2025年計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論考試試題及答案分析一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.若二進(jìn)制數(shù)110101對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為X，十六進(jìn)制數(shù)3A對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為Y，則X+Y的結(jié)果是（）A.125B.130C.135D.1402.馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的核心特征是（）A.存儲(chǔ)程序與程序控制B.并行計(jì)算C.分布式架構(gòu)D.量子比特處理3.計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)總線的主要功能是（）A.傳輸?shù)刂沸畔.傳輸控制信號(hào)C.傳輸數(shù)據(jù)信息D.傳輸時(shí)鐘信號(hào)4.操作系統(tǒng)的核心功能是（）A.圖形界面管理B.資源管理（CPU、內(nèi)存、I/O）C.應(yīng)用程序開發(fā)D.網(wǎng)絡(luò)通信5.在TCP/IP協(xié)議棧中，HTTP協(xié)議屬于（）A.網(wǎng)絡(luò)接口層B.網(wǎng)際層C.傳輸層D.應(yīng)用層6.哈希表中解決沖突的“開放尋址法”不包括（）A.線性探測(cè)法B.二次探測(cè)法C.鏈地址法D.雙重哈希法7.圖靈機(jī)模型中，“狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)”的輸入不包括（）A.當(dāng)前狀態(tài)B.當(dāng)前讀寫頭讀取的符號(hào)C.下一個(gè)狀態(tài)D.磁帶長(zhǎng)度8.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，主鍵的特性不包括（）A.唯一性B.非空性C.可重復(fù)性D.最小冗余性9.下列屬于機(jī)器學(xué)習(xí)中監(jiān)督學(xué)習(xí)的是（）A.Kmeans聚類B.決策樹分類C.關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘D.主成分分析10.量子計(jì)算的基本信息單位是（）A.比特（bit）B.量子比特（qubit）C.字節(jié)（byte）D.量子門（quantumgate）二、填空題（每空2分，共20分）1.二進(jìn)制數(shù)1011011轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是______。2.十六進(jìn)制數(shù)0x5F轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)是______。3.8位二進(jìn)制補(bǔ)碼11001010對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是______。4.ASCII碼中，字符'A'的十進(jìn)制編碼為65，則字符'C'的ASCII碼十六進(jìn)制表示是______。5.算法時(shí)間復(fù)雜度T(n)=3n2+5n+log?n的大O表示為______。6.一個(gè)C類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是______。7.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，消除非主屬性對(duì)候選鍵的部分依賴屬于______范式（填寫中文）。8.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，“星型拓?fù)洹钡闹行墓?jié)點(diǎn)故障會(huì)導(dǎo)致______。9.程序編譯過程中，將高級(jí)語言轉(zhuǎn)換為匯編語言的階段是______。10.人工智能的三要素是數(shù)據(jù)、算法和______。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的五大組成部分及其核心功能。2.說明計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)的主要原因（至少列出3點(diǎn)）。3.比較進(jìn)程（Process）與線程（Thread）的區(qū)別（從資源占用、調(diào)度、并發(fā)性三個(gè)角度）。4.描述TCP協(xié)議中“三次握手”的過程，并說明其目的。5.解釋關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中“主鍵”和“外鍵”的作用，并舉例說明二者的關(guān)聯(lián)。四、應(yīng)用題（每題8分，共24分）1.計(jì)算：（1）將十進(jìn)制數(shù)2025轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（要求寫出計(jì)算過程）。（2）計(jì)算二進(jìn)制數(shù)1101（補(bǔ)碼）與1011（補(bǔ)碼）的和，并判斷是否溢出（8位表示）。2.分析以下算法的時(shí)間復(fù)雜度（要求寫出推導(dǎo)過程）：```pythondefexample(n):count=0i=nwhilei>0:j=1whilej<i:count+=1j=2i=i//2returncount```3.某公司需為員工分配IP地址，已知可用IP段為/24，需劃分4個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)至少容納30臺(tái)主機(jī)。（1）計(jì)算子網(wǎng)掩碼的十進(jìn)制表示。（2）列出第一個(gè)子網(wǎng)的可用IP范圍（網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址、可用主機(jī)地址）。