2026年软考-软件设计师案例分析真题

2026年软考-软件设计师案例分析真题试题一（15分）阅读下列说明和C代码，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】某大型电商物流中心需要设计一套高效的货物存储与检索系统。为了快速定位货物在仓库中的具体位置，系统采用了哈希表作为核心数据结构。哈希函数的设计直接决定了检索效率。在该系统中，货物ID（GID）为7位正整数（1000000至9999999）。系统采用除留余数法作为哈希函数，哈希表表长为13，即哈希函数为H(为了解决哈希冲突，系统采用了链地址法（也称为拉链法）。当发生冲突时，将新结点插入到对应链表的表头。哈希表中的每个结点存储货物ID以及指向下一个结点的指针。现有一批货物ID序列：{19,14,23,1,68,20,84,27,55,11,10,79}，需要依次存入哈希表中。【C代码】```c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#defineHASH_SIZE13typedefstructNode{intgid;structNode*next;}Node;Node*hashTable[HASH_SIZE];voidinitHashTable(){for(inti=0;i<HASH_SIZE;i++){hashTable[i]=NULL;}}inthashFunction(intkey){returnkey%HASH_SIZE;}voidinsert(intkey){intindex=hashFunction(key);Node*newNode=(Node*)malloc(sizeof(Node));newNode->gid=key;newNode->next=NULL;//代码段1if(hashTable[index]==NULL){hashTable[index]=newNode;}else{newNode->next=hashTable[index];//代码段2hashTable[index]=newNode;}}//...其他辅助代码略...```【问题1】（4分）根据上述说明和C代码，请给出在所有货物ID插入完成后，哈希表中索引为1、2、6的链表中的货物ID序列（按链表从表头到表尾的顺序）。【问题2】（6分）在C代码中，`insert`函数负责将结点插入哈希表。请指出代码段1和代码段2的具体作用，并解释为什么在链地址法中，将新结点插入表头（代码段2）比插入表尾在时间效率上更优。【问题3】（5分）假设哈希表的负载因子α=，其中n为关键字个数，m为哈希表表长。请计算本题中哈希表在插入完成后的负载因子。若该系统后续需要支持海量数据（例如n接近），且要求平均查找长度（ASL）保持在常数级别，除了增大表长m外，请给出一种改进哈希函数或冲突解决方法的建议，并简要说明理由。试题二（15分）阅读下列说明和图，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】某软件开发公司正在为其客户开发一套智能家居控制系统。该系统允许用户通过手机App或语音助手控制家中的各种设备，如灯光、空调、窗帘等。系统采用面向对象方法进行设计，使用UML类图描述核心静态结构。系统设计包含以下几个核心类：1.`SmartDevice`（智能设备）：所有具体设备类的抽象父类，包含属性`deviceId`（设备ID）和`status`（状态），以及抽象方法`turnOn()`和`turnOff()`。2.`Light`（灯光）：继承自`SmartDevice`，增加了属性`brightness`（亮度），实现了具体的开关控制逻辑。3.`AirConditioner`（空调）：继承自`SmartDevice`，增加了属性`temperature`（温度），实现了具体的开关和调温逻辑。4.`ControlCommand`（控制命令）：接口类，声明了`execute()`方法。5.`TurnOnCommand`（开命令）：实现`ControlCommand`接口，持有一个`SmartDevice`类型的引用，在`execute()`方法中调用设备的`turnOn()`。6.`RemoteController`（遥控器）：包含一个`ControlCommand`类型的槽位`slot`，方法`setCommand()`用于设置命令，方法`buttonPressed()`用于触发命令执行。7.`Sensor`（传感器）：用于监测环境数据，如温度传感器。它依赖于`AirConditioner`，当检测到温度变化时，可以自动调整空调设置。【UML类图说明】（注：本题以文字描述代替图形，请根据文字关系回答问题）`Light`与`AirConditioner`泛化`SmartDevice`。`TurnOnCommand`实现`ControlCommand`。`TurnOnCommand`关联`SmartDevice`（聚合关系，`TurnOnCommand`拥有`SmartDevice`）。`RemoteController`聚合`ControlCommand`。`Sensor`依赖`AirConditioner`。【问题1】（6分）根据说明中的描述，请分别指出`Light`与`SmartDevice`、`TurnOnCommand`与`SmartDevice`、`RemoteController`与`ControlCommand`之间对应的UML关系名称（如泛化、实现、聚合、组合、依赖、关联）。【问题2】（5分）在设计模式中，`ControlCommand`、`TurnOnCommand`和`RemoteController`的结构体现了哪种设计模式？请简要说明该模式的主要意图。【问题3】（4分）为了扩展系统，需要新增一种“打开窗帘”的功能（`Curtain`设备）。在该设计模式架构下，需要新增或修改哪些类？请列出具体的类名及其操作（新增或修改）。试题三（15分）阅读下列说明和C++代码，将应填入（n）处的字句写在答题纸的对应栏内。【说明】以下代码实现了一个简单的文件解析器，能够解析不同格式的配置文件（如XML、JSON、INI）。系统定义了一个抽象的`FileParser`类，并派生出具体的解析器类。用户通过`ParserFactory`类来获取所需的解析器实例。该设计遵循了“简单工厂模式”。【C++代码】```cpp#include<iostream>#include<string>usingnamespacestd;//抽象产品类classFileParser{public:virtualvoidparse(conststring&fileName)=0;virtual~FileParser(){}};//具体产品类：XML解析器classXmlParser:publicFileParser{public:voidparse(conststring&fileName){cout<<"ParsingXMLfile:"<<fileName<<endl;}};//具体产品类：JSON解析器classJsonParser:publicFileParser{public:voidparse(conststring&fileName){cout<<"ParsingJSONfile:"<<fileName<<endl;}};//具体产品类：INI解析器classIniParser:publicFileParser{public:voidparse(conststring&fileName){cout<<"ParsingINIfile:"<<fileName<<endl;}};//工厂类classParserFactory{public:staticFileParser*createParser(stringtype){if(type=="XML"){returnnewXmlParser();}elseif(type=="JSON"){returnnewJsonParser();}elseif(type=="INI"){returnnewIniParser();}else{return______(1)______;//返回空指针或默认处理}}};intmain(){stringfileType="XML";stringfileName="config.xml";//获取解析器对象FileParser*parser=ParserFactory::createParser(fileType);if(parser!=______(2)______){parser->parse(fileName);}else{cout<<"Unsupportedfiletype!"<<endl;}deleteparser;//释放内存return0;}```【问题】请补全C++代码中的空缺。（1）____________________（2）____________________试题四（15分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】某企业级CRM系统采用关系数据库作为后端存储。在系统设计阶段，数据库设计员需要根据需求设计E-R图并将其转换为关系模式。系统涉及的主要实体及其属性如下：1.客户：属性包括客户号（唯一标识）、客户名、联系电话、地址。2.产品：属性包括产品号（唯一标识）、产品名、单价规格。3.订单：属性包括订单号（唯一标识）、下单日期、总金额。4.订单明细：属性包括明细号（唯一标识）、数量、折扣。实体间的联系如下：一个客户可以下多个订单，一个订单属于一个客户（1:N联系，记为“下单”）。一个订单包含多个订单明细，一个订单明细只属于一个订单（1:N联系，记为“包含”）。一个订单明细对应一个产品，一个产品可以出现在多个订单明细中（N:1联系，记为“关联”）。【问题1】（6分）根据上述说明，请设计“客户”、“订单”、“订单明细”和“产品”四个关系模式。请标出每个关系模式的主键（下划线标出）和外键（在模式后文字说明）。例如：学生（学号，姓名，系号），主键：学号，外键：系号。【问题2】（5分）在“订单”关系中，包含“总金额”属性。实际上，总金额可以通过该订单的所有明细的“单价*数量*折扣”汇总计算得出。请从数据库设计规范化的角度分析，将“总金额”保留在“订单”关系中是否合理？如果不合理，应该属于第几范式的问题？请说明理由。【问题3】（4分）假设系统需要增加“销售员”实体，负责跟进客户的订单。一个销售员可以跟进多个客户，一个客户可以被多个销售员跟进（即销售员与客户之间是多对多联系）。该联系还需要记录“跟进日期”和“备注”信息。请给出将此E-R图转换为关系模式后的结果（需包含主键和外键的说明）。试题五（15分）阅读下列说明和Java代码，回答问题1至问题3，将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】某网络通信框架需要处理不同类型的网络消息：登录消息、登出消息、数据传输消息。每种消息的处理逻辑差异很大。为了提高系统的扩展性和灵活性，架构师采用了“访问者模式”进行设计。消息结构是相对稳定的，但针对消息的操作（如解析、加密、日志记录）经常变化。系统中定义了`Message`接口和`Element`接口，具体的消息类型如`LoginMessage`实现`Message`接口。具体的访问者如`EncryptVisitor`实现`Visitor`接口。【Java代码】```javaimportjava.util.*;//访问者接口interfaceVisitor{voidvisit(LoginMessagemsg);voidvisit(LogoutMessagemsg);voidvisit(DataMessagemsg);}//元素接口interfaceMessage{voidaccept(Visitorv);}//具体元素：登录消息classLoginMessageimplementsMessage{privateStringusername;privateStringpassword;publicLoginMessage(Stringu,Stringp){this.username=u;this.password=p;}publicStringgetUsername(){returnusername;}publicStringgetPassword(){returnpassword;}publicvoidaccept(Visitorv){v.visit(this);//双分派技术}}//具体元素：登出消息classLogoutMessageimplementsMessage{privateStringusername;publicLogoutMessage(Stringu){this.username=u;}publicStringgetUsername(){returnusername;}publicvoidaccept(Visitorv){v.visit(this);}}//具体元素：数据消息classDataMessageimplementsMessage{privateStringpayload;publicDataMessage(Stringp){this.payload=p;}publicStringgetPayload(){returnpayload;}publicvoidaccept(Visitorv){v.visit(this);}}//具体访问者：加密访问者classEncryptVisitorimplementsVisitor{publicvoidvisit(LoginMessagemsg){System.out.println("EncryptingLogin:"+msg.getUsername());}publicvoidvisit(LogoutMessagemsg){System.out.println("EncryptingLogout:"+msg.getUsername());}publicvoidvisit(DataMessagemsg){System.out.println("EncryptingData:"+msg.getPayload());}}//具体访问者：XML序列化访问者classXmlVisitorimplementsVisitor{publicvoidvisit(LoginMessagemsg){System.out.println("<Login><user>"+msg.getUsername()+"</user></Login>");}//...其他visit方法略，假设已完整实现publicvoidvisit(LogoutMessagemsg){/*...*/}publicvoidvisit(DataMessagemsg){/*...*/}}//对象结构classMessageProcessor{privateList<Message>messages=newArrayList<>();publicvoidaddMessage(Messagemsg){messages.add(msg);}publicvoidprocess(Visitorv){for(Messagemsg:messages){msg.accept(v);}}}```【问题1】（4分）在访问者模式中，`Message`接口中定义的`accept(Visitorv)`方法起到了关键作用。请结合代码中的`v.visit(this)`，解释这里使用了什么技术？该技术如何使得程序能够根据具体的消息类型和具体的访问者类型调用正确的方法？【问题2】（6分）假设现在需要增加一种新的操作“压缩消息”，而不修改现有的消息类结构。根据访问者模式，应该创建什么类？请写出该类的类名及其必须实现的方法签名。【问题3】（5分）访问者模式的一个主要缺点是：如果需要在对象结构中增加一个新的`Message`类型（例如`HeartbeatMessage`心跳消息），会有什么后果？请具体说明需要修改哪些部分。参考答案及解析试题一参考答案及解析【问题1】索引1的链表：1,27,79索引2的链表：68,55索引6的链表：6（空），注：题目序列中无模13余6的数，若按题目序列插入，索引6应为NULL。但若指代所有插入的元素，需重新计算。重新计算：19%13=614%13=123%13=101%13=168%13=3(68-65=3)->修正：68/13=5...320%13=784%13=6(84-78=6)27%13=1(27-26=1)55%13=3(55-52=3)11%13=1110%13=1079%13=1(79-78=1)修正后的插入过程：Hash[0]:Hash[1]:14->1->27->79(头插法，最后插入的在最前)Hash[2]:Hash[3]:68->55Hash[4]:Hash[5]:Hash[6]:19->84Hash[7]:20Hash[8]:Hash[9]:Hash[10]:23->10Hash[11]:11Hash[12]:题目问索引1、2、6。索引1：79,27,1,14索引2：NULL（或空）索引6：84,19【问题2】代码段1：`newNode->next=NULL;`的作用是将新创建的结点的指针域初始化为空，防止野指针，确保链表尾部的正确性。代码段2：`newNode->next=hashTable[index];`的作用是将新结点的next指针指向当前哈希表该位置的链表头结点，实现头插法。时间效率理由：在链地址法中，如果采用表尾插入法，每次插入都需要遍历整个链表找到末尾结点，时间复杂度为O(L)【问题3】负载因子计算：关键字个数n=12，表长α=改进建议：建议使用开放定址法中的双重哈希（DoubleHashing）或再哈希法。理由：当数据量接近时，链地址法虽然ASL表现良好，但指针域会消耗较大的内存空间。使用开放定址法（特别是二次探测或双重哈希）可以省去指针空间，提高缓存命中率，且在负载因子控制在一定范围内（如α<0.8或者：建议使用一致性哈希。理由：如果系统是分布式存储，一致性哈希能很好地解决节点增减时的数据迁移问题，保持哈希平衡。试题二参考答案及解析【问题1】1.`Light`与`SmartDevice`：泛化关系（Generalization）。2.`TurnOnCommand`与`SmartDevice`：关联关系（Association）。（注：虽然题目描述为聚合，但在命令模式中，Command持有Receiver的引用通常被视为关联，若题目强调聚合，填聚合也对，但标准UML中聚合是关联的一种变体。根据题目描述“聚合关系”，此处应填：聚合）。3.`RemoteController`与`ControlCommand`：聚合关系（Aggregation）。【问题2】设计模式名称：命令模式。主要意图：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。它实现了请求发送者（RemoteController）和接收者（SmartDevice）之间的解耦。【问题3】需要新增或修改的类：1.新增类：`Curtain`（继承自`SmartDevice`），实现`turnOn()`和`turnOff()`。2.新增类：`OpenCurtainCommand`（实现`ControlCommand`接口），持有`Curtain`对象引用，实现`execute()`方法调用`curtain.turnOn()`。3.修改类：`RemoteController`类不需要修改代码（只需在运行时通过`setCommand`绑定新命令），体现了开闭原则。若题目指代码层面，通常认为不需要修改现有类，只需实例化新命令即可。如果是指系统层面，客户端代码需要修改以使用新命令。试题三参考答案及解析【问题】（1）`nullptr`或`NULL`或`0`（2）`nullptr`或`NULL`解析：（1）在工厂方法中，如果传入的type不匹配任何已知类型，通常返回空指针表示创建失败。（2）在使用工厂返回的对象前，必须判断指针是否为空，以避免空指针解引用导致的程序崩溃。试题四参考答案及解析【问题1】1.客户（客户号，客户名，联系电话，地址）主键：客户号2.产品（产品号，产品名，单价，规格）主键：产品号3.订单（订单号，客户号，下单日期，总金额）主键：订单号外键：客户号（参照客户表）4.订单明细（明细号，订单号，产品号，数量，折扣）主键：明细号外键：订单号（参照订单表），产品号（参照产品表）【问题2】将“总金额”保留在“订单”关系中通常被认为是合理的，尽管它是一个派生属性。从严格的规范化理论（3NF）来看，总金额依赖于“订单号”，而订单号是主键，因此不存在非主属性对主键的传递依赖（除非总金额还依赖于其他非主属性，这里不涉及）。然而，总金额实际上完全依赖于“订单明细”中的数量、单价和折扣。如果明细表中的数据发生变化，总金额也必须变化。这存在数据更新异常的风险。但在实际数据库设计中，为了优化查询性能（避免每次查询订单都要做复杂的Join和聚合计算），通常会故意反规范化，保留冗余的“总金额”字段。如果必须从纯理论角度（BCNF）挑剔，可以认为存在对明细表的传递依赖，但在标准的3NF定义下，它是满足的。通常在考试中，如果问及是否合理，若强调性能则合理，若强调严格规范化则不合理。针对软考的标准答案倾向：不合理。这属于数据冗余，违反了第三范式（3NF）关于消除传递依赖的要求（尽管在订单表内部看似直接依赖主键，但从实体间依赖看，它依赖于明细）。或者更准确地说，这违反了BCNF或属于“派生数据”的冗余。修正：在3NF中，允许非主属性传递依赖于主键吗？不，3NF定义：若X→Y，且Y非主属性，则实际上，这种冗余通常被认为是为了性能的合理反规范化。如果题目强行问不合理，理由是“数据冗余导致更新异常”。参考答案：合理。理由：虽然总金额可由明细计算，但为了提高查询统计效率，减少计算开销，在实际应用中常保留此冗余字段。如果题目要求严格规范化，则回答不合理，理由是存在数据冗余和更新异常。注：软考