2025年信息科学与技术专业国家考试试题及答案

2025年信息科学与技术专业国家考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下关于RISC（精简指令集计算机）与CISC（复杂指令集计算机）的描述中，错误的是：A.RISC指令长度固定，CISC指令长度可变B.RISC更依赖编译器优化，CISC更依赖硬件实现复杂功能C.RISC中通用寄存器数量通常少于CISCD.RISC适合高频低延迟的流水线设计答案：C2.操作系统中，若某进程的状态为“阻塞”，其最可能的原因是：A.时间片耗尽被调度器切换B.等待I/O设备完成数据传输C.优先级低于当前运行进程D.父进程调用了wait()系统调用答案：B3.对于一棵高度为h（根节点高度为1）的完全二叉树，其最少节点数为：A.2^(h1)B.2^h1C.2^(h1)+1D.2^h答案：A4.在TCP协议中，若发送方发送窗口大小为5，接收方通告窗口大小为3，且当前网络拥塞窗口为4，则实际可发送的最大数据段数为：A.3B.4C.5D.8答案：A5.以下机器学习算法中，属于生成模型的是：A.支持向量机（SVM）B.逻辑回归（LogisticRegression）C.朴素贝叶斯（NaiveBayes）D.K近邻（KNN）答案：C6.数据库系统中，若关系模式R满足1NF但不满足2NF，其主要问题是存在：A.非主属性对候选键的部分函数依赖B.非主属性对候选键的传递函数依赖C.主属性之间的部分函数依赖D.多值依赖答案：A7.在计算机图形学中，以下哪种技术用于解决多边形投影时的隐藏面消除问题？A.光线追踪（RayTracing）B.Z缓冲器（ZBuffer）C.纹理映射（TextureMapping）D.蒙皮动画（Skinning）答案：B8.以下关于区块链共识机制的描述中，正确的是：A.工作量证明（PoW）的能耗主要来自哈希计算B.权益证明（PoS）的节点记账权完全由持币数量决定C.实用拜占庭容错（PBFT）适用于完全去中心化的公链D.委托权益证明（DPoS）的节点数量无上限答案：A9.边缘计算与云计算的主要区别在于：A.边缘计算依赖5G网络，云计算依赖光纤网络B.边缘计算的数据处理更靠近终端设备C.边缘计算不支持分布式架构D.云计算的延迟一定低于边缘计算答案：B10.若某8位补码表示的整数为10010110，则其十进制值为：A.106B.105C.106D.105答案：A（计算过程：补码转原码：符号位不变，其余位取反加1→11101010→十进制为106）11.在Python中，执行以下代码后，输出结果为：```pythona=[1,2,3]b=aa.append(4)print(len(b))```A.3B.4C.5D.2答案：B（列表是可变对象，b与a指向同一内存地址，a修改后b同步变化）12.以下关于IPv6地址的描述中，错误的是：A.地址长度为128位，采用十六进制冒号分隔表示B.支持自动配置（SLAAC）功能C.保留了广播地址D.头部格式简化，固定头部长度为40字节答案：C（IPv6取消广播地址，改用多播地址）13.深度学习中，以下激活函数适合用于输出层的是（假设任务为二分类）：A.ReLU（修正线性单元）B.Sigmoid（S型函数）C.Tanh（双曲正切函数）D.LeakyReLU（带泄漏的修正线性单元）答案：B（Sigmoid输出范围(0,1)，适合二分类概率预测）14.以下哪项不是物联网（IoT）的关键技术？A.MQTT（消息队列遥测传输）协议B.LoRa（远距离无线电）通信C.数字孪生（DigitalTwin）D.量子计算（QuantumComputing）答案：D15.若某系统的可靠性模型为串联系统（3个部件，可靠度分别为0.9、0.8、0.7），则系统整体可靠度为：A.0.9+0.8+0.7=2.4B.1(10.9)(10.8)(10.7)=0.994C.0.9×0.8×0.7=0.504D.(0.9+0.8+0.7)/3=0.8答案：C（串联系统可靠度为各部件可靠度的乘积）二、填空题（每空2分，共20分）1.