2025年P(guān)ython二級(jí)設(shè)計(jì)模式考點(diǎn)預(yù)測(cè)與專項(xiàng)訓(xùn)練試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在設(shè)計(jì)模式中，旨在確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)來(lái)獲取該實(shí)例的模式是？2.下列關(guān)于工廠模式的說(shuō)法中，正確的是？A.工廠方法模式中，工廠類負(fù)責(zé)創(chuàng)建所有產(chǎn)品實(shí)例。B.抽象工廠模式可以創(chuàng)建一系列相關(guān)或不同系列的產(chǎn)品對(duì)象，而不需要指定它們具體的類。C.簡(jiǎn)單工廠模式中，工廠類和產(chǎn)品類通常緊密耦合。D.工廠模式主要解決接口選擇的問(wèn)題。3.當(dāng)一個(gè)對(duì)象的職責(zé)在運(yùn)行時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)改變時(shí)，最適合使用哪種設(shè)計(jì)模式？4.裝飾器模式與策略模式的主要區(qū)別在于？A.裝飾器模式通常使用繼承，而策略模式使用組合。B.裝飾器模式用于增加對(duì)象功能，策略模式用于改變對(duì)象行為。C.裝飾器模式需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)裝飾類，策略模式只需要一個(gè)上下文類。D.裝飾器模式適用于類繼承層次，策略模式適用于函數(shù)或算法。5.觀察者模式中，核心的角色通常不包括？A.抽象主題（Subject）B.具體主題（ConcreteSubject）C.抽象觀察者（Observer）D.消息隊(duì)列6.適配器模式的主要目的是什么？A.創(chuàng)建對(duì)象的實(shí)例。B.隱藏對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。C.允許不兼容的接口一起工作。D.定義一個(gè)對(duì)象的接口，以便將其他對(duì)象與其兼容。7.以下哪個(gè)設(shè)計(jì)原則強(qiáng)調(diào)軟件實(shí)體（類、模塊、函數(shù)等）應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉？A.里氏替換原則B.接口隔離原則C.依賴倒置原則D.開(kāi)閉原則8.代理模式主要解決什么問(wèn)題？A.對(duì)象創(chuàng)建的復(fù)雜性。B.對(duì)象間的通信。C.控制對(duì)對(duì)象的訪問(wèn)。D.提供對(duì)對(duì)象的另一種訪問(wèn)方式。9.以下哪個(gè)Python特性常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)裝飾器模式？A.類繼承B.多態(tài)C.閉包D.裝飾器函數(shù)10.下列關(guān)于元類的描述中，錯(cuò)誤的是？A.元類是創(chuàng)建類的“類”。B.元類可以用來(lái)改變類的行為。C.使用元類可以實(shí)現(xiàn)單例模式。D.普通類默認(rèn)的元類是`type`。二、簡(jiǎn)答題1.請(qǐng)簡(jiǎn)述單例模式的意圖、結(jié)構(gòu)和主要優(yōu)點(diǎn)。請(qǐng)說(shuō)明在Python中實(shí)現(xiàn)單例模式的一種常見(jiàn)方法及其原理。2.請(qǐng)比較工廠方法模式和抽象工廠模式的異同點(diǎn)，并說(shuō)明各自適用的場(chǎng)景。3.請(qǐng)簡(jiǎn)述觀察者模式的意圖和結(jié)構(gòu)。描述一個(gè)使用觀察者模式的典型場(chǎng)景（如GUI事件監(jiān)聽(tīng)、日志記錄等）。4.請(qǐng)解釋裝飾器模式的核心思想，并說(shuō)明它與繼承實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展相比有何優(yōu)勢(shì)。5.請(qǐng)簡(jiǎn)述適配器模式的結(jié)構(gòu)（包含哪些角色）以及它解決什么類型的問(wèn)題。三、代碼閱讀與分析題1.閱讀以下Python代碼：```pythonclassShape:defdraw(self):raiseNotImplementedError("Mustbeimplementedbysubclass")classCircle(Shape):defdraw(self):print("DrawingCircle")classSquare(Shape):defdraw(self):print("DrawingSquare")classShapeFactory:defget_shape(self,shape_type):ifshape_type=="circle":returnCircle()elifshape_type=="square":returnSquare()else:returnNonefactory=ShapeFactory()shape1=factory.get_shape("circle")shape1.draw()shape2=factory.get_shape("square")shape2.draw()```請(qǐng)分析這段代碼中使用了哪種設(shè)計(jì)模式？簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明使用該模式的優(yōu)點(diǎn)。2.