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大题（下午题）（每题15分，共75分）

2022年下午题试卷：百度云盘

一、结构化分析与设计

🚗 试题一：计量检定云端软件

  阅读下列说明和数据流图，回答问题 1 至问题 4，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
  随着新能源车数量的迅猛增长，全国各地电动汽车配套充电桩急速增长，同时也带来了充电桩计量准确性的问题。充电桩都需要配备相应的电能计量和电费计费功能，需要对充电计量准确性强制进行检定。现需开发计量检定云端软件，其主要功能是：
  （1）数据接收。接收计量装置上报的充电数据，即充电过程中电压、电流、电能等充电监测数据和计量数据（充电监测数据为充电桩监测的数据，计量数据为计量装置计量的数据，以秒为间隔单位），接收计量装置心跳数据，并分别进行存储。
  （2）基础数据维护。管理员对充电桩、计量检定装置等基础数据进行维护。
  （3）数据分析。实现电压、电流、电能数据的对比，进行误差分析，记录充电桩的充电误差，供计量装置检定。系统根据计量检测人员给出的查询和统计条件展示查询统计结果。
  （4）充电桩检定。分析充电误差：计量检测人员根据误差分析结果和检定信息记录，对充电桩进行检定，提交检定结果：系统更新充电桩中的检定信息（检定结果和检定时间），并存储于检定记录。
  （5）异常告警。检测计量装置心跳，当心跳停止时，向管理员发出告警。
  （6）检定信息获取。供其它与充电桩相关的第三方服务查询充电桩中的检定信息。
  现采用结构化方法对计量检定云端软件进行分析与设计，获得如图 1-1 所示的上下文数据流图和图 1-2 所示的 0 层数据流图。


【问题 1】（4 分）
使用说明中的词语，给出图 1-1 中的实体 E1〜E4 的名称。
【问题 2】（5 分）
使用说明中的词语，给出图 1-2 中的数据存储 D1〜D5 的名称。
【问题 3】（4 分）
根据说明和图中术语，补充图 1-2 中缺失的数据流及其起点和终点。
【问题 4】（2 分）
根据说明，给出“充电监测与计量数据”数据流的组成。

问题1：实体识别

图1-1中的实体E1~E4名称：

• E1：计量装置
  （依据：数据流图中E1提供"充电监测及计量数据"和"计量装置心跳数据"，对应说明中计量装置上报数据的功能）

• E2：管理员
  （依据：E2接收"告警信息"，对应说明中"向管理员发出告警"的功能）

• E3：计量检测人员
  （依据：E3提供"查询和统计条件"并接收"查询统计结果"，对应说明中计量检测人员操作的功能）

• E4：第三方服务
  （依据：E4接收"检定信息"，对应说明中"供第三方服务查询检定信息"的功能）

问题2：数据存储识别

数据存储D1~D5的名称：

• D1：充电监测及计量数据存储
  （依据：P1"数据接收"存储充电数据，对应说明中"接收充电监测数据和计量数据并存储"）

• D2：基础数据存储
  （依据：P2"基础数据管理"维护充电桩等基础数据，对应说明中"基础数据维护"功能）

• D3：心跳数据存储
  （依据：P1"数据接收"存储心跳数据，对应说明中"接收计量装置心跳数据并存储"）

• D4：充电误差存储
  （依据：P4"充电桩检定"关联检定记录，对应说明中"记录充电误差"）

• D5：检定记录存储
  （依据：P5"检定信息获取"提供检定记录，对应说明中"存储检定记录"）

问题3：缺失数据流补充

图1-2中缺失的数据流：

数据流名称	起点	终点
查询和统计条件	E3	P3
检定结果	P4	D5
更新检定信息	P4	D1
检定信息	D1	P6

问题4：数据流组成

“充电监测与计量数据”数据流的组成：

• 电压数据

• 电流数据

• 电能数据

• 计量数据（以秒为间隔单位）
  （依据：说明中明确提到"充电监测数据（电压、电流、电能）和计量数据，以秒为间隔单位"）

二、数据库应用分析与设计

🚗 试题二：数据库应用分析

  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】
  某营销公司为了便于对各地的分公司及专卖店进行管理，拟开发一套业务管理系统，请根据下述需求描述完成该系统的数据库设计。
【需求分析结果】
  （1）分公司信息包括：分公司编号、分公司名、地址和电话。其中，分公司编号唯一确定分公司关系的每一个元组。每个分公司拥有多家专卖店，每家专卖店只属于一个分公司。
  （2）专卖店信息包括：专卖店号、专卖店名、店长、分公司编号、地址、电话，其中店号唯一确定专卖店关系中的每一个元组。每家专卖店只有一名店长，负责专卖店的各项业务；每名店长只负责一家专卖店：每家专卖店有多名职员，每名职员只属于一家专卖店。
  （3）职员信息包括：职员号、职员名、专卖店号、岗位、电话、薪资。其中，职员号唯一标识职员关系中的每一个元组。岗位有店长、营业员等。
【概念模型设计】
  根据需求阶段收集的信息，设计的实体联系图（不完整）如图 2-1 所示。

【逻辑结构设计】
根据概念模型设计阶段完成的实体联系图，得出如下关系模式（不完整）：
分公司（分公司编号，分公司名，地址，电话）
专卖店（专卖店号，专卖店名， （a） ，地址，电话）
职员（职员号，职员名， （b） ，岗位，电话，薪资）
【问题 1】（6 分）
  根据需求描述，图 2-1 实体联系图中缺少三个联系。请在答题纸对应的实体联系图中补充三个联系及联系类型。
  注：联系名可用联系 1、联系 2、联系 3；也可根据你对题意的理解取联系名。
【问题 2】（6 分）
  （1）将关系模式中的空 （a） 、 （b） 的属性补充完整，并填入答题纸对应的位置上。
  （2）专卖店关系的主键： （c） 和外键： （d） 。
  职员关系的主键： （e） 和外键： （f） 。
【问题 3】（3 分）
  （1）为了在紧急情况发生时，能及时联系到职员的家人，专卖店要求每位职员至少要填写一位紧急联系人的姓名、与本人关系和联系电话。根据这种情况，在图 2-1 中还需添加的实体是 （g） ，职员关系与该实体的联系类型为 （h） 。
  （2）给出该实体的关系模式。

问题1：补充实体联系图（ER图）

关键点说明：

• 分公司对专卖店：1对多
• 专卖店对店长：1对1
• 专卖店对职员：1对多

问题2：补充采购关系模式

• （a）：店长、分公司编号
• （b）：专卖店号
• （c）：专卖店号
• （d）：店长、分公司编号
• （e）：职员号
• （f）：专卖店号

问题3：新增销售需求设计

• （1）：

  • （g）：紧急联系人
  • （h）：1：* (一对多，一个职员有多个紧急联系人)

• （2）:

  • 紧急联系人（职工号，姓名，与职工关系，联系电话）

三、面向对象分析与设计

📚 试题三：温度控制系统UML设计解析

  阅读下列说明和 UML 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】
  图 3-1 所示为某软件系统中一个温度控制模块的界面。界面上提供了两种温度计量单位，即华氏度（Farechet）和摄氏度（Celsius）。软件支持两种计量单位之间的自动换算，即若输入一个华氏度的温度，其对应的摄氏度温度值会自动出现在摄氏度的显示框内，反之亦然。
  用户可以通过该界面上的按钮 Raise（升高温度）和 Lower（降低温度）来改变温度的值。界面右侧是个温度计，将数字形式的温度转换成温度计上的制度比例进行显示。当温度值改变时，温度计的显示也随之同步变化。

  现采用面向对象方法现实该温度控制模板，得到如图 3-2 所示的用例图和图 3-3 所示的类图。


【问题 1】（6 分）
  根据说明中的描述，给出图 3-2 中 U1〜U4 所对应的用例名。
【问题 2】（5 分）
  根据说明中的描述，给出图 3-3 中 C1〜C8 所对应的类名（类名使用图 3-1 中标注的词汇）。
【问题 3】（4 分）
  现需将图 3-1 所示的界面改造为一个更为通用的 GUI 应用，能够实现任意计量单位之
间的换算，例如千克和克之间的换、厘米和英寸之间的换算等等。为了实现这个新的需求，可以在图 3-3 所示的类图上增加哪种设计模式？请解释选择该设计模式的原因（不超过 50字）。

问题1：用例图识别（U1-U4类名）

根据系统描述，完整用例图如下：

• U1：显示温度
• U2：显示华氏度
• U3：显示温度计
• U4：单位自动换算

问题2：类图识别（C1-C8类名）

根据系统描述，完整类图应包含以下类：

• C1：TemperatureCovertorDialog（温度控制面板）

• C2：FahrenheitEditBox（华氏度输入框）

• C3：CelsiusEditBox（摄氏度输入框）

• C4：TemperatureBar（温度计条）

• C5：FahrenheitRaise（华氏度升温按钮）

• C6：FahrenheitLower（华氏度降温按钮）

• C7：CelsiusRaise（摄氏度升温按钮）

• C8：CelsiusLower（摄氏度降温按钮）

注意：C1~C4顺序可以互换 C5~C8顺序可以互换

问题3：设计模式应用

策略模式（Strategy Pattern）

新增设计模式及原因：

• 模式：策略模式（Strategy Pattern）

• 原因：策略模式将一系列的算法封装起来，并使得他们可以相互替换，适用于需要使用一个算法的不同变体的场景，符合开闭原则。

四、算法填空/设计

📚 试题四：C代码填空

  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】
  排序是将一组无序的数据元素调整为非递减顺序的数据序列的过程，堆排序是一种常用的排序算法。用顺序存储结构存储堆中元素。非递减堆排序的步骤是：
  （1）将含 n 个元素的待排序数列构造成一个初始大顶堆，存储在数组 R（R[1]，R[2]，…，R[n]）中。此时堆的规模为 n，堆顶元素 R[1]就是序列中最大的元素，R[n]是堆中最后一个元素。
  （2）将堆顶元素和堆中最后一个元素交换，最后一个元素脱离堆结构，堆的规模减 1，将堆中剩余的元素调整成大顶堆;
  （3）重复步骤（2），直到只剩下最后一个元素在堆结构中，此时数组 R 是一个非递减的数据序列。
【C 代码】
下面是该算法的 C 语言实现。
（1）主要变量说明
n：待排序的数组长度
R[]：待排序数组，n 个数放在 R[1]，R[2]，…，R[n]中
（2）C 程序

#include <stdio.h>
#define MAXITEM 100/*
* 调正堆
* R：待排序数组；
* V：结点编号, 以 v 为根的二叉树, R[v] ≥ R[2v], R[v] ≥ R[2v + 1],
* 且其左子树和右子树都是大顶堆；
* n：堆结构的规模，即堆中的元素数
*/ 
void Heapify(int R[MAXITEM], int v, int n) {int i, j;i = v;j = 2 * i;R[0] = R[i];while (j <= n) {if (j < n && R[j] < R[j + 1]) {j ++ ;}if ( (1) ) {R[i] = R[j];i = j;j = 2 * i;} else {j = n + 1;}}R[i] = R[0]; 
}/* 堆排序，R 为待排序数组：n 为数组大小 */ 
void HeapSort(int R[MAXITEM], int n) {int i;for (i = n / 2; i >= 1; i -- ) {(2) ;}for (i = n; (3) ; i -- ) {R[0] = R[i];R[i] = R[1];(4) ;Heapify(R, 1, i - 1);} 
} 

【问题 1】（8 分）
根据以上说明和 C 代码，填充 C 代码中的空（1）~（4）。
【问题 2】（2 分）
根据以上说明和 C 代码，算法的时间复杂度为 （5） （用 O 符号表示）。
【问题 3】（5 分）
考虑数据序列 R=（7，10，13，15，4，20，19，8），n=8，则构建的初始大顶堆为 （6） ，
第一个元素脱离堆结构，对剩余元素再调整成大顶堆后的数组 R 为 （7） 。