计算机指令系统中，将运算结果存入内存的指令属于______类指令（填“数据传送”“运算”“控制”或“输入输出”）。答案：数据传送2.操作系统中，______（填“用户态”或“内核态”）是CPU的特权模式，允许访问所有硬件资源。答案：内核态3.对于有序数组[2,5,8,12,15,18,20]，使用二分查找法查找元素15时，需要比较______次（从第一次比较开始计数）。答案：3（第一次比较中间元素8，第二次比较15所在的右半部分中间元素18，第三次比较15）4.数据库事务的ACID特性中，“I”代表______（填中文）。答案：隔离性5.在TCP/IP协议栈中，HTTP协议运行在______层（填“传输”“网络”或“应用”）。答案：应用6.卷积神经网络（CNN）中，______层的作用是减少特征图的空间尺寸，降低计算量（填“卷积”“池化”或“全连接”）。答案：池化7.若某哈希表采用链地址法处理冲突，哈希函数为H(key)=keymod7，现有键值对(10,A)、(17,B)、(24,C)，则它们在哈希表中对应的链表长度分别为______（按顺序填写）。答案：2,2,2（10mod7=3，17mod7=3，24mod7=3，均映射到索引3的链表）8.区块链中，______（填“公钥”或“私钥”）用于数字签名，确保交易的不可抵赖性。答案：私钥9.在Python中，______函数用于将字符串转换为整数（填内置函数名）。答案：int10.5G网络的三大应用场景包括增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）和______（填英文缩写）。答案：URLLC（超可靠低延迟通信）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述冯·诺依曼体系结构的核心特点，并说明其与现代计算机的差异。答案：冯·诺依曼体系结构的核心特点包括：①采用存储程序原理（程序和数据以二进制形式存储在同一存储器中）；②计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；③指令按顺序执行，由控制器控制流程。与现代计算机的差异：①引入高速缓存（Cache）解决CPU与主存速度不匹配问题；②采用流水线技术实现指令并行执行；③支持多处理器（多核）架构；④存储器层次化（寄存器缓存主存外存）；⑤输入输出设备通过I/O控制器与系统总线连接，减少CPU干预（如DMA技术）。2.比较进程（Process）与线程（Thread）的区别，并说明多线程编程的优势。答案：区别：①资源分配：进程是资源分配的基本单位（拥有独立的地址空间、文件描述符等），线程是CPU调度的基本单位（共享进程的资源）；②开销：进程创建/销毁需分配/回收资源，开销大；线程仅需分配少量寄存器资源，开销小；③通信：进程间需通过IPC（管道、消息队列等）通信，线程间可直接共享内存；④并发性：多进程可利用多核CPU，多线程在单进程内实现并发。优势：①提高CPU利用率（减少进程切换开销）；②简化共享数据的访问（无需复杂的进程间通信）；③适合高并发场景（如Web服务器处理多请求）；④响应更及时（独立线程处理异步任务）。3.分析TCP协议中“三次握手”的必要性，并说明第四次握手是否可能。答案：必要性：三次握手的目的是同步客户端和服务器的初始序列号（ISN），并确认双方的发送和接收能力正常。具体流程：①客户端发送SYN包（seq=x）；②服务器回复SYN+ACK包（seq=y,ack=x+1）；③客户端发送ACK包（seq=x+1,ack=y+1）。若仅两次握手，服务器无法确认客户端是否收到自己的SYN包，可能导致“半连接”或旧连接的重复使用（如网络延迟导致的过时SYN包）。第四次握手不可能：三次握手已完成双向连接确认，第四次握手无法提供额外信息，反而增加延迟。TCP设计遵循“最小必要”原则，因此无需第四次握手。4.说明卷积神经网络（CNN）中“局部感受野”和“权值共享”的作用，并举例说明其在图像识别中的优势。答案：局部感受野：CNN中每个卷积核仅与输入特征图的局部区域（如3×3）相乘，捕捉局部空间特征（如边缘、纹理）。