2026年计算机科学与技术期末考试试题及答案

2026年计算机科学与技术期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在64位Linux系统中，定义如下结构体：```cstructNode{charflag;doubleval;intkey;};```则sizeof(structNode)的值为A.13  B.16  C.24  D.32【答案】C【解析】char占1字节，double要求8字节对齐，因此flag后需填充7字节；double占8字节；int占4字节，尾部再填充4字节使整体对齐到8的倍数，总大小1+7+8+4+4=24。2.对含有n个元素的顺序表执行一次“删除第i个元素”操作，其时间复杂度为A.O(1)  B.O(logn)  C.O(n)  D.O(n²)【答案】C【解析】需将i+1到n共n-i个元素依次前移，最坏情况下i=1，移动n-1次，故为O(n)。3.下列关于IPv6地址::1的描述正确的是A.本地链路地址  B.组播地址  C.环回地址  D.任播地址【答案】C【解析】::1即0:0:…:1，是IPv6环回地址，作用同IPv4的。4.若关系模式R(A,B,C,D)的函数依赖集F={A→B,B→C,C→D}，则R的候选码为A.A  B.AB  C.AC  D.AD【答案】A【解析】A可决定B，B决定C，C决定D，因此A可决定全部属性，且A的任意真子集为空，故A为候选码。5.在BERT预训练过程中，MaskedLanguageModel任务随机遮盖的词比例通常设为A.5%  B.10%  C.15%  D.30%【答案】C【解析】原始论文采用15%：其中80%用[MASK]、10%随机词、10%不变，以缓解预训练与微调不一致。6.下列关于RISC-V指令集的说法错误的是A.采用定长32位基本指令  B.支持压缩指令子集  C.只有32个通用寄存器  D.无条件跳转使用J-type格式【答案】C【解析】RV32I有32个通用寄存器，但RV32E嵌入式子集仅16个，因此“只有32个”表述不严谨。7.在Linux内核中，进程从用户态陷入内核态时，CPU特权级由A.0→3  B.1→2  C.3→0  D.2→1【答案】C【解析】x86架构Ring3为用户态，Ring0为内核态，系统调用或中断触发时由3→0。8.若采用Go-Back-N协议，发送窗口大小为7，帧序号用3位编码，最多可连续发送而未确认帧数为A.7  B.8  C.6  D.4【答案】A【解析】3位序号共8个编号0~7，GBN发送窗口最大为2ⁿ−1=7，与题设一致。9.在React函数组件中，下列Hook用于跨渲染周期保存可变值且不会触发重新渲染的是A.useState  B.useReducer  C.useRef  D.useMemo【答案】C【解析】useRef返回可变ref对象，修改.current属性不会引发组件重渲染，适合保存DOM节点或定时器ID。10.对一幅1024×768的24位真彩色BMP图像进行无压缩存储，所需字节数约为A.0.75MB  B.1.5MB  C.2.25MB  D.3MB【答案】C【解析】每像素3字节，总像素1024×768=786432，乘3得2359296B≈2.25MB。二、填空题（每空3分，共30分）11.若一棵二叉树后序遍历序列为DBEFCA，中序遍历为DBAECF，则其先序遍历序列为________。【答案】ABDCEF【解析】后序末位A为根，中序中A左侧DB为左子树，右侧ECF为右子树；递归可得整棵树的先序。12.在TCP拥塞控制中，慢启动阈值ssthresh初始为16，当发生超时重传时，ssthresh将被置为________。【答案】8【解析】超时触发拥塞避免，ssthresh更新为当前拥塞窗口cwnd的一半，假设cwnd=16，则ssthresh=8。13.若采用4路组相联Cache，主存地址32位，块大小64B，Cache容量为512KB，则其索引位占________位。【答案】11【解析】512KB÷64B=8192块，4路组相联共8192÷4=2048组，2¹¹=2048，故索引11位。14.在MySQL8.0中，创建用户并授予其对所有数据库只读权限的SQL语句为：CREATEUSER'reader'@'%'IDENTIFIEDBY'pwd';GRANT________ON.TO'reader'@'%';【答案】SELECT【解析】只读即仅允许SELECT。15.若某无向图采用邻接矩阵存储，顶点数n=1000，则删除一条边所需的时间复杂度为________。【答案】O(1)【解析】邻接矩阵置matrix[i][j]=0即可，常数时间。16.在Python3.11中，表达式(1,2,[3,4],5,range(2))的值为________。【答案】(1,2,3,4,5,0,1)【解析】星号解包后拼接成新元组。17.若浮点数采用IEEE754单精度格式，则二进制00111111010100000000000000000000对应的十进制真值为________。【答案】0.8125【解析】指数E=01111110₂=126，偏移127，故真实指数-1；尾数1.101₂=1.625，乘2⁻¹得0.8125。18.