2025年上半年軟件設(shè)計(jì)師案例分析練習(xí)題答案解析一、試題一（數(shù)據(jù)流圖與結(jié)構(gòu)化分析）【題目】某市“智慧停車”平臺(tái)擬升級(jí)，新增“錯(cuò)峰共享”功能：白天寫字樓車位閑置時(shí)，可向周邊小區(qū)車主開放；夜間小區(qū)車位閑置時(shí)，可向?qū)懽謽擒囍鏖_放。平臺(tái)需記錄共享時(shí)段、共享價(jià)格、預(yù)約狀態(tài)、實(shí)際進(jìn)出時(shí)間、費(fèi)用結(jié)算、信用評(píng)分六大類數(shù)據(jù)。請(qǐng)根據(jù)以下描述完成：1.繪制0層數(shù)據(jù)流圖（上下文圖），外部實(shí)體不超過4個(gè)，數(shù)據(jù)流不少于6條，并給出數(shù)據(jù)流名稱。2.對(duì)“預(yù)約車位”功能進(jìn)行1層數(shù)據(jù)流圖分解，要求分解為4個(gè)加工，并給出每個(gè)加工的主要輸入、輸出數(shù)據(jù)流。3.給出“共享時(shí)段”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)包含的至少5個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，并說明理由。【答案與評(píng)分要點(diǎn)】1.上下文圖（0層DFD）外部實(shí)體：E1車主（車主含小區(qū)車主、寫字樓車主，統(tǒng)一抽象為“車主”）E2停車場(chǎng)管理方E3支付平臺(tái)E4市交通委監(jiān)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)流（箭頭上方為名稱，下方為簡(jiǎn)要說明）：F1預(yù)約請(qǐng)求（車主→系統(tǒng)，含車牌、期望時(shí)段、車場(chǎng)編號(hào)）F2預(yù)約結(jié)果（系統(tǒng)→車主，含車位編號(hào)、二維碼）F3共享時(shí)段上報(bào)（停車場(chǎng)管理方→系統(tǒng)，含可共享車位列表、時(shí)段、價(jià)格）F4費(fèi)用結(jié)算單（系統(tǒng)→停車場(chǎng)管理方，含分成金額、明細(xì)）F5扣款請(qǐng)求（系統(tǒng)→支付平臺(tái)，含訂單號(hào)、金額）F6扣款結(jié)果（支付平臺(tái)→系統(tǒng)，含成功/失敗、時(shí)間戳）F7監(jiān)管上報(bào)（系統(tǒng)→市交通委監(jiān)管系統(tǒng)，含共享率、異常訂單）評(píng)分：外部實(shí)體正確1分；數(shù)據(jù)流名稱準(zhǔn)確、方向正確、無冗余，每條0.5分，共6條，滿分4分；圖符規(guī)范1分。2.“預(yù)約車位”1層分解加工：P1.1校驗(yàn)共享時(shí)段（輸入：F1預(yù)約請(qǐng)求、D1共享時(shí)段；輸出：有效時(shí)段/無效提示）P1.2分派車位（輸入：有效時(shí)段；輸出：候選車位列表、D2車位狀態(tài)）P1.3生成訂單（輸入：候選車位列表、車主信息；輸出：F2預(yù)約結(jié)果、D3預(yù)約記錄）P1.4鎖定資源（輸入：預(yù)約記錄；輸出：D2車位狀態(tài)（已鎖定）、通知P1.2）評(píng)分：加工數(shù)量正確1分；輸入輸出數(shù)據(jù)流與0層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一致，每加工1.5分，共6分；數(shù)據(jù)流命名準(zhǔn)確2分。3.“共享時(shí)段”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（D1）數(shù)據(jù)項(xiàng)1)車場(chǎng)編號(hào)（主鍵之一，定位停車場(chǎng)）2)車位編號(hào)（主鍵之一，定位具體車位）3)可共享開始時(shí)間（精確到分鐘，用于沖突校驗(yàn)）4)可共享結(jié)束時(shí)間（精確到分鐘）5)共享單價(jià)（元/30分鐘，支持差異化定價(jià)）6)狀態(tài)（可共享/已關(guān)閉，便于臨時(shí)停運(yùn)）理由：車場(chǎng)+車位為復(fù)合主鍵，保證唯一性；起止時(shí)間支持跨天；單價(jià)細(xì)化到30分鐘可靈活定價(jià)；狀態(tài)字段滿足運(yùn)營(yíng)方臨時(shí)關(guān)閉需求。