2009年下半年（下午）《軟件設(shè)計(jì)師》真題

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1、2009年下半年（下午）《軟件設(shè)計(jì)師》真題 注意：圖片可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整大小 卷面總分：6分 答題時(shí)間：240分鐘 試卷題量：6題 練習(xí)次數(shù)：1次 問(wèn)答題 （共6題，共6分） 1.某企業(yè)為了方便員工用餐，餐廳開(kāi)發(fā)了一個(gè)訂餐系統(tǒng)（COS：Cafeteria?Ordering?System），企業(yè)員工可通過(guò)企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)使用該系統(tǒng)。 企業(yè)的任何員工都可以查看菜單和今日特價(jià)。 系統(tǒng)的顧客是注冊(cè)到系統(tǒng)的員工，可以訂餐（如果未登錄，需先登錄）、注冊(cè)工資支付、預(yù)約規(guī)律的訂餐，在特殊情況下可以覆蓋預(yù)訂。 餐廳員工是特

2、殊顧客，可以進(jìn)行備餐、生成付費(fèi)請(qǐng)求和請(qǐng)求送餐，其中對(duì)于注冊(cè)工資支付的顧客生成付費(fèi)請(qǐng)求并發(fā)送給工資系統(tǒng)。 菜單管理員是餐廳特定員工，可以管理菜單。 送餐員可以打印送餐說(shuō)明，記錄送餐信息（如送餐時(shí)間）以及記錄收費(fèi)（對(duì)于沒(méi)有注冊(cè)工資支付的顧客，由送餐員收取現(xiàn)金后記錄）。 顧客訂餐過(guò)程如下： 1．顧客請(qǐng)求查看菜單； 2．系統(tǒng)顯示菜單和今日特價(jià)； 3．顧客選菜； 4．系統(tǒng)顯示訂單和價(jià)格； 5．顧客確認(rèn)訂單； 6．系統(tǒng)顯示可送餐時(shí)間； 7．顧客指定送餐時(shí)間、地點(diǎn)和支付方式； 8．系統(tǒng)確認(rèn)接受訂單，然后發(fā)送Email給顧客以確認(rèn)訂餐，同時(shí)發(fā)送相關(guān)訂餐信息通知給餐廳員工。 系統(tǒng)采用面向

3、對(duì)象方法開(kāi)發(fā)，使用UML進(jìn)行建模。系統(tǒng)的頂層用例圖和一次訂餐的活動(dòng)圖初稿分別如圖3-1和圖3-2所示。 圖3-1?COS系統(tǒng)頂層用例圖 圖3-2一次訂餐的活動(dòng)圖 【問(wèn)題1】（2分） 根據(jù)中的描述，給出圖3-1中A1和A2所對(duì)應(yīng)的參與者。 【問(wèn)題2】（8分） 根據(jù)中的描述，給出圖3-1中缺少的四個(gè)用例及其所對(duì)應(yīng)的參與者。 【問(wèn)題3】（4分） 根據(jù)中的描述，給出圖3-2中（1）~（4）處對(duì)應(yīng)的活動(dòng)名稱或圖形符號(hào)。 【問(wèn)題4】（1分） 指出圖3-1中員工和顧客之間是什么關(guān)系，并解釋該關(guān)系的內(nèi)涵。 圖3-1?COS系統(tǒng)頂層用例圖 圖3-2一次訂餐的活動(dòng)圖

4、 正確答案： 本題解析： 【問(wèn)題1】（2分，各1分） A1：工資系統(tǒng)A2：菜單管理員 【問(wèn)題2】（8分，每行2分） （注：四行順序可以不同，但是每行必須對(duì)應(yīng)，其中，用例名稱及其對(duì)應(yīng)的參與者都正確給2分，只有用例名正確給1分，其余情況不得分） 【問(wèn)題3】（4分，各1分） 【問(wèn)題4】（1分） 泛化關(guān)系（一般/特殊關(guān)系、繼承關(guān)系）。泛化關(guān)系描述了一個(gè)參與者可以完成另一個(gè)參與者同樣的任務(wù)，并可補(bǔ)充額外的角色功能。 本題考查面向?qū)ο笙到y(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，采用UML模型進(jìn)行建模的方法。 此類題目要求考生認(rèn)真閱

5、讀題目說(shuō)明中對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的描述，使用UML建模時(shí)的原則，從中確定用例圖、活動(dòng)圖以及圖中的各種關(guān)系。題目給出了未完成的用例圖和活動(dòng)圖，需要根據(jù)描述給出參與者、用例、活動(dòng)圖中的活動(dòng)和符號(hào)，以及參與者之間的關(guān)系內(nèi)涵。 用例圖是用例建模的一個(gè)重要產(chǎn)物，它以圖形化的方式將系統(tǒng)描述成用例、參與者及其之間的關(guān)系。用例圖在高層交流了系統(tǒng)必須處理的業(yè)務(wù)事件的范圍，是描述系統(tǒng)與其他外部系統(tǒng)以及用戶之間交互的圖形。發(fā)起或者觸發(fā)用例的外部用戶稱為參與者。為了完成某些業(yè)務(wù)任務(wù)，參與者發(fā)起系統(tǒng)活動(dòng)，即用例。在構(gòu)建用例圖時(shí)，常用的方式是先識(shí)別參與者，然后確定用例以及用例之間的關(guān)系。 UML活動(dòng)圖用于建模系統(tǒng)的過(guò)程步驟或活

