113 身心障礙特考四等 資訊處理 資料處理概要 考古題詳解

核心觀念

JOIN 依照指定欄位的比對結果合併兩表資料。本題以 Employee.Dep_No = Department.Dep_No 作為連接條件。

• Inner Join：只保留兩表連接欄位相符的資料列。
• Left Outer Join：保留左表 Employee 的所有資料；右表沒有相符資料時，右表欄位填入 NULL。
• Right Outer Join：保留右表 Department 的所有資料；左表沒有相符資料時，左表欄位填入 NULL。
• Full Join：保留兩表所有資料；不相符的一側欄位填入 NULL。

本題的空白 Dep_No、ManagerID 均視為 NULL。NULL 不會與另一個 NULL 相等，因此空白部門編號的員工不會連接到任何部門。

解題方法

先找出兩表 Dep_No 相符的資料：

• E01 的 D101 對應行銷部。
• E02 的 D102 對應人力資源部。
• E04 的 D103 對應研發部。
• E03、E05 的 Dep_No 為 NULL，沒有對應部門。
• D104 財務部、D105 MIS 部沒有員工資料相符。

以下查詢明確列出輸出欄位，並以別名區分兩表的 Dep_No：

1. Inner Join

SELECT E.Emp_No, E.Emp_Name, E.Dep_No AS Emp_Dep_No, E.ManagerID,
 D.Dep_No AS Dept_Dep_No, D.Dep_Name
FROM Employee AS E
INNER JOIN Department AS D
 ON E.Dep_No = D.Dep_No;

只有三位員工的部門編號能在 Department 中找到相符資料。

2. Left Outer Join

SELECT E.Emp_No, E.Emp_Name, E.Dep_No AS Emp_Dep_No, E.ManagerID,
 D.Dep_No AS Dept_Dep_No, D.Dep_Name
FROM Employee AS E
LEFT OUTER JOIN Department AS D
 ON E.Dep_No = D.Dep_No;

左表 Employee 的五筆資料全數保留；E03、E05 沒有相符部門，因此右表欄位為 NULL。

核心觀念

關聯式代數以關聯（Relation）為運算對象，運算結果仍為關聯。Codd 所述的五種原始運算子為：選擇（Selection）、投影（Projection）、聯集（Union）、差集（Set Difference）及笛卡兒積（Cartesian Product）。其他常見運算，如交集、連接與除法，可由這五種運算組合推導。

解題方法

逐一說明各運算子的輸入條件、操作方式與結果特性，並以關係代數符號表示。選擇與投影用來從單一關聯篩選資料；集合運算比較兩個關聯；笛卡兒積則組合兩個關聯的資料列。

五種原始運算子

1. 選擇（Selection，$\sigma$）

依指定條件篩選關聯中的資料列，保留符合條件的列，欄位不變。

$\sigma_{\text{條件}}(R)$

例如，從學生關聯 $Student$ 中找出年級為四年級的學生：

$\sigma_{\text{年級}='四年級'}(Student)$

選擇條件可使用比較運算及邏輯運算組合。

2. 投影（Projection，$\pi$）

從關聯中選取指定欄位，刪除其他欄位；依關聯的集合語意，結果中的重複列會去除。

$\pi_{\text{欄位清單}}(R)$

例如，只列出學生姓名與系所：

$\pi_{\text{姓名, 系所}}(Student)$

投影處理的是欄位，與選擇用條件篩選資料列不同。

3. 聯集（Union，$\cup$）

合併兩個關聯的資料列，結果包含任一關聯中的列，重複列只保留一次。

$R\cup S$

核心觀念

本題考查雲端運算的兩種分類方式：部署模型回答「雲端基礎設施由誰擁有、管理，以及提供給誰使用」；服務模型回答「雲端服務提供者管理到哪一層、使用者負責哪一層」。

答題時可用「部署看使用範圍與管理方式；服務看責任分界」作為主軸。雲端運算常引用美國國家標準暨技術研究院（NIST）的定義與分類，包括四種部署模型及三種主要服務模型。

解題方法

先分清題目中的兩個面向，再分別列出類型並說明特徵：

1. 部署模型共有四種：私有雲、社群雲、公有雲、混合雲。
2. 服務模型主要有三種：IaaS、PaaS、SaaS。
3. 以「使用者還需要自行管理哪些部分」區分三種服務模型：IaaS 管理範圍最大，PaaS 次之，SaaS 最少。

