2025年大學(xué)《信息與計(jì)算科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)軟件改善考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.在軟件開發(fā)生命周期中，哪個(gè)階段最關(guān)注軟件改善和演化？（）A.需求分析B.設(shè)計(jì)C.實(shí)現(xiàn)D.測(cè)試與運(yùn)行維護(hù)2.以下哪項(xiàng)不是軟件改善的主要目標(biāo)？（）A.提高軟件的可維護(hù)性B.增加軟件的復(fù)雜度C.提升軟件的性能和穩(wěn)定性D.降低軟件的開發(fā)成本3.代碼重構(gòu)的主要目的是什么？（）A.實(shí)現(xiàn)新的功能B.提高代碼的可讀性和可維護(hù)性C.改善軟件的用戶界面D.減少代碼行數(shù)4.單元測(cè)試和集成測(cè)試在目的和范圍上有何不同？（）A.單元測(cè)試關(guān)注整體，集成測(cè)試關(guān)注細(xì)節(jié)B.單元測(cè)試測(cè)試最小單元，集成測(cè)試測(cè)試組合單元C.單元測(cè)試需要手動(dòng)執(zhí)行，集成測(cè)試需要自動(dòng)執(zhí)行D.單元測(cè)試測(cè)試性能，集成測(cè)試測(cè)試穩(wěn)定性5.DevOps文化的核心思想是什么？（）A.強(qiáng)調(diào)開發(fā)人員和測(cè)試人員的職責(zé)分離B.強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化和協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)快速可靠的軟件交付C.強(qiáng)調(diào)需求變更的頻率D.強(qiáng)調(diào)代碼審查的次數(shù)二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述軟件維護(hù)的類型及其主要特點(diǎn)。2.解釋什么是技術(shù)債，并說明其產(chǎn)生的原因。3.列舉三種常用的設(shè)計(jì)模式，并簡(jiǎn)要說明每種模式解決什么問題。4.在軟件開發(fā)過程中，為什么持續(xù)集成（CI）被認(rèn)為是一個(gè)重要的改善實(shí)踐？三、論述題（每小題10分，共30分。）1.試述在軟件開發(fā)過程中，如何平衡軟件的快速開發(fā)與軟件質(zhì)量。2.論述自動(dòng)化測(cè)試在軟件改善中的重要性及其面臨的挑戰(zhàn)。3.結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，探討如何在一個(gè)團(tuán)隊(duì)中有效地實(shí)施DevOps文化，并分析可能遇到的障礙及應(yīng)對(duì)策略。四、案例分析題（20分。）假設(shè)你正在維護(hù)一個(gè)處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的Java應(yīng)用程序。該程序目前存在以下問題：*部分模塊代碼冗余度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。*性能瓶頸出現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理階段，響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)。*單元測(cè)試覆蓋率低，新功能開發(fā)時(shí)常引入回歸錯(cuò)誤。*部署流程繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，且容易出錯(cuò)。請(qǐng)根據(jù)以上情況，提出一個(gè)綜合的軟件改善計(jì)劃。你的計(jì)劃應(yīng)至少包含以下方面：*針對(duì)代碼結(jié)構(gòu)復(fù)雜和冗余問題的改善措施。*提升程序性能的具體方案。*提高軟件質(zhì)量保證的途徑，包括測(cè)試策略的改進(jìn)。*優(yōu)化部署流程的建議。五、實(shí)踐設(shè)計(jì)題（20分?？紤]一個(gè)簡(jiǎn)單的Web應(yīng)用程序，其主要功能是用戶注冊(cè)和登錄。假設(shè)該程序目前存在安全漏洞，用戶密碼以明文形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)改善方案，以增強(qiáng)該應(yīng)用程序的安全性。你的方案應(yīng)包括以下內(nèi)容：*描述如何安全地存儲(chǔ)用戶密碼（例如，使用哈希函數(shù)加鹽）。*說明在用戶登錄過程中，應(yīng)該如何驗(yàn)證用戶密碼。*提出至少兩種其他可以提高Web應(yīng)用程序安全性的措施。試卷答案一、選擇題（每小題2分，共10分。）1.D*解析：軟件測(cè)試與運(yùn)行維護(hù)階段是軟件生命周期中持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、最關(guān)注軟件改進(jìn)和演化的階段。2.B*解析：軟件改善的目標(biāo)是提升質(zhì)量、可維護(hù)性、性能等，增加復(fù)雜度與改善目標(biāo)背道而馳。3.B*解析：代碼重構(gòu)的核心目的在于在不改變軟件外在行為的前提下，改進(jìn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其更易于理解、修改和維護(hù)。4.B*解析：?jiǎn)卧獪y(cè)試針對(duì)代碼的最小單元（如函數(shù)、方法）進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其邏輯正確性；集成測(cè)試則測(cè)試多個(gè)單元組合在一起后的交互和整體功能。