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調查局四等申論題 106年 [資訊科學組] 資料庫應用概要

第 一 題

📖 題組:
在關聯式資料庫(relational database),資料冗餘或資料重複(data redundancy)是一個要避免的情況。試問:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

資料冗餘會帶來那些問題?(請以條列方式列出每一個問題,並對每一個問題加以說明)(10 分)

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看到「資料冗餘帶來的問題」,應立即聯想到關聯式資料庫設計中未經正規化所產生的「異常(Anomalies)」概念。答題時需依序點出「更新異常、新增異常、刪除異常」三大核心問題,並補充對硬體與系統的影響(儲存空間浪費、效能降低),輔以簡要情境說明,以展現觀念的清晰度。

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【破題】資料冗餘(Data Redundancy)是指同一筆實體資料在資料庫的不同位置被重複儲存的現象,此情況將嚴重破壞資料庫的完整性與運作效率。 【論述】 資料冗餘主要會帶來以下五大問題:

小題 (二)

什麼是控制冗餘(controlled redundancy)?(5 分)

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看到「控制冗餘」,應立即聯想到這是一種與「無效冗餘」相對的「刻意為之」的妥協策略。答題時需精準點出其定義(在系統監控下刻意保留的重複資料)、主要目的(如反正規化提升查詢效能、系統備援),以及其實作關鍵(必須維持資料一致性)。

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「控制冗餘(Controlled Redundancy)」指在關聯式資料庫設計與管理中,為達成特定系統需求,由資料庫管理系統(DBMS)或管理者「刻意保留且受嚴格監控」的資料重複現象。 其特徵包含:(1)目的性:通常是為了打破正規化限制以減少繁重的關聯查詢(JOIN)成本,從而提升系統讀取效能;或為了容錯機制。(2)受控性:重複的資料必須由 DBMS(如透過觸發程序、約束條件)或應用程式負責同步維護,以確保更新時不會發生資料不一致的異常(Anomaly)。 實務應用為:(1)反正規化(Denormalization):在正式環境中刻意新增冗餘欄位以加速報表產出。(2)資料複製(Replication):在分散式資料庫中建立資料副本,以提高系統可用性與存取速度。

小題 (三)

為什麼有控制冗餘產生?(5 分)

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看到此題應立刻聯想「正規化(減少冗餘)」與「反正規化(控制冗餘)」的拉扯。思考核心在於『效能與空間的權衡(Trade-off)』,可從提升查詢速度(減少 Join)、保存歷史紀錄快照,以及分散式系統的容錯備援三個實務角度切入作答。

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【破題】 在關聯式資料庫中,雖然不受控的資料冗餘會導致儲存空間浪費及「更新異常(Update Anomaly)」,但在實務設計上,為了平衡系統運作需求,常會刻意保留部分冗餘,即所謂的「控制冗餘(Controlled Redundancy)」。 【論述】

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