6、動(dòng)。構(gòu)造活動(dòng)圖通常先為用例添加開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)，為用例的主要步驟添加一個(gè)活動(dòng)，從每個(gè)活動(dòng)到其他活動(dòng)、決策點(diǎn)和終點(diǎn)添加轉(zhuǎn)換，并行活動(dòng)的地方添加同步條。 【問(wèn)題1】 識(shí)別參與者時(shí)，考查和系統(tǒng)交互的人員和外部系統(tǒng)。本題中，與系統(tǒng)交互的人員包括員工、注冊(cè)到系統(tǒng)的員工（顧客）、餐廳員工、菜單管理員、送餐員以及工資系統(tǒng)。 由“菜單管理員是餐廳特定員工”以及圖中A2和圖中餐廳員工之間的“是一種”關(guān)系可知，A2為菜單管理員；圖中還缺少描述中與工資系統(tǒng)的交互，由“……并發(fā)送給工資系統(tǒng)”可知，A1為工資系統(tǒng)。 【問(wèn)題2】 考查用例及其和參與者之間的關(guān)系時(shí)，通過(guò)判斷哪一個(gè)特定參與者發(fā)起或者觸發(fā)了與系統(tǒng)的哪些交

7、互，來(lái)識(shí)別用例并建立和參與者之間的關(guān)聯(lián)。 本題中，由“任何員工都可以查看菜單和今日特價(jià)”可知，圖中缺少用例查看今日特價(jià)，對(duì)應(yīng)參與者是員工；由“系統(tǒng)的顧客是……，注冊(cè)工資支付、……”可知，圖中缺少用例注冊(cè)工資支付，對(duì)應(yīng)參與者是顧客和工資系統(tǒng)；由“餐廳員工是……，可以進(jìn)行備餐、生成付費(fèi)請(qǐng)求……發(fā)送給工資系統(tǒng)”可知，圖中缺少用例“生成付費(fèi)請(qǐng)求”，對(duì)應(yīng)的參與者是餐廳員工和工資系統(tǒng)；由“菜單管理員是餐廳特定員工，可以管理菜單”可知，圖中缺少用例管理菜單，對(duì)應(yīng)的參與者是菜單管理員。 需要注意的是，在注冊(cè)工資支付所對(duì)應(yīng)的參與者中，雖然沒(méi)有明確說(shuō)明要和工資系統(tǒng)交互，但是由“對(duì)于注冊(cè)工資支付的顧客生成付費(fèi)請(qǐng)

8、求并發(fā)送給工資系統(tǒng)”可知，工資支付是由工資系統(tǒng)控制，所以注冊(cè)也需要和工資系統(tǒng)交互。 【問(wèn)題3】 在顧客訂餐過(guò)程的描述中，在“顧客選菜”之前，圖中缺少符號(hào)和活動(dòng)。由說(shuō)明中顧客“可以訂餐（如果未登錄，需先登錄）”可以判斷，在系統(tǒng)“顯示菜單和今日特價(jià)”之后“顧客選菜”之前，需要判斷（判定符號(hào)）當(dāng)前用戶身份是否為顧訂餐信息通知給餐于員工”可知，發(fā)送E-mail和通知餐廳員工為并行活動(dòng)，需要在前后有同步條（或縱向）。 【問(wèn)題4】 參與者之間的關(guān)系表示子類型“是一種”父類型，即泛化關(guān)系。其中父類型通常是一個(gè)抽象泛化的參與者，可以完成子類型可完成的共同行為，每個(gè)具體的子類型繼承它，可以完成父類型參與

9、者同樣的任務(wù)，并可以補(bǔ)充額外的角色功能。 2.現(xiàn)準(zhǔn)備為某銀行開(kāi)發(fā)一個(gè)信用卡管理系統(tǒng)CCMS，該系統(tǒng)的基本功能為： 1．信用卡申請(qǐng)。非信用卡客戶填寫(xiě)信用卡申請(qǐng)表，說(shuō)明所要申請(qǐng)的信用卡類型及申請(qǐng)者的基本信息，提交CCMS。如果信用卡申請(qǐng)被銀行接受，CCMS將記錄該客戶的基本信息，并發(fā)送確認(rèn)函給該客戶，告知客戶信用卡的有效期及信貸限額；否則該客戶將會(huì)收到一封拒絕函。非信用卡客戶收到確認(rèn)函后成為信用卡客戶。 2．信用卡激活。信用卡客戶向CCMS提交激活請(qǐng)求，用信用卡號(hào)和密碼激活該信用卡。激活操作結(jié)束后，CCMS將激活通知發(fā)送給客戶，告知客戶其信用卡是否被成功激活。

