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### 武汉理工大学《软件设计与体系结构》2021年真题解析 #### 一、简答题 1. **软件架构定义** - **概念**：软件架构是指软件系统的高级别结构，包括系统的基本组织、重要的抽象构件以及这些构件之间的关系。它是软件系统的基础框架，用于指导软件开发过程中的设计决策。 - **作用**：软件架构决定了系统的主要性能特征，如可维护性、可扩展性和安全性等。 2. **软件架构风格** - **概念**：软件架构风格描述了特定类型的系统组织方式和交互方式。它定义了一组抽象构件和连接器的集合，这些构件和连接器构成了一类系统的典型结构。 - **例子**：客户-服务器、管道-过滤器、事件驱动等都是常见的软件架构风格。 3. **面向对象设计风格中的组件和连接器** - **组件**：在面向对象设计中，组件通常指的是类或对象。 - **连接器**：连接器可以理解为接口或方法调用，它们使得不同组件之间能够通信和交互。 4. **MVC架构的组成元素** - **模型(Model)**：负责管理应用程序的业务逻辑和数据。 - **视图(View)**：负责展示数据给用户。 - **控制器(Controller)**：处理用户的输入并调用模型和视图完成相应的操作。 5. **软件架构视图** - **概念**：软件架构视图是从不同的角度来观察系统，以便更好地理解和分析系统的特性。常见的视图包括逻辑视图、进程视图、开发视图和物理视图等。 - **目的**：每个视图都关注于软件系统的一个方面，有助于团队成员更好地协作和理解整个系统。 6. **软件的伸缩性** - **定义**：指软件系统能够适应负载增加或减少的能力。 - **重要性**：良好的伸缩性意味着系统可以在不影响性能的情况下应对变化的工作负载需求。 7. **软件伸缩性考虑的四个方面** - **水平伸缩**：通过增加更多的硬件资源来提升系统性能。 - **垂直伸缩**：通过增强单个节点的计算能力来提高系统性能。 - **动态伸缩**：自动调整资源分配以适应负载变化。 - **空间分布**：在多个地理位置部署系统以提高性能。 8. **软件架构设计的层次** - **高层次架构**：关注整体结构和主要组件。 - **中层次架构**：细化到具体的模块及其交互方式。 - **低层次架构**：深入到内部实现细节和技术栈选择。 9. **软件可用性取决于的时间** - **响应时间**：系统对用户请求作出反应所需的时间。 - **恢复时间**：系统在故障发生后恢复正常运行所需的时间。 - **正常运行时间**：系统处于正常工作状态的时间比例。 10. **实现高可用性的策略** - **冗余**：提供备份组件以确保在主组件失效时可以立即切换。 - **容错**：设计能够容忍故障的系统架构。 - **负载均衡**：合理分配请求以避免单点过载。 11. **面向对象设计的五个基本原则** - **单一职责原则(SRP)**：一个类应该只有一个引起它改变的原因。 - **开放封闭原则(OCP)**：软件实体应该是可扩展的而不可修改的。 - **里氏替换原则(LSP)**：子类型必须能够替换其基类型。 - **依赖倒置原则(DIP)**：高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象。 - **接口隔离原则(ISP)**：客户端不应该被强迫依赖于它不使用的方法。 12. **开闭原则** - **定义**：软件实体应该是可扩展的而不可修改的。 - **实践**：通过继承和多态机制实现新功能的添加，而不是修改现有代码。 13. **依赖倒置原则的内容** - **核心思想**：高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象。 - **好处**：降低耦合度，提高系统的灵活性。 14. **防止变异模式** - **定义**：一种设计模式，用于保护对象的状态不被意外更改。 - **应用场景**：在需要保证对象状态一致性的情况下使用。 15. **关注点的两种类型** - **横切关注点**：跨越多个组件的功能，如日志记录、事务管理等。 - **核心关注点**：直接与业务逻辑相关的功能。 #### 二、详答题 1. **常见的软件架构设计模式** - **分层架构**：将系统划分为多个层级，每一层只与相邻层交互。 - **微服务架构**：将一个应用程序拆分成一组小的服务，每个服务运行在其独立的进程中。 - **事件驱动架构**：系统基于事件流进行设计，组件之间通过事件进行通信。 2. **管道过滤器设计模式** - **定义**：该模式是一种数据处理架构模式，其中数据顺序通过一系列处理步骤。 - **示例**：在操作系统命令行中，用户可以通过管道将命令的输出作为另一个命令的输入。 3. **消除循环依赖的设计重构** - **问题描述**：原设计中 Image 类和 Encryption 类之间存在循环依赖。 - **解决方案**：通过引入一个中介类来打破循环依赖，例如可以创建一个 SecurityManager 类，由它持有 Image 和 Encryption 类的实例。 4. **GRASP模式的9个具体模式** - **信息专家**：确定一个类是否应该拥有某个行为或知识。 - **创造者**：确定哪个类应该创建另一个类的实例。 - **纯虚构**：将一个复杂的类分解成多个更简单的类。 - **控制器**：接收来自外部的请求并将其转化为内部的操作。 - **低耦合**：确保类之间的关系尽可能简单。 - **多态**：允许子类型替换其父类型。 - **保护变化**：识别系统中可能发生变化的部分并将其封装起来。 - **间接**：通过引入中间件来减少类之间的直接交互。 - **高内聚**：确保类具有高度的相关性和聚焦性。 5. **企业应用在领域层和数据层的架构模式** - **领域驱动设计(DDD)**：强调围绕业务领域来构建软件系统。 - **数据访问对象(DAO)**：提供了一种访问数据库的方式，隔离了业务逻辑和数据访问层。 - **实体-关联-属性(E-R)**：一种用于描述数据库模型的概念化方式。 #### 三、应用题 1. **观察者模式的UML类图** - **概念**：观察者模式允许一个对象（主题）在状态发生变化时通知所有注册的观察者对象。 - **类图示例**：包括 Subject（主题）、Observer（观察者）两个主要接口，以及 ConcreteSubject（具体主题）、ConcreteObserver（具体观察者）两个具体实现类。 - **伪代码示例**： ```plaintext interface Observer { void update(); } interface Subject { void registerObserver(Observer observer); void removeObserver(Observer observer); void notifyObservers(); } class ConcreteSubject implements Subject { private List observers = new ArrayList<>(); private int state; public void registerObserver(Observer observer) { observers.add(observer); } public void removeObserver(Observer observer) { observers.remove(observer); } public void notifyObservers() { for (Observer observer : observers) { observer.update(); } } public void setState(int state) { this.state = state; notifyObservers(); } } class ConcreteObserver implements Observer { @Override public void update() { // 更新观察者的状态 } } ``` 2. **面向对象设计的排序算法** - **设计思路**：采用策略模式，根据不同条件选择不同的排序算法。 - **伪代码示例**： ```plaintext interface SortStrategy { void sort(File file); } class QuickSort implements SortStrategy { @Override public void sort(File file) { // 实现快速排序 } } class ExternalSort implements SortStrategy { @Override public void sort(File file) { // 实现外部排序 } } class ConcurrentExternalSort implements SortStrategy { @Override public void sort(File file) { // 实现并发外部排序 } } class MapReduceSort implements SortStrategy { @Override public void sort(File file) { // 实现MapReduce排序 } } class FileSorter { private SortStrategy strategy; public void setStrategy(SortStrategy strategy) { this.strategy = strategy; } public void sortFile(File file) { strategy.sort(file); } } public class Main { public static void main(String[] args) { File file = new File("path/to/file"); long fileSize = file.length(); FileSorter sorter = new FileSorter(); if (fileSize < 400 * 1024 * 1024) { sorter.setStrategy(new QuickSort()); } else if (fileSize < 4 * 1024 * 1024 * 1024) { sorter.setStrategy(new ExternalSort()); } else if (fileSize < 16 * 1024 * 1024 * 1024) { sorter.setStrategy(new ConcurrentExternalSort()); } else { sorter.setStrategy(new MapReduceSort()); } sorter.sortFile(file); } } ``` 通过对武汉理工大学《软件设计与体系结构》课程2021年的真题进行解析，我们可以看到这门课程涵盖了软件架构的基本概念、设计模式、面向对象设计原则等多个方面的内容。通过学习这些知识点，学生能够更好地理解和掌握软件设计与体系结构的核心理念，为将来从事软件开发工作打下坚实的基础。

在2024年新版中级软件设计师下半年的下午试题中，我们面临的是一个成绩管理系统的案例分析题。通过题目的描述，我们可以了解到该系统的设计要求和功能流程。该系统主要为某高校设计，其主要功能和业务流程包含了学生平时成绩和考试成绩的管理、成绩的上传、验证、存储以及通知等。下面我将详细分析该系统的主要知识点。 1. 成绩管理系统的功能需求 - 成绩管理系统的首要功能是管理选修课程的学生平时成绩和考试成绩。 - 每门课程由3到6个单元组成，每个单元结束时进行测试。 - 课程结束后，进行期末考试。 - 主讲教师负责上传学生的平时成绩和考试成绩到成绩管理系统。 - 系统必须验证成绩的有效性，包括确认学生是否选修课程、成绩是否与课程单元相符。 - 验证无效成绩后，系统将无效成绩单独保存并通报教务处。 2. 数据流图分析 - 顶层数据流图（Top-Level DFD）用于确定系统的边界，包括一个加工、外部实体以及它们之间的数据流。 - 0层数据流图（Level-0 DFD）用于展示系统内部的详细功能模块（加工）和数据存储，以及它们之间的数据流。 - 题目要求考生根据给定信息，补充0层数据流图中缺失的数据流和数据存储。 3. 数据存储的命名和作用 - 数据存储指的是系统中的信息保存地，如数据库或文件。 - 题目要求考生根据给定的信息，对数据存储进行命名并确定其作用。 - 数据存储包括学生信息文献、课程信息文献、课程单元信息文献、课程成绩文献以及无效成绩文献。 4. 数据流的起点和终点分析 - 数据流指的是信息在系统中的流动，从一个点流向另一个点。 - 根据题目要求，需要指出0层数据流图中缺失的三条数据流的起点和终点。 - 数据流的正确指出是评分的关键。 5. 程序流程图的作用 - 程序流程图是软件开发中常用的图形化工具，用于描述程序的逻辑结构。 - 程序流程图通常在详细设计阶段使用，辅助设计者更清晰地理解程序的执行流程。 - 该部分要求考生简明阐述程序流程图的适用场合与作用。 6. 系统的业务流程与信息流 - 系统的业务流程描述了用户如何与系统交互以及系统如何响应这些交互。 - 信息流是指信息在系统各部分之间传递的路径和方式。 - 成绩管理系统中的业务流程包括成绩的输入、验证、存储和输出等。 7. 系统设计原则 - 系统设计需要遵循一些基本原则，如模块化、信息隐蔽、独立性和灵活性等。 - 系统设计应确保系统的可维护性、可扩展性和安全性。 8. 验证和错误处理机制 - 验证是确保数据准确性和完整性的关键步骤。 - 系统需要有相应的错误处理机制，以应对无效数据或异常情况。 通过这些详细的知识点分析，我们可以发现该成绩管理系统的案例是一个典型的软件设计问题，涉及到系统分析、数据流图的理解、业务流程的明确以及程序流程图的应用等多个方面。考生在准备考试时，需要对这些内容有深入的理解和熟练的掌握，以便在实际问题中能快速准确地应用这些知识解决问题。

软件设计师考试一直是软件行业专业人士必备的资格考试之一，而在软件设计师的考核中，案例分析部分是极其重要的一个环节。案例分析不仅考查应试者对理论知识的掌握，同时也检测他们将理论应用于实际问题解决的能力。因此，针对具体的案例进行深入的分析，对于备考的软件设计师来说，具有极高的参考价值。 以提供的案例为例，我们可以提炼出以下几个核心知识点： 1. 系统需求分析：在进行软件设计之前，明确系统需求是最基础也是最重要的环节。比如案例中的巴士维修连锁企业，需求分析需要明确维护与维修相关的信息，包括记录巴士ID和维修问题，确定所需部件，完成维修后记录维修状况，以及计算维修总成本等。这些都是系统设计前期需要详细列出来的关键需求。 2. 数据流图（DFD）的应用：案例中提到了上下文数据流图和0层数据流图，这是软件设计中常用的分析工具。通过数据流图，可以清晰地表示系统内数据流动情况，帮助设计者了解信息如何在系统各组件之间流动。这一步骤有助于发现系统设计中的潜在问题。 3. 系统实体和数据存储的定义：案例中涉及的实体包括巴士司机、机械师等，以及数据存储如巴士列表文献、维修记录文献等。正确地定义这些实体和数据存储有助于确保系统设计的准确性，同时也有利于后续的数据库设计。 4. 数据库模式设计：案例中的逻辑构造设计部分涉及到了实体间的关系，例如客户、员工、家电商和家电之间的关系。这不仅需要设计出合理的表结构，还要确定表中的主键，确保数据库的规范性和数据的完整性。 5. 功能模块划分：在案例分析中，每个功能模块都应当有明确的功能描述和参与者。例如，案例中提到的“借书”功能，需要明确读者的参与流程。功能模块划分得当，有助于后期的系统实现和维护。 6. 实体关系图（ER图）和关联设计：在系统设计过程中，实体关系图用来表示实体之间的关系，这对于数据模型的构建至关重要。案例中的第二题，通过实体间联络和关系模式的补充，展示了一个典型的实体关系设计过程。 7. 业务流程优化：案例中涉及到对现有业务流程的优化，比如为电子商务企业增加理财服务，这需要对原有的业务流程进行重新设计，确保新功能能够顺利融入原有的业务体系中。 通过以上的分析，我们可以得出，软件设计师的案例分析实际上是对一个软件系统从需求到设计的全方位模拟，涉及需求分析、系统设计、数据库设计等多方面的知识内容。备考者应当对此类案例具有深刻的理解，并能够灵活运用软件工程的理论知识来解决实际问题。

软件设计师中级考试，通常指的是中国计算机技术职业资格与水平考试中的中级软件设计师部分。这个考试是中国信息技术行业中一项重要的职业资格认证考试，主要面向具有一定工作经验和专业知识的软件行业从业者。通过这个考试，可以证明个人在软件设计领域具备了一定的专业能力和技术水准。 这份“软件设计师中级笔记总结资料”是针对准备参加软件设计师中级考试的考生而编写的，它涵盖了考试的两个部分：上午题和下午题。上午题主要考查考生的基础知识和理论，内容包括但不限于软件工程、数据结构、算法、操作系统、网络、数据库等计算机基础知识；而下午题则更侧重于实际应用能力，考查考生对软件开发的综合理解和实践技能，如软件设计、编码、测试、软件项目管理等。 资料中的“软考笔记内容”可能来源于编者对之前博客笔记的整理与总结。