一、[材料型]问答题
试题一（25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】
某软件企业拟釆用面向对象方法开发一套体育用品在线销售系统，在系统分析阶段，“提交订单”用例详细描述如表2-1所示。
1、【问题1】（9分）
面向对象系统开发中，实体对象、控制对象和接口对象的含义是什么？
参考答案：
（1）实体对象：表示业务域的事实数据并进行持久化存储。
（2）控制对象：表示业务系统的业务逻辑、规则。
（3）接口对象：表示用户与系统之间交互方式。
解析：
面向对象系统开发中，根据职责的不同，可以将对象分为实体对象、控制对象和接口对象。实体对象主要表示业务域的事实数据，并进行持久化存储；控制对象则表示业务系统的业务逻辑和规则；而接口对象则负责表示用户与系统之间的交互方式。这三者在系统开发中各自扮演着不同的角色，共同构成了面向对象的系统架构。
2、【问题2】（10分）
面向对象系统分析与建模中，从潜在候选对象中筛选系统业务对象的原则有哪些？
参考答案：
（1）筛去不在系统范围内的对象。
（2）筛去重复的对象。
（3）筛去属于另一对象行为或者属性的对象。
（4）筛去含义不清的对象。
（5）筛去没有独立行为的对象。
解析：
面向对象系统分析与建模中，从潜在候选对象中筛选系统业务对象的原则包括：筛去不在系统范围内的对象；筛去重复的对象；筛去属于另一对象行为或者属性的对象；筛去含义不清的对象；筛去没有独立行为的对象。这些都是在筛选对象时需要考虑的重要原则，以确保系统的业务对象清晰、准确，并且符合系统的实际需求。参考解析提供了关于面向对象识别对象的两个阶段，即标识潜在对象和筛选对象的方法，支持了答案的正确性。
3、【问题3】（6分）
根据题目所示“提交订单”用例详细描述，可以识别出哪些业务对象？
参考答案：
订单、会员、购物车、商品、配送信息、支付信息。
解析：
在识别业务对象时，首先需要找出需求中的名词，并合并同义词。在“提交订单用例表”中，包含的相关名词有：订单、会员、商家、仓库等。根据面向对象的方法，我们需要识别出系统内的业务对象，因此可以筛去商家、仓库等外部对象。同时，需要筛去重复的对象，如商品列表和商品，配送信息和配送地址，只保留其中一个。另外，还需要筛去没有独立行为的对象，如价格、支付信息等。最终，我们可以识别出的业务对象有：订单、会员、购物车、商品、配送信息和支付信息。这些对象在系统开发中具有重要的业务逻辑和作用。
试题二（25分）
阅读以下关于软件系统分析与设计的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某企业拟开发一套数据处理系统，在系统分析阶段，系统分析师整理的核心业务流程与需求如下：
（a）系统分为管理员和用户两类角色，其中管理员主要进行用户注册与权限设置，用户主要完成业务功能；
（b）系统支持用户上传多种类型的数据，主要包括图像、文本和二维曲线等；
（c）数据上传完成后，用户需要对数据进行预处理操作，预处理操作包括图像增强、文本摘要，曲线平滑等；
（d）预处理操作完成后，需要进一步对数据进行智能分析，智能分析操作包括图像分类、文本情感分析、曲线未来走势预测等；
（e）上述预处理和智能分析操作的中间结果均需要进行保存；
（f）用户可以将数据分析结果以图片、文本、二维图表等多种方式进行展示，并支持结果汇总，最终导出为符合某种格式的报告。
4、【问题1】（9分）
数据流图（Data Flow Diagram，DFD）是一种重要的结构化系统分析方法，重点表达系统内数据的传递关系，并通过数据流描述系统功能。请用300字以内的文字说明DFD在进行系统需求分析过程中的主要作用。
参考答案：
（1）便于用户表达功能需求和数据需求，是需求分析工具与手段；
（2）描述系统框架、内部逻辑，描述数据流，是需求分析结果表达工具，为系统设计提供支持。
