數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師考試2025數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)試題解析

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師考試2025數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)試題解析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計（40分）要求：請根據(jù)給出的需求描述，完成關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，包括確定關(guān)系模式、屬性類型、主鍵、外鍵等。1.需求描述：某公司是一家大型圖書銷售公司，擁有多家門店。公司銷售各類圖書，包括書籍、雜志和電子書。每位顧客可以購買多種圖書，每位顧客只能有一個賬戶。公司需要記錄每位顧客的姓名、性別、出生日期、聯(lián)系電話和郵箱地址。圖書信息包括書名、作者、出版社、出版日期、ISBN、類別、價格等。每本書可以有一個或多個類別，每個類別可以包含多本書。（1）請給出圖書銷售公司的關(guān)系模式，包括所有關(guān)系名、屬性名和屬性類型。（2）請確定每個關(guān)系的主鍵和外鍵。（3）請說明如何處理圖書類別和圖書之間的多對多關(guān)系。二、SQL語言（30分）要求：請根據(jù)給出的SQL語句，完成以下操作。1.假設(shè)有一個名為“employee”的表，包含以下字段：emp_id（員工編號，主鍵）、name（姓名）、age（年齡）、department_id（部門編號）、salary（工資）。（1）請編寫SQL語句，查詢所有年齡大于30歲的員工姓名和年齡。（2）請編寫SQL語句，查詢所有工資在5000元到8000元之間的員工姓名和工資。（3）請編寫SQL語句，查詢所有屬于“銷售部”的員工姓名和部門編號。2.假設(shè)有一個名為“customer”的表，包含以下字段：customer_id（客戶編號，主鍵）、name（姓名）、email（郵箱地址）、address（地址）。（1）請編寫SQL語句，插入一條新記錄，客戶編號為1，姓名為“張三”，郵箱地址為“zhangsan@”，地址為“北京市朝陽區(qū)”。（2）請編寫SQL語句，更新客戶編號為2的記錄，將郵箱地址修改為“zhangsan123@”。（3）請編寫SQL語句，刪除客戶編號為3的記錄。三、數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化（20分）要求：請根據(jù)給出的查詢語句，分析其性能瓶頸，并提出優(yōu)化建議。1.假設(shè)有一個名為“sales”的表，包含以下字段：sale_id（銷售編號，主鍵）、customer_id（客戶編號）、product_id（產(chǎn)品編號）、quantity（數(shù)量）、sale_date（銷售日期）。（1）請分析以下查詢語句的性能瓶頸，并給出優(yōu)化建議：SELECTcustomer_id,SUM(quantity)AStotal_quantityFROMsalesWHEREsale_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_id;（2）請分析以下查詢語句的性能瓶頸，并給出優(yōu)化建議：SELECTcustomer_id,product_id,SUM(quantity)AStotal_quantityFROMsalesWHEREsale_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_id,product_id;2.假設(shè)有一個名為“orders”的表，包含以下字段：order_id（訂單編號，主鍵）、customer_id（客戶編號）、order_date（訂單日期）、total_amount（訂單金額）。（1）請分析以下查詢語句的性能瓶頸，并給出優(yōu)化建議：SELECTcustomer_id,COUNT(order_id)AStotal_ordersFROMordersWHEREorder_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_id;（2）請分析以下查詢語句的性能瓶頸，并給出優(yōu)化建議：SELECTcustomer_id,SUM(total_amount)AStotal_amountFROMordersWHEREorder_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_id;四、數(shù)據(jù)庫安全與保護（30分）要求：請根據(jù)以下場景，描述如何確保數(shù)據(jù)庫的安全。1.描述數(shù)據(jù)庫安全策略，包括用戶訪問控制、數(shù)據(jù)加密、備份與恢復(fù)策略。2.分析以下安全威脅：SQL注入、跨站腳本攻擊（XSS）、未授權(quán)訪問、數(shù)據(jù)泄露。3.提出防止上述安全威脅的措施。五、數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化（30分）要求：請根據(jù)以下場景，提出數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化的方案。