2025年計算機四級試卷及參考答案詳解(模擬題)一、單項選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.以下關(guān)于操作系統(tǒng)進程調(diào)度的描述中，正確的是（）。A.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，時間片長度的選擇不會影響系統(tǒng)響應(yīng)時間B.優(yōu)先級調(diào)度算法中，靜態(tài)優(yōu)先級一旦確定無法修改C.短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法對長作業(yè)不利，可能導(dǎo)致“饑餓”現(xiàn)象D.多級反饋隊列調(diào)度算法中，隊列優(yōu)先級越高，時間片越長2.在TCP/IP協(xié)議棧中，以下哪一層負(fù)責(zé)將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址（）。A.網(wǎng)絡(luò)接口層B.網(wǎng)絡(luò)層C.傳輸層D.應(yīng)用層3.關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，若關(guān)系R(A,B,C)和S(C,D,E)進行自然連接，則結(jié)果關(guān)系的屬性個數(shù)為（）。A.3B.5C.6D.74.對于一個長度為n的有序數(shù)組，使用二分查找的時間復(fù)雜度為（）。A.O(n)B.O(n2)C.O(logn)D.O(nlogn)5.以下加密算法中，屬于非對稱加密的是（）。A.AESB.RSAC.DESD.SHA-2566.某計算機的主存地址空間為4GB，按字節(jié)編址，若采用4字（32位/字）的Cache塊，則Cache塊的大小為（）。A.16字節(jié)B.32字節(jié)C.64字節(jié)D.128字節(jié)7.以下關(guān)于死鎖的描述中，錯誤的是（）。A.死鎖的四個必要條件中，“互斥條件”無法被破壞B.銀行家算法通過預(yù)分配資源來避免死鎖C.死鎖檢測的核心是判斷系統(tǒng)是否存在“資源分配圖”中的環(huán)路D.采用資源有序分配法可以破壞“循環(huán)等待”條件8.在OSI參考模型中，流量控制功能主要由哪一層實現(xiàn)（）。A.物理層B.數(shù)據(jù)鏈路層C.網(wǎng)絡(luò)層D.傳輸層9.數(shù)據(jù)庫事務(wù)的ACID特性中，“隔離性”指的是（）。A.事務(wù)執(zhí)行結(jié)果與串行執(zhí)行結(jié)果一致B.事務(wù)一旦提交，其結(jié)果不可撤銷C.事務(wù)中的操作要么全做，要么全不做D.事務(wù)執(zhí)行過程中不受其他事務(wù)干擾10.對關(guān)鍵字序列{5,3,9,1,8,2,7,4,6}進行快速排序，以第一個元素為基準(zhǔn)，第一趟劃分后的序列是（）。A.{3,1,2,4,5,8,7,9,6}B.{4,3,2,1,5,8,7,9,6}C.{2,3,1,4,5,8,7,9,6}D.{1,3,2,4,5,8,7,9,6}11.以下關(guān)于虛擬內(nèi)存的描述中，正確的是（）。A.虛擬內(nèi)存的大小僅受限于物理內(nèi)存容量B.頁面置換算法中，LRU算法的性能一定優(yōu)于FIFO算法C.頁表的作用是將虛擬頁號映射到物理頁號D.段頁式存儲管理中，地址轉(zhuǎn)換需訪問3次內(nèi)存12.在IPv6地址中，“::1”表示（）。A.環(huán)回地址B.廣播地址C.組播地址D.任播地址13.關(guān)系代數(shù)中，σ條件(R?S)等價于（）。A.σ條件(R)?σ條件(S)B.R?σ條件(S)C.σ條件(R×S)D.σ條件(R)×σ條件(S)14.若一棵二叉樹的前序遍歷序列為ABCDE，中序遍歷序列為ACBED，則后序遍歷序列為（）。A.CABDEB.CBEADC.CBAEDD.CEBDA15.以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全的描述中，錯誤的是（）。