5.B*解析：DevOps強(qiáng)調(diào)開發(fā)和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作與溝通，并通過自動(dòng)化工具鏈實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)部署，從而加快軟件交付速度并提高可靠性。二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.軟件維護(hù)的類型主要包括：糾正性維護(hù)（修復(fù)使用中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤）、適應(yīng)性維護(hù)（適應(yīng)環(huán)境變化）、完善性維護(hù)（改進(jìn)功能或性能）、預(yù)防性維護(hù)（預(yù)防未來(lái)可能出現(xiàn)的問題）。糾正性維護(hù)主要特點(diǎn)是響應(yīng)已發(fā)生的故障；適應(yīng)性維護(hù)特點(diǎn)是應(yīng)對(duì)外部環(huán)境變化；完善性維護(hù)特點(diǎn)是基于用戶反饋進(jìn)行功能增強(qiáng)；預(yù)防性維護(hù)特點(diǎn)是在問題發(fā)生前進(jìn)行優(yōu)化。2.技術(shù)債是指為了快速交付功能而采取的臨時(shí)解決方案或糟糕的設(shè)計(jì)決策，這些決策會(huì)在未來(lái)導(dǎo)致額外的開發(fā)成本和維護(hù)困難。技術(shù)債的產(chǎn)生原因通常包括：時(shí)間壓力、缺乏經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)選型不當(dāng)、未能遵循良好編碼規(guī)范、忽視重構(gòu)等。3.常用的設(shè)計(jì)模式包括：*單例模式：確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)。解決創(chuàng)建對(duì)象開銷大或需要控制實(shí)例數(shù)量的問題。*觀察者模式：定義對(duì)象間的一對(duì)多依賴關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象狀態(tài)改變時(shí)，所有依賴它的對(duì)象都會(huì)收到通知并自動(dòng)更新。解決對(duì)象間解耦和廣播通知的問題。*工廠方法模式：定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。工廠方法使一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。解決對(duì)象的創(chuàng)建和使用分離，增加系統(tǒng)靈活性和可擴(kuò)展性的問題。4.持續(xù)集成（CI）通過自動(dòng)化構(gòu)建、測(cè)試和部署過程，確保代碼變更能夠快速、安全地集成到主干。其重要性在于：快速發(fā)現(xiàn)集成錯(cuò)誤，減少后期修復(fù)成本；提供頻繁的、可靠的軟件交付版本，支持敏捷開發(fā)；自動(dòng)化測(cè)試保證代碼質(zhì)量；促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員間的協(xié)作和溝通。面臨的挑戰(zhàn)包括：設(shè)置和維護(hù)CI服務(wù)器及工具鏈的成本；需要編寫和維護(hù)有效的自動(dòng)化測(cè)試腳本；文化轉(zhuǎn)變，要求團(tuán)隊(duì)成員習(xí)慣于頻繁提交代碼和進(jìn)行測(cè)試。三、論述題（每小題10分，共30分。）1.在軟件開發(fā)過程中平衡快速開發(fā)與軟件質(zhì)量，需要在多個(gè)層面進(jìn)行權(quán)衡和管理。首先，采用敏捷開發(fā)方法，通過短迭代周期快速獲取用戶反饋，及時(shí)調(diào)整方向，避免后期大規(guī)模返工。其次，實(shí)施持續(xù)集成和自動(dòng)化測(cè)試，確保每次代碼提交都能快速驗(yàn)證，降低集成風(fēng)險(xiǎn)，保障基本質(zhì)量。再次，強(qiáng)調(diào)代碼質(zhì)量和設(shè)計(jì)規(guī)范，通過代碼審查、靜態(tài)代碼分析等手段，在開發(fā)早期發(fā)現(xiàn)并修復(fù)問題，預(yù)防質(zhì)量隱患。此外，合理規(guī)劃需求，區(qū)分優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)核心功能，避免功能蔓延。最后，培養(yǎng)開發(fā)者的質(zhì)量意識(shí)，使其認(rèn)識(shí)到質(zhì)量是開發(fā)過程的一部分，而非額外負(fù)擔(dān)。通過這些措施，可以在保證基本質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)較快的開發(fā)速度。2.自動(dòng)化測(cè)試在軟件改善中至關(guān)重要。其重要性體現(xiàn)在：首先，它能顯著提高測(cè)試效率和覆蓋率，尤其對(duì)于回歸測(cè)試，可以快速、大量地執(zhí)行，確保新變更沒有破壞現(xiàn)有功能。其次，自動(dòng)化測(cè)試能盡早發(fā)現(xiàn)缺陷，縮短缺陷修復(fù)周期，降低修復(fù)成本。再次，它能為開發(fā)提供快速反饋，支持持續(xù)集成和持續(xù)交付。最后，它有助于建立可靠的軟件質(zhì)量保證體系，提升用戶對(duì)軟件的信心。然而，自動(dòng)化測(cè)試也面臨挑戰(zhàn)：一是初始投入成本較高，需要花費(fèi)時(shí)間和精力編寫和維護(hù)測(cè)試腳本。二是并非所有測(cè)試都適合自動(dòng)化，如探索性測(cè)試、用戶界面體驗(yàn)測(cè)試等。三是需要不斷維護(hù)測(cè)試腳本以適應(yīng)代碼變更，否則腳本會(huì)失效。四是設(shè)計(jì)高質(zhì)量的自動(dòng)化測(cè)試用例本身就有難度。3.