112 地方特考三等 資訊處理類科 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、屬性、鍵、關係、基數比與參與限制。設計時要依題意辨認：

• 實體：具有可辨識身分、需要獨立記錄的對象。
• 鍵屬性：能唯一識別實體的屬性。
• 基數比：限制關係中各實體可參與的數量，例如 $1:N$、$M:N$。
• 參與限制：實體參與某關係是否為必要條件；全參與通常以雙線表示，部分參與以單線表示。
• 多值屬性：同一實體可有多個值的屬性，例如讀者的手機號碼。

解題方法

先找出題目要求記錄的對象，再依「每筆資料如何識別」決定鍵；接著把借書和書籍狀況檢查分別建成關係，依每個對象可參與的次數判斷基數及參與限制。

1. 實體與屬性

• 書（Book）：以 ISBN 為鍵，另記錄書名、作者、出版社。
• 讀者（Reader）：以身分證號碼為鍵，另記錄姓名與手機號碼。手機號碼是多值屬性，圖中以雙橢圓表示。
• 館員（Librarian）：以身分證號碼為鍵，另記錄姓名及隸屬組別。每位館員只屬於一組，因此「隸屬組別」是單值屬性。
• 借閱紀錄（Borrowing）：每筆記錄表示某位讀者借出某一本書，由某位館員處理，並記錄借出日期、歸還日期。
• 書籍狀態檢查（Inspection）：記錄書籍檢查日期及狀態說明。日期與說明屬於檢查關係的屬性。

題目只要求保存有借書的讀者資料，因此 Reader 不必設計成可獨立存在、未曾借書的讀者名冊；每位已記錄的讀者至少參與一筆借閱。

2. 借閱關係

以三元關係 借閱（Borrow） 連結 Reader、Book、Librarian，並將借出日期、歸還日期放在此關係上。

依題意：

• 每一筆借閱紀錄對應一位讀者、一本書及一位處理館員。
• 一位讀者可借閱多本書，也可有多筆借閱紀錄。
• 一本書可在不同時間被不同讀者借閱。
• 一位館員可處理多筆借閱紀錄。

因此，以「借閱紀錄」為關係記錄時，三個實體到借閱關係皆為 $1:N$；讀者、書、館員各自對應多筆借閱紀錄。Reader 與 Book 的借閱歷史若單獨觀察，則為 $M:N$。

參與限制方面：

• Reader 對 Borrow 為全參與：圖書館只記錄有借過書的讀者。
• Book 對 Borrow 為部分參與：題目未說每本書都一定借出過。
• Librarian 對 Borrow 為部分參與：只有服務組館員處理借書，但題目未說每位服務組館員都一定處理過借閱。

借閱關係另有條件限制：參與 Borrow 的館員必須隸屬服務組。ER 圖可在圖旁註明此約束；基本 ER 基數與參與線本身無法完整表達這項組別條件。

3. 書籍狀態檢查關係

以 檢查（Inspection） 連結 Book，並記錄檢查日期、狀態說明。

核心觀念

本題考查關連式代數中的選擇、投影、連接，以及延伸關連式代數中的分組與聚合。

• 選擇 $\sigma$：依條件篩選資料列。
• 投影 $\pi$：挑選所需欄位。
• 連接 $\bowtie$：依共同屬性或指定條件，組合不同關連中的資料。
• 分組聚合：依群組欄位計算平均值；以 $\gamma$ 表示，$\operatorname{AVG}$ 表示平均。