A.防火墻可以阻止內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊B.數(shù)字簽名可以保證數(shù)據(jù)的完整性和不可抵賴性C.漏洞掃描工具用于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的安全隱患D.HTTPS通過SSL/TLS協(xié)議加密傳輸數(shù)據(jù)16.某計算機的CPU主頻為2GHz，CPI為2，執(zhí)行一段程序耗時10ms，則該程序的指令數(shù)為（）。A.1×10?B.2×10?C.5×10?D.1×10?17.以下關(guān)于進程和線程的描述中，錯誤的是（）。A.進程是資源分配的基本單位，線程是調(diào)度的基本單位B.同一進程中的線程共享進程的地址空間C.線程的創(chuàng)建和切換開銷大于進程D.多線程程序可以更充分地利用多核CPU的并行性18.在OSPF協(xié)議中，路由器通過以下哪種方式交換鏈路狀態(tài)信息（）。A.定期廣播整個路由表B.僅向鄰居發(fā)送更新的路由信息C.洪泛法傳播LSA（鏈路狀態(tài)廣告）D.通過RIP協(xié)議間接同步19.數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式時，多對多聯(lián)系應(yīng)轉(zhuǎn)換為（）。A.一個獨立的關(guān)系模式，包含兩個實體的主鍵和聯(lián)系的屬性B.合并到其中一個實體的關(guān)系模式中C.合并到兩個實體的關(guān)系模式中D.無需轉(zhuǎn)換，直接保留為ER圖中的聯(lián)系20.對于無向圖G=(V,E)，若|V|=n，|E|=m，采用鄰接表存儲時，其空間復(fù)雜度為（）。A.O(n)B.O(m)C.O(n+m)D.O(n×m)二、綜合題（共3題，每題20分，共60分）21.操作系統(tǒng)與存儲管理某系統(tǒng)采用請求分頁存儲管理，頁表項包括有效位、修改位、訪問位、物理頁號。內(nèi)存分配策略為固定分配局部置換，頁面置換算法為LRU。已知某進程的頁表如下（單位：頁號）：|虛擬頁號|有效位|修改位|訪問位|物理頁號||-|--|--|--|-||0|1|0|1|5||1|1|1|0|3||2|0|-|-|-||3|1|0|1|7||4|1|1|0|2|當(dāng)前內(nèi)存中有5個物理塊（物理頁號5、3、7、2、9），其中物理頁號9對應(yīng)虛擬頁號未在表中（即該頁屬于其他進程）。（1）若進程訪問虛擬地址0x1234（假設(shè)頁面大小為4KB，虛擬地址為32位），請計算該地址對應(yīng)的虛擬頁號和頁內(nèi)偏移量。（2）若進程訪問虛擬頁號2（該頁未在內(nèi)存中），系統(tǒng)發(fā)生缺頁中斷。此時需要從外存調(diào)入該頁，需選擇一個頁面置換。根據(jù)LRU算法，應(yīng)選擇哪個虛擬頁號進行置換？說明理由。（3）若被置換的頁面修改位為1，需要先寫回外存。請說明寫回外存的過程涉及哪些系統(tǒng)調(diào)用（至少列舉2個）。22.計算機網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計某高校計劃建設(shè)新校區(qū)網(wǎng)絡(luò)，要求滿足以下需求：-核心層：連接圖書館、實驗樓、行政樓等主要建筑，帶寬不低于10Gbps，支持冗余備份；-接入層：每個教學(xué)樓有100個終端，要求支持VLAN劃分和端口安全；-安全需求：防止外部網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊，限制內(nèi)部終端訪問非法網(wǎng)站；-管理需求：支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集中監(jiān)控和配置管理。（1）設(shè)計核心層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，畫出簡化示意圖（可用文字描述拓?fù)洌?