2025年軟件設計師專業(yè)考試軟件設計模式與應用試題試卷

2025年軟件設計師專業(yè)考試軟件設計模式與應用試題試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單選題（每題2分，共20分）1.在面向?qū)ο笤O計模式中，下列哪個模式主要解決創(chuàng)建型問題？A.單例模式B.工廠方法模式C.建造者模式D.抽象工廠模式2.在軟件設計中，下列哪個原則主要解決類之間的依賴關系？A.開閉原則B.依賴倒置原則C.單一職責原則D.里氏替換原則3.在設計模式中，下列哪個模式主要解決接口過多的問題？A.組合模式B.適配器模式C.裝飾者模式D.門面模式4.下列哪個設計模式適用于在多個類中共享代碼的情況下？A.命令模式B.模板方法模式C.策略模式D.觀察者模式5.在軟件設計中，下列哪個模式主要解決類之間通信的問題？A.責任鏈模式B.中介者模式C.橋接模式D.迭代器模式6.下列哪個設計模式主要解決在系統(tǒng)中添加或刪除組件時，不改變其他組件的代碼？A.狀態(tài)模式B.享元模式C.迭代器模式D.策略模式7.在設計模式中，下列哪個模式主要解決類之間層次結構的問題？A.適配器模式B.橋接模式C.組合模式D.門面模式8.在軟件設計中，下列哪個原則主要解決類之間耦合度的問題？A.開閉原則B.依賴倒置原則C.單一職責原則D.里氏替換原則9.下列哪個設計模式主要解決在系統(tǒng)中添加或刪除組件時，不改變其他組件的代碼？A.狀態(tài)模式B.享元模式C.迭代器模式D.策略模式10.在軟件設計中，下列哪個模式主要解決在系統(tǒng)中添加或刪除組件時，不改變其他組件的代碼？A.狀態(tài)模式B.享元模式C.迭代器模式D.策略模式二、填空題（每空2分，共20分）1.在軟件設計中，設計模式是一種針對特定問題的通用解決方案，它包括（）、（）、（）等。2.在面向?qū)ο笤O計模式中，創(chuàng)建型模式主要包括（）、（）、（）、（）等。3.在面向?qū)ο笤O計模式中，結構型模式主要包括（）、（）、（）、（）等。4.在面向?qū)ο笤O計模式中，行為型模式主要包括（）、（）、（）、（）等。5.在軟件設計中，開閉原則是指軟件實體應該對（）和（）開放，對（）和（）封閉。6.在軟件設計中，依賴倒置原則是指高層模塊不應該依賴于低層模塊，兩者都（）依賴于（）。7.在軟件設計中，單一職責原則是指一個類應該只有一個引起（）變化的原因。8.在軟件設計中，里氏替換原則是指子類可以替換掉它的基類，并出現(xiàn)在任何使用基類的地方。9.在軟件設計中，迪米特法則是指一個類應該對（）負責，而不是對（）負責。10.在軟件設計中，接口隔離原則是指多個特定客戶端接口優(yōu)于一個寬泛用途的接口。三、判斷題（每題2分，共20分）1.設計模式是軟件設計中的一種通用解決方案，它可以幫助解決軟件設計中遇到的各種問題。（）2.單例模式是一種創(chuàng)建型模式，它確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點。（）3.工廠方法模式是一種創(chuàng)建型模式，它將對象的創(chuàng)建推遲到子類中進行，以實現(xiàn)創(chuàng)建邏輯的封裝。（）4.建造者模式是一種創(chuàng)建型模式，它將一個復雜對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創(chuàng)建不同的表示。（）5.抽象工廠模式是一種創(chuàng)建型模式，它提供一個接口，用于創(chuàng)建相關或依賴對象的家族，而不需要明確指定具體類。（）6.組合模式是一種結構型模式，它將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。（）7.適配器模式是一種結構型模式，它允許接口不兼容的類協(xié)同工作，即它使原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。（）8.裝飾者模式是一種結構型模式，它在不改變現(xiàn)有對象結構的基礎上，動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責。（）9.門面模式是一種結構型模式，它提供了一個統(tǒng)一的接口，用來訪問子系統(tǒng)中的一群接口，它簡化了子系統(tǒng)之間的交互。