114 國安局特考三等 資訊組(選試英文) 資料庫應用 考古題詳解
第 一 題30 分
ANSI/SPARC 於 1978 年所提出之資料庫系統三層綱要架構（Three-Schema Architecture）包括哪三層綱要（Schema）以及哪兩個對映（Mapping）？
請在此架構上分別定義邏輯資料獨立（Logical Data Independence）與實體資料獨立（Physical Data Independence）。
請舉一個資料庫應用的例子，分別說明三層綱要、兩個對映及兩種資料獨立。
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核心觀念
ANSI/SPARC 的三層綱要架構，將資料庫描述分成使用者所見、整體邏輯設計，以及資料實際儲存三個層次，以降低不同使用者需求與儲存技術彼此牽動的程度。
三層綱要如下：
- 外部綱要（External Schema）：描述特定使用者或應用程式所需的資料視圖；不同使用者可以有不同外部綱要。
- 概念綱要（Conceptual Schema）：描述整個資料庫的整體邏輯結構，包括實體、屬性、關係與限制條件；不描述資料如何實際存放。
- 內部綱要（Internal Schema）：描述資料在儲存媒體上的實際組織方式，例如檔案配置、索引、區塊與存取路徑。
兩個對映如下：
- 外部／概念對映（External–Conceptual Mapping）：將各外部綱要對應到概念綱要，界定使用者視圖中的資料如何來自整體邏輯資料庫。
- 概念／內部對映（Conceptual–Internal Mapping）：將概念綱要對應到內部綱要，界定邏輯資料如何由實體儲存結構實現。
解題方法
辨認三層時，可由使用者往儲存媒體排列：
對映則連接相鄰層：外部／概念對映連接使用者視圖與整體邏輯設計；概念／內部對映連接整體邏輯設計與實體儲存。
資料獨立性是判斷某一層的改變，能否不要求其上層的綱要或應用程式一併修改：
- 邏輯資料獨立（Logical Data Independence）：概念綱要改變時，外部綱要與應用程式仍可維持不變。依賴的是外部／概念對映可調整，使既有使用者視圖繼續成立。
- 實體資料獨立（Physical Data Independence）：內部綱要改變時，概念綱要與外部綱要仍可維持不變。依賴的是概念／內部對映可調整，使同一套邏輯資料仍能透過新的儲存方式存取。
資料庫應用例子
以大學選課資料庫為例。假設概念綱要包含：
第 二 題20 分
在關聯式資料模型（Relational Data Model）的正確性限制（Integrity Constraint）中，與主鍵（Primary Key）相關的是哪一種正確性限制？與外來鍵（Foreign Key）相關的是哪一種正確性限制？
請分別定義這兩種正確性限制；並請以資料庫應用的例子，自行假設數個資料庫表格及其欄位屬性，分別說明這兩種限制。
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核心觀念
本題考查關聯式資料模型中，主鍵與外來鍵各自對應的正確性限制：
- 主鍵（Primary Key）對應實體完整性（Entity Integrity）：主鍵值必須唯一，且不得為
NULL，用來識別資料表中的每一筆資料。 - 外來鍵（Foreign Key）對應參照完整性（Referential Integrity）：外來鍵值必須能對應至被參照資料表中的候選鍵值；若外來鍵欄位允許
NULL，則可為NULL，表示該筆資料目前沒有參照對象。
主鍵唯一且不得為 NULL 是關聯式資料表辨識資料列的重要條件；外來鍵則用來維持資料表間的參照關係，避免出現無效的關聯資料。
解題方法與範例
判斷時，可先看限制要維護哪一種關係：若是確保每一筆資料都能被唯一識別，屬於實體完整性；若是確保跨資料表的參照有效，屬於參照完整性。
假設有以下兩個資料表：
學生表 Student
| 欄位 | 屬性 |
|---|---|
StudentID | 主鍵，整數，不可為 NULL |
Name | 字串，不可為 NULL |
DepartmentID | 外來鍵，可為 NULL |
系所表 Department
| 欄位 | 屬性 |
|---|---|
DepartmentID | 主鍵，整數，不可為 NULL |