，并說明選擇該拓?fù)涞睦碛?。?）接入層交換機應(yīng)配置哪些關(guān)鍵功能（至少4項）？（3）建議采用哪些安全設(shè)備或技術(shù)實現(xiàn)安全需求（至少3項）？（4）推薦一種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，并說明其在集中監(jiān)控中的作用。23.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與應(yīng)用設(shè)計某物流公司需要設(shè)計一個貨物追蹤數(shù)據(jù)庫，業(yè)務(wù)需求如下：-客戶信息：客戶編號（唯一）、姓名、電話、地址；-貨物信息：貨物編號（唯一）、名稱、重量、所屬客戶（關(guān)聯(lián)客戶編號）；-運輸信息：運輸單號（唯一）、貨物編號、出發(fā)地、目的地、運輸狀態(tài)（待發(fā)貨/運輸中/已送達）、預(yù)計到達時間、實際到達時間；-約束：運輸狀態(tài)為“已送達”時，實際到達時間不能為空；客戶電話需滿足11位數(shù)字格式。（1）根據(jù)需求繪制ER圖（需包含實體、屬性、聯(lián)系及聯(lián)系類型）。（2）將ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，標(biāo)注主鍵和外鍵。（3）為“運輸信息”表設(shè)計一個CHECK約束，實現(xiàn)“運輸狀態(tài)為‘已送達’時實際到達時間非空”的要求（用SQL語句表示）。（4）編寫SQL查詢：查詢2025年1月1日之后預(yù)計到達的、所屬客戶地址為“北京市”的貨物名稱及運輸狀態(tài)。三、應(yīng)用題（共2題，每題25分，共50分）24.算法設(shè)計與實現(xiàn)給定一個無向圖G=(V,E)，其中V是頂點集合，E是邊集合，邊權(quán)為正整數(shù)。要求實現(xiàn)一個算法，找到從頂點s到頂點t的最短路徑（路徑上的邊權(quán)之和最小），并返回該路徑的權(quán)值和路徑序列。（1）選擇合適的算法（需說明選擇理由）。（2）用Python編寫算法實現(xiàn)（要求處理輸入為鄰接表形式，輸出為最短路徑權(quán)值和路徑）。（3）分析算法的時間復(fù)雜度（假設(shè)頂點數(shù)為n，邊數(shù)為m）。25.操作系統(tǒng)編程使用C語言編寫一個多線程程序，模擬“生產(chǎn)者-消費者”問題。要求：（1）共享緩沖區(qū)大小為5，存儲整數(shù)；（2）生產(chǎn)者線程隨機生成1-100的整數(shù)，放入緩沖區(qū)；（3）消費者線程從緩沖區(qū)取出整數(shù)，計算其平方根并輸出；（4）使用互斥鎖和條件變量實現(xiàn)線程同步，防止競態(tài)條件。參考答案及詳解一、單項選擇題1.答案：C解析：短作業(yè)優(yōu)先（SJF）算法優(yōu)先調(diào)度運行時間短的作業(yè)，長作業(yè)可能長期得不到調(diào)度，導(dǎo)致“饑餓”。A錯誤，時間片過短會增加調(diào)度開銷，影響響應(yīng)時間；B錯誤，動態(tài)優(yōu)先級可根據(jù)運行情況調(diào)整；D錯誤，優(yōu)先級越高，時間片越短（如多級反饋隊列中，高優(yōu)先級隊列時間片小，確保短任務(wù)快速處理）。2.答案：A解析：網(wǎng)絡(luò)接口層（或數(shù)據(jù)鏈路層）通過ARP協(xié)議將IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址（物理地址）。網(wǎng)絡(luò)層處理IP尋址，傳輸層負(fù)責(zé)端到端連接，應(yīng)用層處理具體應(yīng)用協(xié)議。3.答案：B解析：自然連接會自動去除重復(fù)的公共屬性（C），R有3個屬性（A,B,C），S有3個屬性（C,D,E），自然連接后屬性為A,B,C,D,E，共5個。4.答案：C解析：二分查找每次將搜索范圍減半，時間復(fù)雜度為O(logn)。5.答案：B解析：RSA是非對稱加密（公鑰加密，私鑰解密）；AES、DES是對稱加密；SHA-256是哈希算法。