2026年计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试《软件设计师》下午卷

2026年计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试《软件设计师》下午卷试题一（共15分）阅读下列说明和C代码，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。【说明】某文本处理系统需要实现一个关键字统计与快速检索的功能。系统要求能够高效地统计文本中特定关键词出现的次数，并支持前缀匹配查询。为了实现这一功能，开发团队采用了字典树（TrieTree）数据结构。字典树是一种树形结构，利用字符串的公共前缀来减少查询时间，最大限度地减少无谓的字符串比较。字典树的每个节点包含以下信息：1.`children`：一个指针数组，指向该节点的子节点。假设仅处理26个小写英文字母，数组长度为26。2.`count`：一个整数，记录以该节点结尾的单词出现的次数。3.`isEnd`：一个布尔标志，标识该节点是否为一个单词的结尾。系统提供了两个核心操作：`insert`（插入单词）和`search`（搜索单词）。【C代码】```c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#defineMAX_CHILDREN26typedefstructTrieNode{structTrieNode*children[MAX_CHILDREN];intcount;intisEnd;}TrieNode;//创建一个新的字典树节点TrieNode*createNode(){TrieNode*node=(TrieNode*)malloc(sizeof(TrieNode));if(node==NULL){returnNULL;}node->count=0;node->isEnd=0;for(inti=0;i<MAX_CHILDREN;i++){node->children[i]=NULL;}returnnode;}//向字典树中插入一个单词voidinsert(TrieNode*root,constchar*word){TrieNode*current=root;for(inti=0;word[i]!='\0';i++){intindex=word[i]-'a';if(current->children[index]==NULL){current->children[index]=(1);//填空1}current=current->children[index];}current->isEnd=1;current->count++;}//在字典树中搜索单词，返回出现次数intsearch(TrieNode*root,constchar*word){TrieNode*current=root;for(inti=0;word[i]!='\0';i++){intindex=word[i]-'a';if(current->children[index]==NULL){return0;}current=(2);//填空2}if(current->isEnd==1){returncurrent->count;}else{return0;}}//释放字典树内存voidfreeTrie(TrieNode*root){if(root==NULL)return;for(inti=0;i<MAX_CHILDREN;i++){freeTrie(root->children[i]);}free(root);}intmain(){TrieNode*root=createNode();insert(root,"apple");insert(root,"app");insert(root,"application");insert(root,"apple");//插入两次printf("Countof'apple':%d\n",search(root,"apple"));printf("Countof'app':%d\n",search(root,"app"));printf("Countof'banana':%d\n",search(root,"banana"));freeTrie(root);return0;}```【问题1】（3分）请根据上述C代码，填补（1）和（2）处的空缺。【问题2】（8分）请简要说明字典树结构相比哈希表在进行“前缀匹配查询”时的优势。假设单词数量为N，平均长度为L，字典树插入操作的时间复杂度是多少？（请用大O表示法表示）【问题3】（4分）上述代码中，`freeTrie`函数采用递归方式释放内存。若字典树深度非常深（例如处理超长字符串），可能会导致什么问题？请给出一种解决该问题的思路。试题二（共15分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。【说明】某公司计划开发一套企业级项目管理与协作系统。该系统主要涉及部门、员工、项目、任务和文档等实体。具体需求如下：1.公司包含多个部门，每个部门有唯一的部门编号、部门名称和办公地点。2.每个部门有多名员工，每名员工属于唯一一个部门。员工信息包括员工号、姓名、职位和入职日期。3.每个项目有唯一的项目编号、项目名称、预算和起止时间。一个项目可以由多个部门协作完成，一个部门也可以参与多个项目。4.每个项目包含多个任务，任务有任务ID、描述、状态（未开始、进行中、已完成）和截止日期。5.员工可以负责多个任务，每个任务由一名员工主要负责。6.文档与项目相关联，每个文档有文档ID、标题、内容和上传时间，一个项目可以包含多个文档。根据需求设计关系模型如下：部门(部门编号，部门名称，办公地点)员工(员工号，姓名，职位，入职日期，(3))项目(项目编号，项目名称，预算，起始时间，结束时间)任务(任务ID，描述，状态，截止日期，项目编号，(4))文档(文档ID，标题，内容，上传时间，(5))部门项目((6)，(7))【问题1】（7分）补充上述关系模型中的空缺处（3）至（7），填入答题纸的对应位置。注：需填入属性名，主键请加下划线标出（例如：员工号），外键不需要特殊标明，只需列出属性。【问题2】（5分）请给出“任务”关系模式中的函数依赖集。假设任务ID唯一决定一个任务，且一个项目包含多个任务，一个员工负责多个任务。【问题3】（3分）若要查询“研发部”所有员工负责的、状态为“进行中”的任务数量，请给出SQL语句。试题三（共15分）阅读下列说明和图，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。【说明】某智能家居控制系统允许用户通过手机APP远程控制家中的智能设备。系统主要包含用户管理、设备管理、场景联动和日志记录等模块。1.用户注册/登录：用户通过手机号注册并登录系统。2.设备控制：用户可以添加智能设备（如灯泡、空调、窗帘），并对其进行开关、调节亮度/温度等操作。3.场景联动：用户可以设定场景（如“回家模式”、“离家模式”），将多个设备的操作绑定到一个场景触发器上（如GPS位置、时间或手动点击）。4.日志：系统自动记录所有设备操作的日志。该系统采用面向对象方法开发，图3-1是其用例图，图3-2是其类图。【图3-1智能家居控制系统用例图】(注：由于文本限制，图示以文字描述代替)actors:用户,定时器usecases:登录,添加设备,删除设备,控制设备,创建场景,删除场景,执行场景,查看日志relationships:用户与"登录"关联"创建场景"include"添加设备""执行场景"extend"控制设备"定时器与"执行场景"关联【问题1】（4分）根据说明中的描述，图3-1中缺少了两个用例，请将这两个用例的名称填入答题纸对应位置。（提示：考虑用户的基本操作和说明中明确提到的功能）【问题2】（6分）在UML用例图中，`<<include>>`和`<<extend>>`是两种重要的关系。请解释它们的含义，并结合上述说明，说明为什么“创建场景”与“添加设备”是`<<include>>`关系，而不是`<<extend>>`关系？【问题3】（5分）系统设计了一个基类`Device`（设备）和两个子类`Light`（灯）和`AirConditioner`（空调）。`Device`类包含属性`deviceId`和`name`，以及方法`turnOn()`和`turnOff()`。`Light`类增加方法`setBrightness(intlevel)`，`AirConditioner`类增加方法`setTemperature(inttemp)`。请利用继承和多态的特性，简要说明这种设计在代码扩展性方面的好处。若要新增一类设备“智能门锁”，且门锁只有“开锁”和“上锁”动作，应如何修改类图？试题四（共15分）阅读下列说明，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。【说明】某大型电商企业计划重构其订单处理系统。原有系统采用单体架构，随着业务量的激增，系统出现了扩展性差、部署缓慢、单点故障等问题。为此，技术团队决定采用微服务架构进行重构。新架构包含用户服务、商品服务、订单服务、库存服务和支付服务等。【问题1】（6分）请简述微服务架构与单体架构相比的主要优势。请列举至少三点。【问题2】（4分）在微服务架构中，服务之间通常采用轻量级通信机制，例如RESTfulAPI或消息队列。在“下单”流程中，订单服务需要调用库存服务扣减库存，调用支付服务扣款。若采用同步RESTfulAPI调用，可能会出现什么问题？请给出一种异步处理的设计思路。【问题3】（5分）在分布式系统中，数据一致性是一个挑战。例如，用户下单成功后，库存扣减但支付失败，或者支付成功但库存扣减失败。请说明最终一致性模型的概念，并列举一种常用的实现最终一致性的技术方案。试题五（共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C++代码实现了抽象工厂模式，用于支持不同类型的数据库（如SQLDatabase和NoSQLDatabase）创建连接对象。系统定义了`DatabaseFactory`接口和`DatabaseConnection`接口，具体的工厂类负责创建具体的连接对象。【C++代码】```cpp#include<iostream>#include<string>usingnamespacestd;//抽象产品：数据库连接classDatabaseConnection{public:virtualvoidconnect()=0;virtualvoiddisconnect()=0;virtual~DatabaseConnection(){}};//具体产品A：SQL数据库连接classSQLConnection:publicDatabaseConnection{public:voidconnect()override{cout<<"ConnectingtoSQLDatabase..."<<endl;}voiddisconnect()override{cout<<"DisconnectingfromSQLDatabase..."<<endl;}};//具体产品B：NoSQL数据库连接classNoSQLConnection:publicDatabaseConnection{public:voidconnect()override{cout<<"ConnectingtoNoSQLDatabase..."<<endl;}voiddisconnect()override{cout<<"DisconnectingfromNoSQLDatabase..."<<endl;}};//抽象工厂：数据库工厂classDatabaseFactory{public:virtual(1)*createConnection()=0;//抽象工厂方法virtual~DatabaseFactory(){}};//具体工厂A：SQL工厂classSQLFactory:publicDatabaseFactory{public:DatabaseConnection*createConnection()override{returnnew(2);}};//具体工厂B：NoSQL工厂classNoSQLFactory:publicDatabaseFactory{public:DatabaseConnection*createConnection()override{returnnew(3);}};//客户端代码voidclientCode(DatabaseFactory&factory){DatabaseConnection*conn=factory.(4);conn->connect();conn->disconnect();deleteconn;}intmain(){SQLFactorysqlFactory;cout<<"Client:TestingSQLFactory..."<<endl;clientCode((5));//填空5NoSQLFactorynosqlFactory;cout<<"Client:TestingNoSQLFactory..."<<endl;clientCode(nosqlFactory);return0;}```试题六（共15分）阅读下列说明和Java代码，将应填入(n)处的字句写在答题纸的对应栏内。【说明】某咖啡店订单系统需要计算不同类型咖啡的价格。咖啡可以添加不同的配料（如牛奶、摩卡、奶泡），每种配料都有不同的价格。系统采用装饰器（Decorator）模式来实现动态地给咖啡添加配料并计算总价格。【Java代码】```java//组件接口：饮料abstractclassBeverage{Stringdescription="UnknownBeverage";publicStringgetDescription(){returndescription;}publicabstractdoublecost();}//具体组件：浓缩咖啡classEspressoextendsBeverage{publicEspresso(){description="Espresso";}publicdoublecost(){return1.99;}}//具体组件：无因咖啡classDecafextendsBeverage{publicDecaf(){description="DecafCoffee";}publicdoublecost(){return1.05;}}//装饰器：配料abstractclassCondimentDecoratorextends(1){//(1)处填入父类名publicabstractStringgetDescription();}//具体装饰器：牛奶classMochaextendsCondimentDecorator{Beveragebeverage;publicMocha(Beveragebeverage){this.beverage=beverage;}publicStringgetDescription(){returnbeverage.getDescription()+",Mocha";}publicdoublecost(){return0.20+(2);//计算总价}}//具体装饰器：奶泡classWhipextendsCondimentDecorator{Beveragebeverage;publicWhip(Beveragebeverage){this.beverage=beverage;}publicStringgetDescription(){returnbeverage.getDescription()+",Whip";}publicdoublecost(){return0.10+(3);}}publicclassCoffeeShop{publicstaticvoidmain(String[]args){Beveragebeverage=newEspresso();System.out.println(beverage.getDescription()+"$"+beverage.cost());Beveragebeverage2=new(4);//创建一份无因咖啡beverage2=newMocha(beverage2);beverage2=newMocha(beverage2);beverage2=newWhip(beverage2);System.out.println(beverage2.getDescription()+"$"+(5));}}```参考答案及解析试题一（共15分）【问题1】（3分）(1)`createNode()`(2)`current->children[index]`【问题2】（8分）优势：哈希表在处理前缀匹配查询时，需要遍历所有哈希表中的键值并逐一比较字符串前缀，效率较低。而字典树是按字符层级构建的，查找前缀只需沿着树遍历对应前缀长度的路径即可，无需比较其他不相关的单词，且能直观地判断是否存在具有该前缀的单词。时间复杂度：O(L)，其中L为单词的平均长度。插入操作需要处理每个字符，且每个字符处理涉及数组索引访问，与总单词数N无关（理想情况下）。【问题3】（4分）问题：若字典树深度非常深（即处理超长字符串），递归调用会导致调用栈溢出。解决思路：将递归实现的`freeTrie`函数改为非递归实现，利用显式的栈（Stack）数据结构或深度优先搜索（DFS）的非递归写法来遍历和释放节点。试题二（共15分）【问题1】（7分）(3)部门编号(4)负责人员工号(5)项目编号(6)部门编号(7)项目编号(注：(6)(7)顺序可互换，均为外键引用)【问题2】（5分）函数依赖集：F=(注：也可合并写为任务ID→描述,状态,截止日期,项目编号,负责人工号)【问题3】（3分）```sqlSELECTCOUNT(*)FROM任务TJOIN员工EONT.负责人员工号=E.员工号JOIN部门DONE.部门编号=D.部门编号WHERED.部门名称='研发部'ANDT.状态='进行中';```试题三（共15分）【问题1】（4分）删除设备、查看日志【问题2】（6分）`<<include>>`（包含）关系：表示被包含的用例（基用例）的行为是包含用例（提供者用例）行为的一部分，即包含用例总是被执行。当执行基用例时，必须执行被包含的用例。`<<extend>>`（扩展）关系：表示扩展用例的行为在特定条件下（如满足某个条件或由某事件触发）被插入到基用例的行为中。基用例的执行不一定依赖于扩展用例。原因：“创建场景”时，通常需要将设备添加到场景中进行配置，添加设备是创建场景过程中必不可少的一个步骤，而不仅仅是在特定条件下才发生的动作。因此，它符合包含关系的定义，即“创建场景”总是包含“添加设备”的动作，而不是扩展关系。【问题3】（5分）好处：利用继承和多态，系统可以在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法（如`turnOn()`）。当需要新增设备类型时，只需继承`Device`基类并实现特定功能，而无需修改客户端调用代码，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。修改：新增`S