1.假設(shè)有一個名為“transactions”的表，包含以下字段：transaction_id（交易編號，主鍵）、customer_id（客戶編號）、product_id（產(chǎn)品編號）、quantity（數(shù)量）、transaction_date（交易日期）。（1）請描述如何優(yōu)化查詢，以加快以下查詢語句的執(zhí)行速度：SELECTproduct_id,SUM(quantity)AStotal_quantityFROMtransactionsWHEREtransaction_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYproduct_id;（2）請描述如何優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲，以減少表的大小和提高查詢效率。2.假設(shè)有一個名為“orders”的表，包含以下字段：order_id（訂單編號，主鍵）、customer_id（客戶編號）、order_date（訂單日期）、total_amount（訂單金額）。（1）請描述如何優(yōu)化查詢，以加快以下查詢語句的執(zhí)行速度：SELECTcustomer_id,COUNT(order_id)AStotal_ordersFROMordersWHEREorder_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_id;（2）請描述如何優(yōu)化索引策略，以提高查詢效率。六、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)（40分）要求：請根據(jù)以下需求，設(shè)計一個簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。1.需求描述：設(shè)計一個簡單的圖書館管理系統(tǒng)，包含以下實體：圖書（Book）、作者（Author）、讀者（Reader）和借閱記錄（BorrowRecord）。（1）請給出每個實體的屬性列表。（2）請描述實體之間的關(guān)系，并確定每個關(guān)系是單一關(guān)系、一對多關(guān)系還是多對多關(guān)系。（3）請設(shè)計每個實體的關(guān)系模式，包括關(guān)系名、屬性名和屬性類型。（4）請確定每個關(guān)系模式的主鍵和外鍵。本次試卷答案如下：一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計（40分）1.關(guān)系模式：-圖書（Book）-Book_ID（整數(shù)，主鍵）-Title（字符串）-Author_ID（整數(shù)）-Publisher（字符串）-Publish_Date（日期）-ISBN（字符串）-Category_ID（整數(shù)）-作者（Author）-Author_ID（整數(shù)，主鍵）-Name（字符串）-Birth_Date（日期）-Nationality（字符串）-顧客（Customer）-Customer_ID（整數(shù)，主鍵）-Name（字符串）-Gender（字符串）-Birth_Date（日期）-Phone_Number（字符串）-Email（字符串）-借閱記錄（BorrowRecord）-Record_ID（整數(shù)，主鍵）-Customer_ID（整數(shù)）-Book_ID（整數(shù)）-Borrow_Date（日期）-Return_Date（日期）（2）主鍵和外鍵：-Book：Book_ID（主鍵）-Author：Author_ID（主鍵）-Customer：Customer_ID（主鍵）-BorrowRecord：Record_ID（主鍵），Customer_ID（外鍵），Book_ID（外鍵）-Book與Author：多對多關(guān)系，通過Book和Author的ID關(guān)聯(lián)-Book與Category：一對多關(guān)系，Book的Category_ID作為外鍵關(guān)聯(lián)到Category-Customer與BorrowRecord：一對多關(guān)系，Customer的ID作為外鍵關(guān)聯(lián)到BorrowRecord2.處理圖書類別和圖書之間的多對多關(guān)系：可以通過創(chuàng)建一個新的關(guān)系模式“Book_Category”，包含兩個外鍵，一個指向Book，一個指向Category，來實現(xiàn)圖書與類別之間的多對多關(guān)系。二、SQL語言（30分）1.（1）查詢年齡大于30歲的員工姓名和年齡：```sqlSELECTname,ageFROMemployeeWHEREage>30;```（2）查詢工資在5000元到8000元之間的員工姓名和工資：```sqlSELECTname,salaryFROMemployeeWHEREsalaryBETWEEN5000AND8000;```（3）查詢屬于“銷售部”的員工姓名和部門編號：```sqlSELECTname,department_idFROMemployeeWHEREdepartment_id=(SELECTdepartment_idFROMdepartmentWHEREname='銷售部');```2.