6.答案：A解析：1字=32位=4字節(jié)，4字=4×4=16字節(jié)，故Cache塊大小為16字節(jié)。7.答案：A解析：互斥條件是資源本身的特性（如打印機），通常無法破壞，但某些情況下可通過SPOOLing技術(shù)模擬共享（如虛擬打印機）。其他選項均正確。8.答案：D解析：傳輸層（如TCP的滑動窗口）提供端到端的流量控制；數(shù)據(jù)鏈路層提供點到點的流量控制（如停止-等待協(xié)議），但OSI模型中流量控制主要由傳輸層實現(xiàn)。9.答案：A解析：隔離性（Isolation）指多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的結(jié)果與這些事務(wù)按某種順序串行執(zhí)行的結(jié)果一致（可串行化）。D描述的是“隔離”的表現(xiàn)，A是本質(zhì)。10.答案：D解析：快速排序第一趟以5為基準(zhǔn)，小于5的放左邊，大于5的放右邊。原序列{5,3,9,1,8,2,7,4,6}中，小于5的數(shù)有3,1,2,4，大于5的有9,8,7,6。排序后左邊為{3,1,2,4}，右邊為{9,8,7,6}，中間是5，故序列為{1,3,2,4,5,8,7,9,6}（注意：具體順序可能因?qū)崿F(xiàn)方式不同，但基準(zhǔn)位置正確即可）。11.答案：C解析：頁表的作用是虛擬頁號到物理頁號的映射。A錯誤，虛擬內(nèi)存受限于地址空間和外存容量；B錯誤，LRU需硬件支持（如訪問位），實際中可能因?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜而性能不如FIFO；D錯誤，段頁式需訪問2次內(nèi)存（段表+頁表）。12.答案：A解析：IPv6的環(huán)回地址為::1（相當(dāng)于IPv4的）。13.答案：C解析：自然連接R?S等價于σR.C=S.C(R×S)，因此σ條件(R?S)等價于σ條件∧R.C=S.C(R×S)，即σ條件(R×S)（當(dāng)條件包含R.C=S.C時）。14.答案：D解析：前序遍歷（根左右）為ABCDE，中序遍歷（左根右）為ACBED。前序第一個A是根，中序中A左邊ACB為左子樹，右邊ED為右子樹。左子樹前序為BC，中序為ACB→根B，左子樹C；右子樹前序為DE，中序為ED→根D，左子樹E。后序遍歷（左右根）為C→B→E→D→A，即CEBDA。15.答案：A解析：防火墻主要阻止外部對內(nèi)部的攻擊，無法阻止內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊（需結(jié)合入侵檢測系統(tǒng)）。16.答案：A解析：CPU時間=指令數(shù)×CPI×?xí)r鐘周期。時鐘周期=1/2GHz=0.5ns。10ms=10×10?ns。指令數(shù)=(10×10?ns)/(2×0.5ns)=1×10?。17.答案：C解析：線程的創(chuàng)建和切換開銷小于進程（共享地址空間，無需切換頁表）。18.答案：C解析：OSPF使用洪泛法傳播LSA（鏈路狀態(tài)廣告），所有路由器最終形成相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。19.答案：A解析：多對多聯(lián)系（M:N）必須轉(zhuǎn)換為獨立的關(guān)系模式，包含兩個實體的主鍵（作為外鍵）和聯(lián)系的屬性，主鍵為兩個主鍵的組合。20.答案：C解析：鄰接表存儲無向圖時，每個邊存儲兩次（u→v和v→u），空間復(fù)雜度為O(n+m)（n個頂點表節(jié)點，m×2個邊表節(jié)點）。二、綜合題21.操作系統(tǒng)與存儲管理（1）虛擬頁號計算：頁面大小4KB=212B，虛擬地址32位，頁內(nèi)偏移占低12位。0x1234的二進制為0001001000110100，低12位為001000110100（頁內(nèi)偏移=0x234=564），高20位為虛擬頁號=0x1（即十進制1）。（2）LRU算法選擇最近最久未使用的頁面。頁表中各頁的訪問位：虛擬頁0（訪問位1）、1（0）、3（1）、4（0）。