10、 3．信用卡客戶信息管理。信用卡客戶的個(gè)人信息可以在CCMS中進(jìn)行在線管理。每位信用卡客戶可以在線查詢和修改個(gè)人信息。 4．交易信息查詢。信用卡客戶使用信用卡進(jìn)行的每一筆交易都會(huì)記錄在CCMS中。信用卡客戶可以通過(guò)CCMS查詢并核實(shí)其交易信息（包括信用卡交易記錄及交易額）。 圖1-1和圖1-2分別給出了該系統(tǒng)的頂層數(shù)據(jù)流圖和0層數(shù)據(jù)流圖的初稿。 圖1-1頂層數(shù)據(jù)流圖 圖1-2 0層數(shù)據(jù)流圖 【問(wèn)題1】（3分） 根據(jù)，將圖1-1中的E1~E3填充完整。 【問(wèn)題2】（3分） 圖1-1中缺少三條數(shù)據(jù)流，根據(jù)，分別指出這三條數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)。（注：數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)均采用圖中的符

11、號(hào)和描述） 【問(wèn)題3】（5分） 圖1-2中有兩條數(shù)據(jù)流是錯(cuò)誤的，請(qǐng)指出這兩條數(shù)據(jù)流的名稱，并改正。（注：數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)均采用圖中的符號(hào)和描述） 【問(wèn)題4】（4分） 根據(jù)，將圖1-2中P1~P4的處理名稱填充完整。 圖1-1頂層數(shù)據(jù)流圖 圖1-2 0層數(shù)據(jù)流圖 正確答案： 本題解析： 【問(wèn)題1】（3分） E1：非信用卡客戶（1分） E2：信用卡客戶（1分） E3：銀行（1分） 【問(wèn)題2】（3分） 注：每條數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)全部答對(duì)方可給1分 【問(wèn)題3】（5分） 錯(cuò)

12、誤的數(shù)據(jù)流 注：每個(gè)名稱各0.5分 改正后的數(shù)據(jù)流： 注：每條數(shù)據(jù)流的名稱、起點(diǎn)和終點(diǎn)全部答對(duì)方可給2分 【問(wèn)題4】（4分） P1：交易信息查詢P2：客戶信息管理 P3：信用卡激活P4：信用卡申請(qǐng) 本題屬于經(jīng)典的考題，主要考查對(duì)DFD的理解。 【問(wèn)題1】 根據(jù)題目中的說(shuō)明，可以很容易找到與CCMS系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的角色有非信用卡客戶、信用卡客戶以及銀行。下面要做的事情是在上圖(a)中找到對(duì)應(yīng)的位置。 根據(jù)圖(a)給出的輸入和輸出數(shù)據(jù)流，可知E1表示非信用卡客戶；E2表示信用卡客戶；E3表示銀行。 【問(wèn)題2】 這道題目主要考查父圖與子圖的平衡問(wèn)題。對(duì)照上圖(a)和

13、(b)可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)流“信用卡申請(qǐng)表”、“激活請(qǐng)求”、“信用卡交易信息”出現(xiàn)在圖(b)中，卻沒(méi)有出現(xiàn)在圖(a)中。下一步只要正確地標(biāo)出這三條數(shù)據(jù)流的起點(diǎn)和終點(diǎn)就可以了。 【問(wèn)題3】 數(shù)據(jù)流的錯(cuò)誤主要有與錯(cuò)誤的加工相連接、沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何的加工、數(shù)據(jù)流方向錯(cuò)誤等。在圖(b)中，并沒(méi)有出現(xiàn)任何的數(shù)據(jù)流沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工，那錯(cuò)誤就在于與數(shù)據(jù)流相連接的加工有問(wèn)題或者數(shù)據(jù)流方向錯(cuò)誤。 這樣，可以找兩條有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)流“激活請(qǐng)求”和“信用卡申請(qǐng)表”。從圖(a)中可知，“激活請(qǐng)求”是從系統(tǒng)流向外部實(shí)體E2的，而在圖(b)中，“激活請(qǐng)求”卻出現(xiàn)在兩個(gè)加工之間。數(shù)據(jù)流“信用卡申請(qǐng)表”是在問(wèn)題2中補(bǔ)充找到的數(shù)據(jù)流，它應(yīng)

14、該從外部實(shí)體E1流向CCMS系統(tǒng)。 【問(wèn)題4】 這道題要求將圖(b)中的加工補(bǔ)充完整。加工的名稱在說(shuō)明中已經(jīng)明確給出了： 信用卡申請(qǐng)、信用卡激活、信用卡客戶信息管理以及交易信息查詢。下一步需要根據(jù)圖(b)中給出的數(shù)據(jù)流關(guān)系將這4個(gè)加工對(duì)號(hào)入座即可。這樣可以得到P1表示交易信息查詢；P2表示信用卡客戶信息管理；P3表示信用卡激活；P4表示信用卡申請(qǐng)。 3.某公司擬開(kāi)發(fā)一多用戶電子郵件客戶端系統(tǒng)，部分功能的初步需求分析結(jié)果如下： （1）郵件客戶端系統(tǒng)支持多個(gè)用戶，用戶信息主要包括用戶名和用戶密碼，且系統(tǒng)中的用戶名不可重復(fù)。 （2）郵件帳號(hào)信息包括郵件地址及