五、綜合題（16分）設(shè)計(jì)一個(gè)“高校圖書館管理系統(tǒng)”的簡(jiǎn)化方案，要求包含以下內(nèi)容：（1）核心功能模塊（至少4個(gè)）；（2）數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（至少3張表，需說明表名、字段及字段類型）；（3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（選擇C/S或B/S模式，并說明理由）；（4）安全措施（至少3項(xiàng)）。答案與解析一、單項(xiàng)選擇題1.C解析：二進(jìn)制110101=1×2?+1×2?+0×23+1×22+0×21+1×2?=32+16+4+1=53；十六進(jìn)制3A=3×16+10=58；53+58=135。2.A解析：馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的核心是“存儲(chǔ)程序”（程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)器中）和“程序控制”（指令逐條執(zhí)行）。3.C解析：數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)，地址總線傳輸?shù)刂?，控制總線傳輸控制信號(hào)。4.B解析：操作系統(tǒng)的核心是管理計(jì)算機(jī)資源（CPU、內(nèi)存、I/O設(shè)備），為應(yīng)用程序提供接口。5.D解析：HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，依賴TCP傳輸層提供可靠連接。6.C解析：鏈地址法（拉鏈法）是另一種沖突解決方法，開放尋址法包括線性探測(cè)、二次探測(cè)、雙重哈希等。7.D解析：圖靈機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)輸入為當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前符號(hào)，輸出為新狀態(tài)、寫入符號(hào)、讀寫頭移動(dòng)方向，與磁帶長(zhǎng)度無關(guān)（磁帶無限長(zhǎng)）。8.C解析：主鍵必須唯一且非空，不可重復(fù)。9.B解析：監(jiān)督學(xué)習(xí)需要標(biāo)簽數(shù)據(jù)，決策樹分類屬于分類任務(wù)（有標(biāo)簽）；Kmeans、關(guān)聯(lián)規(guī)則、主成分分析是無監(jiān)督學(xué)習(xí)。10.B解析：量子比特（qubit）是量子計(jì)算的基本單位，可同時(shí)處于0和1的疊加態(tài)。二、填空題1.91解析：1011011=64+16+8+2+1=91。2.01011111解析：5（0101）、F（1111），合并為01011111。3.54解析：補(bǔ)碼11001010的原碼：符號(hào)位不變，其余取反加1→10110110→（32+16+4+2）=54。4.43解析：'A'=65，'C'=65+2=67；67÷16=4余3，故十六進(jìn)制為43。5.O(n2)解析：時(shí)間復(fù)雜度由最高階項(xiàng)n2決定。6.解析：C類地址默認(rèn)前24位為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，掩碼為。7.第二解析：第二范式（2NF）要求消除非主屬性對(duì)候選鍵的部分依賴。8.全網(wǎng)癱瘓解析：星型拓?fù)渲校行墓?jié)點(diǎn)（如交換機(jī)）故障會(huì)導(dǎo)致所有終端無法通信。9.編譯（或“代碼生成”）解析：編譯過程包括詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼生成、代碼優(yōu)化、目標(biāo)代碼生成；將高級(jí)語言轉(zhuǎn)匯編屬于代碼生成階段。10.計(jì)算能力（或“算力”）解析：人工智能依賴數(shù)據(jù)（基礎(chǔ)）、算法（核心）、計(jì)算能力（支撐）。三、簡(jiǎn)答題1.答案要點(diǎn)：五大組成部分：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算（如加減乘除、與或非）?？刂破鳎簠f(xié)調(diào)各部件工作，讀取并解釋指令，生成控制信號(hào)。存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)（分為內(nèi)存和外存，內(nèi)存速度快、易失，外存容量大、非易失）。輸入設(shè)備：將外部信息（如文字、圖像）轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可處理的電信號(hào)（如鍵盤、鼠標(biāo)）。輸出設(shè)備：將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為用戶可感知的形式（如顯示器、打印機(jī)）。2.答案要點(diǎn)：（1）物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單：計(jì)算機(jī)依賴電子元件（如晶體管）的開關(guān)狀態(tài)（高/低電平），對(duì)應(yīng)二進(jìn)制0和1。（2）運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單：二進(jìn)制加減乘除運(yùn)算規(guī)則少于十進(jìn)制（如加法僅4種組合：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10）。（3）可靠性高：二進(jìn)制狀態(tài)明確（非0即1），抗干擾能力強(qiáng)，減少傳輸和存儲(chǔ)錯(cuò)誤。（4）便于邏輯運(yùn)算：二進(jìn)制0/1對(duì)應(yīng)邏輯“假/真”，可直接使用布爾代數(shù)進(jìn)行邏輯判斷。3.答案要點(diǎn)：資源占用：進(jìn)程是資源分配的基本單位（擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間、文件句柄等）；線程是調(diào)度的基本單位（共享進(jìn)程的資源，僅擁有少量私有資源如棧、寄存器）。