閱讀以下Python代碼：```pythonclassCoffee:defcost(self):return5classMilkDecorator(Coffee):def__init__(self,coffee):self._coffee=coffeedefcost(self):returnself._coffee.cost()+2classSugarDecorator(Coffee):def__init__(self,coffee):self._coffee=coffeedefcost(self):returnself._coffee.cost()+1#使用示例simple_coffee=Coffee()milk_coffee=MilkDecorator(simple_coffee)sugar_milk_coffee=SugarDecorator(milk_coffee)print(sugar_milk_coffee.cost())#輸出:8```請(qǐng)分析這段代碼中使用了哪種設(shè)計(jì)模式？請(qǐng)說(shuō)明`MilkDecorator`和`SugarDecorator`各自扮演了該模式中的哪個(gè)角色？這種模式相比使用繼承方式添加“牛奶”和“糖”功能有何不同？四、代碼實(shí)現(xiàn)題1.請(qǐng)使用工廠方法模式設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的圖形繪制系統(tǒng)。系統(tǒng)需要能夠創(chuàng)建`Rectangle`（矩形）和`Triangle`（三角形）對(duì)象，并調(diào)用它們的`draw()`方法進(jìn)行繪制。要求：*定義一個(gè)`Shape`基類，其中包含`draw()`方法。*定義`Rectangle`和`Triangle`兩個(gè)具體形狀類，分別實(shí)現(xiàn)`draw()`方法。*定義一個(gè)`ShapeFactory`基類，其中包含一個(gè)抽象方法`create_shape()`。*定義兩個(gè)具體工廠類`RectangleFactory`和`TriangleFactory`，分別繼承自`ShapeFactory`，并實(shí)現(xiàn)`create_shape()`方法以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的形狀對(duì)象。*編寫(xiě)客戶端代碼，使用工廠創(chuàng)建一個(gè)矩形和一個(gè)三角形，并調(diào)用它們的`draw()`方法。2.請(qǐng)使用裝飾器模式設(shè)計(jì)一個(gè)文本處理系統(tǒng)。系統(tǒng)中的`TextComponent`對(duì)象可以顯示文本，并且可以通過(guò)裝飾器增加“加粗”、“斜體”和“下劃線”等格式。要求：*定義一個(gè)`TextComponent`類，包含`content`屬性和`render()`方法，用于顯示文本。*定義三個(gè)裝飾器類：`BoldDecorator`、`ItalicDecorator`、`UnderlineDecorator`。每個(gè)裝飾器類都包含一個(gè)`TextComponent`實(shí)例，并在其`render()`方法中先調(diào)用被裝飾對(duì)象的`render()`方法，然后添加相應(yīng)的格式。*編寫(xiě)客戶端代碼，創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的文本對(duì)象，并使用這些裝飾器類將其裝飾為“加粗”、“斜體”和“加粗+下劃線”的文本，并分別顯示結(jié)果。---試卷答案一、選擇題1.A2.B3.C4.B5.D6.C7.D8.C9.D10.D二、簡(jiǎn)答題1.意圖：保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)來(lái)獲取該實(shí)例。結(jié)構(gòu)：通常包含一個(gè)私有的類變量用于存儲(chǔ)唯一的實(shí)例引用，一個(gè)私有的構(gòu)造函數(shù)防止外部直接創(chuàng)建實(shí)例，一個(gè)公有的靜態(tài)方法（或?qū)傩裕┯糜讷@取該唯一實(shí)例（通常在該靜態(tài)方法內(nèi)部判斷實(shí)例是否已存在）。優(yōu)點(diǎn)：確保全局只有一個(gè)實(shí)例，減少系統(tǒng)資源消耗；提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)，方便外界使用該實(shí)例。實(shí)現(xiàn)方法及原理（以類方法實(shí)現(xiàn)為例）：在類中定義一個(gè)類方法，該方法內(nèi)部檢查類變量是否為None，如果是，則創(chuàng)建實(shí)例并賦值給類變量；如果不是，則直接返回類變量。這樣，無(wú)論調(diào)用多少次該類方法，都只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例。2.異同點(diǎn)：相同點(diǎn)：都用于創(chuàng)建對(duì)象，都是為了解耦對(duì)象的創(chuàng)建和使用。不同點(diǎn)：*工廠方法模式中，工廠類負(fù)責(zé)創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品類的實(shí)例，而產(chǎn)品類的具體類型是在運(yùn)行時(shí)決定的（由具體工廠類實(shí)現(xiàn)）。抽象工廠模式則負(fù)責(zé)創(chuàng)建一系列相關(guān)或不同系列的產(chǎn)品類的實(shí)例。*工廠方法模式定義了一個(gè)創(chuàng)建對(duì)象的接口，但由子類決定要實(shí)例化的類是哪一個(gè)。抽象工廠模式定義了一個(gè)創(chuàng)建一系列相關(guān)或不同系列對(duì)象的接口，每個(gè)子類都可以生成一系列相關(guān)產(chǎn)品。適用場(chǎng)景：*工廠方法模式：當(dāng)系統(tǒng)需要根據(jù)不同情況創(chuàng)建不同類型的對(duì)象，并且希望將對(duì)象的創(chuàng)建邏輯封裝在具體的工廠類中時(shí)。