114 高普考高考三級 資訊處理 資料庫應用 考古題詳解

核心觀念

本題考查 EER（增強式實體關係）模型的基本構成要素。EER 模型用來描述真實世界中的資料結構與語意，並將資料概念化為實體、屬性、關係，以及描述分類與繼承的超型別／次型別。

解題方法

依序說明各要素的定義，再以同一個實際情境舉例，指出哪些資料是實體、屬性如何描述實體、實體間如何建立關係，以及如何用超型別／次型別表達共同特性與專屬特性。

(1) Entity（實體）

**定義：**實體是可與其他事物區別、且需要在資料庫中記錄的對象，可以是人、地點、物品、事件或概念。具有相同性質的一群實體稱為實體型別（Entity Type）；其中可個別識別的單一對象是實體個體（Entity Instance）。

**例子：**大學資料庫中的「學生」是實體型別；學號為 S1123456 的學生是其中一個實體個體。學號可用來區別不同學生。

(2) Attribute（屬性）

**定義：**屬性是用來描述實體或關係特性的資料項目。每個屬性有其資料型態或可取值範圍（domain）；能唯一識別實體的屬性或屬性組合稱為鍵（Key）。

例子：「學生」可有學號、姓名、生日與系所等屬性。其中學號可作為學生的主鍵；姓名用來描述學生，但通常不能單獨唯一識別學生。

(3) Relationship（關係）

**定義：**關係表示兩個或多個實體之間具有某種關聯。關係型別可依參與的實體型別數量區分為一元、二元或多元關係，也可依基數描述關聯數量，例如一對一、一對多或多對多

核心觀念

本題考查交易隔離級別如何限制並行交易彼此讀寫，以及不同隔離級別仍可能出現的資料異常。隔離級別愈高，資料一致性通常愈強，但並行度與執行效率通常愈低。

常見異常包括：

• 不可重複讀取（non-repeatable read）：同一交易再次讀取先前讀過的資料列，發現該列已被另一交易更新或刪除。
• 幻讀（phantom read）：同一交易以相同條件查詢，第二次多出或少了符合條件的資料列。
• 更新遺失（lost update）：兩個交易依據同一舊值計算並寫回，後寫入者覆蓋先寫入者的結果。

解題方法

先掌握各隔離級別對讀取的保證，再用兩個交易交錯執行，說明仍可能出現的異常。以一般 SQL 隔離級別定義而言：

「髒讀」是讀到另一交易尚未提交、之後可能回復的資料。Read Committed 只保證每次讀取已提交資料；它不保證同一交易前後讀到相同結果。Repeatable Read 保證同一交易重讀先前讀取的資料列時，其值維持一致，但標準定義不必然禁止符合條件的新增資料列出現。

（1）Read Committed

**隔離特性：**每次讀取都只能讀取已提交的資料；但同一交易在不同時間讀取同一資料列，可能看到其他交易已提交的新值，因此會發生不可重複讀取。

**實際情境：**銀行交易甲先查詢帳戶餘額為 10,000 元。交易乙將餘額更新為 8,000 元並提交。交易甲再次查詢同一帳戶，讀到 8,000 元。甲的兩次讀取都讀到已提交資料，因此符合 Read Committed，但同一交易前後讀值不同。

（2）Repeatable Read

核心觀念

本題考查關聯式資料庫的多表查詢、連接、彙總函數與分組篩選：

• JOIN：依外鍵關係連接客戶、訂單與付款資料。
• SUM：加總訂單數值或付款金額。
• GROUP BY：依客戶分組計算。
• HAVING：篩選彙總後的分組結果。
• LEFT JOIN 與 COALESCE：保留沒有付款紀錄的訂單，並將空值視為 $0$。
• ORDER BY：依指定欄位排序。

以下假設 OrderDate 為日期型別；「截至 2025.01.01」包含當日；第（3）題的「所有訂單」包含尚未有付款紀錄的訂單。

解題方法

（1）2025.01.01 當天客戶訂單總量排行

先篩選指定日期的訂單，再依客戶分組加總 TotalAmount，最後由高到低排序。以 Customer 為起點，可顯示姓名，並涵蓋當天沒有訂單的客戶；其訂單總量以 $0$ 表示。

SELECT c.Name,
 COALESCE(SUM(o.TotalAmount), 0) AS TotalOrderAmount
FROM Customer AS c
LEFT JOIN Orders AS o
 ON o.CID = c.CID
 AND o.OrderDate >= '2025-01-01'
 AND o.OrderDate < '2025-01-02'
GROUP BY c.CID, c.Name
ORDER BY TotalOrderAmount DESC;

日期條件採用「大於等於當日、早於次日」，即使 OrderDate 含有時間部分，也能完整涵蓋 2025 年 1 月 1 日。

（2）截至 2025.01.01，曾付款且總付款金額超過 10,000 的客戶

付款紀錄先透過 Payment 連接訂單，再透過訂單連接客戶；依客戶分組加總付款金額。使用內連接可確保客戶至少有一筆付款紀錄，再以 HAVING 篩出總額超過 10,000 的客戶。

核心觀念

本題考查資料庫交易的 ACID 四大性質，以及多筆交易同時執行時，未提交資料被其他交易讀取所引發的問題。交易（Transaction）是一組必須作為整體執行的資料庫操作；ACID 用來說明交易如何確保資料正確與可靠。

解題方法

先依序說明 ACID 四項性質，再檢視情境中 $T1$ 的更新是否已提交，以及 $T2$ 是否在此之前讀取該更新。若 $T2$ 讀取了尚未提交的資料，就是「髒讀」（dirty read）；若 $T1$ 隨後回復（rollback），$T2$ 便可能依據已撤銷的資料完成轉帳，造成資料不一致。

ACID 四大性質

1. Atomicity（原子性）：交易中的操作視為不可分割的整體，必須全部成功；若其中一部分失敗，整筆交易應回復，不留下部分完成的結果。

2. Consistency（一致性）：交易執行前後，資料庫都必須符合既定的完整性限制與業務規則，例如帳戶餘額不得違反規定的下限。交易不能使資料庫由合法狀態轉變為違反規則的狀態。

3. Isolation（隔離性）：並行執行的交易，彼此不應讀取或影響尚未完成的中間結果；其效果應相當於交易依某種順序逐一執行。隔離層級不同，允許的並行現象也不同。

4. Durability（持久性）：交易一旦成功提交，其結果即使遇到系統故障或重新啟動，也必須保留下來，不得無故遺失。

情境分析與可能後果