之優缺點。（25 分）

根據以下關聯資料表架構，老師可開設多門課程，同一門課可以有多位 教師，學生也可以修多門課程，修過課程就會有分數。 student（SID, Sname, Sage, Ssex）// 學生編號, 姓名, 年紀, 性別 course（CID, Cname, TID）// 課程編號, 課名, 教師編號 teacher（TID, Tname）// 教師編號, 教師名稱 score（SID, CID, sc）// 學生編號, 課程編號, 分數 寫出以下SQL 查詢 查詢學生名字中含有「Alan」的男學生人數。（5 分） 查詢Alan 修過的課中，那門課只由一位老師開課的課程名稱。（5 分） 查詢修過課程所有成績之平均成績大於等於60 分的同學的學生編號 和學生姓名和平均成績。（10 分） 查詢學過編號為「01」但是沒有學過編號為「02」課程的同學編號與 其修「01」課的分數。（10 分） 查詢沒有學過全部課程的同學的編號。（10 分）

資料庫系統中，經常使用「鎖」 （Lock）的機制來進行交易處理（Transaction Processing）中的併行控制（Concurrency Control），而該機制允許某個資 料項目（Data Item）被「共享鎖」（Shared Lock）或「排他鎖」（Exclusive Lock）鎖定。請問這兩種不同鎖定的模式，對一個資料項目的使用方式 所造成的限制各自為何？另外，資料項目可以小到一筆資料列（Tuple） 或紀錄（Record），也可以大到涵蓋一整個表格或資料庫。請分析資料項 目的大小對系統的效能影響為何？（20 分）

資料庫領域有許多專門術語，請敘述下列術語之意涵： 參與限制（Participation Constraint）（4 分） 基數限制（Cardinality Constraint）（4 分） View（4 分） 外來鍵（Foreign Key）（4 分） 叢集索引（Clustered Index）（4 分）

假設在某個MongoDB 的資料庫中，有個Collection 叫做“student”，其中 每個物件表示學生的編號（_id）、姓名（name）包含名（first）和姓（last） 以及就讀的學系名稱（department）。一個範例物件以JSON 格式表示如 下所列： {"_id": "1", "name": { "first": "Ted", "last": "Codd" }, "department": "CS" } 請以Mongo 語法，依序寫出符合下述要求的指令： 找出姓為“Codd”的學生，並限定只輸出第一位。（10 分） 刪除所有就讀“CS”系的學生資料。（10 分）