（一）雲端運算之部署模型

1. 私有雲（Private Cloud）

雲端基礎設施專供單一組織使用。基礎設施可以由組織自行擁有、管理及營運，也可以委由第三方管理；部署地點可以在組織內部，也可以設於外部。

私有雲的優點是較能配合組織的安全、法規遵循及管理需求，並保有較高控制力；缺點是建置與維運成本較高，資源擴充通常不如大型公有雲彈性。

2. 社群雲（Community Cloud）

雲端基礎設施由具有共同需求的多個組織共同使用，例如共同的任務、安全要求、政策或法規遵循需求。管理及營運可由其中一個或多個組織，或第三方負責；部署地點可在使用組織內部或外部。

例如，多個政府機關依共同的資安及法規要求，共同使用專屬雲端環境。社群雲兼具共同分攤資源的效益與特定社群的治理要求。

3. 公有雲（Public Cloud）

雲端基礎設施提供給一般大眾或廣泛的使用者群體使用，通常由提供雲端服務的企業或機構擁有及管理，並設於服務提供者的場域。

公有雲具備快速取得服務、按需擴充及依使用量付費等特性，適合需要彈性擴充、無須自行建置資料中心的使用情境。使用者對底層硬體及基礎設施的控制較少。

4. 混合雲（Hybrid Cloud）

混合雲由兩種以上各自獨立的雲端基礎設施組成，例如私有雲與公有雲，並透過標準化技術或專屬技術連結，使資料與應用程式能在不同雲端環境間移動或協同運作。

例如，機敏資料保留在私有雲，遇到尖峰運算需求時，將非機敏工作負載擴展到公有雲。混合雲可兼顧控制力與擴充彈性，但跨環境的整合、資安控管與管理較複雜。

（二）雲端運算之服務模型

1. 基礎設施即服務（Infrastructure as a Service, IaaS）

核心觀念

AVL 樹是高度平衡的二元搜尋樹，名稱來自 Adelson-Velsky 與 Landis。它遵守二元搜尋樹的規則：對任一節點，其左子樹的鍵值小於該節點，右子樹的鍵值大於該節點。

AVL 樹另要求每個節點的平衡因子都只能是 $-1$、$0$ 或 $1$。本題採用：

插入節點後若有節點的平衡因子超出此範圍，便須旋轉調整。四種失衡型態為：

• LL 型：對失衡節點作一次右旋。
• RR 型：對失衡節點作一次左旋。
• LR 型：先對其左子節點左旋，再對失衡節點右旋。
• RL 型：先對其右子節點右旋，再對失衡節點左旋。

解題方法

依序將數字插入二元搜尋樹；每次插入後，從新節點往根節點檢查平衡因子。若發生失衡，依新節點相對於失衡節點的位置判斷型態，並立即旋轉恢復平衡。

以下以「節點（左子節點，右子節點）」表示樹；「—」代表空子樹。

逐步插入與旋轉

插入 47

47

插入 24

 47
 /
24

插入 31：發生 LR 型失衡

插入後，31 位於 47 的左子樹、24 的右子樹，形成 LR 型。失衡前：

 47
 /
 24
 \
 31

先對 24 左旋，再對 47 右旋，調整後：

 31
 / \
24 47

插入 53

53 大於 31、47，因此插入 47 的右側。各節點仍平衡：

核心觀念

漢明碼把同位元（檢查位元）放在位置 $1、2、4、8、\ldots$，其餘位置填入資料位元。每個同位元負責檢查位置編號的二進位表示中，對應位元為 $1$ 的所有位置。

本題使用偶同位：每個檢查範圍內的 $1$ 的總數必須為偶數。同位元數 $r$ 須滿足 $2^r \geq m+r+1$，其中 $m$ 是資料位元數。

（一）編碼資料 $1101101011$

資料位元數 $m=10$。取 $r=4$，因為 $2^4=16 \geq 10+4+1=15$，所以碼長為 $14$ 位。同位元放在位置 $1、2、4、8$，資料依序填入其餘位置：

依各檢查位元負責的位置計算：

• $p_1$ 檢查位置 $1、3、5、7、9、11、13$。已知位元中有五個 $1$，因此 $p_1=1$，使總數為偶數。
• $p_2$ 檢查位置 $2、3、6、7、10、11、14$。已知位元中有四個 $1$，因此 $p_2=0$。
• $p_4$ 檢查位置 $4、5、6、7、12、13、14$。已知位元中有四個 $1$，因此 $p_4=0$。
• $p_8$ 檢查位置 $8、9、10、11、12、13、14$。已知位元中有五個 $1$，因此 $p_8=1$。

依位置 $1$ 到 $14$ 排列，編碼結果為：