15、其相應(yīng)的密碼，一個(gè)用戶可以擁有多個(gè)郵件地址（如userl＠）。 （3）一個(gè)用戶可擁有一個(gè)地址薄，地址簿信息包括聯(lián)系人編號(hào)、姓名、電話、單位、地址、郵件地址1、郵件地址2、郵件地址3等信息。地址薄中一個(gè)聯(lián)系人只能屬于一個(gè)用戶，且聯(lián)系人編號(hào)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)聯(lián)系人。 （4）一個(gè)郵件帳號(hào)可以含有多封郵件，一封郵件可以含有多個(gè)附件。郵件主要包括郵件號(hào)、發(fā)件人地址、收件人地址、郵件狀態(tài)、郵件主題、郵件內(nèi)容、發(fā)送時(shí)間、接收時(shí)間。其中，郵件號(hào)在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)一封郵件，郵件狀態(tài)有己接收、待發(fā)送、已發(fā)送和已刪除4種，分別表示郵件是屬于收件箱、發(fā)件箱、己發(fā)送箱和廢件箱。一封郵件可以發(fā)送給多個(gè)用戶。附件信息主要包

16、括附件號(hào)、附件文件名、附件大小。一個(gè)附件只屬于一封郵件，附件號(hào)僅在一封郵件內(nèi)唯一。 【問(wèn)題1】（5分） 根據(jù)以上說(shuō)明設(shè)計(jì)的E-R圖如圖2-1所示，請(qǐng)指出地址簿與用戶、電子郵件帳號(hào)與郵件、郵件與附件之間的聯(lián)系類型。 2-1電子郵件客戶端系統(tǒng)E-R圖 【問(wèn)題2】（4分） 該郵件客戶端系統(tǒng)的主要關(guān)系模式如下，請(qǐng)?zhí)钛a(bǔ)(a)~(c)的空缺部分。 用戶（用戶名，用戶密碼） 地址簿（（a），聯(lián)系人編號(hào)，姓名，電話，單位地址，郵件地址1，郵件地址2，郵件地址3） 郵件帳號(hào)（郵件地址，郵件密碼，用戶名） 郵件（（b），收件人地址，郵件狀態(tài)，郵件主題，郵件內(nèi)容，發(fā)送時(shí)間，接收時(shí)間） 附件（

17、（c），附件號(hào)，附件文件名，附件大小） 【問(wèn)題3】（6分） （1）請(qǐng)指出【問(wèn)題2】中給出的地址簿、郵件和附件關(guān)系模式的主鍵，如果關(guān)系模式存在外鍵請(qǐng)指出。 （2）附件屬于弱實(shí)體嗎？請(qǐng)用50字以內(nèi)的文字說(shuō)明原因?！締?wèn)題1】（5分） （1）1（1分） （2）1（1分） （3）m或n或*（1分） （4）1（1分） （5）m或n或*（1分） 【問(wèn)題2】（4分） （a）用戶名（1分） （b）郵件號(hào)，發(fā)件人地址（2分） 注：郵件號(hào)和發(fā)件人地址都答對(duì)方可給1分，郵件帳號(hào)答對(duì)給1分 （c）郵件號(hào)（1分） 【問(wèn)題3】（6分） （1）（3分，每空0.5分）

18、 正確答案： 本題解析： 【問(wèn)題1】（5分） （1）1（1分） （2）1（1分） （3）m或n或*（1分） （4）1（1分） （5）m或n或*（1分） 【問(wèn)題2】（4分） （a）用戶名（1分） （b）郵件號(hào)，發(fā)件人地址（2分） 注：郵件號(hào)和發(fā)件人地址都答對(duì)方可給1分，郵件帳號(hào)答對(duì)給1分 （c）郵件號(hào)（1分） 【問(wèn)題3】（6分） （1）（3分，每空0.5分） （2）附件屬于弱實(shí)體，因?yàn)楦郊拇嬖诒仨氁脏]件的存在為前提，即附件總是依附于某郵件。（3分） 本題考查數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中實(shí)體聯(lián)系模型（E-R模型）的設(shè)計(jì)

19、和關(guān)系模式的設(shè)計(jì)。 【問(wèn)題1】 兩個(gè)實(shí)體模型之間的聯(lián)系可以分為三類：一對(duì)一聯(lián)系（1:1）、一對(duì)多聯(lián)系（1:n）和多對(duì)多聯(lián)系（m:n）。 根據(jù)題意，地址簿與用戶之間應(yīng)該是一個(gè)1:1的聯(lián)系，空（1）應(yīng)填1。電子郵件賬號(hào)與郵件之間應(yīng)該是一個(gè)1:m的聯(lián)系，故空（2）和空（3）應(yīng)分別填寫(xiě)1和m。郵件與附件之間應(yīng)該是一個(gè)1:m的聯(lián)系，故空（4）和空（5）應(yīng)分別填寫(xiě)1和m。得到的E-R圖如下圖所示。 【問(wèn)題2】 空（a）分析：根據(jù)題意可知郵件客戶端系統(tǒng)支持多個(gè)用戶，用戶信息主要包括用戶名和用戶密碼，且系統(tǒng)中的用戶名不可重復(fù)，“用戶名”可以作為用戶關(guān)系模式主鍵。地址簿關(guān)系模式中與用戶關(guān)系模式是一

20、個(gè)1:1的聯(lián)系，必須將任一方的主鍵加入另一方，以建立它們之間的聯(lián)系，故空（a）處應(yīng)填寫(xiě)“用戶名”。 空（b）分析：根據(jù)題意可知郵件號(hào)在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)一封郵件，故郵件關(guān)系模式必須有屬性“郵件號(hào)”，另外一封郵件需要填寫(xiě)“發(fā)件人地址”，故空（b）處應(yīng)填寫(xiě)“郵件號(hào)，發(fā)件人地址”。 空（c）分析：根據(jù)題意可知郵件和附件是一個(gè)1:m的聯(lián)系，按照E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則對(duì)于1:m的聯(lián)系應(yīng)將1端的主鍵并入多端，故空（c）處應(yīng)填寫(xiě)“郵件號(hào)”。 【問(wèn)題3】 （1）地址簿關(guān)系模式的主鍵為“聯(lián)系人編號(hào)”，外鍵為“用戶名”，因?yàn)椤坝脩裘笔菂⒖加脩絷P(guān)系模式的“用戶名”主鍵。郵件關(guān)系模式的主鍵為“郵件號(hào)

21、”，外鍵為“發(fā)件人地址”或“收件人地址”，因?yàn)楫?dāng)用戶向其他人發(fā)郵件的時(shí)候，“發(fā)件人地址”是參考郵件賬號(hào)關(guān)系模式的“郵件地址”的主鍵；當(dāng)用戶收郵件的時(shí)候，“收件人地址”是參考郵件賬號(hào)關(guān)系模式的“郵件地址”的主鍵。附件關(guān)系模式的主鍵為“郵件號(hào)，附件號(hào)”，外鍵為“郵件號(hào)”，因?yàn)樵摗班]件號(hào)”參考郵件關(guān)系模式的“郵件號(hào)”的主鍵。 （2）附件屬于弱實(shí)體，因?yàn)槿绻麤](méi)有郵件，附件也就不存在。 4.0-1背包問(wèn)題可以描述為：有n個(gè)物品，對(duì)i=1，2，…，n，第i個(gè)物品價(jià)值為vi，重量為wi（vi，和wi為非負(fù)數(shù)），背包容量為W（W為非負(fù)數(shù)），選擇其中一些物品裝入背包，使裝入背包

22、物品的總價(jià)值最大，即，且總重量不超過(guò)背包容量，即，其中，xi∈{0，1}，xi=0表示第i個(gè)物品不放入背包，xi=1表示第i個(gè)物品放入背包。 【問(wèn)題1】（8分） 用回溯法求解此0-1背包問(wèn)題，請(qǐng)?zhí)畛湎旅鎮(zhèn)未a中（1）~（4）處空缺。 回溯法是一種系統(tǒng)的搜索方法。在確定解空間后，回溯法從根結(jié)點(diǎn)開(kāi)始，按照深度優(yōu)先策略遍歷解空間樹(shù)，搜索滿足約束條件的解。對(duì)每一個(gè)當(dāng)前結(jié)點(diǎn)，若擴(kuò)展該結(jié)點(diǎn)己經(jīng)不滿足約束條件，則不再繼續(xù)擴(kuò)展。為了進(jìn)一步提高算法的搜索效率，往往需要設(shè)計(jì)一個(gè)限界函數(shù)，判斷并剪枝那些即使擴(kuò)展了也不能得到最優(yōu)解的結(jié)點(diǎn)。現(xiàn)在假設(shè)已經(jīng)設(shè)計(jì)了BOUND（v，w，k，W）函數(shù)，其中v，w，k和W分別

23、表示當(dāng)前已經(jīng)獲得的價(jià)值、當(dāng)前背包的重量、己經(jīng)確定是否選擇的物品數(shù)和背包的總?cè)萘?。?duì)應(yīng)于搜索樹(shù)中的某個(gè)結(jié)點(diǎn)，該函數(shù)值表示確定了部分物品是否選擇之后，對(duì)剩下的物品在滿足約束條件的前提下進(jìn)行選擇可能獲得的最大價(jià)值，若該價(jià)值小于等于當(dāng)前已經(jīng)得到的最優(yōu)解，則該結(jié)點(diǎn)無(wú)需再擴(kuò)展。 下面給出0-1背包問(wèn)題的回溯算法偽代碼。 函數(shù)參數(shù)說(shuō)明如下： W：背包容量；n：物品個(gè)數(shù)；w：重量數(shù)組；v：價(jià)值數(shù)組；fw：獲得最大價(jià)值時(shí)背包的重量；fp：背包獲得的最大價(jià)值；X：?jiǎn)栴}的最優(yōu)解。 變量說(shuō)明如下： cw：當(dāng)前的背包重量；cp：當(dāng)前獲得的價(jià)值；k：當(dāng)前考慮的物品編號(hào)；Y：當(dāng)前已獲得的部分解。 BKNAP(W

