110 中華郵政招考營運職 資料庫管理 關聯式資料庫系統技術 考古題詳解

核心觀念

本題考查三個資料庫管理基本觀念：

1. 正規化各階段所消除的資料相依問題。
2. 預存程序的定義與實務優點。
3. 實體關係模型中的多對多關係及其資料表設計方式。

本題非選擇題，因此沒有選項需要逐一分析。

解題方法

判斷正規型式時，先辨識題目所描述的相依問題：

• 第一正規型式（1NF）：消除重複群組，使每個欄位值具原子性。
• 第二正規型式（2NF）：消除部分相依，主要針對複合主鍵。
• 第三正規型式（3NF）：消除遞移相依。
• Boyce-Codd 正規型式（BCNF）：要求每一個決定因素都是候選鍵。

因此，題目明確提到「消除遞移相依」，即可判斷答案為第三正規型式。

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（一）消除遞移相依的正規型式

核心觀念

消除遞移相依（Transitive Dependency）所使用的是：

第三正規型式（Third Normal Form，3NF）。

遞移相依是指：

$$A \rightarrow B,\quad B \rightarrow C$$

因此形成：

$$A \rightarrow C$$

其中，$A$ 通常是主鍵，而 $C$ 不是直接依賴主鍵，而是透過非鍵屬性 $B$ 間接依賴主鍵。

例子

假設有下列表格：

學號	系所代碼	系所名稱
S001	CS	資訊工程學系

其函數相依為：

$$學號 \rightarrow 系所代碼$$ $$系所代碼 \rightarrow 系所名稱$$

因此：

$$學號 \rightarrow 系所名稱$$

「系所名稱」是透過「系所代碼」間接依賴「學號」，形成遞移相依。

正規化處理

可拆成兩個關聯：

學生表

學號	系所代碼
S001	CS

系所表

系所代碼	系所名稱
CS	資訊工程學系

如此可消除遞移相依，降低資料重複及更新異常。

解題技巧

可利用下列口訣快速判斷：

• 1NF：欄位值不可再分。
• 2NF：消除「部分依賴」。
• 3NF：消除「傳遞依賴」。
• BCNF：決定因素必須是候選鍵。

因此看到「遞移相依」，直接回答 3NF。

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（二）預存程序

核心觀念

預存程序（Stored Procedure）是指：

預先以資料庫所支援的程序語言或 SQL 撰寫，並儲存在資料庫伺服器中的一組具名稱、可重複執行的 SQL 敘述與程序邏輯。

預存程序可以包含：

• SQL 查詢與資料異動指令。
• 變數宣告。
• 條件判斷。
• 迴圈。
• 參數。
• 例外處理。
• 交易控制。

使用者或應用程式只需呼叫預存程序名稱，並傳入必要參數，即可由資料庫伺服器執行相關作業。

簡單示意

例如建立查詢員工資料的預存程序：

CREATE PROCEDURE GetEmployee
 @EmployeeID INT
AS
BEGIN
 SELECT *
 FROM Employee
 WHERE EmployeeID = @EmployeeID;
END;

應用程式呼叫時，只需執行：

EXEC GetEmployee @EmployeeID = 1001;

使用預存程序的優點

1. 提高程式碼重用性

常用的查詢或交易邏輯集中儲存在資料庫中，各個應用程式均可呼叫同一個預存程序，避免重複撰寫相同 SQL。

2. 降低網路傳輸量

應用程式只需傳送預存程序名稱及參數，不必每次傳送大量 SQL 敘述，可減少用戶端與資料庫伺服器間的網路傳輸。

3. 提升執行效率

預存程序通常可由資料庫管理系統進行語法解析、最佳化及執行計畫快取，重複執行時能減少部分處理成本。實際效能仍取決於資料庫系統、索引及 SQL 寫法。

4. 增加安全性

核心觀念

本題考查：

• 多資料表連接（JOIN）
• 主鍵與外鍵的關聯
• GROUP BY 分組統計
• 聚合函數 COUNT、AVG
• 笛卡兒積（Cartesian Product）

資料表間的主要關聯如下：

• 學生.班級編號 = 班級.班級編號
• 老師.班級編號 = 班級.班級編號
• 期末考試.學號 = 學生.學號

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（一）查詢每個班級的老師姓名與學生人數

解題方法

以「班級」為主表，分別連接老師與學生：

1. 班級連接老師，取得各班老師姓名。
2. 班級連接學生，計算各班學生人數。
3. 使用 GROUP BY 依班級及老師分組。
4. 使用 COUNT(DISTINCT 學生.學號) 計算學生人數，避免同一班有多位老師時，學生資料被重複計算。