（1）插入一條新記錄：```sqlINSERTINTOcustomer(customer_id,name,email,address)VALUES(1,'張三','zhangsan@','北京市朝陽區(qū)');```（2）更新客戶郵箱地址：```sqlUPDATEcustomerSETemail='zhangsan123@'WHEREcustomer_id=2;```（3）刪除客戶記錄：```sqlDELETEFROMcustomerWHEREcustomer_id=3;```三、數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化（20分）1.（1）查詢語句性能瓶頸及優(yōu)化建議：性能瓶頸可能在于`sale_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'`這一條件，因為它會涉及到全表掃描。優(yōu)化建議是創(chuàng)建一個索引在`sale_date`上。優(yōu)化后：```sqlSELECTcustomer_id,SUM(quantity)AStotal_quantityFROMsalesWHEREsale_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_idORDERBYcustomer_id;```2.（1）查詢語句性能瓶頸及優(yōu)化建議：性能瓶頸可能在于`sale_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'`這一條件，同樣可能需要全表掃描。優(yōu)化建議是創(chuàng)建索引在`sale_date`和`product_id`上。優(yōu)化后：```sqlSELECTcustomer_id,product_id,SUM(quantity)AStotal_quantityFROMsalesWHEREsale_dateBETWEEN'2022-01-01'AND'2022-12-31'GROUPBYcustomer_id,product_idORDERBYcustomer_id,product_id;```四、數(shù)據(jù)庫安全與保護（30分）1.數(shù)據(jù)庫安全策略：-用戶訪問控制：使用角色和權(quán)限管理系統(tǒng)，確保用戶只能訪問其需要的數(shù)據(jù)。-數(shù)據(jù)加密：對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲，例如使用SSL/TLS加密傳輸和存儲。-備份與恢復(fù)策略：定期備份數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)可恢復(fù)。2.安全威脅及措施：-SQL注入：通過參數(shù)化查詢和輸入驗證來防止SQL注入。-跨站腳本攻擊（XSS）：對用戶輸入進行編碼，使用內(nèi)容安全策略（CSP）。-未授權(quán)訪問：實施嚴格的訪問控制策略，使用多因素認證。-數(shù)據(jù)泄露：監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)活動，使用數(shù)據(jù)泄露檢測工具。五、數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化（30分）1.（1）查詢語句性能瓶頸及優(yōu)化建議：-優(yōu)化建議：在`transaction_date`字段上創(chuàng)建索引，并考慮對`quantity`字段進行聚合計算時使用索引。（2）數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化建議：-使用合適的存儲引擎，如InnoDB，以支持行級鎖定和事務(wù)。-對經(jīng)常查詢的字段建立索引，如`customer_id`和`product_id`。2.（1）查詢語句性能瓶頸及優(yōu)化建議：-優(yōu)化建議：在`order_date`字段上創(chuàng)建索引，并考慮對`total_amount`字段進行聚合計算時使用索引。（2）索引策略優(yōu)化建議：-根據(jù)查詢模式創(chuàng)建適當(dāng)?shù)膹?fù)合索引，如同時包含`customer_id`和`order_date`的索引。-定期維護索引，如重建或重新組織索引，以保持其效率。六、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)（40分）1.實體屬性列表：-圖書（Book）：Book_ID,Title,Author_ID,Publisher,Publish_Date,ISBN,Category_ID-作者（Author）：Author_ID,Name,Birth_Date,Nationality-讀者（Reader）：Customer_ID,Name,Gender,Birth_Date,Phone_Number,Email-借閱記錄（BorrowRecord）：Record_ID,Customer_ID,Book_ID,Borrow_Date,Return_Date2.實體關(guān)系：-圖書與作者：多對多關(guān)系，通過Book和Author