112 國安局特考三等 資訊組(選試英文) 資料庫應用 考古題詳解

核心觀念

本題考查資料庫交易的並行控制目的，以及兩階段鎖定協定（Two-Phase Locking Protocol, 2PL）的定義。多個交易同時存取或修改共享資料時，若沒有適當控制，交易的操作交錯可能造成資料不一致，也可能使執行結果無法等同於某種逐一執行交易的順序。

並行控制的目標，是在維持資料一致性的前提下，協調並行交易的執行，使結果具備可序列化性（serializability）。常見的異常包括：

• 遺失更新：兩個交易都讀取同一舊值並各自更新，後寫入者覆蓋先前更新。
• 讀取未提交資料：一個交易讀取另一個尚未提交的交易所寫入資料；若寫入交易回復，讀取結果便依據了無效資料。
• 不可重複讀取：同一交易兩次讀取同一資料項，期間另一交易已修改並提交，因此兩次讀值不同。
• 不一致分析：交易讀取多筆彼此相關的資料時，其他交易在讀取期間更新其中部分資料，導致所讀取的資料組合不一致。

解題方法

先說明為何需要並行控制：並行執行可提高系統的資源利用率與交易處理量，但操作交錯會引發上述異常，因此資料庫必須協調交易的讀寫次序，維持正確性與一致性。

再定義 2PL。令交易 $T_i$ 的鎖定與解鎖操作依執行順序排列，2PL 將交易生命週期分為兩個階段：

核心觀念

EER 的父子型態關係（Supertype/Subtype Relationship）用來表示：一個父型態（supertype）的實體，可依其特徵或角色細分為一個或多個子型態（subtype）。子型態承接父型態的識別屬性與共同屬性，並可另外具有自己的專屬屬性或關係。

發展父子型態關係有兩種方式：

• 特化（Specialization）：由上而下，從較一般的父型態出發，依區別特徵劃分出較具體的子型態。
• 概化（Generalization）：由下而上，從數個相似的子型態出發，抽取共同特徵，形成較一般的父型態。

解題方法

題目問的是「如何發展」父子型態關係，因此應從建模方向辨認兩種方法：是由既有父型態向下細分，還是由既有子型態向上抽取共通性。兩者方向相反，但都是建立父型態與子型態結構的方式。

一、特化（Specialization）

特化是由一般到特殊、由上而下的設計過程。先有一個父型態，再依據實體之間的重要差異，將父型態細分成若干子型態。

例如，將「員工」依職務區分為「工程師」與「行政人員」：

核心觀念

正規化是依據資料間的相依關係，將資料表拆分成結構較合理的資料表，以減少資料重複，並避免新增、修改或刪除資料時產生異常。判斷正規化時，須先確認候選鍵、主鍵，以及非鍵屬性對鍵的相依關係。

解題方法

依序檢查欄位值是否原子化、非鍵屬性是否完整相依於整個候選鍵，以及非鍵屬性間是否存在傳遞相依。各階段的轉換如下：

一、轉換為第一正規型式（1NF）

1NF 要求每個欄位在每筆紀錄中只存放一個原子值，不得在單一欄位中存放清單、重複群組或多個同類值。

例如，學生資料表若在「電話」欄位存放「0912…、0923…」，就不符合 1NF。可將每個電話拆成獨立資料列，或建立學生與電話的關聯資料表，讓每格只存一個電話值。

轉換後，還應為資料列設定可識別的鍵；若拆出多筆電話紀錄，可用「學生編號＋電話」作為複合鍵，或另設電話識別碼。

二、轉換為第二正規型式（2NF）

2NF 要求資料表先符合 1NF，且每個非鍵屬性都必須完全相依於每一個候選鍵；不得只相依於複合鍵的一部分。若候選鍵是單一屬性，便沒有「部分相依」的問題。

例如，選課資料表為：

假設候選鍵為 $(\text{學號},\text{課號})$，且有：

「學生姓名」只依賴複合鍵的一部分「學號」，「課名」只依賴「課號」，因此有部分相依，不符合 2NF。將資料表拆分為：

核心觀念

本題考查 Bill Inmon 對資料倉儲的經典定義，以及定義中的四項特徵。資料倉儲是為了支援管理決策而建置的資料集合，重點在整合並保存資料，供分析與查詢使用。

Inmon 將資料倉儲定義為：

一個主題導向（subject-oriented）、整合性（integrated）、具時間變異性（time-variant），且非揮發性（non-volatile）的資料集合，用來支援管理階層的決策制定。

解題方法：逐一解釋四項特徵

1. 主題導向（Subject-oriented） 資料依據組織關心的主題來組織，例如顧客、產品、銷售或供應商，而不是依照日常作業系統的程式或交易流程安排。這種設計讓使用者能針對特定主題進行分析。

2. 整合性（Integrated） 資料倉儲會整合來自不同來源的資料，例如多個業務系統、資料庫或外部資料。來源資料可能有不同的命名方式、格式、單位或編碼，載入資料倉儲時須經過清理與轉換，建立一致的表示方式。