評(píng)分：數(shù)據(jù)項(xiàng)5個(gè)及以上1分；主鍵設(shè)計(jì)合理1分；理由充分1分。二、試題二（數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)）【題目】續(xù)“智慧停車”平臺(tái)，需保存“錯(cuò)峰共享”全過程數(shù)據(jù)。經(jīng)分析，核心實(shí)體如下：Owner（車主，屬性：owner_id、name、phone、credit_score）Parklot（停車場(chǎng)，屬性：parklot_id、address、owner_org、total_spaces）Space（車位，屬性：space_id、parklot_id、type、status）ShareRule（共享規(guī)則，屬性：rule_id、space_id、start_time、end_time、price、status）Order（訂單，屬性：order_id、owner_id、space_id、start_time、end_time、price、real_enter、real_exit、pay_status、pay_time）Penalty（違約記錄，屬性：penalty_id、order_id、type、amount、handle_time）1.補(bǔ)充各表主鍵、外鍵，并指出外鍵引用。2.給出“查詢某車主過去30天所有共享訂單及對(duì)應(yīng)停車場(chǎng)地址”的SQL，要求輸出列：order_id、parklot_address、start_time、pay_status，并按start_time倒序。3.共享規(guī)則要求：同一車位在同一時(shí)刻只能存在一條有效規(guī)則。請(qǐng)用SQL實(shí)現(xiàn)該約束，要求兼容MySQL8.0。4.若每天平均新增100萬條訂單，訂單表三年后將達(dá)10億行。請(qǐng)給出水平分表方案，要求：a)分表策略及分片鍵；b)查詢“某車主最近一年訂單”時(shí)如何路由；c)擴(kuò)容時(shí)如何減少數(shù)據(jù)遷移量。【答案】1.主鍵、外鍵Owner：主鍵owner_idParklot：主鍵parklot_idSpace：主鍵space_id；外鍵parklot_id引用Parklot(parklot_id)ShareRule：主鍵rule_id；外鍵space_id引用Space(space_id)Order：主鍵order_id；外鍵owner_id引用Owner(owner_id)，space_id引用Space(space_id)Penalty：主鍵penalty_id；外鍵order_id引用Order(order_id)2.SQL```sqlSELECTo.order_id,pl.addressASparklot_address,o.start_time,o.pay_statusFROM`Order`oJOINSpacesONo.space_id=s.space_idJOINParklotplONs.parklot_id=pl.parklot_idWHEREo.owner_id=?ANDo.start_time>=DATE_SUB(CURDATE(),INTERVAL30DAY)ORDERBYo.start_timeDESC;```評(píng)分：三表連接正確2分；時(shí)間條件1分；列別名1分；排序1分。3.唯一性約束MySQL8.0不支持EXCLUDE，使用冗余列+唯一索引：a)新增列：`altertableShareRuleaddcolumnspan_hashvarchar(64)generatedalwaysas(concat(space_id,'|',unix_timestamp(start_time),'|',unix_timestamp(end_time)))stored;`b)創(chuàng)建觸發(fā)器，在insert/update前檢查重疊：```sqlCREATETRIGGERtr_share_rule_biBEFOREINSERTONShareRuleFOREACHROWBEGINIFEXISTS(SELECT1FROMShareRuleWHEREspace_id=NEW.space_idANDstatus='ACTIVE'AND((NEW.start_time<end_timeANDNEW.end_time>start_time)))THENSIGNALSQLSTATE'45000'SETMESSAGE_TEXT='overlap';ENDIF;END;```評(píng)分：重疊區(qū)間判斷邏輯正確3分；觸發(fā)器語法正確2分。