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調查局四等申論題 105年 [資訊科學組] 資料庫應用概要

第 一 題

📖 題組:
一、請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分) (一)實體完整性(Entity Integrity) (二)兩階段鎖定(Two Phase Locking, 2PL) (三)部分功能相依(Partial Functional Dependency) (四)開放資料庫互連(Open Database Connectivity, ODBC) (五)樂觀並行控制(Optimistic Concurrency Control)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

實體完整性(Entity Integrity)

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看到「實體完整性」,應立刻聯想到關聯式資料庫中的「主鍵(Primary Key)」。作答時務必點出兩大核心規則:主鍵不可為空值(Null)且必須唯一(Unique),並舉例說明其識別紀錄的功用。

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「實體完整性(Entity Integrity)」指關聯式資料庫中,確保資料表中每一筆紀錄(Tuple)皆能被唯一識別的一項基本限制規則。其核心特徵包含: (1) 主鍵不可為空(No Null):組成主鍵(Primary Key)的任何屬性(Attribute)皆不得為空值(Null),因為若主鍵為空,則無法用來識別該筆資料。 (2) 主鍵值必須唯一(Unique):資料表內任兩筆紀錄的主鍵值不可重複。

小題 (二)

兩階段鎖定(Two Phase Locking, 2PL)

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看到「兩階段鎖定(2PL)」,應先聯想到其目的是為了資料庫並行控制,確保交易執行的「可循序性(Serializability)」。接著精準點出「擴張(取得鎖)」與「收縮(釋放鎖)」兩個不可交錯的階段,並補充其可能導致死結(Deadlock)的特性。

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「兩階段鎖定(Two Phase Locking, 2PL)」是資料庫管理系統中,用於確保多個交易並行執行時能維持「可循序性(Serializability)」的並行控制機制。其核心特徵為將交易的鎖定狀態嚴格劃分為兩個不可交錯的階段: (1) 擴張階段(Growing Phase):交易可以向系統請求並取得任何資料項目的鎖(Lock),但在此階段不能釋放任何鎖。 (2) 收縮階段(Shrinking Phase):交易可以釋放已取得的鎖,但一旦釋放了任何一個鎖,就不能再請求或取得新的鎖。

小題 (三)

部分功能相依(Partial Functional Dependency)

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看到「部分功能相依」,應立即聯想到資料庫正規化(Normalization)過程與複合主鍵。作答時需點出其定義(非鍵值屬性僅依賴部分主鍵)、造成的影響(資料冗餘與更新異常),以及它與第二正規化(2NF)的關係,並附上簡單範例以展現理解深度。

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「部分功能相依(Partial Functional Dependency)」指在關聯表中,某個非鍵值屬性(Non-key Attribute)僅依賴於複合主鍵(Composite Primary Key)的「一部分」,而非完整依賴於整個主鍵。 特徵包含: (1) 發生要件:必定發生於主鍵由兩個或兩個以上屬性組成的關聯表中,若是單一屬性主鍵的表則不會產生此現象。

小題 (四)

開放資料庫互連(Open Database Connectivity, ODBC)

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看到 ODBC,應立刻聯想到它是一個「標準的資料庫存取介面(API)」。作答時需精確點出它的核心目的(解決應用程式與不同異質 DBMS 之間的相容性問題),並說明它如何透過中介的「驅動程式(Driver)」來達成統一存取。

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「開放資料庫互連(ODBC)」係指一種標準的應用程式設計介面(API),主要用於讓應用程式能夠存取各種不同的關聯式資料庫管理系統(DBMS)。其特徵包含:(1) 統一存取介面:開發者只需撰寫一套標準的 SQL 指令與 ODBC API 呼叫,即可連接異質資料庫(如 Oracle、MySQL、SQL Server),無需為特定資料庫重寫程式;(2) 驅動程式架構:ODBC 的運作高度依賴中介的「ODBC 驅動程式(Driver)」,由驅動程式負責將應用程式發出的標準指令,轉譯為底層特定 DBMS 能解析的專屬指令;(3) 系統解耦:使應用程式邏輯與底層實體資料庫系統分離,提升軟體的可移植性。 實務應用為企業資訊系統的異質資料庫整合,例如透過 Excel 或 BI 商業分析軟體連接公司內部的多種關聯式資料庫以進行資料撈取與報表產製。

小題 (五)

樂觀並行控制(Optimistic Concurrency Control)

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看到「樂觀並行控制」,應立即聯想到與「悲觀鎖定(加鎖)」的對比。作答時需點出「不預先加鎖」、「假設衝突率低」的核心概念,並完整說明其運作的三個階段(讀取、驗證、寫入),最後補充其優缺點與適用場景(讀多寫少)。

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「樂觀並行控制(Optimistic Concurrency Control)」指一種資料庫交易的並行控制機制,其基於「交易間發生資料衝突的機率極低」之假設,在交易執行期間不對資料進行加鎖,以允許高度的系統併發。 特徵包含: (1) 運作三階段:交易過程分為「讀取階段(在工作區的本地副本操作)」、「驗證階段(檢查準備提交的資料是否與其他交易產生衝突)」與「寫入階段(若無衝突則正式提交寫入資料庫)」。

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