作用是降低参数量（无需全连接），并保留图像的空间相关性。权值共享：同一卷积核在输入特征图的不同位置使用相同的权重参数。作用是使模型具备平移不变性（同一特征在图像不同位置均可被检测），并大幅减少参数数量（避免每个位置独立训练参数）。优势举例：在识别猫的图像时，局部感受野可检测猫的眼睛（局部特征），权值共享确保无论眼睛出现在图像左上还是右下，模型都能识别；同时，参数量的减少使模型更易训练，适合处理高分辨率图像。5.数据库设计中，为何需要进行范式化（Normalization）？并简述1NF到3NF的递进规则。答案：范式化的目的是消除数据冗余、避免插入/更新/删除异常，提高数据一致性和存储效率。递进规则：①1NF（第一范式）：属性不可再分（原子性），如“联系方式”不能同时包含电话和邮箱；②2NF（第二范式）：满足1NF，且所有非主属性完全依赖于候选键（无部分依赖），如关系模式R(学号,课程号,姓名,成绩)中，“姓名”仅依赖于“学号”（部分依赖），需拆分为R1(学号,姓名)和R2(学号,课程号,成绩)；③3NF（第三范式）：满足2NF，且所有非主属性不传递依赖于候选键（无传递依赖），如关系模式R(学号,系别,系主任)中，“系主任”通过“系别”传递依赖于“学号”，需拆分为R1(学号,系别)和R2(系别,系主任)。四、综合应用题（每题15分，共30分）1.设计一个基于哈希表的学生信息管理系统（要求支持插入、查询、删除操作），需说明：（1）哈希函数的设计（输入为学生学号，假设学号为10位数字）；（2）冲突处理方法（需说明具体实现）；（3）插入操作的伪代码流程。答案：（1）哈希函数设计：学号为10位数字（如2025000123），可采用“折叠法”或“除留余数法”。考虑到学号前4位为入学年份（如2025），后6位为顺序号，为避免年份导致的聚集，选择除留余数法，取哈希表大小m=1009（接近1000的质数），哈希函数H(key)=(keymod1000000)%m（取后6位模m，减少年份影响）。（2）冲突处理：采用链地址法（拉链法）。哈希表每个槽位存储一个链表头指针，冲突时将新节点插入链表尾部（或头部，视操作频率而定）。链表节点包含学号（key）、学生信息（value）和下一个节点指针（next）。（3）插入操作伪代码：```functioninsert(student_id,info):key=student_idindex=H(key)计算哈希值node=create_node(key,info)创建新节点ifhash_table[index]isnull:hash_table[index]=nodeelse:current=hash_table[index]whilecurrent.nextisnotnull:ifcurrent.key==key:处理重复学号updatewithnewinforeturncurrent=current.nextifcurrent.key==key:检查最后一个节点updateelse:current.next=nodereturn```2.某电商平台需设计一个支持高并发的商品库存管理数据库方案，要求：（1）说明数据库引擎的选择（如InnoDB、MyISAM）及理由；（2）设计库存表的字段（至少5个字段），并说明主键和索引策略；（3）提出应对“秒杀”场景（短时间内大量减库存请求）的优化措施。答案：（1）数据库引擎选择：InnoDB。理由：InnoDB支持事务（ACID特性），适合高并发下的库存扣减操作；支持行级锁（减少锁竞争），而MyISAM仅支持表级锁，高并发下性能差；InnoDB支持外键约束（可关联商品表、订单表），保证数据一致性。（2）库存表字段设计：|字段名|类型|说明||||||sku_id|BIGINT|商品唯一标识（主键）||total_stock|INT|总库存量||available_stock|INT|可用库存量（实际可售库存）||lock_stock|INT|已锁定库存（用户下单未支付）||update_time|DATETIME|最后更新时间||version|INT|乐观锁版本号（用于冲突检测）|主键：sku_id（商