4.水平分表a)分片鍵：owner_id，哈希取模64，得order_00~order_63；b)查詢最近一年：先計(jì)算owner_id哈希定位表后綴，再按start_time范圍二次過濾；c)擴(kuò)容：采用一致性哈希環(huán)，新節(jié)點(diǎn)加入僅影響相鄰節(jié)點(diǎn)，遷移數(shù)據(jù)量≈1/n（n為節(jié)點(diǎn)數(shù)）。評(píng)分：分片鍵合理2分；查詢路由清晰2分；擴(kuò)容方案減少遷移1分。三、試題三（UML用例建模）【題目】“智慧停車”平臺(tái)需支持“車位預(yù)約、導(dǎo)航、入場(chǎng)、出場(chǎng)、電子發(fā)票”完整閉環(huán)。1.識(shí)別參與者，給出名稱與簡(jiǎn)要職責(zé)。2.繪制系統(tǒng)用例圖，要求包含≥7個(gè)用例，2個(gè)<<include>>、1個(gè)<<extend>>關(guān)系。3.針對(duì)“預(yù)約車位”用例，書寫主要成功場(chǎng)景（主事件流）8步，并給出2條擴(kuò)展流?！敬鸢浮?.參與者A1車主：發(fā)起預(yù)約、導(dǎo)航、支付、開票A2停車場(chǎng)系統(tǒng)：上報(bào)余位、抬桿A3支付平臺(tái)：完成扣款A(yù)4地圖服務(wù)商：提供路徑規(guī)劃A5稅務(wù)平臺(tái)：開具電子發(fā)票2.用例圖用例：預(yù)約車位、取消預(yù)約、導(dǎo)航到車場(chǎng)、入場(chǎng)抬桿、出場(chǎng)結(jié)算、申請(qǐng)電子發(fā)票、查看信用分<<include>>：預(yù)約車位──include──>校驗(yàn)信用分出場(chǎng)結(jié)算──include──>扣款<<extend>>：申請(qǐng)電子發(fā)票<<extend>>出場(chǎng)結(jié)算（僅當(dāng)車主勾選發(fā)票）評(píng)分：參與者完整1分；用例≥7個(gè)2分；關(guān)系數(shù)量與方向正確2分。3.主事件流1)車主選擇目的地車場(chǎng)與期望時(shí)段2)系統(tǒng)列出可用車位與價(jià)格3)車主確認(rèn)車位4)系統(tǒng)校驗(yàn)信用分≥6005)系統(tǒng)生成訂單并鎖定車位6)系統(tǒng)返回二維碼7)車主在15分鐘內(nèi)到達(dá)，掃碼入場(chǎng)8)系統(tǒng)記錄real_enter，用例結(jié)束擴(kuò)展流a)4)若信用分<600，系統(tǒng)提示“信用過低，需繳押金200元”，車主取消或繳押金b)7)若超過15分鐘未入場(chǎng)，系統(tǒng)釋放車位，訂單狀態(tài)改為“超時(shí)取消”，觸發(fā)短信評(píng)分：主事件流8步3分；擴(kuò)展流2條2分；邏輯連貫1分。四、試題四（面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)）【題目】繼續(xù)“智慧停車”平臺(tái)，采用DDD方法，將“共享規(guī)則”聚合設(shè)計(jì)為ShareRuleAggregate。1.識(shí)別實(shí)體、值對(duì)象、領(lǐng)域事件各2個(gè)，并給出職責(zé)。2.給出ShareRuleRepository接口，包含“根據(jù)space_id查詢當(dāng)前有效規(guī)則”方法，使用Optional防空指針。3.規(guī)則引擎需支持“節(jié)假日價(jià)格上浮20%”，請(qǐng)用策略模式給出類圖，并說明調(diào)用時(shí)序?！敬鸢浮?.實(shí)體ShareRule：保存start_time、end_time、price、status，負(fù)責(zé)區(qū)間重疊校驗(yàn)Space：保存type、status，負(fù)責(zé)物理車位狀態(tài)值對(duì)象TimeRange：封裝start、end，提供contains、overlaps方法Money：封裝amount、currency，保證精度領(lǐng)域事件ShareRuleCreated：規(guī)則新建后發(fā)布，同步給訂單聚合ShareRuleDeactivated：規(guī)則下線后發(fā)布，通知取消未支付訂單2.Repository```javapublicinterfaceShareRuleRepository{Optional<ShareRule>findCurrentBySpaceId(SpaceIdspaceId);voidsave(ShareRuleaggregate);}```評(píng)分：接口方法簽名正確2分；Optional使用1分。