SELECT
 班級.班級名稱,
 老師.老師姓名,
 COUNT(DISTINCT 學生.學號) AS 學生人數
FROM 班級
LEFT JOIN 老師
 ON 班級.班級編號 = 老師.班級編號
LEFT JOIN 學生
 ON 班級.班級編號 = 學生.班級編號
GROUP BY
 班級.班級編號,
 班級.班級名稱,
 老師.老師編號,
 老師.老師姓名;

說明

使用 LEFT JOIN 可保留所有班級，即使某班沒有老師或沒有學生，仍會列出該班；沒有學生時，COUNT(DISTINCT 學生.學號) 的結果為 $0$。

若題目保證每個班級一定有老師與學生，也可使用 INNER JOIN：

SELECT
 班級.班級名稱,
 老師.老師姓名,
 COUNT(DISTINCT 學生.學號) AS 學生人數
FROM 班級
JOIN 老師
 ON 班級.班級編號 = 老師.班級編號
JOIN 學生
 ON 班級.班級編號 = 學生.班級編號
GROUP BY
 班級.班級編號,
 班級.班級名稱,
 老師.老師編號,
 老師.老師姓名;

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（二）查詢「資管一甲」班級數學科目的全班平均成績

解題方法

查詢路徑為：

$$班級 \rightarrow 學生 \rightarrow 期末考試$$

篩選條件：

• 班級名稱 = '資管一甲'
• 科目 = '數學'

最後使用 AVG 計算平均成績。

SELECT AVG(期末考試.成績) AS 數學平均成績
FROM 班級
JOIN 學生
 ON 班級.班級編號 = 學生.班級編號
JOIN 期末考試
 ON 學生.學號 = 期末考試.學號
WHERE 班級.班級名稱 = '資管一甲'
 AND 期末考試.科目 = '數學';

說明

AVG 的計算方式為：

核心觀念

RAID 的資料儲存使用率，是指：

$$\text{儲存使用率} = \frac{\text{可供使用的資料容量}}{\text{所有硬碟總容量}}$$

設共有 $N$ 顆相同容量硬碟，每顆容量為 $C$：

• RAID-0：所有容量皆存放資料，無冗餘。
• RAID-1：資料完整鏡像，通常一半容量用於資料，另一半用於副本。
• RAID-5：以分散式同位元檢查碼提供容錯，需保留相當於一顆硬碟的容量。
• RAID-6：以兩組分散式同位元檢查碼提供容錯，需保留相當於兩顆硬碟的容量。

（一）資料儲存使用率

RAID-0

RAID-0 不儲存鏡像資料，也不儲存同位元檢查碼，因此：

$$\text{使用率} = \frac{NC}{NC} = 100\%$$

因此，RAID-0 的使用率最高，為 $100\%$。

RAID-1

RAID-1 將資料複製成兩份，資料與副本各占一半容量：

$$\text{使用率} = \frac{NC/2}{NC} = 50\%$$

RAID-5

RAID-5 相當於使用一顆硬碟容量儲存同位元檢查碼，因此：

$$\text{使用率} = \frac{(N-1)C}{NC} = \frac{N-1}{N}$$

若以四顆硬碟為例：

$$\frac{4-1}{4} = \frac{3}{4} = 75\%$$

RAID-6

RAID-6 相當於使用兩顆硬碟容量儲存兩組同位元檢查碼，因此：

$$\text{使用率} = \frac{(N-2)C}{NC} = \frac{N-2}{N}$$

若以四顆硬碟為例：

$$\frac{4-2}{4} = \frac{2}{4} = 50\%$$

選項分析

本小題雖非列出式選擇題，四種架構的判斷如下：

• RAID-0：使用率 $100\%$，正確。
• RAID-1：使用率通常為 $50\%$，正確。
• RAID-5：使用率為 $\frac{N-1}{N}$，四顆硬碟時為 $75\%$，不是最高，也不屬於至多 $50\%$。
• RAID-6：四顆硬碟時使用率為 $50\%$；硬碟數增加時使用率高於 $50\%$，因此「至多為 $50\%$」是依四顆硬碟或 RAID-1 的一般鏡像概念判斷。

【答案】

• 資料儲存使用率最高、為 $100\%$：RAID-0。
• 資料儲存使用率至多為 $50\%$：RAID-1；若 RAID-6 採四顆硬碟，亦為 $50\%$。

