資訊處理 111 年資料庫應用考古題

某圖書館所建立的關聯式資料庫系統（Relational database system）中，定 義了三個表格，其中MEMBER 表格記錄會員基本資料，包含會員編號 （Mid）、姓名（Name）和連絡電話（Telephone）；BOOK 表格記錄書本 基本資料，包含國際標準書號（ISBN）、書名（Title）和出版社（Publisher）； BORROWER 表格記錄借閱資料，包含借書者（Mid）、書號（ISBN）和 借閱日期（Date）。除了日期之外，其餘屬性皆為字串型態。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： MEMBER（Mid, Name, Telephone） BOOK（ISBN, Title, Publisher） BORROWER（Mid, ISBN, Date） 請利用SQL 查詢指令，分別回答下列子題： 找出那些會員曾經借閱過“全華”出版社出版的書籍，列出其會員編號、 姓名和聯絡電話。（10 分） 針對每個出版社，找出那些會員曾經借閱過3 本以上（含）該出版社出 版的書籍，每一筆輸出包含出版社和符合條件的會員編號。（10 分） 定義一個名為TimeBookCount 的檢視表（view），輸出每個會員（以 Mid 代表）所借閱由“時報”出版社出版書籍的總數，並將檢視表的第一 個屬性命名為“Mid”，第二個屬性命名為“BookCount”。（10 分）

某一家高科技公司的關聯式資料庫包含員工、產品及研發三個表格。員 工表格記錄員工基本資料，包含員工編號、員工姓名；產品表格記錄產 品基本資料，包含產品編號、產品名稱、產品價格；研發表格記錄那些 員工參與研發那些產品的資料。這三個表格的關聯綱要（Relational Schema）如下所示： 員工（員工編號、員工姓名） 產品（產品編號、產品名稱、產品價格） 研發（員工編號、產品編號） 加底線的屬性為該表格之主鍵；例如，研發表格之主鍵為員工編號與產 品編號兩個屬性的組合。研發表格有員工編號與產品編號兩個外來鍵， 分別參照員工表格的主鍵員工編號與產品表格的主鍵產品編號。 請針對下列三個查詢問題，各寫出一個SQL 指令來進行查詢。 （每小題10 分，共30 分） 列出價格介於10000 與20000 之間（含10000 與20000）的每一種產 品之產品編號與產品名稱。 列出參與研發產品編號為‘P003’的產品的所有員工之姓名（姓名不要 重複）。 列出參與研發超過5 種產品的員工之員工編號。

假設在關聯式資料庫系統中，資料庫管理者（DBA）定義了一個MEMBER 表格，其中包含三個字串型態的屬性：Mid、Name、Telephone，並根據Mid 欄位定義一個名為“MyIndex”的B+-tree 索引（Index）。首先請說明 “MyIndex”索引的樹狀結構，包含其內部節點、葉節點、結構的特性等， 答案請以文字敘述或圖形呈現。其次請說明資料庫系統如何利用該索引結 構，提升下列SQL 查詢句的處理效能： select Name from MEMBER where Mid = ‘M001’（20 分）

擴充實體關係模型（Extended Entity-Relationship Model, EER Model）中 的父子型態關係（Supertype/Subtype Relationship）需要宣告兩個主要的 限制：完整性限制（Completeness Constraint）與互斥性限制（Disjointness Constraint）。（每小題10 分，共20 分） 完整性限制宣告父型態的一個實例是否必須屬於至少一個子型態，有 兩種可能：完全特殊化（Total Specialization）與部分特殊化（Partial Specialization），請分別定義之。 互斥性限制宣告父型態的一個實例是否可以同時屬於多個子型態，有 兩種可能：互斥（Disjoint）與重疊（Overlap），請分別定義之。

關聯式資料庫系統在實作異動處理（Transaction Processing）時，大多希望 能符合ACID 四個特性以確保資料庫內容的正確性。假設一個異動欲從P 帳戶轉1000 元到Q 帳戶，其中包含的六個指令如下表所示。請以該異動 具體說明ACID 所代表的四個要求分別為何？若沒有達到該要求會造成 什麼不良的影響？（20 分） 1. read(P) 2. P : = P – 1000 3. write(P) 4. read(Q) 5. Q : = Q + 1000 6. write(Q)

Z(P, Q, R, S)是一個關聯式資料表（Relational Table）的綱要，Z 為資料 表的名稱，P、Q、R、S 為資料表的四個屬性，P 為資料表的主鍵與唯一 的候選鍵。此外，該資料表有下列功能相依：（每小題15 分，共30 分） P Q, R, S Q S 資料表Z 符合第幾正規型式？原因為何？ 將資料表Z 正規化到適當的正規型式，寫出正規化之後每一個資料表 的綱要，包括資料表的名稱、屬性、主鍵及外來鍵（如果有的話）。

假設我們要建立書籍的資料，其中書籍的編號（No）和書名（Title）為字 串型態，而作者（Authors）則為數個字串組合而成的陣列，且每本書籍的 編號皆不與其他書籍相同。兩本書籍的範例資料如下表所示： No Title Authors 1 計概 [趙先生, 張小姐] 2 資料庫 [Silbers, Korth, Sudar] 針對上述的資料特性，首先請設計出符合第一正規化（First Normal Form） 的關聯式表格，每個表格標註其欄位名稱與主鍵，以及對應上表的範例資 料內容。其次，請將上述表格內容直接以一個集合（collection）內含兩個 JSON（JavaScript Object Notation）文件（document）表示，其中一本書籍對 應到一個JSON 文件。最後，根據你的答案，詳述結構化（structured）關聯 式資料和半結構化（semi-structured）JSON 資料表示法的差異性。（30 分）

機器學習（Machine Learning）主要任務可區分為監督式學習（Supervised Learning）與非監督式學習（Unsupervised Learning），監督式學習包括分 類（Classification）與迴歸（Regression），非監督式學習最常用的是分群 （Clustering）。（每小題10 分，共20 分） 分類與迴歸要預測的值最主要的差異為何？ 分類與分群所分析的資料最主要的差異為何？