（3）方便系统建模
（4）可作为归档材料，为进一步开发提供依据。
解析：
数据流图在系统需求分析过程中，主要作用在于帮助用户表达功能需求和数据需求，提供系统框架、内部逻辑和数据流的描述，为系统设计提供有力支持。同时，数据流图还是系统建模的重要工具，能够帮助分析师更清晰地构建系统的数据流程和处理过程。此外，数据流图还可以作为归档材料，为后续开发提供依据和参考。
5、【问题2】（10分）
顶层图（也称作上下文数据流图）是描述系统最高层结构的DFD，它的特点是将整个待开发的系统表示为一个加工，将所有的外部实体和进出系统的数据流都画在一张图中。请参考题干描述，将合适的内容填入图2-1中（1）~（5）空白处，完成该系统的顶层图。
参考答案：（1）管理员 （2）用户权限信息（3）用户
（4）多种类型的数据 （5）结果展示、汇总
解析：
依据题目描述，我们了解到这是一个数据处理系统的顶层图设计。
（1）在顶层图中，系统的主要角色应该被标识为外部实体之一。根据题目中的描述，“管理员”是系统的主要角色之一，负责用户注册与权限设置，所以（1）处应填写“管理员”。
（2）管理员的主要任务之一是管理用户权限，因此，（2）处应填写与权限相关的内容，即“用户权限信息”。
（3）根据题目描述，用户是完成业务功能的主要角色，并且需要对数据进行预处理操作。所以，（3）处应填写“用户”。
（4）题目中提到系统支持用户上传多种类型的数据，包括图像、文本和二维曲线等。因此，（4）处应填写“多种类型的数据”。
（5）最后，用户可以将数据分析结果展示和汇总，这是系统的最终输出部分。所以，（5）处应填写“结果展示、汇总”。
6、【问题3】（6分）
在结构化设计方法中，通常采用流程图表示某一处理过程，这种过程既可以是生产线上的工艺流程，也可以是完成一项任务必需的管理过程。而在面向对象的设计方法中，则主要釆用活动图表示某个用例的工作流程。请用300字以内的文字说明流程图和活动图在表达业务流程时的三个主要不同点。
参考答案：
（1）流程图用于结构化设计方法中，通常采用流程图表示某一处理过程；活动图用于面向对象设计方法中，表示某个用例的工作流程。
（2）流程图重点描述处理过程（顺序与时间关系），流程图控制结构为顺序、分支和循环；活动图则重点描述系统行为。
（3）流程图只能描述顺序执行过程，活动图可描述并发过程。
（4）流程图只有一个结束状态，活动图有多个结束状态。
解析：
本题要求阐述流程图和活动图在表达业务流程时的三个主要不同点。流程图和活动图都是用于描述处理过程的工具，但两者在用途、描述重点、描述能力和结束状态等方面存在明显的差异。流程图主要用于结构化设计方法中描述某一处理过程，而活动图则主要用于面向对象设计方法中描述某个用例的工作流程。流程图主要描述处理过程中的顺序与时间关系，包括控制结构如顺序、分支和循环等，而活动图则重点描述系统行为。此外，流程图只能描述顺序执行过程，对于并发过程无法很好地表达，而活动图则可以描述并发过程。最后，流程图只有一个结束状态，而活动图可以有多个结束状态，更好地适应了实际业务中可能出现的多种情况。
试题三（25分）
阅读以下关于嵌入式实时系统设计的相关技术的描述，回答问题1至问题3。
【说明】
某公司长期从事嵌入式系统研制任务，面对机器人市场的蓬勃发展，公司领导决定自主研制一款通用的工业机器人。王工承担了此工作，他在广泛调研的基础上提出：公司要成功地完成工业机器人项目的研制，应釆用实时结构化分析和设计（RTSAD）方法，该方法已被广泛应用于机器人顶层分析和设计中。
7、【问题1】（9分）
实时结构化分析和设计（RTSAD）方法分为分析和设计两个阶段。分析阶段要开发一个基本模型，即需求模型，基本模型中包含一个环境模型和一个行为模型；设计阶段是一种程序设计方法，该方法在转换分析和事务分析策略中结合使用了模块耦合和内聚标准，用于开发从结构化分析规范开始的设计方案。请用300字以内文字说明环境模型、行为模型、模块 耦合和内聚的含义；并从模块独立性的角度，说明模块设计的基本原则。
