Eksamensoppgåve i TDT4145 Datamodellering og databasesystem

Transkript

1 Institutt for datateknikk og informasjonsvitskap Eksamensoppgåve i TDT4145 Datamodellering og databasesystem Fagleg kontakt under eksamen: Roger Midtstraum: Svein Erik Bratsberg: Eksamensdato: 4. juni 2016 Eksamenstid (frå-til): 09:00-13:00 Hjelpemiddelkode/Tillatne hjelpemiddel: D Ingen trykte eller handskrivne hjelpemiddel tillatne. Bestemt, enkel kalkulator tillate. Annan informasjon: Målform/språk: Norsk nynorsk Sidetal: 7 Sidetal vedlegg: 0 Kontrollert av: Svein-Olaf Hvasshovd (sign.) Dato Sign. Merk! Studentane finn sensur i Studentweb. Har du spørsmål om sensuren må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikkje kunne svare på slike spørsmål.

2 Oppgåve 1 Datamodellar (20 %) Lag ein ER-modell (du kan bruke alle modellelement som er med i pensum) for denne situasjonen: Butikkjeden FotoRental har ei rekke butikkar der registrerte kundar kan leige kamera og objektiv. Kvar butikk har eigne kamera og eigne objektiv, og kan bare leie ut utstyr som høyrer til i eigen butikk. Butikkane har unike namn og registrerast i datasystema også med ei adresse, eit eller fleire telefonnummer og ei e-postadresse. Kundar skal registrast med e-postadresse som brukast som identifikator, namn, adresse og eit mobilnummer. Kundar kan gjere ulike leieavtalar med forskjellige butikkar og kan gjere mange leieavtalar med same butikk. Ein leieavtale gjeld minst eit kamera eller minst eit objektiv, men kan gjelde fleire kamera og fleire objektiv. Ein avtale har ein registrert startdato og ein registrert innleveringsdato. Alle kamera og objektiv har ein fast døgnpris som er den same i alle butikkar og for alle kamera/objektiv av same type, men kundar kan forhandle fram spesielle prisar for heile leigeavtalar. Ein avtalt, samla utleiepris vert derfor registrert for kvar leieavtale. Om leigd utstyr leverast tilbake for seint eller i skada tilstand, må kunden betale eit ekstra straffegebyr som registrerast saman med ein forklarande tekst. Når utstyret i ein leigeavtale er levert tilbake og kunden har betalt leige og eventuelt straffegebyr, gjer ein om leigeavtalen sin status frå aktiv til avslutta. Alle kamera og objektiv har eit unikt serienummer, ein dato for når det vart teke i bruk, status (fungerande eller defekt) og en tilstandskode (1-5, kor 1 indikerer så godt som nytt og høgare tal indikerer aukande grad av slitasje). Når eit kamera eller eit objektiv kjem attende etter utlån blir det sjekka, og status og tilstandskode blir endra om det er naudsynt. Eit kamera er av ein særskild kameratype, til døme Canon EOS 7d Mark II, og kameratypen er karakterisert med bildestorleik i megapixels, vekt i gram, minnekort-type og døgnleige-pris i kroner. Kvar kameratype vert produsert av en særskild produsent. For produsentar, som kan produsere enten kamera, objektiv eller begge delar, skal vi kunne lagre produsentnamn og produsentland, samt namn på norsk importør og denne sitt telefonnummer og e-postadresse. Objektiv er av en særskild objektivtype, til døme Sigma 24mm F1.4 A DG HSM Canon, som er objektiv produsert av Sigma som passer til Canon-kamera. For objektivtypar må vi altså kunne registrere produsent, så vel som alle kameratypar som objektiv av denne typen kan brukast saman med. For objektivtypar er brennvidde (til døme 24 mm), største blendaropning (for eksempel F1.4), vekt i gram, lengde i mm og filterdiameter i mm relevant informasjon, i tillegg til døgnleigepris (tilsvarande som for kameratypar). Forklar kort eventuelle føresetnader du finn det nødvendig å gjere. Side 2 av 7