調(diào)度：進(jìn)程間切換需切換虛擬地址空間，開銷大；線程切換僅需保存/恢復(fù)寄存器和棧，開銷小。并發(fā)性：一個(gè)進(jìn)程可創(chuàng)建多個(gè)線程，線程間并發(fā)執(zhí)行更高效（尤其在多核CPU上）；進(jìn)程間并發(fā)受限于資源隔離，通信需通過IPC（如管道、消息隊(duì)列）。4.答案要點(diǎn)：三次握手過程：（1）客戶端發(fā)送SYN=1，隨機(jī)序列號(hào)x（SYN_SENT狀態(tài)）。（2）服務(wù)器收到后，回復(fù)SYN=1，ACK=1，確認(rèn)號(hào)x+1，隨機(jī)序列號(hào)y（SYN_RCVD狀態(tài)）。（3）客戶端發(fā)送ACK=1，確認(rèn)號(hào)y+1（ESTABLISHED狀態(tài)），服務(wù)器收到后也進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)。目的：確認(rèn)雙方的發(fā)送和接收能力正常，防止“失效的連接請(qǐng)求”導(dǎo)致錯(cuò)誤連接，建立可靠的雙向通信。5.答案要點(diǎn)：主鍵：唯一標(biāo)識(shí)表中一條記錄的字段（或字段組合），保證記錄的唯一性和非空性（如學(xué)生表的“學(xué)號(hào)”）。外鍵：表中一個(gè)字段（或字段組合），引用另一個(gè)表的主鍵，建立表間的關(guān)聯(lián)關(guān)系（如成績(jī)表的“學(xué)號(hào)”引用學(xué)生表的“學(xué)號(hào)”）。關(guān)聯(lián)示例：學(xué)生表（學(xué)號(hào)，姓名）的“學(xué)號(hào)”是主鍵；成績(jī)表（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，分?jǐn)?shù)）的“學(xué)號(hào)”是外鍵，通過它可關(guān)聯(lián)學(xué)生表獲取學(xué)生姓名，確保成績(jī)記錄對(duì)應(yīng)的學(xué)生真實(shí)存在（參照完整性）。四、應(yīng)用題1.答案：（1）2025÷2=1012余11012÷2=506余0506÷2=253余0253÷2=126余1126÷2=63余063÷2=31余131÷2=15余115÷2=7余17÷2=3余13÷2=1余11÷2=0余1逆序取余得二進(jìn)制：11111100101。（2）1101（補(bǔ)碼）對(duì)應(yīng)原碼：符號(hào)位1，數(shù)值位取反加1→0011→3；1011（補(bǔ)碼）對(duì)應(yīng)原碼：符號(hào)位1，數(shù)值位取反加1→0101→5；和為8，8位補(bǔ)碼表示為11111000（8的補(bǔ)碼是11111000），無溢出（兩負(fù)數(shù)相加結(jié)果仍為負(fù)數(shù)，符號(hào)位未變）。2.答案：外層循環(huán)：i從n開始，每次除以2，循環(huán)次數(shù)為log?n（i=n,n/2,n/4,...,1）。內(nèi)層循環(huán)：j從1開始，每次乘以2，循環(huán)次數(shù)為log?i（j=1,2,4,...,i1）?？偞螖?shù)T(n)=Σ（i=n,n/2,n/4,...,1）log?i當(dāng)i=n時(shí)，內(nèi)層循環(huán)次數(shù)≈log?n；i=n/2時(shí)，內(nèi)層≈log?(n/2)=log?n1；i=n/4時(shí)，內(nèi)層≈log?n2；...i=1時(shí)，內(nèi)層循環(huán)次數(shù)為0（j=1不小于i=1，不執(zhí)行）。因此，T(n)=log?n+(log?n1)+(log?n2)+...+1=(log?n)(log?n+1)/2≈O((log?n)2)。3.答案：（1）需劃分4個(gè)子網(wǎng)，需借用2位主機(jī)位（22=4），子網(wǎng)掩碼為/26（24+2=26），即92。（2）第一個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址：/26；廣播地址：3（網(wǎng)絡(luò)地址+63）；可用主機(jī)地址：~2（共62個(gè)，滿足30臺(tái)需求）。五、綜合題答案示例：（1）核心功能模塊：圖書管理模塊：圖書錄入、借閱、歸還、盤點(diǎn)、報(bào)廢。讀者管理模塊：讀者注冊(cè)、信息修改、權(quán)限設(shè)置（如學(xué)生/教師可借數(shù)量）。查詢與推薦模塊：圖書檢索（按書名、作者、ISBN）、借閱記錄查詢、熱門圖書推薦（基于借閱頻率）。統(tǒng)計(jì)與報(bào)表模塊：圖書流通統(tǒng)計(jì)（月/年借閱量）、讀者活躍度分析、采購(gòu)需求預(yù)測(cè)。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖書表（book）：book_id（INT，主鍵，自增）、isbn（VARCHAR(13)，唯一）、title（VARCHAR(100)，非空）、author（VARCHAR(50)）、publish_date（DATE）、total（INT，總數(shù)量）、available（INT，可借數(shù)量）。讀者表（reader）：reader_id（INT，主鍵，自增）、name（VARCHAR(50)，非空）、type（ENUM('學(xué)生','教師')，默認(rèn)'學(xué)生'）、borrow_limit（INT，可借上限，學(xué)生5本，教師10本）、reg_date（DATE，注冊(cè)時(shí)間）。借閱記錄表（borrow_record）：record_id（INT，主鍵，自增）、book_id（INT，外鍵，引用book.book_id）、reader_id（INT，外鍵，引用reader.reader_id）、borrow_date（DATE，非空）、return_date（DATE，允許NULL表示未歸還）、due_date（DATE，應(yīng)還日期，borrow_date+30天）。（3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：選擇B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式。理由：無需安裝客戶端，讀者通過瀏覽器即可訪問