（）10.觀察者模式是一種行為型模式，它定義了對象之間的一對多依賴關系，當一個對象改變狀態(tài)時，所有依賴于它的對象都會得到通知并自動更新。（）四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述工廠方法模式的基本概念及其應用場景。2.解釋組合模式中的“部分-整體”概念，并說明其在軟件設計中的作用。3.簡述適配器模式的核心思想，并舉例說明其在實際項目中的應用。五、論述題（20分）論述設計模式在軟件設計中的重要性，并舉例說明至少三種設計模式在軟件設計中的應用及其優(yōu)勢。六、案例分析題（30分）某電商平臺需要開發(fā)一個購物車模塊，該模塊需要支持商品的增加、刪除、修改數(shù)量等功能。請根據(jù)以下要求，設計購物車模塊的類圖，并簡要說明設計思路。要求：（1）購物車模塊包含商品類（Product）和購物車類（ShoppingCart）。（2）商品類包含商品名稱、價格、數(shù)量等屬性。（3）購物車類包含商品列表、添加商品、刪除商品、修改商品數(shù)量等方法。（4）購物車類應支持遍歷商品列表，并計算總金額。本次試卷答案如下：一、單選題（每題2分，共20分）1.B解析：工廠方法模式（FactoryMethodPattern）是一種創(chuàng)建型模式，它將對象的創(chuàng)建推遲到子類中進行，以實現(xiàn)創(chuàng)建邏輯的封裝。因此，它主要解決創(chuàng)建型問題。2.B解析：依賴倒置原則（DependencyInversionPrinciple）要求高層模塊不應該依賴于低層模塊，兩者都依賴于抽象。這個原則主要解決類之間的依賴關系，確保系統(tǒng)更加靈活和可維護。3.D解析：門面模式（FacadePattern）主要解決接口過多的問題。它提供了一個統(tǒng)一的接口，用來訪問子系統(tǒng)中的一群接口，簡化了子系統(tǒng)之間的交互。4.C解析：享元模式（FlyweightPattern）適用于在多個類中共享代碼的情況下，它通過共享盡可能多的相似對象來節(jié)省內(nèi)存空間。5.B解析：中介者模式（MediatorPattern）主要解決類之間通信的問題。它通過引入一個中介對象，讓多個類之間不需要直接交互，從而降低類之間的耦合度。6.B解析：享元模式（FlyweightPattern）主要解決在系統(tǒng)中添加或刪除組件時，不改變其他組件的代碼。它通過共享盡可能多的相似對象來減少內(nèi)存占用。7.C解析：組合模式（CompositePattern）主要解決類之間層次結構的問題。它將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構，使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。8.A解析：開閉原則（Open-ClosedPrinciple）要求軟件實體應該對擴展開放，對修改封閉。這意味著在軟件設計過程中，應盡量減少對已有代碼的修改。9.B解析：享元模式（FlyweightPattern）主要解決在系統(tǒng)中添加或刪除組件時，不改變其他組件的代碼。它通過共享盡可能多的相似對象來減少內(nèi)存占用。10.A解析：狀態(tài)模式（StatePattern）主要解決在系統(tǒng)中添加或刪除組件時，不改變其他組件的代碼。它允許對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時改變其行為。二、填空題（每空2分，共20分）1.設計模式、設計原則、設計規(guī)范解析：設計模式是軟件設計中的一種通用解決方案，設計原則是指導軟件設計的基本準則，設計規(guī)范是對軟件設計過程中的一些具體要求。2.創(chuàng)建型模式、結構型模式、行為型模式解析：這三種模式是面向?qū)ο笤O計模式的主要分類，分別解決對象的創(chuàng)建、對象的結構和對象的行為問題。3.組合模式、適配器模式、裝飾者模式、橋接模式解析：這四種模式是結構型模式的主要類型，它們通過組合、適配、裝飾和橋接等手段，解決對象之間的結構關系。4.策略模式、觀察者模式、模板方法模式、狀態(tài)模式解析：這四種模式是行為型模式的主要類型，它們通過策略、觀察者、模板和狀態(tài)等手段，解決對象之間的行為關系。