这些笔记是编者在学习和准备考试过程中积累下来的知识点，以及对历年真题和模拟题的分析和解答。通过这些笔记，考生能够更快速地掌握考试要点，更高效地进行复习。 在编纂这些笔记时，编者可能参考了大量权威资料和最新的考试动态，以确保内容的准确性和时效性。资料中可能包含了大量图表、示例代码以及典型问题的解题思路和步骤，这些都是帮助考生理解复杂概念、掌握核心知识点的重要工具。 学习这些笔记对考生而言意义重大。它可以帮助考生系统地复习软件设计的知识体系，明确考试的重点和难点。通过实际问题的分析与解决，考生能够提升解决实际工作中问题的能力。这份资料还能帮助考生构建出适合自己的复习计划和策略，从而提高学习效率。 在软件设计师中级考试中取得证书，意味着考生具备了相当的专业能力，这是迈向软件行业更高职位的一块重要敲门砖。这份“软件设计师中级笔记总结资料”便是帮助考生达成这一目标的重要工具之一。 对于想要提升自己在软件设计领域的专业技能，或希望通过参加软考中级取得职业资格认证的从业者来说，这份资料无疑是一份宝贵的资源。通过认真学习这些笔记，考生不仅能提高通过考试的几率，还能在实际工作中更好地应用所学知识，提升自身的职业竞争力。 这份资料在考生中广受欢迎，它不仅仅是一份简单的笔记总结，更是一份职业成长的助推器。它代表了编者对考试内容的深入理解和对考生需求的精准把握，是软件设计师中级考生不可或缺的学习材料。

软件设计 主程序流程图： 设计采用采用模块化思路来编写，包括主程序、正弦波产生程序、调幅和调相子程序等功能子程序。

组态软件设计与开发是一个复杂的领域，涉及到计算机编程、用户界面设计、实时数据处理和通信技术等多个方面。这里，我们主要关注的是通过提供的资源——图书《组态软件设计与开发》及其源码，来深入理解这个主题。 图书《组态软件设计与开发》可能涵盖了从基础概念到高级应用的全面知识。它可能讲解了组态软件的定义、工作原理，以及如何利用这种软件进行工业自动化系统的构建。书中可能涉及了如何创建图形化界面，用于监控和控制生产过程，以及如何通过OPC (OLE for Process Control) 技术实现不同设备间的通信。 OPC是一种工业标准，力控组态软件的OPC支持.doc文档很可能是对如何在力控组态软件中集成和利用OPC功能的详细说明。OPC允许软件应用程序之间交换工业自动化设备的数据，使得不同厂商的硬件和软件能够无缝协作。读者可能会从中了解到如何配置和优化OPC服务器和客户端，以确保高效的数据传输和系统稳定性。 源代码部分，即“组态软件设计与开发（源代码）”，是实践和学习编程技巧的关键资源。这部分通常包含了每个章节对应的示例代码，可能涵盖各种编程语言，如C++、VB.NET或C#等。通过分析和运行这些代码，读者能够直观地理解如何实现组态软件的各项功能，比如设备驱动编写、数据采集、报警处理和历史数据存储等。 学习组态软件设计与开发，你还需要了解以下几个关键知识点： 1. **图形化界面设计**：组态软件的核心是其图形化界面，它使得非程序员也能通过拖放操作创建控制逻辑。理解如何设计用户友好的界面和交互至关重要。 2. **实时数据库**：组态软件通常包含实时数据库，用于存储和处理来自现场设备的快速变化数据。理解数据库的设计和管理是确保系统性能的关键。 3. **脚本语言和逻辑控制**：许多组态软件支持脚本语言，如JavaScript或Lua，用于编写复杂控制逻辑。学习这些语言并掌握其在组态环境中的应用是提高软件灵活性的关键。 4. **通信协议**：了解常见工业通信协议，如Modbus、OPC UA等，是确保组态软件能与各种硬件设备交互的基础。 5. **错误处理和调试**：当软件部署在生产环境中时，必须具备良好的错误处理机制。学会调试和优化代码是解决问题的关键。 通过深入阅读《组态软件设计与开发》，结合源码实践，你可以逐步掌握这个领域的核心技能，并为自己的工业自动化项目或职业发展打下坚实基础。记得理论与实践相结合，不断探索和实验，才能真正掌握组态软件的设计与开发。