訪問位為0的頁是1和4，其中虛擬頁1的修改位為1（臟頁），虛擬頁4的修改位也為1。但LRU根據(jù)訪問時間，假設(shè)訪問順序中頁1和4最近未被訪問，需比較兩者的上次訪問時間。題目中未明確時間，但通常訪問位為0表示最近未訪問，因此在有效頁中選擇訪問位為0且最久未使用的。這里虛擬頁1和4的訪問位均為0，需進一步判斷（假設(shè)頁1更早未被訪問），應(yīng)選擇虛擬頁1或4？根據(jù)LRU，應(yīng)選擇訪問位為0且修改位較小的？不，LRU只看訪問時間。題目中可能默認(rèn)訪問位為0的頁中，頁1的物理頁號為3，頁4為2，假設(shè)系統(tǒng)記錄的訪問順序中頁1最近未被訪問，故選擇虛擬頁1（或4，需明確）。正確邏輯：有效頁為0、1、3、4，訪問位為1的頁0、3最近被訪問過，訪問位為0的頁1、4較久未訪問。LRU選擇其中最久未使用的，假設(shè)頁1比頁4更早未被訪問，故置換頁1。（3）寫回外存涉及的系統(tǒng)調(diào)用：`write()`（將頁面內(nèi)容寫入磁盤）、`msync()`（同步內(nèi)存與外存）、`fsync()`（強制刷新文件系統(tǒng)緩存）。22.計算機網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計（1）核心層拓?fù)洌翰捎秒p核心交換機冗余結(jié)構(gòu)（環(huán)形或雙星型）。例如，圖書館、實驗樓、行政樓分別連接到兩臺核心交換機（Core1和Core2），Core1與Core2通過兩條10Gbps鏈路互聯(lián)（形成冗余）。理由：雙核心冗余可避免單點故障，10Gbps鏈路滿足高帶寬需求，環(huán)形拓?fù)涮峁┞窂饺哂?，提高可靠性。?）接入層關(guān)鍵功能：VLAN劃分（隔離不同班級/部門流量）、端口安全（綁定MAC地址防ARP攻擊）、802.1X認(rèn)證（終端接入認(rèn)證）、流量控制（限制廣播風(fēng)暴）、QoS（優(yōu)先傳輸教學(xué)視頻等流量）。（3）安全設(shè)備/技術(shù)：防火墻（過濾外部攻擊）、入侵檢測系統(tǒng)（IDS，監(jiān)控異常流量）、Web內(nèi)容過濾（限制非法網(wǎng)站訪問）、ACL（訪問控制列表，限制特定IP訪問）。（4）網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議：SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）。作用：通過管理站輪詢或陷阱（Trap）收集設(shè)備狀態(tài)（如流量、端口狀態(tài)），實現(xiàn)集中監(jiān)控；支持遠程配置設(shè)備（如修改VLAN、ACL）。23.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與應(yīng)用設(shè)計（1）ER圖：-實體：客戶（客戶編號，姓名，電話，地址）；貨物（貨物編號，名稱，重量）；運輸（運輸單號，出發(fā)地，目的地，運輸狀態(tài)，預(yù)計到達時間，實際到達時間）。-聯(lián)系：客戶與貨物是1:N（一個客戶有多個貨物）；貨物與運輸是1:1（一個貨物對應(yīng)一個運輸單）。（2）關(guān)系模式：-客戶（客戶編號PK，姓名，電話，地址）-貨物（貨物編號PK，名稱，重量，客戶編號FKREFERENCES客戶）-運輸（運輸單號PK，貨物編號FKREFERENCES貨物，出發(fā)地，目的地，運輸狀態(tài)，預(yù)計到達時間，實際到達時間）（3）CHECK約束：```sqlALTERTABLE運輸信息ADDCONSTRAINTchk_arrival_timeCHECK(運輸狀態(tài)<>'已送達'OR實際到達時間ISNOTNULL);```（4）SQL查詢：```sqlSELECT貨物.名稱,運輸信息.運輸狀態(tài)FROM貨物JOIN運輸信息ON貨物.貨物編號=運輸信息.貨物編號JOIN客戶ON貨物.客戶編號=客戶.客戶編號WHERE客戶.地址='北京市'AND運輸信息.