在RSA密钥生成中，若随机选择素数p=17、q=23，则欧拉函数φ(n)=________。【答案】352【解析】φ(n)=(p−1)(q−1)=16×22=352。19.若某算法最佳情况时间复杂度Tbest(n)=5n，最坏情况Tworst(n)=3n²−2n+7，则其渐进紧确界记为________。【答案】Θ(n²)【解析】紧确界需同时满足上界和下界，最坏主导整体，故Θ(n²)。20.在Kubernetes中，用于定义Pod副本数量的控制器对象名为________。【答案】Deployment【解析】Deployment通过ReplicaSet管理Pod副本数。三、简答题（每题8分，共40分）21.描述操作系统中“写时复制”（Copy-on-Write,COW）机制的工作流程，并说明其在fork()系统调用中的优势。【答案】1)当父进程调用fork()时，内核并不立即复制整个地址空间，而是将父子进程的页表项标记为只读并指向同一物理页框。2)若任一进程尝试写入某页，CPU触发页故障，内核在异常处理中分配新页框，将原页内容复制到新页，并更新对应页表项为可写，最后恢复进程执行。3)优势：a.节省内存：子进程常与父进程随后立即调用exec，完全复制浪费；COW避免不必要复制。b.加速创建：fork()仅需复制页表，无需复制数据，时间复杂度由O(n)降至O(1)。c.提高多进程并发效率，尤其Web服务器频繁fork子进程场景。22.给定训练集{(xᵢ,yᵢ)}，i=1…n，其中xᵢ∈ℝᵈ，yᵢ∈{−1,+1}，请写出线性SVM原始优化目标，并解释hingeloss的数学形式及其作用。【答案】原始目标：min½‖w‖²+C∑ᵢξᵢs.t.yᵢ(w·xᵢ+b)≥1−ξᵢ,ξᵢ≥0,i=1…nhingeloss：ℓ(y,f(x))=max(0,1−yf(x))，其中f(x)=w·x+b。作用：1)当样本被正确分类且函数间隔≥1时损失为0，鼓励大间隔。2)对误分类或间隔不足样本施加线性惩罚，使优化兼顾最大间隔与训练误差。3)与正则项‖w‖²结合，形成对偶问题，可通过核技巧扩展至非线性。23.某分布式系统采用Raft共识算法，请说明Leader选举过程中“SplitVote”现象如何产生及其解决机制。【答案】产生：当Leader故障，Follower随机超时（150~300ms）后转为Candidate并自增term，先投自己再并行请求投票；若集群中多个Candidate同时发起投票，且各自获得的票数均未过半，则本轮无人胜出，即SplitVote。解决：1)每个Candidate在等待投票结果期间设置随机化重试超时（如150~300ms）。2)超时后Candidate自增term并重新发起新一轮选举，由于随机间隔差异，先超时的节点更可能集中票数，从而快速选出Leader。3)通过随机退避，Raft将SplitVote概率降至极低，保证系统可用性。24.简述浏览器从输入URL到页面首次渲染完成的关键路径，并指出可优化环节。【答案】1)URL解析→DNS查询→TCP三次握手→TLS握手→HTTP请求→服务器处理→HTTP响应→浏览器接收HTML。2)构建DOM树、CSSOM树→合成Render树→布局→绘制→合成→光栅化→显示。优化：a.DNS预解析：`<linkrel=dns-prefetch>`。b.TCP/TLS预连接：`<linkrel=preconnect>`。c.资源压缩与HTTP/2多路复用减少往返。d.关键CSS内联，避免渲染阻塞。e.图片懒加载、WebP格式、CDN边缘缓存。f.使用ServiceWorker缓存策略降低回源。25.说明数据库事务的“可串行化”隔离级别如何通过“两阶段锁”实现，并给出“幻读”案例及其避免方法。【答案】实现：1)加锁阶段：事务读取前加共享锁(S)，写入前加排他锁(X)，并遵循严格两阶段锁协议——锁在提交或回滚后统一释放。2)解锁阶段：事务结束时一次性释放所有锁，保证等价于某串行调度。幻读案例：T1执行`SELECT*FROMordersWHEREprice>100`得5行；T2插入price=150并提交；T1再次查询得6行，出现“幻影”行。避免：a.可串行化隔离下，InnoDB对范围查询加“间隙锁”(GapLock)，锁定索引区间，阻止并发插入。b.快照隔离(MVCC)通过版本链与区间快照避免幻读，但非严格可串行化；若要求绝对串行化，需启用`SERIALIZABLE`级别，自动升级为间隙锁+next-keylock。四、综合应用题（共60分）26.（算法设计，15分）给定一棵带权无向图G=(V,E)，|V|≤10⁵，|E|≤2×10⁵，边权为正整数。设计算法求“次小生成树”(严格小于最小生成树权值且权值最大的生成树)，输出其边权和。要求时间复杂度O(|E|log|V|)。【答案】步骤：1)用Kruskal求最小生成树T，并记录树边集合E_T，权值和MST。2)对每条非树边e=(u,v,w)，在T的u-v路径上找到权值最大的边max1与严格次大边max2。3)若w>max1，则可用e替换max1得到候选权值MST−max1+w；若w=max1，则必须替换max2，候选权值MST−max2+w。4)所有候选权值取最小即为次小生成树权值。实现：a.用并查集加速Kruskal，O(|E|log|E|)。