5.擴展、修改、封閉、開放解析：開閉原則要求軟件實體應該對擴展開放，對修改封閉，即允許對系統(tǒng)的擴展，但不允許對已有代碼進行修改。6.抽象、具體、高層模塊、低層模塊解析：依賴倒置原則要求高層模塊不應該依賴于低層模塊，兩者都依賴于抽象，即高層模塊依賴于抽象，低層模塊依賴于具體實現(xiàn)。7.變化、原因解析：單一職責原則要求一個類應該只有一個引起變化的原因，即一個類只負責一項職責。8.子類、基類解析：里氏替換原則要求子類可以替換掉它的基類，并出現(xiàn)在任何使用基類的地方。9.客戶端、系統(tǒng)解析：迪米特法則要求一個類應該對系統(tǒng)負責，而不是對客戶端負責，即一個類應該盡量減少與外部系統(tǒng)的交互。10.接口、實現(xiàn)解析：接口隔離原則要求多個特定客戶端接口優(yōu)于一個寬泛用途的接口，即接口應盡量滿足特定客戶端的需求。三、判斷題（每題2分，共20分）1.√解析：設計模式是軟件設計中的一種通用解決方案，它可以幫助解決軟件設計中遇到的各種問題。2.√解析：單例模式（SingletonPattern）確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點，適用于需要全局訪問單例對象的情況。3.√解析：工廠方法模式（FactoryMethodPattern）將對象的創(chuàng)建推遲到子類中進行，以實現(xiàn)創(chuàng)建邏輯的封裝，適用于創(chuàng)建邏輯復雜且需要根據(jù)不同情況創(chuàng)建不同對象的情況。4.√解析：建造者模式（BuilderPattern）將一個復雜對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創(chuàng)建不同的表示，適用于創(chuàng)建復雜對象且對象構建過程需要分步進行的情況。5.√解析：抽象工廠模式（AbstractFactoryPattern）提供一個接口，用于創(chuàng)建相關或依賴對象的家族，而不需要明確指定具體類，適用于創(chuàng)建一組相關或依賴對象的家族的情況。6.√解析：組合模式（CompositePattern）將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構，適用于需要表示具有部分-整體關系的對象層次結構的情況。7.√解析：適配器模式（AdapterPattern）允許接口不兼容的類協(xié)同工作，即它使原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作，適用于需要使用不兼容的接口的類協(xié)同工作的情況。8.√解析：裝飾者模式（DecoratorPattern）在不改變現(xiàn)有對象結構的基礎上，動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責，適用于需要動態(tài)地給一個對象添加額外功能的情況。9.√解析：門面模式（FacadePattern）提供了一個統(tǒng)一的接口，用來訪問子系統(tǒng)中的一群接口，它簡化了子系統(tǒng)之間的交互，適用于子系統(tǒng)復雜且用戶只需要部分功能的情況。10.√解析：觀察者模式（ObserverPattern）定義了對象之間的一對多依賴關系，當一個對象改變狀態(tài)時，所有依賴于它的對象都會得到通知并自動更新，適用于對象之間需要通信和協(xié)作的情況。四、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述工廠方法模式的基本概念及其應用場景。解析：工廠方法模式是一種創(chuàng)建型模式，它將對象的創(chuàng)建推遲到子類中進行，以實現(xiàn)創(chuàng)建邏輯的封裝?；靖拍畎ǎ海?）定義一個用于創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類。（2）讓子類決定實例化哪一個類，它將對象的創(chuàng)建工作推遲到子類中進行。應用場景：（1）當一個類的實例化過程非常復雜，需要經(jīng)過多個步驟才能完成時。（2）當一個類不知道它所必須創(chuàng)建的對象的類的時候。