参考答案：
环境模型：描述系统运行环境，包含系统的输入与输出，需要连接外部的外部实体。
行为模型：描述系统行为。即系统所处的状态，在接受到输入信息后的行为与反应。
模块内聚：一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。
模块耦合：各模块间结合紧密度的一种度量。
模块设计的基本原则：高内聚，低耦合。
解析：
实时结构化分析和设计（RTSAD）方法是传统结构化分析和设计方法的延伸，特别适用于实时系统的开发。在分析阶段，需要构建需求模型，其中包括环境模型和行为模型。环境模型关注系统的运行环境，包括输入输出以及与外部实体的交互；行为模型则描述系统在不同状态下的行为反应。设计阶段则是一种程序设计方法，强调在开发设计方案时结合使用模块耦合和内聚标准。模块耦合关注模块间的连接紧密程度，而模块内聚则衡量模块内部功能的集中程度。在模块设计中，应遵循高内聚、低耦合的原则，以确保模块的独立性和可重用性，这是模块设计的基本原则。
8、【问题2】（9分）
图2-2给出了机器人控制器的状态转换图，其中T1-T6表示了状态转换过程中的触发事件，请将T1-T6填到图2-2中的空（1）~（6）处，完善机器人控制器的状态转换图，并将正确答案填写在答题纸上。
参考答案：（1）T1（2）T4（3）T2（4）T3（5）T6（6）T5
解析：
根据描述和图示，我们可以确定各个触发事件与状态转换的对应关系。在机器人控制器的状态转换图中，“程序选择”动作会触发“改变程序”，因此(1)处应填写T1；“已结束”动作会触发“处理程序已结束（有已结束关键词）”，因此(2)处应填写T4；“运行”动作会触发“开始程序”，因此(3)处应填写T2；“结束”动作会触发“结束程序（有结束关键词）”，所以(4)处应填写T3。从“已挂起”状态转为“运行”状态结合“运行”动作会触发“恢复程序”，因此(5)处应填写T6；从“运行”状态转为“已挂起”状态结合“停止”动作会触发“停止程序”，因此(6)处应填写T5。
9、【问题3】（7分）
参考机器人控制器状态转换图（图2-2）和机器人控制器环境图（2-3），完善机器人控制器命令的数据流程图（图2-4）中的空（1）~（7）处，并将正确答案填写在答题纸上。
参考答案：
（1）机器人控制（2）改变程序 （3）开始程序
（4）结束程序（5）处理程序已结束（6）停止程序 （7）恢复程序
解析：
根据提供的机器人控制器环境图和机器人控制器状态转换图，我们可以理解并完善机器人控制器命令的数据流程图。
- （1）处应该是对机器人进行整体控制的描述，所以填写“机器人控制”。
- T1触发的动作是
试题四（25分）
阅读以下关于数据管理的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某全国连锁药店企业在新冠肺炎疫情期间，紧急推出在线口罩预约业务系统。该业务系统为普通用户提供口罩商品查询、购买、订单查询等业务，为后台管理人员提供订单查询、 订单地点分布汇总、物流调度等功能。该系统核心的关系模式为预约订单信息表。
推出业务系统后，几天内业务迅速增长到每日10万多笔预约订单，系统数据库服务器 压力剧增，导致该业务交易响应速度迅速降低，甚至出现部分用户页面无法刷新、预约订单 服务无响应的情况。为此，该企业紧急成立技术团队，由张工负责，以期尽快解决该问题。
10、【问题1】（9分）
经过分析，张工认为当前预约订单信息表存储了所有订单信息，记录已达到了百万级别。系统主要的核心功能均涉及对订单信息表的操作，应首先优化预约订单信息表的读写性能，建议针对系统中的SQL语句，建立相应索引，并进行适当的索引优化。
针对张工的方案，其他设计人员提出了一些异议，认为索引过多有很多副作用。请用100 字以内的文字简要说明索引过多的副作用。
参考答案：
常见的索引副作用有：
（1）过多索引会占用大量存储空间；
（2）更新语句会引发索引更新，过多索引更新开销较大；
（3）过多索引导致索引的历史统计信息过多。
（4）索引过多导致查询优化器需要评估组合增多。
（5）聚集索引的变化会导致非聚集索引的同步变化。
解析：
张工提出的方案是优化预约订单信息表的读写性能，通过建立和优化索引来提高系统中SQL语句的执行效率。然而，其他设计人员提出的异议是合理的，因为过多的索引确实会带来一些副作用。索引虽然可以加速查询，但它们也需要存储空间，并且每次数据更新都需要更新相关的索引，这会增加写操作的开销。此外，过多的索引还会导致查询优化器在处理查询时需要评估更多的组合，可能降低查询效率。同时，聚集索引的变化可能影响到非聚集索引的同步变化，增加了系统的复杂性。因此，在建立索引时需要进行适当的规划和优化，避免过多的索引带来的副作用。
11、【问题2】（10分）
作为团队成员之一，李工认为增加索引并进行优化并不能解决当前问题，建议釆用物理分区策略，可以根据预约订单信息表中“所在城市”属性进行表分区，并将每个分区分布到独立的物理磁盘上，以提高读写性能。常见的物理分区特征如表2-2所示。李工建议选择物理分区中的列表分区模式。
请填补表4-1中的空（a）~（d）处，并用100字以内的文字解释说明李工选择该方案的原因。
参考答案：
（a）属性的离散值
（b）周期性数据/周期数据
（c）能力强
（d）均匀
李工根据预约订单信息表中“所在城市”属性进行表分区。而“所在城市”属性属于单属性、离散数据，因此选择列表分区模式比较合适。
解析：
李工提议采用物理分区策略，特别是列表分区模式，来解决该连锁药店业务系统的响应问题。在表分区中，（a）处应填写“所在城市”，因为这是离散值，适合用于分区。
（b）处应填写“非周期性数据”，因为预约订单信息并不是按照固定的周期生成的，而是根据用户的实际需求产生的，因此属于非周期性数据。
（c）处强调分区键的选择对分区效率的重要性，意味着一个好的分区键能够显著提高分区的效能。
（d）处应填写“数据分布均匀”，因为列表分区模式要求数据在各个分区中分布均匀，以确保查询性能的优化。
李工选择该方案的原因在于，“所在城市”属性的离散性和均匀的数据分布使得列表分区模式成为合适的选择。通过表分区，可以分散存储大数据表，减少SQL操作中数据读写的总量，提高查询效率，从而解决系统响应速度慢的问题。
12、【问题3】（6分）
在系统运行过程中，李工发现后台管理人员执行的订单地址信息汇总等操作，经常出现与普通用户的预约订单操作形成读写冲突，影响系统的性能。因此李工建议釆用读写分离模式，釆用两台数据库服务器，并釆用主从复制的方式进行数据同步。请用100字以内的文字简要说明主从复制的基本步骤。
参考答案：
主从复制工作步骤：
（1）主数据库启动一个线程，把主数据库的写入操作都会记录到对应的二进制日志文件中。
（2）从数据库会启动一个线程，把主数据库的二进制日志文件读取到本地，并写入到中继日志文件中。
（3）从数据库的其他线程，把中继日志文件中的事件再执行一遍，更新从数据库的数据，保持主从数据一致。
解析：
主从复制是一种数据同步技术，其中主数据库负责处理所有的写入操作，而从数据库则通过复制主数据库的数据来保持数据的一致性。当主数据库有数据写入时，这些操作会被记录到二进制日志文件中。然后，从数据库会读取这些日志文件，并将它们写入自己的中继日志文件，最后执行这些日志文件中的操作，从而更新从数据库的数据。这样，主从数据库的数据就能保持一致，确保系统的正常运行。
试题五（25分）