預(yù)計到達時間>'2025-01-01';```三、應(yīng)用題24.算法設(shè)計與實現(xiàn)（1）算法選擇：Dijkstra算法。理由：無向圖邊權(quán)為正整數(shù)，Dijkstra算法適用于單源最短路徑問題（s到t），時間復(fù)雜度較低（O(m+nlogn)，使用優(yōu)先隊列優(yōu)化）。（2）Python實現(xiàn)：```pythonimportheapqdefshortest_path(adj,s,t):n=len(adj)dist=[float('inf')]nprev=[None]ndist[s]=0heap=[(0,s)]whileheap:current_dist,u=heapq.heappop(heap)ifu==t:breakifcurrent_dist>dist[u]:continueforv,winadj[u]:ifdist[v]>dist[u]+w:dist[v]=dist[u]+wprev[v]=uheapq.heappush(heap,(dist[v],v))重建路徑path=[]current=twhilecurrentisnotNone:path.append(current)current=prev[current]path.reverse()returndist[t]ifdist[t]!=float('inf')else-1,path示例輸入（鄰接表：adj[u]=[(v,weight),...]）adj=[[(1,2),(2,5)],0號頂點連接1（權(quán)2）、2（權(quán)5）[(0,2),(3,3)],1號頂點連接0（權(quán)2）、3（權(quán)3）[(0,5),(3,1)],2號頂點連接0（權(quán)5）、3（權(quán)1）[(1,3),(2,1)]3號頂點連接1（權(quán)3）、2（權(quán)1）]print(shortest_path(adj,0,3))輸出：(3,[0,2,3])```（3）時間復(fù)雜度：使用優(yōu)先隊列（堆）優(yōu)化，每個邊被處理一次，每次堆操作O(logn)，總時間復(fù)雜度O(m+nlogn)。25.操作系統(tǒng)編程（C語言）```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>include<pthread.h>include<unistd.h>include<time.h>defineBUFFER_SIZE5intbuffer[BUFFER_SIZE];intin=0;//生產(chǎn)者插入位置intout=0;//消費者取出位置intcount=0;//緩沖區(qū)中元素數(shù)pthread_mutex_tmutex;pthread_cond_tnot_full;//緩沖區(qū)非滿條件pthread_cond_tnot_empty;//緩沖區(qū)非空條件//生產(chǎn)者線程函數(shù)voidproducer(voidarg){srand(time(NULL));while(1){intitem=rand()%100+1;//生成1-100的整數(shù)pthread_mutex_lock(&mutex);//等待緩沖區(qū)非滿while(count==BUFFER_SIZE){pthread_cond_wait(¬_full,&mutex);}buffer[in]=item;in=(in+1)%BUFFER_SIZE;count++;printf("生產(chǎn)者放入：%d，緩沖區(qū)數(shù)量：%d\n",item,count);pthread_cond_signal(¬_empty);//喚醒消費者pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(rand()%2);//隨機休眠1秒以內(nèi)}returnNULL;}//消費者線程函數(shù)voidconsumer(voidarg){while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);//等待緩沖區(qū)非空while(c