24、,n,w,v,fw,fp,X) 1 cw←cp←0 2(1) 3 fp←-1 4?while true 5 while k≤n and cw+w[k]≤W do 6(2) 7 cp←cp+v[k] 8 Y[k]←1 9 k←k+1 10 if k>n then 11?if fp＜cp then 12?fp←cp 13 fw←cw 14?k←n 15 x←Y 16?else Y(k)←0 17 while BOUND(cp,cw,k,W)≤fp do 18 while k≠0 and Y(k)≠1 do 19(3) 20 if k=0 then retur

25、n 21 Y(k)←0 22 cw←cw-w[k] 23?cp←cp-v[k] 24(4) 【問(wèn)題2】（7分） 考慮表4-1的實(shí)例，假設(shè)有3個(gè)物品，背包容量為22。圖4-1中是根據(jù)上述算法構(gòu)造的搜索樹(shù)，其中結(jié)點(diǎn)的編號(hào)表示了搜索樹(shù)生成的順序，邊上的數(shù)字1/0分別表示選擇／不選擇對(duì)應(yīng)物品。除了根結(jié)點(diǎn)之外，每個(gè)左孩子結(jié)點(diǎn)旁邊的上下兩個(gè)數(shù)字分別表示當(dāng)前背包的重量和已獲得的價(jià)值，右孩子結(jié)點(diǎn)旁邊的數(shù)字表示擴(kuò)展了該結(jié)點(diǎn)后最多可能獲得的價(jià)值。為獲得最優(yōu)解，應(yīng)該選擇物品（5），獲得的價(jià)值為（6）。 對(duì)于表4-1的實(shí)例，若采用窮舉法搜索整個(gè)解空間，則搜索樹(shù)的結(jié)點(diǎn)數(shù)為（7），而用了上述回溯法，

26、搜索樹(shù)的結(jié)點(diǎn)數(shù)為（8）。 正確答案： 本題解析： 【問(wèn)題1】（共8分，各2分） （1）k←1或其等價(jià)形式 （2）cw←cw+w[k]或其等價(jià)形式 （3）k←k–1或其等價(jià)形式 （4）k←k+1或其等價(jià)形式 【問(wèn)題2】（共7分） （5）物品2和物品3（2分） （6）35（1分） （7）15（2分） （8）8（2分） 本題考查算法設(shè)計(jì)技術(shù)——回溯法。 此類題目要求考生掌握基本的算法設(shè)計(jì)技術(shù)，包括分治法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、貪心算法、回溯法和分支限界法等，然后結(jié)合具體的問(wèn)題，用對(duì)應(yīng)的算法設(shè)計(jì)技術(shù)

27、來(lái)解決問(wèn)題。 【問(wèn)題1】 本題考查的是用回溯法求解0-1背包問(wèn)題?；厮莘ㄓ袃深愃惴蚣埽悍沁f歸形式和遞歸形式，本題采用非遞歸形式表示。理解回溯法的基本思想和這兩類算法框架是正確解答本題的根本要求。 回溯法從第一項(xiàng)物品開(kāi)始考慮是否應(yīng)該裝入背包中，因此當(dāng)前考慮的物品編號(hào)k從1開(kāi)始，即k←1。然后逐項(xiàng)往后檢查，若能全部放入背包則將該項(xiàng)放入背包，此時(shí)背包的重量應(yīng)該是當(dāng)前的重量加上當(dāng)前考慮物品的重量，即cw←cw+w[k]，當(dāng)然背包中物品的價(jià)值也為當(dāng)前的價(jià)值加上當(dāng)前考慮物品的價(jià)值。若己經(jīng)考慮完了所有的物品，則得到一個(gè)解，判斷該解是否為當(dāng)前最優(yōu)，若為最優(yōu)，則將該解的信息放入變量fp、fw和X中。若還

28、沒(méi)有考慮完所有的物品，意味著有些物品不能放入背包，此時(shí)先判斷若不將當(dāng)前的物品放入背包中，則其余物品放入背包是否可能得到比當(dāng)前最優(yōu)解更優(yōu)的解，若得不到則回溯；否則繼續(xù)考慮其余的物品。 【問(wèn)題2】 根據(jù)問(wèn)題1中給出的偽代碼運(yùn)行該實(shí)例，可以很容易得到此0-1背包問(wèn)題的最優(yōu)解，應(yīng)該選擇物品2和物品3，此時(shí)背包的重量為10＋10＝20，獲得的價(jià)值為17＋18＝35。 若采用窮舉法搜索整個(gè)解空間，即要構(gòu)造一顆完全二叉樹(shù)，此時(shí)搜索樹(shù)的結(jié)點(diǎn)數(shù)應(yīng)為24-1=15，而采用了上述回溯法，搜索樹(shù)的結(jié)點(diǎn)數(shù)僅為8個(gè)，如上圖所示。 5.現(xiàn)欲構(gòu)造一文件／目錄樹(shù)，采用組合（Composit