3 Oppgåve 2 Relasjonsdatabaser og SQL (10 %) a) (5 %) Gitt to tabellar, R og S, som vist over. R og S kan blant anna settast saman ved å bruke (i) naturlig join, (ii) full-outer-join over B-kolonnene eller (iii) kartesisk produkt (cross join). Vis kva som blir resultat i dei tre tilfella. Du skal vise resultat-tabellar med kolonnar og rader. b) (3 %) Forklar korleis vi i samband med framandnøklar (eng: foreign keys) kan spesifisere ulike typar restriksjonar (eng: constraints). c) (2 %) Kva vil det seie at tabellar (relasjonar) i relasjonsdatabasar har entitetsintegritet (eng: entity integrity)? Side 3 av 7

4 Oppgåve 3 Relasjonsalgebra og SQL (15 %) Gitt eit relasjonsdatabase-skjema for ein enkel eksamensdatabase. Primærnøklar er understreka. Course(CID, CCode, Title, Credits, Description, CLevel) Student(SNo, Name, ) Exam(ENo, CourseID, EDay, EMonth, EYear, Duration, EType) CourseID er framandnøkkel mot Course-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi ExamRegistration(ExamNo, StudentNo, RDay, RMonth, RYear) ExamNo er framandnøkkel mot Exam-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi. StudentNo er framandnøkkel mot Student-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi. ExamResult(ExamNo, StudentNo, Grade) ExamNo er framandnøkkel mot Exam-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi. StudentNo er framandnøkkel mot Student-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi. GradeExplanation(ExamNo, StudentNo, ExpText) ExamNo er framandnøkkel mot Exam-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi. StudentNo er framandnøkkel mot Student-tabellen. Kan ikkje ha NULL-verdi. Relasjonsalgebra kan formulerast som tekst eller grafar. Om du kan begge notasjonene føretrekk vi at du svarar med grafar, men du blir ikkje trekt for å svare med tekst. a) ExamRegistration-tabellen lagrar oppmeldingar til eksamen. Lag ei spørjing i relasjonsalgebra som for kvar eksamen med 1 eller fleire oppmeldingar gjort i 2016, finn talet på studentar som har meldt seg opp til denne eksamenen i I resultatet skal du ha ein kolonne for ExamNo og ein kolonne for talet på oppmeldte studentar. Resultatet skal vere ordna etter talet på oppmeldte i minkande rekkefølgje. b) Lag ei spørjing i relasjonsalgebra som finner Sno, Name og for studentar som er oppmeldt til eksamen i emnet med CCode lik TDT4145 og eksamensdato c) Skriv ei spørjing i SQL som finn Sno, Name og for studentar som ikkje var oppmeldt til nokon eksamen som ble arrangert i d) Skriv ei spørjing i SQL som for kvar karakter (som nokon fekk) finn talet på studentar som fekk karakteren ved eksamenen i TDT4145 (CCode) som vart arrangert Resultatet skal vere ordna etter karakter i alfabetisk rekkefølgje. e) Skriv ei SQL-setning som registrerar ein ny eksamen med desse data: ENo=999, CourseID=100, EDay=4, EMonth=6, EYear=2016, Duration=4, EType= Written. Side 4 av 7

5 Oppgåve 4 Normaliseringsteori (6 %) I idrettsgreina lengdehopp får kvar hoppar 6 forsøk (eng: trials). For kvart hopp måler ein lengde og vind, og ein dommar avgjer om hoppet er gyldig (eng: approved) eller daudt (eng: foul). Under er vist en tabell med resultat frå seks lengdehopp. a) Avgjer kva for funksjonelle avhengnadar (eng: functional dependencies) som vil gjelde for denne tabellen. Forklar dei føresetnader du finn det nødvendig å gjere. b) Finn kandidatnøklane (eng: candidate keys) for denne tabellen. Du må grunngje svaret ditt. c) LongJump-tabellen oppfyller bare første normalform (1NF). Kva for problem vil eit databasedesign som dette kunne gje? Oppgåve 5 Normaliseringsteori (9 %) a) Gitt tabellen R(A,B,C,D) og F={A->B, C->D}. Finn ein funksjonell avhengnad som om den vert lagt til i F, gjer at A vert ein supernøkkel (eng: superkey) for R. Vi føretrekk svar der så få attributt som mogleg er med i den funksjonelle avhengnaden. Du må grunngje svaret ditt. b) Gitt tabellen R(A,B,C,D) og F={AB->C, BC->D}. Denne tabellen er på andre normalform (2NF), men ikkje på tredje normalform (3NF). Forklar kvifor det er slik. c) Gitt tabellen R(A,B,C,D) og F={AB->C, BC->D}. Ein mogleg dekomponering av R er R1(A,B,C) og R2(B,C,D). Er dette ei god dekomponering? Du må grunngje svaret ditt. Side 5 av 7