阅读以下关于Web应用系统的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某公司拟开发一个基于O2O（Online To Offline）外卖配送模式的外卖平台。该外卖平台采用自行建立的配送体系承接餐饮商家配送订单，收取费用，提供配送服务。餐饮商家在该O2O外卖平台发布配送订单后，根据餐饮商家、订餐用户、外卖配送员位置等信息，以骑手抢单、平台派单等多种方式为订单找到匹配的外卖配送员，完成配送环节，形成线上线下的O2O闭环。
基于项目需求，该公司多次召开项目研发讨论会。会议上，张工分析了O2O外卖平台配送服务的业务流程，提出应釆用事件系统架构风格实现订单配送，并建议采用基于消息队列的点对点模式的事件派遣机制。
13、【问题1】（10分）
基于对O2O外卖平台配送服务的业务流程分析，在图2-5的空（1）~（5）处完善O2O外卖平台配送的服务流程。
参考答案：
（1）发送订单（2）发布订单（3）O2O外卖平台
（4）外卖餐食（5）外卖配送员
解析：
用户首先需要发送订单给平台，所以（1）处应填写“发送订单”；平台收到订单后需要向餐饮商家发布订单，因此（2）处为“发布订单”。根据题意，餐饮商家在O2O外卖平台发布配送订单后，平台会根据相关信息找到匹配的外卖配送员，所以（3）处应填写“O2O外卖平台”。用户除了接收通知外，还需要接收外卖，因此（4）处应为“外卖餐食接收通知”。最后，（5）处根据上下文应填写“外卖配送员”。完善后的O2O外卖平台配送服务流程更加清晰，从用户发送订单到餐饮商家发布订单，再到平台处理订单并派遣外卖配送员，最后用户接收外卖餐食，形成完整的闭环。
14、【问题2】（9分）
根据张工的建议，该系统釆用事件系统架构风格实现订单配送服务。请基于对事件系统架构风格的了解，补充图2-6的空（1）~（3）处，完成事件系统的工作原理图。
参考答案：（1）事件源（2）事件管理器（3）事件处理器
解析：
事件系统架构风格是一种基于事件的软件架构，其核心思想是将系统的行为看作是一系列事件的响应和处理过程。根据张工的建议，该系统采用事件系统架构风格实现订单配送服务。
在事件系统中，事件源负责产生和触发事件，即将发生的动作或状态变化转化为事件。事件管理器负责事件的管理和分发，包括为事件处理器注册感兴趣的事件，建立事件与事件处理器的关联关系，以及当事件发生时调用相关的事件处理器。事件处理器则是具体处理事件的代码部分，当接收到与自己注册的事件相匹配的事件时，执行相应的处理逻辑。
因此，根据对事件系统架构风格的理解，可以补全事件系统的工作原理图，其中空（1）处填写“事件源”，空（2）处填写“事件管理器”，空（3）处填写“事件处理器”。
15、【问题3】（6分）
请用200字以内的文字说明基于消息队列的点对点模式的定义，并简要分析张工建议该系统釆用基于消息队列的点对点模式的事件派遣机制的原因。
参考答案：
点对点模式中：消息生产者生产消息发送到队列中，然后消息消费者从队列中取出并且消费消息。点对点模式中，消息被消费以后，队列中不再存储，因此消息消费者不可能消费已被消费的消息。点对点模式中，存在多个消费者，但一个消息只会有一个消费者可以消费。
理由：一个配送订单只能被一个外卖配送员接收（消费），符合基于消息队列的点对点模式。
解析：
该题目要求解释基于消息队列的点对点模式的定义，并分析为什么张工建议O2O外卖平台采用这种机制。点对点模式在消息传递过程中确保每条消息都被准确及时处理，且每个消费者只能处理一条消息，这对于保证外卖订单的准确配送非常重要。在一个O2O外卖平台中，每个配送订单都需要被准确及时地派送给一个外卖配送员，采用点对点模式可以确保每个订单都得到准确处理，避免出现混乱或错误。因此，张工建议采用这种机制是出于保证系统稳定性和可靠性的考虑。
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