*抽象工廠模式：當(dāng)系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建一系列相關(guān)或不同系列的對(duì)象，并且希望將它們的生產(chǎn)過(guò)程封裝在一起時(shí)。3.意圖：定義對(duì)象間的一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象（主題）的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴于它的對(duì)象（觀察者）都將得到通知并被自動(dòng)更新。結(jié)構(gòu)：包含抽象主題（Subject）接口、具體主題（ConcreteSubject）類、抽象觀察者（Observer）接口、具體觀察者（ConcreteObserver）類和觀察者管理器（如使用列表）。典型場(chǎng)景：GUI事件監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)（如按鈕點(diǎn)擊事件通知多個(gè)標(biāo)簽更新顯示）、日志記錄系統(tǒng)（日志主題狀態(tài)變化，多個(gè)日志文件觀察者接收并記錄）、股票價(jià)格發(fā)布系統(tǒng)（股票價(jià)格作為主題，多個(gè)投資者作為觀察者）。4.核心思想：動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加新的職責(zé)。通過(guò)組合（Composition）而不是繼承（Inheritance）來(lái)實(shí)現(xiàn)，即創(chuàng)建一個(gè)裝飾類，它包含一個(gè)被裝飾對(duì)象的引用，并擴(kuò)展其行為。優(yōu)勢(shì)：*靈活性與擴(kuò)展性：可以在不修改原有對(duì)象代碼的情況下，為其添加新的功能，符合開(kāi)閉原則。*代碼復(fù)用：可以將多個(gè)裝飾功能復(fù)用，避免創(chuàng)建過(guò)多的子類。*符合組合優(yōu)于繼承的原則：通過(guò)組合實(shí)現(xiàn)了功能的復(fù)用和擴(kuò)展。5.結(jié)構(gòu)：主要包含Target（目標(biāo)）接口、Adaptee（被適配者）類、Adapter（適配器）類和Client（客戶端）。解決的問(wèn)題：解決了由于接口不兼容導(dǎo)致兩個(gè)原本不能直接協(xié)同工作的類或模塊能夠一起工作的問(wèn)題。Adaptee提供了需要被適配的功能，Adapter將其接口轉(zhuǎn)換成Target接口期望的接口。三、代碼閱讀與分析題1.設(shè)計(jì)模式：工廠方法模式。結(jié)構(gòu)分析：`Shape`是抽象產(chǎn)品類，`Circle`、`Square`是具體產(chǎn)品類。`ShapeFactory`是抽象工廠類，`get_shape()`是抽象工廠方法。`ShapeFactory`的具體子類（代碼中未顯式給出，但隱含存在）負(fù)責(zé)創(chuàng)建具體產(chǎn)品對(duì)象。優(yōu)點(diǎn)：將對(duì)象的創(chuàng)建邏輯與對(duì)象的具體類型分離，降低了客戶代碼與具體產(chǎn)品類的耦合度。符合開(kāi)閉原則，增加新的產(chǎn)品類型時(shí)，只需添加新的具體產(chǎn)品類和對(duì)應(yīng)的工廠子類，無(wú)需修改現(xiàn)有工廠類的代碼。2.設(shè)計(jì)模式：裝飾器模式。角色分析：`Coffee`是抽象組件（Component），`simple_coffee`是具體組件（ConcreteComponent），`MilkDecorator`、`SugarDecorator`是具體裝飾器（ConcreteDecorator），它們都繼承自`Coffee`（或其子類）。`SugarDecorator`內(nèi)部包含了一個(gè)`Coffee`實(shí)例。優(yōu)勢(shì)分析：相比繼承，裝飾器模式提供了更靈活的擴(kuò)展方式。通過(guò)組合多個(gè)裝飾器，可以創(chuàng)建出具有多重功能的對(duì)象，而不會(huì)導(dǎo)致類繼承體系的爆炸式增長(zhǎng)。每個(gè)裝飾器類都專注于增加一種特定的職責(zé)，符合單一職責(zé)原則。四、代碼實(shí)現(xiàn)題1.實(shí)現(xiàn)代碼：```pythonclassShape:defdraw(self):passclassRectangle(Shape):defdraw(self):print("DrawingRectangle")classTriangle(Shape):defdraw(self):print("DrawingTriangle")classShapeFactory:defcreate_shape(self,shape_type):ifshape_type=="rectangle":returnRectangle()elifshape_type=="triangle":returnTriangle()else:returnNone#客戶端代碼factory=ShapeFactory()shape1=factory.create_shape("rectangle")shape1.draw()shape2=factory.create_shape("triangle")shape2.draw()```2.實(shí)現(xiàn)代碼：```pythonclassTextComponent:def__init__(self,text=""):self.content=textdefrender(self):print(self.content)classTextDecorator(TextComponent):def__init__(self,component):super().__init__()self._component=componentdefrender(self):pas