6 Oppgåve 6 Lagring og queries (15 %) Vi har ein tabell for å lagre informasjon om tilsette: Employee (ssn, fname, lname, salary, super_ssn, dno) Attributtet ssn er primærnøkkel for tabellen. Vi har valgt å lagre og indeksere tabellen på følgjande måte. Tabellen er lagret i ein clustered, statisk hash-struktur kor alle dei tilsette får plass i 1250 datablokker. Søkjenøkkel er ssn. Overflyt er organisert slik at posten lagrast i første etterfølgjande blokk som har ledig plass. Gjennomsnittlig aksesseres da 1.2 blokker per søk på ssn. I tillegg er tabellen indeksert gjennom eit unclustered B+-tre med søkjenøkkel lname (lastname) som gir ssn til den/de tilsette. B+-treet har 3 nivå og 600 blokker på løvnivå. Gi eit estimat på kor mange blokker som aksesserast (dvs. lesast og skrivast) ved dei følgjande SQL-setningane: i) INSERT INTO Employee VALUES ( , Hans, Hansen, , , 101); ii) SELECT * FROM Employee WHERE ssn= ; iii) SELECT * FROM Employee WHERE lname= Hansen ; iv) SELECT lname FROM Employee WHERE salary > ; Føresett 10% av dei tilsette tilfredstiller spørsmålet. v) SELECT DISTINCT lname FROM Employee ORDER BY lname; Gi ei forklaring for kvart svar. Oppgåve 7 Historier og recoveryeigenskapar (9 %) Gitt følgjande historier: 1. r1(x); r2(y); w3(x); r2(x); r1(y); c1; c2; c3; 2. r1(x); r1(y); w1(x); r2(y); w2(y); w1(x); r3(y); c1; c2; c3; 3. r2(x); w3(x); c3; w1(y); c1; r2(y); w2(z); c2; Avgjør recoveryeigenskapane (ikkje gjenopprettbar, gjenopprettbar, ACA eller strikt) til historiene Side 6 av 7

7 Oppgåve 8 Historier, serialiserbarhet og tofaselåsing (2PL) (6 %) Gitt følgjande historie: H4: r1(x); r2(z); r1(z); r3(x); r3(y); w1(x); c1; w3(y); c3; r2(x); w2(z); w2(y); c2; a) Tekn opp presedensgrafen og avgjør om historien er konfliktserialiserbar. b) Innfør tofaselåsing (2PL, rigorous) med lese- og skrivelåsar i H4. Skriv om historien H4 slik at han gjør bruk av låsar og vis korleis han da utførast. Når ein transaksjon må vente på ein lås, stopper denne transaksjonen, men andre transaksjonar kan fortsette. Den stoppede transaksjonen kan fortsette når dei blokkerande låsane slippast. Låsoppgradering er mogleg. Oppgåve 9 Recovery (10 %) Vi bruker ARIES-recovery og har følgjande logg under restart etter krasj. Kvar rad i tabellen under representerer ein loggpost. LSN Prev_lsn Transaction Op_type Page_id Other_info 101 Begin_ckpt 102 End_ckpt T1 Update E T2 Update C T2 Commit T1 Update C a) Føresett at både transaksjonstabellen og DPT er tomme i sjekkpunktet funnet i loggposten med LSN 102. Korleis ser transaksjonstabellen og DPT ut etter at analysefasen er ferdig? Transaksjonstabellen har følgjande felter: Transaction, Last_lsn og Status. DPT har: Page_id og RecoveryLSN. b) Under redofasen treng datablokk C redo av både loggpost 104 og 106, mens datablokk E treng ikkje redo. Kva for verdiar kan PageLSNane for datablokk C og E ha i det redofasen startar? Side 7 av 7