108 地方特考三等 資訊處理 資料庫應用 考古題詳解

核心觀念

本題考查 ER 模型中的實體與屬性歸屬、關係基數（min,max），以及如何用關係記錄「某位司機參與某趟運送，而該趟運送使用某部卡車」。

「運送」有自己的運送編號、日期、地址、時間與載送內容，是可被獨立識別的事件，應建模為實體。關係基數則用來表達一個實體至少、至多參與幾次該關係。

解題方法

先核對各實體的屬性是否符合題目敘述，再檢查關係是否能把每趟運送、參與司機與使用卡車連結起來。最後檢查改良設計是否能保存所有事實，並避免重複記錄可由其他關係推得的資訊。

（一）圖一的設計問題

圖一把兩組屬性放錯實體：

• Truck 連接了 D_Number、Date、Address、Time、Content，這些是運送資料，應屬於 Delivery。
• Delivery 連接了 License_No、Make、Model、Tonnage，這些是卡車資料，應屬於 Truck。

此外，圖中的 Drive 只記錄司機與卡車的關係，沒有指出司機參與了哪一趟運送。即使能知道某司機曾開某卡車，也無法據此確認他負責哪個日期、目的地或運送編號的工作；司機與運送的對應資訊不完整。

圖中的 Is_for 表示每趟運送恰好使用一部卡車，而一部卡車可對應零趟或多趟運送，這與題目所述一致。

（二）把 Delivery 當成 Driver 與 Truck 之間的關係

不適合。二元關係的一個關係實例只連結一位司機與一部卡車，無法直接表達「同一趟運送有兩位司機共同出勤」。若把雙司機的同一趟運送拆成兩個關係實例，就會重複記錄相同的運送編號、日期、地址、時間與載送內容，也難以確保兩筆資料確實屬於同一趟運送。

此外，同一位司機與同一部卡車可能在不同日期執行多趟運送；只用司機與卡車這一對端點表示關係，無法妥善識別每一趟獨立的運送事件。Delivery 有自己的 D_Number 及事件屬性，應保留為實體。

（三）改進版本

保留三個實體，並將屬性歸回正確位置：

核心觀念

本題考查 SQL 的多表連接、分組彙總，以及「所有」與「沒有任何」這兩種條件的表達。

• Student.SID 與 Grade.SNo 對應，表示學生修課成績。
• Course.CNo 與 Grade.CNo 對應，表示成績所屬課程。
• COUNT 可計算每門課的修課人數；GROUP BY 將資料按課程分組。
• 「每科均符合條件」可用 NOT EXISTS 排除任何一科不符合條件者。
• 「沒有一科及格」可用 NOT EXISTS 排除任何一筆及格修課紀錄。

以下假設 Grade 中每筆資料代表一位學生修習一門課的成績；若同一學生可能重複出現同一課程紀錄，計算人數時應改用 COUNT(DISTINCT G.SNo)。

解題方法

（一）列出王大維授課各課程的修課人數

先從 Course 篩出授課教師為王大維的課程，再連接 Grade，依課程編號與課程名稱分組，計算每組成績紀錄數。

SELECT C.CNo, C.CName, COUNT(G.SNo) AS 修課人數
FROM Course AS C
LEFT JOIN Grade AS G
 ON C.CNo = G.CNo
WHERE C.Instructor = '王大維'
GROUP BY C.CNo, C.CName;

採用 LEFT JOIN 可保留尚無學生修課的課程，此時 COUNT(G.SNo) 為 0。若只列出至少有一位學生修課的課程，可改用 INNER JOIN。

（二）找出每科成績均至少 90 分的資管系學生姓名

「每科均至少 90 分」表示不存在任何一筆該生的成績低於 90 分。因此以 NOT EXISTS 檢查是否有不符合條件的修課紀錄，並限制學生主修為 MIS。

核心觀念

本題考「時間戳記排序」與修改版的 Thomas 編寫規則（Thomas Write Rule）。每筆資料項目 $X$ 維護兩個時間戳記：

• $\operatorname{read\_TS}(X)$：成功讀取 $X$ 的交易中，最大的交易時間戳記。
• $\operatorname{write\_TS}(X)$：成功寫入 $X$ 的交易中，最大的交易時間戳記。

設目前交易 $T$ 的時間戳記為 $TS(T)=10010$。

讀取規則：

• 若 $TS(T)<\operatorname{write\_TS}(X)$，表示較新的交易已寫入 $X$；為維持時間戳記順序，拒絕讀取並回復 $T$。
• 否則允許讀取，並令 $\operatorname{read\_TS}(X)=\max(\operatorname{read\_TS}(X),TS(T))$。

修改版 Thomas 編寫規則的寫入判斷：

1. 若 $TS(T)<\operatorname{read\_TS}(X)$，拒絕寫入並回復 $T$。
2. 若 $TS(T)<\operatorname{write\_TS}(X)$，此次寫入已過時，忽略該寫入，不必回復 $T$。
3. 其餘情況允許寫入，並令 $\operatorname{write\_TS}(X)=TS(T)$。

基本時間戳記排序會因第二種情況回復交易；Thomas 編寫規則則將該寫入視為過時操作而忽略。

解題方法

逐小題先判斷操作是讀取還是寫入，再比較題目給的時間戳記與交易時間戳記 $10010$。寫入時需依序檢查 $\operatorname{read\_TS}(X)$ 與 $\operatorname{write\_TS}(X)$；讀取時則檢查 $\operatorname{write\_TS}(X)$。

各小題分析

（一）欲寫入，且 $\operatorname{write\_TS}(X)=10015$

因為

核心觀念

功能相依 $X\to Y$ 成立的意思是：在關係 $R$ 的所有資料列中，凡是 $X$ 值相同的兩列，其 $Y$ 值也必須相同。若找到兩列的 $X$ 值相同、$Y$ 值不同，就能確認該功能相依不存在。

題目只提供目前四筆資料，因此要區分：

• 可確認不存在：資料中已有違反功能相依的兩列。
• 有可能存在：目前資料沒有違反情形；這只能表示與觀察到的資料相容，不能證明它在所有可能資料中都成立。

求候選鍵時，使用屬性閉包 $X^+$：反覆套用已知功能相依，直到沒有新屬性加入。若 $X^+$ 包含關係中的所有屬性，$X$ 是超鍵；若其任何真子集都不是超鍵，$X$ 就是候選鍵。

（一）判斷功能相依

判斷時，分別比較決定項相同的資料列，再看依存項是否不同。

1. $\{D,E\}\to C$

第 $t_3$ 與 $t_4$ 列的 $(D,E)$ 都是 $(d_3,e_1)$，但 $C$ 值分別為 $c_2$ 與 $c_4$。

因此，同一組 $(D,E)$ 對應到不同的 $C$ 值，違反功能相依。

結論：可確認不存在。

2. $\{A,B\}\to D$

四筆資料的 $(A,B)$ 組合依序為：

沒有兩列的 $(A,B)$ 相同，因此目前資料中沒有出現「決定項相同、依存項不同」的反例。

結論：有可能存在。 這表示現有資料不排除此功能相依，並非已證明它對所有可能資料都成立。

3. $\{E,F\}\to G$

第 $t_1$ 與 $t_3$ 列的 $(E,F)$ 都是 $(e_1,f_1)$，但 $G$ 值分別為 $g_1$ 與 $g_3$。

因此，同一組 $(E,F)$ 對應到不同的 $G$ 值，違反功能相依。

結論：可確認不存在。

（二）找出所有候選鍵

關係 $R$ 的屬性集合為 $\{A,B,C,D,E,F,G\}$，已知功能相依為：