在團(tuán)隊(duì)中有效實(shí)施DevOps文化，首先需要領(lǐng)導(dǎo)層的支持和推動(dòng)，建立鼓勵(lì)協(xié)作、接受失敗的文化氛圍。其次，要加強(qiáng)開發(fā)和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)之間的溝通與協(xié)作，可以采用站會(huì)、聯(lián)合辦公等方式，促進(jìn)相互理解。第三，要引入和推廣自動(dòng)化工具鏈，實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成（CI）、持續(xù)部署（CD），自動(dòng)化構(gòu)建、測(cè)試和部署流程，減少手動(dòng)操作和人為錯(cuò)誤。第四，要建立監(jiān)控和日志系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握應(yīng)用運(yùn)行狀態(tài)，快速發(fā)現(xiàn)和響應(yīng)問題。第五，要推行基礎(chǔ)設(shè)施即代碼（IaC），實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的版本化和自動(dòng)化管理?？赡苡龅降恼系K包括：團(tuán)隊(duì)成員的思維定式和職責(zé)壁壘；缺乏必要的自動(dòng)化工具和基礎(chǔ)設(shè)施；文化轉(zhuǎn)變的阻力；對(duì)持續(xù)學(xué)習(xí)和適應(yīng)性的要求提高。應(yīng)對(duì)策略包括：持續(xù)溝通和培訓(xùn)，幫助成員理解DevOps價(jià)值；分階段實(shí)施，從小范圍試點(diǎn)開始；提供必要的工具和資源支持；領(lǐng)導(dǎo)層持續(xù)倡導(dǎo)和示范。4.針對(duì)處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的Java應(yīng)用程序，提出以下綜合改善計(jì)劃：*代碼結(jié)構(gòu)改善：實(shí)施代碼重構(gòu)，識(shí)別并消除冗余代碼，簡(jiǎn)化復(fù)雜模塊的結(jié)構(gòu)（如提取方法、合并類、應(yīng)用設(shè)計(jì)模式）。引入模塊化設(shè)計(jì)，劃分清晰的職責(zé)邊界，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。*性能提升方案：對(duì)數(shù)據(jù)處理階段進(jìn)行性能分析（如使用Profiler），定位瓶頸?？赡懿扇〉拇胧┌ǎ簝?yōu)化算法邏輯，減少不必要的計(jì)算；改進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)訪問效率；利用多線程或并行計(jì)算技術(shù)（如Java并發(fā)包）加速處理；引入緩存機(jī)制，減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)或慢速外部系統(tǒng)的訪問；考慮使用更高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或處理框架（如ApacheSpark等）；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢進(jìn)行優(yōu)化，添加索引等。*提高軟件質(zhì)量保證：提高單元測(cè)試覆蓋率，特別是針對(duì)核心算法和數(shù)據(jù)處理邏輯編寫全面的單元測(cè)試。引入集成測(cè)試，驗(yàn)證模塊間交互的正確性。實(shí)施代碼審查（CodeReview），確保代碼質(zhì)量。建立自動(dòng)化測(cè)試流水線，在每次提交后自動(dòng)運(yùn)行測(cè)試?？紤]引入靜態(tài)代碼分析工具，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題。*優(yōu)化部署流程：采用容器化技術(shù)（如Docker）打包應(yīng)用和依賴，實(shí)現(xiàn)環(huán)境一致性。使用配置管理工具（如Ansible、Kubernetes）自動(dòng)化部署和配置管理。建立持續(xù)集成/持續(xù)部署（CI/CD）流水線，自動(dòng)化構(gòu)建、測(cè)試和部署過程。實(shí)施藍(lán)綠部署或金絲雀發(fā)布策略，降低部署風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)快速回滾。加強(qiáng)部署后的監(jiān)控和報(bào)警，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。五、實(shí)踐設(shè)計(jì)題（20分。增強(qiáng)Web應(yīng)用程序安全性的改善方案：*存儲(chǔ)用戶密碼：不應(yīng)以明文形式存儲(chǔ)用戶密碼。應(yīng)使用強(qiáng)哈希函數(shù)（如bcrypt、Argon2、PBKDF2）對(duì)用戶密碼進(jìn)行哈希處理，并在哈希過程中加入鹽值（Salt）。鹽值應(yīng)該是隨機(jī)生成且對(duì)每個(gè)用戶都是唯一的，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中與哈希密碼一起。這樣即使數(shù)據(jù)庫(kù)被泄露，攻擊者也難以通過彩虹表等手段直接獲取原始密碼。*驗(yàn)證用戶密碼：在用戶登錄時(shí)，獲取用戶輸入的密碼，使用與注冊(cè)時(shí)相同的哈希函數(shù)和鹽值對(duì)輸入密碼進(jìn)行哈希，然后將得到的哈希值與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的哈希密碼進(jìn)行比較。只有當(dāng)兩者完全一致時(shí)，才驗(yàn)證用戶密碼成功。*其他安全措施：*實(shí)施HTTPS協(xié)議，加密客戶端和服務(wù)器之間的通信，防止密碼等敏感信息在傳輸過程中被竊聽。*