解題方法

令旅客、航班、購票資訊三個關連分別為 $旅客$、$航班$、$購票資訊$。

（一）列出臺北直飛洛杉磯航班上的旅客護照號碼與姓名

「直飛」在題目所給資料中的判斷方式，是航班的出發地為臺北，且目的地為洛杉磯；航班關連沒有中途停留欄位，因此依題意以這兩個欄位條件篩選。

先從航班關連挑出符合條件的航班：

再以航班編號連接購票資訊，取得這些航班的乘客護照號碼；最後以護照號碼連接旅客，取出姓名，並投影出題目要求的兩個欄位：

（二）列出臺北出發航班及其乘客平均年齡

先篩選出發地為臺北的航班，再依航班編號連接購票資訊，並依護照號碼連接旅客，以取得乘客年齡。最後依航班編號分組，對年齡計算平均值：

核心觀念

本題考查多表連接、集合差異，以及分組與條件篩選。

（一）「從來沒有搭乘過甲航空」表示該旅客不存在任何一筆搭乘甲航空航班的紀錄，可用 NOT EXISTS 表示。此寫法能直接表達「不存在符合條件的資料」。

（二）要計算每個航班的乘客人數，先依航空公司與航班編號分組，再以 HAVING 篩選人數少於 10 的航班。航班資料與搭乘紀錄使用 LEFT JOIN，才能將沒有乘客的航班也計入，其人數為 0。

解題方法

題目提到「承上題的資料庫綱目」，但本題未附綱目與欄位名稱。以下依題意假設有旅客、航空公司、航班及搭乘紀錄等資料表，並以 Passenger、Airline、Flight、Booking 作為表名；實際作答時應替換成前題的表名與欄位名稱。假設 Booking 每筆資料代表一位旅客搭乘一個航班。

（一）找出從未搭乘甲航空的旅客

SELECT p.PassportNo, p.Name
FROM Passenger AS p
WHERE NOT EXISTS (
 SELECT 1
 FROM Booking AS b
 JOIN Flight AS f
 ON f.AirlineID = b.AirlineID
 AND f.FlightNo = b.FlightNo
 JOIN Airline AS a
 ON a.AirlineID = f.AirlineID
 WHERE b.PassportNo = p.PassportNo
 AND a.AirlineName = '甲航空'
);

子查詢逐一檢查目前旅客是否有搭乘紀錄，並透過航班連到航空公司。若找不到航空公司為「甲航空」的搭乘紀錄，NOT EXISTS 條件成立，該旅客便會出現在結果中。

若前題的航班編號只在航空公司內唯一，連接 Booking 與 Flight 時須同時使用航空公司代號及航班編號，避免不同航空公司的同號航班被誤認為同一航班。

（二）找出乘客人數少於 10 人的航班

核心觀念

本題考查**延遲更新協定（deferred update protocol）**下，當機後如何依交易日誌與查核點（checkpoint）進行復原。

延遲更新會先把交易的更新記錄在日誌中，交易提交後才將更新套用到資料庫。因此：

• 已提交的交易：需重做（REDO），確保其結果反映在資料庫中。
• 尚未提交的交易：不需復原其更新；在延遲更新下，未提交交易的更新尚未寫入資料庫，因此不需復原（UNDO）。
• 查核點的作用：題目指定查核點會暫停所有交易，並將已提交交易的結果強迫寫入二線儲存器。因此，查核點前已提交的交易不必再重做；查核點後已提交的交易則需重做。

解題方法

依序判斷每個交易的提交狀態，以及提交點相對於查核點的位置：

核心觀念：第二正規化是關聯式資料庫的正規化規則，重點在消除非主屬性對複合候選鍵一部分的部分相依。

一個關聯模式符合第二正規化，須先符合第一正規化，且每一個非主屬性都完全相依於每一個候選鍵；換言之，非主屬性不得只相依於複合候選鍵中的一部分。主屬性是至少屬於一個候選鍵的屬性；非主屬性則是不屬於任何候選鍵的屬性。

若候選鍵只有單一屬性，便不存在對候選鍵「一部分」的相依，因此只要符合第一正規化，該關聯即符合第二正規化。

**解題方法：**先找出候選鍵，再檢查每個非主屬性的函數相依。若複合候選鍵的一部分已能決定某個非主屬性，便有部分相依，不符合第二正規化；可將資料拆成多個關聯，以消除該相依。

例如，選課資料的候選鍵為 $(學號, 課程編號)$，且有函數相依 $學號 \to 學生姓名$。學生姓名只相依於候選鍵的一部分「學號」，所以此關聯不符合第二正規化。可將學生資料拆出為「學生(學號, 學生姓名)」，選課資料則保留「選課(學號, 課程編號)」。

解題技巧：看到複合候選鍵時，特別檢查非主屬性是否只由鍵的一部分決定；單一屬性鍵則沒有部分相依問題。第二正規化處理的是部分相依，不可與第三正規化常檢查的傳遞相依混淆。

（二）NoSQL