DepartmentName | 字串，不可為 NULL |
實體完整性：主鍵範例
Student.StudentID 是學生表的主鍵，因此每位學生都必須有一個非 NULL 且不重複的學號。
第 三 題30 分
請定義父型態／子型態關係（Supertype／Subtype Relationship）中的屬性繼承（Attribute Inheritance）特性，並且分別定義父型態／子型態關係中兩個最重要的限制：完整性限制（Completeness Constraint）與互斥性限制（Disjointness Constraint）。
請舉資料庫應用的例子，自行繪製父型態／子型態關係圖，分別說明這兩種限制。
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核心觀念
本題考查資料庫概念模型中的父型態／子型態關係（Supertype／Subtype Relationship），重點是屬性如何繼承，以及如何用完整性限制與互斥性限制描述父型態實體分派到子型態的規則。
父型態代表一群具有共同特徵的實體；子型態則是父型態中具有特定特徵或角色的子集合。例如，「員工」可細分為「正式員工」與「約聘員工」。
- 屬性繼承（Attribute Inheritance）：子型態會繼承父型態的識別屬性及共同屬性，也會繼承父型態所參與的關係。子型態可再有自己的專屬屬性與關係。
- 完整性限制（Completeness Constraint）：規定父型態的每一個實體是否都必須屬於至少一個子型態。
- 完全（Total）：每個父型態實體都必須是某個子型態實體。
- 部分（Partial）：父型態實體可以不屬於任何子型態。
- 互斥性限制（Disjointness Constraint）：規定同一個父型態實體能否同時屬於多個子型態。
- 互斥（Disjoint）：每個父型態實體最多屬於一個子型態。
- 重疊（Overlapping）：同一父型態實體可以同時屬於多個子型態。
兩種限制描述不同問題：完整性限制問「至少要屬於幾個子型態」，互斥性限制問「最多能屬於幾個子型態」。
解題方法與圖例
以資料庫中的「員工」為例，系統將員工分為「正式員工」與「約聘員工」。假設公司規定所有員工都必須且只能屬於其中一類，則此分類是完全且互斥。
員工
┌────┴────┐
│ 完全、互斥 │
└────┬────┘
d
┌────┴────┐
正式員工 約聘員工
圖中 d 表示 disjoint，即互斥；父型態與子型態之間的連接表示完全分類（total specialization）。採用「員工」作為父型態，是因為兩種員工共享員工編號、姓名等共同資料；薪級或契約到期日等資料則分別屬於子型態。
第 四 題20 分
資料倉儲之父 Bill Inmon 對資料倉儲的定義如下：
資料倉儲（Data Warehouse）是一個主題導向的、整合性的、隨時間變化的，以及非揮發性的資料庫，用以支援管理者的決策制訂。
這個簡短而周詳的定義呈現了資料倉儲的四個重要特徵：主題導向、整合性、隨時間變化，以及非揮發性。
請舉一個應用資料倉儲的例子，分別說明此四種特徵。
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核心觀念
本題考查資料倉儲（Data Warehouse）的四項典型特徵：主題導向、整合性、隨時間變化、非揮發性。資料倉儲主要用來彙整與分析資料，支援管理者決策；它的設計重點與日常處理交易的作業資料庫不同。
以下以「連鎖零售業的銷售資料倉儲」為例，說明四項特徵。
解題方法
作答時先選定一個具體應用情境，再逐一說明資料倉儲如何呈現四項特徵。每一點都應連結到情境中的資料內容或處理方式，避免只背誦名詞。
四項特徵說明
-
主題導向（Subject-Oriented） 資料依據管理與分析主題組織，例如「銷售額」、「商品」、「顧客」及「門市」，讓主管能分析各商品類別、地區或顧客群的銷售表現。資料倉儲的組織重點是支援這些分析主題，而非按照收銀、庫存異動等日常作業流程安排。
-
整合性（Integrated） 各門市、網路商城及會員系統的資料，可能使用不同格式、代碼或欄位名稱。載入資料倉儲前，須進行清理、轉換及整合，例如統一商品編號、日期格式、金額幣別，以及顧客識別方式，使彙整後的資料具有一致定義，能跨來源比較。