（3）當一個類希望由子類來指定創(chuàng)建的對象時。2.解釋組合模式中的“部分-整體”概念，并說明其在軟件設計中的作用。解析：“部分-整體”概念是指將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”的層次結構。在組合模式中，部分對象和整體對象具有相同的接口，使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。作用：（1）簡化用戶對復雜對象的使用，用戶只需要操作樹形結構中的頂層對象即可。（2）提高系統(tǒng)的可擴展性，通過添加新的部分類或整體類，可以擴展系統(tǒng)的功能。（3）提高系統(tǒng)的可維護性，通過組合模式，可以降低類之間的耦合度，使得系統(tǒng)更加靈活。3.簡述適配器模式的核心思想，并舉例說明其在實際項目中的應用。解析：適配器模式的核心思想是將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。舉例：在實際項目中，假設有一個舊的系統(tǒng)接口，它使用一個特定的協(xié)議進行通信?，F(xiàn)在需要將這個舊系統(tǒng)與一個新的系統(tǒng)進行集成，而新的系統(tǒng)使用另一種協(xié)議進行通信。在這種情況下，可以使用適配器模式來解決這個問題。具體實現(xiàn)：（1）創(chuàng)建一個適配器類，該類實現(xiàn)新的系統(tǒng)接口，并包含一個成員變量用于引用舊的系統(tǒng)接口。（2）在適配器類中，將新的系統(tǒng)接口的調(diào)用轉(zhuǎn)換為對舊系統(tǒng)接口的調(diào)用。（3）將適配器對象傳遞給新的系統(tǒng)，使其能夠與舊系統(tǒng)進行通信。五、論述題（20分）論述設計模式在軟件設計中的重要性，并舉例說明至少三種設計模式在軟件設計中的應用及其優(yōu)勢。解析：設計模式在軟件設計中的重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高代碼的可讀性和可維護性：設計模式提供了一系列成熟的解決方案，使得代碼更加簡潔、易于理解和維護。（2）降低類之間的耦合度：設計模式通過封裝、解耦等手段，降低了類之間的依賴關系，提高了系統(tǒng)的靈活性。（3）提高系統(tǒng)的可擴展性：設計模式使得系統(tǒng)更容易擴展，通過添加新的類或修改現(xiàn)有類，可以實現(xiàn)新的功能。（4）提高系統(tǒng)的重用性：設計模式提供了一系列可重用的解決方案，減少了重復勞動，提高了開發(fā)效率。舉例說明：1.單例模式：單例模式確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點。在數(shù)據(jù)庫連接管理、日志管理等場景中，單例模式可以確保全局只有一個實例，避免資源浪費和沖突。優(yōu)勢：簡化了實例化過程，降低了資源消耗，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.工廠方法模式：工廠方法模式將對象的創(chuàng)建推遲到子類中進行，以實現(xiàn)創(chuàng)建邏輯的封裝。在創(chuàng)建復雜對象或需要根據(jù)不同情況創(chuàng)建不同對象的情況下，工廠方法模式可以提高代碼的可維護性和可擴展性。優(yōu)勢：簡化了對象創(chuàng)建過程，提高了代碼的可讀性和可維護性，降低了類之間的耦合度。3.適配器模式：適配器模式允許接口不兼容的類協(xié)同工作，即它使原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。在集成第三方庫、框架或舊系統(tǒng)時，適配器模式可以解決接口不兼容的問題。優(yōu)勢：提高了系統(tǒng)的兼容性，降低了類之間的耦合度，提高了代碼的可重用性。六、案例分析題（30分）設計購物車模塊的類圖如下：```+----------------++-----------------+|Product||ShoppingCart|+----------------++-----------------+|-name:String||-productList:List<Product>||-price:Double||-totalAmount: