資訊處理 112 年資料庫應用考古題

請定義資訊（Information）與詮釋資料（Metadata），並說明它們和資料 （Data）的差別。（20 分）

資料庫系統的設計原則，是根據資料抽象化（data abstraction）的概念， 將資料分作不同層，包含：實體層（physical level）、邏輯層（logical level） 和視界層（view level）。請分別敘述每一層的功能或功用為何？並說明 將資料分做三層的好處。（20 分）

國立ABC大學的校務行政電腦化，其中有關教務資料，擬採用資料庫系 統，經系統分析後，得到如下需求（Requirements）： ABC大學由許多學系（DEPARTMENT）組成，每一學系有系代碼 （DeptId）與系名稱（DeptName），系代碼可區別不同學系。 各學系會開許多課程（COURSE），每一課程有課程代碼（CrsId）、課程 名稱（CrsName）、課程說明（CrsDescrip）與課程學分數（CrsCredit）， 課程代碼可區別不同課程。 每一學系有許多學生（STUDENT），每個學生有學生代碼（StudId）、學 生姓名（StudName）與學生電子信箱（StudEmail），有學生會有多個電 子信箱，學生代碼可區別不同學生。 每一學系由許多教授（PROFESSOR）組成，每一教授有教職員工代碼 （ProfId）、姓名（ProfName）與職稱（ProfRank），教職員工代碼可區 別不同教授。 每個學系會開授許多課程，每一課程僅由一學系開授。 每個學系會有許多學生，每一學生僅隸屬於一學系。 每個學系會有許多教授，每一教授僅隸屬於一學系。 每一教授可以開授許多門課程，每一門課程僅由一個教授開授。 每一學生可以修習許多課程，每一課程也可由許多學生來修習，每一學 生修習的課程有一成績（Grade）。 請設計此教務關聯式資料庫綱要（Relational Database Schema），並標示出 此資料庫關聯（Relations）的主鍵（Primary Key）與外來鍵（Foreign Key）。 （25分）

在擴充實體關係模型（Extended Entity-Relationship Model, EER Model）中， 必須在父子型態關係（Supertype/Subtype Relationship）上描述兩種限制 （Constraints），請說明這兩種限制。（20 分）

假設要為一個電子商務網站設計資料庫，請根據下列需求利用實體關係 模式（Entity-Relationship model）進行規劃，並畫出對應的實體關係圖 （ER-diagram）： 每個物品都要記錄其編號、名稱、製造廠商和價錢。 每個會員都要記錄其會員編號、姓名、地址和電話。 每個訂單都要記錄其訂單編號、由那個會員下訂、訂單成立的日期、 應付的總金額、包含那些物品和每個物品被購買的個數等。 一個訂單只能隸屬於一個會員，但可包含多項物品。 請注意圖中必須標明實體集合、關係集合、屬性、主鍵和對應數量限制 （mapping cardinality）等，也可使用擴充實體關係模式（Extended ER model, EER）的表示法。（20 分）

給予一關聯綱要EMP-DEPT（EmpId, EmpName, EmpBdate, EmpAddr, DeptNum, DeptName, DmgrId），主鍵（Primary Key）為{EmpId}，此關聯 綱要記錄員工參與部門的相關資料，員工有員工編號（EmpId）、員工姓 名（EmpName）、員工生日（EmpBdate）與員工地址（EmpAddr），部門 有部門編號（DeptNum）、部門名稱（DeptName）與部門經理編號（DmgrId）， 而且給予一組功能依附性（Functional Dependencies ）{{EmpId} → {EmpName, EmpBdate, EmpAddr}，{DeptNum}→{DeptName, DmgrId}}， 關聯綱要EMP-DEPT是否為2NF？如不是，請將EMP-DEPT正規化至2NF， 然後正規化至3NF，並論述分割（Decompose）的理論基礎。（25分）

在關聯式資料庫（Relational Database）的正規化理論（Normalization Theory）中，決定者（Determinant）與候選鍵（Candidate Key）的定義分 別為何？決定者與候選鍵之間的關係為何？（30 分）

假設有一個商家的關聯式資料庫系統，以四個表格記錄會員、貨品、購 買紀錄和每筆訂單的物品清單等資料，而整數型態的屬性有以下三個： 價錢（price）、應付金額（amount）和數量（quantity），其餘的屬性型態 皆為字串。其完整綱要（schema）如下所示，其中每個表格的主鍵以底 線標註： Member（accountNO, name, telephone） Item（itemNO, name, price） ShoppingRecord（orderID, accountNO, amount） ShoppingList（orderID, itemNO, quantity） 請利用SQL 查詢指令，分別回答以下子題。（每小題10 分，共30 分） 找出名為「張三」會員的所有購買紀錄，包含該筆紀錄的編號和應付 金額。 針對名為「張三」的會員，找出購買總數量超過5 個以上（含）的貨 品，每一筆輸出需包含貨品編號和購買總數量。 找出累計所有會員花了最多錢購買的貨品，輸出該貨品的編號。

給予下列二個行程（Schedules）A與B，請用一圖形演算法，利用行程中 的讀（Read）與寫（Write）動作（Operations）構成圖形，圖形邊（Edge） 上標示讀寫的資料項目（Data Items），以此演算法論述A與B兩行程是否 具序列性（Serializability）？如具序列性，請寫出對等序列行程（Equivalent Serial Schedule）。（25分） (a) transaction T1 transaction T2 transaction T3 Time read(X); write(X); read(Y); write(Y); read(Z); read(Y); write(Y); read(X); write(X); read(Y); read(Z); write(Y); write(Z); Schedule A (b) transaction T1 transaction T2 transaction T3 Time read(X); write(X); read(Y); write(Y); read(Z); read(Y); write(Y); read(X); write(X); read(Y); read(Z); write(Y); write(Z); Schedule B

資料倉儲（Data Warehouse）的設計是採用維度模式（Dimension Model）， 請列出維度模式的三種綱要（Schema），並說明這三種綱要的架構。（30 分）

關聯式資料庫綱要設計的基本原則是要符合正規化的規定，請詳述何謂 第一正規化（First Normal Form）？並設計一個表格舉例說明，若不符合 第一正規化會帶來何種問題。反之，可延伸標記式語言（Extensible Markup Language, XML）資料或JSON（JavaScript Object Notation）資料 則支援巢狀（nested）的表示法。同樣舉出一個實例說明該表示法為何， 以及可以帶來何種好處？（30 分）

分散式資料庫為一個分散在電腦網路的許多在邏輯上相關資料庫的集 合，請畫出分散式資料庫系統三層主從伺服器架構（Three-tier Client-server Architecture），並論述其運作原理，分散資料的管理具有不同層次（Levels） 的透明度（Transparency），請論述三種透明度及相關技術。（25分）

試說明下列名詞之意涵：（每小題5 分，共10 分） 第二正規化（Second Normal Form）的定義 何謂NoSQL