3.策略模式類圖：interfacePricingStrategy{Moneycalc(Moneybase,LocalDateTimeenter,LocalDateTimeexit);}classWeekdayStrategyimplementsPricingStrategy{...}classHolidayStrategyimplementsPricingStrategy{...}classPricingContext{privatePricingStrategystrategy;Moneycalc(Moneybase,...){returnstrategy.calc(base,...);}}時(shí)序：1)出場(chǎng)時(shí)，OrderDomainService獲取節(jié)假日判斷服務(wù)2)若節(jié)假日，PricingContext.setStrategy(newHolidayStrategy())3)調(diào)用context.calc(base,enter,exit)4)HolidayStrategy內(nèi)部上浮20%評(píng)分：類圖關(guān)系正確2分；時(shí)序清晰1分。五、試題五（算法與性能）【題目】“智慧停車”平臺(tái)每晚00:05需批量結(jié)算昨日訂單，涉及千萬級(jí)數(shù)據(jù)。原方案“單線程掃表”耗時(shí)3小時(shí)，請(qǐng)優(yōu)化。1.給出時(shí)間或空間復(fù)雜度不超過O(n)的并行算法框架，要求：a)避免鎖表；b)支持失敗重試；c)整體耗時(shí)<15分鐘。2.若MySQL采用RR隔離級(jí)別，批量update時(shí)如何避免“幻讀”導(dǎo)致重復(fù)扣款？3.給出偽代碼，展示分片、冪等、進(jìn)度保存三要素?！敬鸢浮?.框架按order_id范圍分片，每片10萬條，共100片使用JDKForkJoinPool，并行度=CPU核數(shù)×2每片內(nèi)“先select主鍵+版本號(hào)forupdateskiplocked”鎖定，避免鎖表結(jié)算后update狀態(tài)=’SETTLED’、版本號(hào)+1，失敗時(shí)捕獲異常，寫入retry表，延時(shí)重試復(fù)雜度：掃描O(n)，并行常數(shù)級(jí)加速，符合要求。2.避免幻讀a)select階段使用“快照讀”不加鎖；b)update使用“當(dāng)前讀”加行鎖，并校驗(yàn)version字段；c)若version變化，說明他事務(wù)已結(jié)算，放棄本次扣款，保證冪等。3.偽代碼```javaintshardSize=100_000;intshards=(total+shardSize1)/shardSize;AtomicLongdone=newAtomicLong(0);ForkJoinPoolpool=newForkJoinPool(64);pool.submit(()>{IntStream.range(0,shards).parallel().forEach(shard>{longstart=shardshardSize;longend=Math.min(start+shardSize,maxId);List<Order>list=dao.select("SELECTid,versionFROMOrderWHEREid>=?ANDid<?ANDstatus='UNSETTLED'FORUPDATESKIPLOCKED",start,end);for(Ordero:list){try{Moneyfee=calc(o);intaff=dao.update("UPDATEOrderSETstatus='SETTLED',version=version+1,fee=?WHEREid=?ANDversion=?",fee,o.id,o.version);if(aff==0){/版本變化，已結(jié)算/}done.incrementAndGet();}catch(Exceptione){retryService.save(o.id,e);}}progressService.save(shard,done.get());});}).get();```評(píng)分：分片正確2分；skiplocked避免鎖表2分；version冪等2分；進(jìn)度保存1分。六、試題六（Web安全設(shè)計(jì)）【題目】“智慧停車”小程序接口`/api