（二）RAID 1+0 的資料分佈

解題方法

RAID 1+0，又稱 RAID 10，是先做鏡像，再做條帶：

1. 將四顆硬碟分成兩組鏡像組：

• Disk 1 與 Disk 2
• Disk 3 與 Disk 4

2. 資料先以 RAID-0 條帶方式分散到兩組鏡像組。
3. 每一個資料區塊在所屬鏡像組內複製一份。

可將資料區塊依序分配為：

• 第一個條帶：$A1$、$A2$
• 第二個條帶：$A3$、$A4$
• 第三個條帶：$A5$、$A6$
• 第四個條帶：$A7$、$A8$

核心觀念

本題考查三個資料庫管理的重要觀念：

1. 交易的確認與撤銷：COMMIT、ROLLBACK。
2. DROP TABLE 與 DELETE 對資料表及資料的影響。
3. 外來鍵的參照完整性，以及 ON DELETE CASCADE 的連鎖刪除機制。

本題非法律法規題，無法條適用；以下依民國 110 年常見關聯式資料庫與 SQL 規範作答。

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（一）COMMIT 與 ROLLBACK 的時機與目的

1. COMMIT

執行時機

當交易中的所有 SQL 操作均已正常完成，且結果符合業務規則與完整性限制時，執行 COMMIT。例如：

• 新增、修改或刪除資料均成功。
• 所有必要的資料檢查均已通過。
• 交易的整體結果符合預期。
• 不再需要撤銷本次交易內容。

執行目的

COMMIT 的目的，是將目前交易中尚未永久保存的資料異動正式確認，使其成為資料庫的永久狀態。

執行後通常具有下列效果：

• 確認交易中的 INSERT、UPDATE、DELETE 等異動。
• 使其他交易能看到已確認的資料。
• 結束目前交易。
• 釋放交易所持有的鎖定資源。
• 通常代表交易已完成其「全部成功」的要求。

例如轉帳交易必須同時完成：

1. 扣除甲帳戶金額。
2. 增加乙帳戶金額。

兩個步驟均成功後，才應執行 COMMIT，確保轉帳結果完整保存。

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2. ROLLBACK

執行時機

當交易執行過程發生錯誤，或交易結果不符合要求時，執行 ROLLBACK。常見情況包括：

• SQL 執行失敗。
• 違反主鍵、外來鍵或其他完整性限制。
• 交易中途發生系統錯誤。
• 使用者取消交易。
• 交易條件未全部滿足。
• 交易無法完成所有必要操作。

執行目的

ROLLBACK 的目的，是撤銷尚未提交的交易異動，使資料庫回復到交易開始前的狀態；若指定儲存點，也可回復至指定的 SAVEPOINT。

執行後通常具有下列效果：

• 撤銷尚未 COMMIT 的新增、修改及刪除。
• 維持資料庫的一致性。
• 結束目前交易，並釋放相關鎖定。
• 避免交易只完成一部分而造成錯誤結果。

以前述轉帳為例，若扣款成功但入帳失敗，便不可只保留扣款結果，應執行 ROLLBACK，將扣款一併撤銷。

解題技巧

可用「全成全敗」判斷：

• 全部操作成功且結果正確：COMMIT。
• 任一重要操作失敗或結果不正確：ROLLBACK。

這正是交易的原子性（Atomicity）精神：交易內的操作視為一個整體，必須全部成功，否則全部撤銷。

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（二）DROP TABLE Project 與 DELETE FROM Project 的差異

1. DROP TABLE Project;

功能

DROP TABLE 是資料定義語言（DDL）指令，用來刪除整個 Project 資料表物件。

其影響包括：

• 刪除 Project 資料表本身。
• 刪除表中的所有資料列。
• 移除資料表的結構定義。
• 通常一併移除該表的索引、限制條件及相關表格定義。
• 執行後不能再以原本的 Project 資料表名稱進行查詢或新增資料。

概念上相當於將整個資料表物件移除，而不只是清空資料。

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2. DELETE FROM Project;

功能

DELETE 是資料操縱語言（DML）指令，用來刪除資料表中的資料列。

由於語句沒有 WHERE 條件，因此會刪除 Project 中的全部資料列：

$$\text{刪除結果：Project 的所有資料列}$$

但下列內容仍會保留：

• Project 資料表本身。
• 資料表的欄位結構。
• 欄位資料型態。
• 主鍵、外來鍵及其他限制條件。
• 通常存在的索引與相關表格定義。

刪除後仍可繼續使用：

INSERT INTO Project (...);

重新加入資料。

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3. 兩者比較

比較項目	DROP TABLE Project	DELETE FROM Project
指令類型	DDL	DML
刪除資料列	是	是
刪除資料表結構	是	否
資料表是否仍存在	否	是
欄位、限制條件是否保留	否	是
可否直接重新插入資料	必須先重新建立資料表	可以
WHERE 條件	不適用	可使用；本題因無 WHERE 而刪除全部資料