29、e）設(shè)計(jì)模式來(lái)設(shè)計(jì)，得到的類圖如6-1所示： {圖} 圖6-1類圖 【Java代碼】 import java.util.ArrayList; import.java.util.List; (1)class AbstractFile{ protected String name; public void printName（　?。﹞System.out.println(name);} public abstract boolean addChild(AbstractFile file); public abstract boolean removeChild(AbstracF

30、ile file); public abstract List＜AbstractFile>getChildren（　　）; } class File extends AbstractFile{ public File(String name){this.name=name;} public?boolean addChild(AbstractFile file){return false;} public?boolean?removeChild(AbstracFile file){return false;} public?List＜AbstractFile>getChildren

31、（　?。﹞return(2);} } class Folder extends AbstractFile{ private List＜AbstracFile>childList; public Folder(String name){ this.name=name; this.childList=new ArrayList＜AbstractFile>（　?。? } public boolean addChild(AbstractFile file){return childList.add(file);} public boolean removeChild(Abstract

32、File file){return childList.remove(file);} public(3)＜AbstractFile>getChildren（　?。﹞return(4);} } public class Client{ public static void main(String[]args){ //創(chuàng)造一個(gè)樹(shù)形的文件/目錄結(jié)構(gòu) AbstractFile rootFolder=new Folder(“c:\\”); AbstractFile compositeFolder=new Folder(“composite”); AbstractFile windowsF

33、older=new Folder(“windows”); AbstractFile file=new File(“TestComposite.java”); rootFolder.addChild(compositeFolder); rootFolder.addChild(windowsFolder); compositeFolder.addChild(file); //打印目錄文件數(shù) printTree（rootFolder）; } private static void printTree(AbstractFile ifile){ ifile.printName（　?。?

34、 List＜AbstractFile>children=ifile.getChildren（　?。? if(Children==null)return; for(AbstractFile file:Children){ (5); } } } 該程序運(yùn)行后輸出結(jié)果為： c:\ composite TestComposite.java Windows 【Java代碼】 import java.util.ArrayList; import.java.util.List; (1)class AbstractFile{ protected String name; p

35、ublic void printName（　?。﹞System.out.println(name);} public abstract boolean addChild(AbstractFile file); public abstract boolean removeChild(AbstracFile file); public abstract List＜AbstractFile>getChildren（　?。? } class File extends AbstractFile{ public File(String name){this.name=name;} publi

36、c?boolean addChild(AbstractFile file){return false;} public?boolean?removeChild(AbstracFile file){return false;} public?List＜AbstractFile>getChildren（　?。﹞return(2);} } class Folder extends AbstractFile{ private List＜AbstracFile>childList; public Folder(String name){ this.name=name; this.chil

37、dList=new ArrayList＜AbstractFile>（　?。? } public boolean addChild(AbstractFile file){return childList.add(file);} public boolean removeChild(AbstractFile file){return childList.remove(file);} public(3)＜AbstractFile>getChildren（　?。﹞return(4);} } public class Client{ public static void main(Stri

38、ng[]args){ //創(chuàng)造一個(gè)樹(shù)形的文件/目錄結(jié)構(gòu) AbstractFile rootFolder=new Folder(“c:\\”); AbstractFile compositeFolder=new Folder(“composite”); AbstractFile windowsFolder=new Folder(“windows”); AbstractFile file=new File(“TestComposite.java”); rootFolder.addChild(compositeFolder); rootFolder.addChild(windowsFo

39、lder); compositeFolder.addChild(file); //打印目錄文件數(shù) printTree（rootFolder）; } private static void printTree(AbstractFile ifile){ ifile.printName（　?。? List＜AbstractFile>children=ifile.getChildren（　?。? if(Children==null)return; for(AbstractFile file:Children){ (5); } } } 該程序運(yùn)行后輸出結(jié)果為： c:\ c

40、omposite TestComposite.java Windows 正確答案： 本題解析： （1）abstract （2）null （3）List （4）childList （5）printTree(file) 本題考查基本面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)模式的運(yùn)用能力。 組合設(shè)計(jì)模式主要是表達(dá)整體和部分的關(guān)系，并且對(duì)整體和部分對(duì)象的使用無(wú)差別。題目中AbstractFile是File類和Folder類的父類，它抽象了兩個(gè)類的共有屬性和行為，在后續(xù)main方法的使用中，不論是File對(duì)象還是Fol

41、der對(duì)象，都可被當(dāng)作AbstractFile對(duì)象來(lái)使用。另外，由于Folder對(duì)象可以聚合其他的Folder對(duì)象和File對(duì)象，等價(jià)于Folder對(duì)象可以聚合另一個(gè)AbslractFile對(duì)象。 題目中AbstractFile類應(yīng)該為抽象類，因此其修飾符應(yīng)該包括abstract，空（2）處返回File類對(duì)象的孩子，但File類對(duì)象沒(méi)有孩子節(jié)點(diǎn)，因此其返回值應(yīng)該為NULL。getChildren方法是繼承自抽象父類AbstractFile，所以其返回類型應(yīng)該和父類的定義保持一致，空（4）處返回存儲(chǔ)孩子節(jié)點(diǎn)的集合對(duì)象childList。該程序的運(yùn)行能夠打印出文件目錄樹(shù)，因此空（5）處應(yīng)該為打印