软件设计报告模板，比较详细 1 引言 1.1 编写目的 说明编写本《系统设计报告》的目的。 1.2 背景 说明理解本报告所需的背景，如与公司其它软件之间的联系等。 1.3 参考资料 。。。。。。。 【软件设计报告】是软件开发过程中的重要文档，旨在详细阐述软件系统的设计思路、方法和技术，为后续的编码和测试阶段提供清晰的指导。报告通常包括以下几个关键部分： 1. **引言** - **编写目的**：这部分明确报告的编写目标，解释为何需要这份报告，例如为了确保所有团队成员对设计的理解一致，或为了向管理层和利益相关者展示设计方案。 - **背景**：介绍报告的背景信息，可能涉及与公司其他软件的关联，以及任何影响设计决策的历史或业务因素。 - **参考资料**：列出所有引用的文件、资料和技术标准，包括作者、标题、编号、发布日期和出版单位，以及互联网资源的网址。 2. **总体设计** - **系统运行环境**：描述软件运行所需的软硬件环境，包括操作系统、数据库、支撑软件、硬件配置等。 - **系统设计模型**：使用建模工具（如Rational Rose）创建可视化设计，以直观展示系统结构。 - **软件功能描述**：详细列出软件的功能，可能引用《软件功能规格说明书》作为依据。 - **软件结构**：呈现软件的子系统和模块结构，但不包括子系统内部的私有模块。 - **技术路线**：阐述在实现过程中将采用的技术和方法，对于新技术，提供详细解释和相关参考资料。 - **外部接口**：涵盖用户接口、软件接口和其他类型的接口，如硬件接口、通信协议和数据交换格式。 3. **模块设计** - **功能**：简述每个模块的功能，明确模块间的职责。 - **性能**：设定对每个模块的性能指标，如精度、时间和处理速度。 - **内部接口**：详细描述模块间接口，包括调用方式、输入输出、子程序和事件等。 - **外部存储结构设计**：说明非数据库管理的持久性数据的组织结构、访问方法和存储要求。 4. **数据库设计** - **数据库模型**：利用工具（如Power Designer）构建数据库设计模型。 - **数据字典**：建立数据项、记录和表的详细信息，确保数据的清晰性和一致性。 - **安全保密设计**：讨论如何通过访问控制和数据加密来保护数据库安全。 5. **测试设计** - **测试用例**：定义不同类型的测试用例，包括白盒测试和黑盒测试。 - **预期结果**：为每个测试用例预设期望的输出结果。 6. **系统安全** - **系统安全**：涵盖安全控制、物理保护措施、用户身份验证和访问权限管理。 - **数据安全**：强调数据访问控制策略、加密方法以及用户身份验证。 - **备份与恢复**：制定系统和数据的备份计划，以及故障恢复策略。 软件设计报告的详细程度和内容可以根据项目的具体需求进行调整。例如，大型项目可能需要拆分为《体系结构设计报告》、《用户界面设计报告》、《数据库设计报告》和《模块设计报告》等多个子报告，以便更深入地探讨每个领域。系统设计报告通常对应于概要设计，为详细设计提供基础。

软件设计师中级学习资料是对准备参加软件设计师考试的专业人士而言极为重要的辅导材料。这些资料不仅包含了详尽的各章考点分析，而且涵盖了重要的软考笔记，这些笔记是前人经验的总结，能够帮助考生掌握考试的重点和难点。除此之外，核心100知识点及希赛网提供的100条知识点则是将软件设计师考试中必须掌握的关键点进行了梳理，为考生提供了一个明确的学习方向。这些资料还包含了精华知识点和案例分析，这对于考生理解理论知识并将其应用于实际工作中至关重要。同时，专业英语词汇的整理也是软件设计师考试中不可或缺的一部分，它帮助考生扫清了专业英语理解上的障碍。 整个软件设计师学习资料的内容安排合理，符合中级软件设计师考试的需要，有助于考生全面、系统地学习和复习。学习这些资料，考生可以对软件设计的基本理论和实践技能有一个全面的认识，进而在考试中取得好成绩。 考试不仅是对知识的考察，更是对学习者运用知识解决实际问题能力的检验。通过分析历年真题和案例分析，考生可以把握命题规律和考试趋势，从而在备考过程中更加有的放矢。此外，掌握专业英语词汇对于理解和分析软件设计中的英文文献和资料也是非常有帮助的，这不仅能提升考生的专业素养，还能拓宽其国际视野。 软件设计师中级考试要求考生不仅要有扎实的理论基础，还要有丰富的实践经验。因此，这部分学习资料还可能包括一些模拟题或者实操练习，以便考生将所学知识与实际工作相结合，提高解决实际问题的能力。通过反复练习和模拟测试，考生可以检验自己的学习成果，查漏补缺，从而在考试中展现出最佳状态。 这些软件设计师中级学习资料是专为应对软件设计师中级考试而设计的，它不仅涵盖了考试的全部知识点，还提供了许多实用的学习方法和策略。考生通过系统地学习这些资料，可以大幅提升自己的考试通过率。