b.构建T后，用倍增法预处理每个节点向上2^k级父节点及路径max1、max2，预处理O(|V|log|V|)，查询LCA及路径信息O(log|V|)。c.遍历非树边共|E|−|V|+1条，每条查询一次，总O(|E|log|V|)。d.答案取所有候选最小值；若不存在严格小于MST的生成树，返回−1。正确性：次小生成树与最小生成树仅差一条边交换，上述枚举保证不漏。27.（数据库，15分）某电商系统订单表orders(order_id,user_id,sku_id,price,status,create_time)，单表数据量5亿行，按create_time按月分区。需高效支持：Q1：查询某用户最近30天已完成订单总额；Q2：统计过去90天每日SKU销量排行前10。请给出表结构、索引与分区策略，并写出Q1、Q2的SQL及执行计划要点。【答案】策略：1)分区：LIST分区按YEAR(create_time)*100+MONTH(create_time)划分，共36个分区，可快速裁剪。2)索引：a.局部索引idx_user_time(user_id,create_time,status)分区级联，支持Q1。b.局部索引idx_sku_time(sku_id,create_time)用于Q2分组。3)SQL：Q1:```sqlSELECTSUM(price)FROMordersWHEREuser_id=?ANDstatus='completed'ANDcreate_time>=DATE_SUB(CURDATE(),INTERVAL30DAY);```Q2:```sqlSELECTsku_id,SUM(price)ASgmvFROMordersWHEREcreate_time>=DATE_SUB(CURDATE(),INTERVAL90DAY)GROUPBYsku_idORDERBYgmvDESCLIMIT10;```执行计划：Q1利用idx_user_time范围扫描，仅访问最近1~2个分区，回表量小；Q2需扫描90天对应3个分区，用idx_sku_time避免全表扫描，分组后排序取Top10，内存足够时可完全在内存完成。28.（系统架构，15分）设计一个“短链服务”，需求：1)长URL≤2KB，短域名为，长度≤8字符，62进制([0-9a-zA-Z])；2)峰值QPS50k，读写比1:1；3)需防止重复长URL生成不同短链；4)短链永久有效。给出系统架构、核心表结构、发号策略、缓存与重定向流程，并评估所需存储。【答案】架构：1)无状态API层：Nginx+Go服务，水平扩展，一致性哈希负载均衡。2)发号器：Snowflake变种，64位ID=41位毫秒+10位机器+13位序列，单机每毫秒可生成8kID，峰值50k÷10机=5k/ms，富余。3)数据库：表short_url(idbigintPK,short_codechar(6)unique,long_urlvarchar(2048),crc32int,created_at)索引：unique(crc32,long_url(256))防重复。4)缓存：RedisCluster，短链→长URL缓存，TTL7天，LRU淘汰；写时先查缓存，缓存未命中再查库，并回填。5)重定向：a.浏览器访问/AbC123，Nginx层先查本地Lua共享字典，未命中回源服务。b.服务查Redis，命中301重定向长URL；未命中查MySQL，再写Redis后301。6)防重复：写请求先计算长URL的crc32，加前缀锁`SETNXEX5`防止并发写；若库中已存在相同crc32且long_url一致，则直接返回已有短链。7)存储评估：a.短链6位62进制可表示62⁶≈56.8B个，足够。b.每行≈2KB长URL+50B元数据，5年累计100B条，需200TB，采用分库分表+冷热分离，冷数据存对象存储，表内仅保留索引与短链，压缩后降至20TB。29.（安全编程，15分）某Web应用提供文件上传功能，要求仅允许jpg/png，大小≤5MB。请列举服务端必须进行的5项安全检查，并给出PythonFlask代码片段。【答案】检查：1)内容类型嗅探：不依赖Content-Type头，而用file.read(16)检测魔数。2)文件头完整性：JPEG以FFD8FF开头，PNG以89504E470D0A1A0A开头。3)图像维度验证：用Pillow打开并检查width×height，防止“图片炸弹”(1×1像素但压缩比极高)。4)大小限制：在读取流时累计字节数，超5MB立即中断。5)文件名与路径：禁止../，统一使用uuid4+“.jpg”，存储路径与Web根隔离。代码：```pythonimportimghdr,uuid,osfromPILimportImagefromflaskimportFlask,request,abortapp=Flask(__name__)UPLOAD_FOLDER='/data/uploads'MAX_SIZE=510241024@app.route('/upload',methods=['POST'])defupload():file=request.files.get('file')ifnotfile:abort(400)ext=imghdr.what(None,h=fi