42、方法的調(diào)用。 6.現(xiàn)欲構(gòu)造一文件／目錄樹(shù)，采用組合（Composite）設(shè)計(jì)模式來(lái)設(shè)計(jì)，得到的類圖如5-1所示： 圖5-1類圖 【C++代碼】 #include＜List> #include＜iostrem> #include＜string> using namespace std; class AbstractFile{ protected: string name;//文件或目錄名稱 public： void printName（　?。﹞cout＜＜name;}//打印文件或目錄名稱 virtual void addChild(A

43、bstractFile*file)=0；//給一個(gè)目錄增加子目錄或文件 virtual void removeChild(AbstractFile*file)=0；//刪除一個(gè)目錄的子目錄或文件 virtual list＜AbstractFile*>*getChildren（　?。?0；//獲得一個(gè)目錄的子目錄或文件 }； class File:public AbstracFile{ public: File(string name){(1)=name;} void addChild(AbstractFile*file){return;} void removeChild(Ab

44、stractFile*file){return;} (2)getChildren（　　）{return(3);} }; classFolder:public AbstractFile{ private: list＜AbstractFile*>childList;//存儲(chǔ)子目錄或文件 public： Folder(string name){(4)name;} void addChild(AbstractFile*file){childList.push_back(file);} void removeChild(AbstractFile*file){childList.remo

45、ve(file);} list＜AbstractFile*>*getChildren（　?。﹞return(5);} }; void main（　?。﹞ //構(gòu)造一個(gè)樹(shù)形的文件/目錄結(jié)構(gòu) AbstractFile*rootFolder=new Folder(“c:\\”); AbstractFile*compositeFolder=new Folder(“composite”); AbstractFile*windowsFolder=new Folder(“windows”); AbstractFile*file=new File(“TestComposite.java”);

46、 rootFolder->addChild(compositeFolder); rootFolder->addChild(windowsFolder); compositeFolder->addChild(file); } 圖5-1類圖 【C++代碼】 #include＜List> #include＜iostrem> #include＜string> using namespace std; class AbstractFile{ protected: string name;//文件或目錄名稱 public： void printName（　?。﹞cout＜＜

47、name;}//打印文件或目錄名稱 virtual void addChild(AbstractFile*file)=0;//給一個(gè)目錄增加子目錄或文件 virtual void removeChild(AbstractFile*file)=0;//刪除一個(gè)目錄的子目錄或文件 virtual list＜AbstractFile>*getChildren（　?。?0;//獲得一個(gè)目錄的子目錄或文件 }； class File:public AbstractFile{ public: File(string name){(1)=name;} void addChild(Abstra

48、ctFile*file){return;} void removeChild(AbstractFile*file){return;} (2)getChildren（　?。﹞return(3);} }; classFolder:public AbstractFile{ private: list＜AbstractFile*>childList;//存儲(chǔ)子目錄或文件 public： Folder(string name){(4)name;} void addChild(AbstractFile*file){childList.push_back(file);} void rem

49、oveChild(AbstractFile*file){childList.remove(file);} list＜AbstractFile*>*getChildren（　　）{return(5);} }; void main（　?。﹞ //構(gòu)造一個(gè)樹(shù)形的文件/目錄結(jié)構(gòu) AbstractFile*rootFolder=new Folder(“c:\\”); AbstractFile*compositeFolder=new Folder(“composite”); AbstractFile*windowsFolder=new Folder(“windows”); Abstract

50、File*file=new file(“TestComposite.java”); rootFolder->addChild(compositeFolder); rootFolder->addChild(windowsFolder); compositeFolder->addChild(file); } 正確答案： 本題解析： （1）this->name （2）list＜AbstractFile*＞* （3）NULL （4）this->name （5）&childList 本題考查基本

51、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)模式的運(yùn)用能力。 組合設(shè)計(jì)模式主要是表達(dá)整體和部分的關(guān)系，并且對(duì)整體和部分對(duì)象的使用無(wú)差別。題目中AbstractFile是File類和Folder類的父類，它抽象了兩個(gè)類的共有屬性和行為，在后續(xù)main方法的使用中，不論是File對(duì)象還是Folder對(duì)象，都可被當(dāng)作AbstractFile對(duì)象來(lái)使用。另外，由于Folder對(duì)象可以聚合其他的Folder對(duì)象和File對(duì)象，等價(jià)于Folder對(duì)象可以聚合另一個(gè)AbslractFile對(duì)象。 在類File和類Folder的構(gòu)造函數(shù)中都需要記錄文件或目錄的名稱，因此空（1）和空（4）處主要是設(shè)置對(duì)象的名稱。因?yàn)镕ile對(duì)象不再聚合其他的對(duì)象，所以File對(duì)象沒(méi)有孩子節(jié)點(diǎn)，因此，空（3）處應(yīng)該返回NULL。getChildren()方法繼承自AbstractFile類，因此其返回類型也應(yīng)保持一致。對(duì)于空（5），要求返回Folder對(duì)象的孩子對(duì)象，因此返回其成員childList的地址。