问题1：填空

先来分析代码，代码中Heapify方法用来调用堆的数据，HeapSort用来交换大顶堆的堆顶元素和堆尾元素并递归；

• （1）需要判断根节点元素是否比子节点小，如果小则需要交换，所以

• （1）R[j] > R[0]

• （2）从非子节点开始遍历，进入迭代，调用Heapify方法

• （2）Heapify[R,i,n]

• （3）负责交换堆顶和堆尾元素

• （3）i > 1 或者 i >= 2

• （4）需要将堆尾R[n]的临时数据R[0]给到堆顶R[1]

• （4）R[1] = R[0]

💡 注意：

Java中数组索引是0~n-1，c中索引是1~n，所以在交换数据时， R[0] = R[i];是将第i个数据给到了临时数组中，相当于Java中的temp，R[i] = R[1];将数组堆顶元素给到i，R[1] = R[0]将临时数据给到堆顶，从而实现数据交换。

问题2：时间复杂度分析

• （5）O(nlogn)

  • 解析

    • 建堆过程：O(n)

    • n-1次调整堆：每次O(logn)，总计O(nlogn)

问题3：大顶堆迭代分析

堆排序详解见文章《【数据结构】堆排序详细图解》

• 待排序数组：R=（7，10，13，15，4，20，19，8）

• 映射成完全二叉树

• 

• 初始大顶堆

• 

所以：
（6）R=（20，15，19，10，4，13，7，8）

• 第一个元素脱离堆结构，即将堆顶20脱离，对剩余元素再调整成大顶堆后的数组
• 
  所以：
  （7）R=（19，15，13，10，4，8，7，20）

---

📚 试题五：Java填空题

  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】
  Facade（外观）模式是一种通过为多个复杂子系统提供一个一致的接口，而使这些子
系统更加容易被访问的模式，以医院为例，就医时患者需要与医院不同的职能部门交互，完
成挂号、门诊、取药等操作。为简化就医流程，设置了一个接待员的职位，代患者完成上述
就医步骤，患者则只需与接待员交互即可。如图 5-1 给出了以外观模式实现该场景的类图。
【Java 代码】

import java.util.*; interface Patient {  （1） ; 
} interface Disposer {  （2） ; 
} class Registry implements Disposer { // 挂号 public void dispose(Patient patient) { System.out.println("I am registering..." + patient.getName()); } 
} class Doctor implements Disposer { // 医生门诊 public void dispose(Patient patient) {System.out.println("I am diagnosing..." + patient.getName());}}class Pharmacy implements Disposer { // 取药 public void dispose(Patient patient) { System.out.println("I am giving medicine... " + patient.getName()); } 
} class Facade { private Patient patient; public Facade(Patient patient) { this.patient = patient; } void dispose() { Registry registry = new Registry(); Doctor doctor = new Doctor(); Pharmacy pharmacy = new Pharmacy();registry.dispose(patient); doctor.dispose(patient);pharmacy.dispose(patient); } 
} class ConcretePatient implements Patient { private String name; public ConcretePatient(String name) {this.name = name; } public String getName() { return name; } 
} public class FacadeTest { public static void main(String[] args) { Patient patient = （3） ;  （4） f = （5） ;  （6） ; }
} 

试题五解答

（1）~（6）填空答案及解析：

• （1）public String getName();

  • 依据：Patient接口需提供获取患者姓名的方法，后续Registry等子系统中直接调用patient.getName()。

• （2）public void dispose(Patient patient);

  • 依据：所有子系统（挂号、门诊、取药）需实现统一的处理接口，参数为患者对象。

• （3）new ConcretePatient(“张三”)

  • 依据：需创建具体的患者实例，测试代码中通常使用示例姓名（如"张三"），字符串中可以为任意值。

• （4）Facade

  • 依据：外观模式中，Facade类封装子系统的复杂调用，是主程序直接交互的入口。

• （5）new Facade(patient)

  • 依据：Facade构造函数接收Patient对象，用于后续统一调用子系统方法。

• （6）f.dispose()

  • 依据：通过外观对象f触发完整的就医流程（挂号→门诊→取药）。

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