程式設計　申論題歷屆試題與參考架構

112 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   關於下列 C 程式碼，請說明程式執行後，程式碼編號 27~33 的輸出，以及其運算邏輯。（25 分）01 #include <stdio.h> 02 #define SIZE 30 03 typedef enum direction {North, South, East=3, West} dir_t; 04 int f1(int a, int b) { 05 int x = 3.0/a; 06 double y = (a/2)*(b%3) + x; 07 return y; 08 } 09 int f2(dir_t d) { 10 d= (North+East)/2 > d? East: West; 11 return d; 12 } 13 int f3(int a, int b) { 14 if (b==a || b<=1) return a+b; 15 else if (a<=1) return b-a; 16 else return f3(a-b, a-1)+b+a; 17 } 18 int f4(int a, int b) { 19 int data[SIZE]; 20 for (int i=1, k=0; i<a; i++) { 21 if (i%2==0) data[k++]=i; 22 } 23 return data[b]; 24 } 25 unsigned int f5(unsigned int a, unsigned int b) { return (~a&b); } 26 int main() { 27 printf("%d\n", f1(10, 4)); 28 printf("%d\n", f2(South)); 29 printf("%d\n", f3(6, 4)); 30 printf("%u\n", f3(7, 4)); 31 printf("%d\n", f4(20, 5)); 32 printf("%d\n", f4(10, 4)); 33 printf("%u\n", f5(4, 7)); 34 return 0; 35 }

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考 C 語言的型別轉換、整數運算、enum 數值、遞迴追蹤與位元運算。作答重點是逐行手動追蹤，每個輸出都要寫出中間值，讓閱卷者看到運算邏輯，而不是只寫答案。

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2. 2

   針對下列 C++程式，請標示出 Except 類別的 f1, …, f6 函式中有問題的函式，與說明其問題之原因；並請說明若將有問題的函式和程式碼刪除，其程式執行後之輸出。（25 分）01 #include <stdexcept> 32 void Except::f3() { 02 #include <iostream> 33 try { 03 #include <string> 34 f1(-1); 04 using namespace std; 35 cout<<"ok"<<endl; 05 class Except{ 36 }catch(exception &e) { 06 public: 37 cout<<"exc2"<<endl; 07 void f1(int c); 38 } 08 void f2(); 39 } 09 void f3(); 40 void Except::f4() { 10 void f4(); 41 try { 11 void f5(); 42 throw out_of_range("no"); 12 void f6(); 43 }catch(out_of_range &e) { 13 }; 44 cout<<e.what()<<endl; 14 int main() { 45 cout<<"exc3"<<endl; 15 Except e; 46 } 16 e.f1(1); 47 } 17 e.f2(); 48 void Except::f5() { 18 e.f3(); 49 try { 19 e.f4(); 50 throw out_of_range("yes"); 20 e.f5(); 51 }catch(exception &e) { 21 e.f6(); 52 cout<<"exc41"<<endl; 22 return 0; 53 }catch(out_of_range &e) { 23 } 54 cout<<e.what()<<endl; 24 void Except::f1(int c) { 55 cout<<"exc42"<<endl; 25 if (c<0) 56 } 26 throw out_of_range("large"); 57 } 27 cout<<"exc1"<<endl; 58 void Except::f6() { 28 } 59 try { 29 void Except::f2() { 60 throw out_of_range("ok"); 30 f1(-1); 61 }finally { 31 } 62 cout<<"exc6"<<endl;; 63 } 64 }

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

3. 3

   針對下列 Java 程式碼，請完成統一塑模語言（UML）類別圖(a)~(e)；另外請標示出錯誤程式碼行數並說明錯誤原因；以及說明若將錯誤行數程式碼予以註解後，執行其程式的輸出。（25 分）01 import java.io.*; 02 interface Pet { 03 public abstract int eat(int f); 04 }; 05 class Dog implements Pet { 06 public Dog(int f) {food = f; } 07 public int eat(int f) { 08 food += f; 09 return food; 10 } 11 private int food; 12 }; 13 public class Main{ 14 public static void main(String[] args) { 15 Pet d1 = new Pet(); 16 Pet d2 = new Dog(); 17 Pet d3 = new Dog(5); 18 d1.eat(5); 19 d2.eat(5); 20 System.out.println("dog: "+d3.eat(5)); 21 } 22 }

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題結合 Java 的介面與實作、建構子規則、編譯錯誤判讀與 UML 類別圖。核心觀念是介面不能被實例化，類別只提供帶參數的建構子時，編譯器不會再產生預設建構子。

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4. 4

   針對下列 Python 程式碼，依序在兩個 Terminal 執行 server.py 和 client.py後，在 client.py 輸入 Tom 和 quit；請說明 client.py 的 Terminal 之輸出內容，並說明 Line 03, 04, 05 程式碼的運作邏輯。（25 分）01 # server.py 02 import socket 03 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 04 s.bind(('127.0.0.1', 7000)) 05 s.listen(5) print('wait for connection...') 08 while True: 09 conn, addr = s.accept() 10 print('connected by ' + str(addr)) 11 indata = conn.recv(1024) 12 print('recv: ' + indata.decode()) 13 if 'quit' in indata.decode(): 14 outdata = 'bye ' 15 else: 16 outdata = 'hi ' + indata.decode() 17 conn.send(outdata.encode()) conn.close() 20 if 'quit' in indata.decode(): 21 break 22 print('listen...') 23 s.close() 26 #client.py 27 import socket 28 while True: s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.connect(('127.0.0.1', 7000)) 32 name = input('>name:') 33 print('send: ' + name) 34 s.send(name.encode()) 35 indata = s.recv(1024) 36 s.close() 37 print('>' + indata.decode()) 38 if 'quit' in name: 39 break

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考 Python socket 程式設計，重點是 TCP 用戶端與伺服器端的溝通流程，以及 client 端畫面上實際印出的順序與文字。

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111 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   有關 C 程式設計，回答下列問題：

   （一）下列程式執行結果為何？（13 分）

   （二）下列程式執行結果為何？（10 分）

   （23 分）

2. 2

   有關 Python 程式設計，回答下列問題：

   （一）以下程式執行時，輸入正數為 15 和 21 時，其輸出結果分別為何？（14 分）

   （二）以下是將 x = [-5, 16, 30, -11, 26, -22] 整數串列，利用氣泡排序法，由小到大逐次排列，並顯示每一次排列的 python 主程式，此程式執行結果如下：寫出氣泡排序法的 func_2_2(x)函數，來完成上述程式。（11 分）

   （25 分）

3. 3

   有關 C++程式設計，回答以下問題：建立一個 Rect 類別，其 Rect.h 定義如下：其屬性有 length 和 width，每個屬性內定為 1.0。提供計算矩形周長（perimeter）和面積（area）的成員函數。另外，提供寬度屬性的設定（setWidth）和獲取（getWidth）函數，也提供長度屬性的設定（setLength）和獲取（getLength）函數。設定函數要檢查長度和寬度均為大於 0.0 且小於 20.0 的浮點數。以下為測試 Rect 類別的主程式：執行結果如下：寫出 Rect.h 中的 Rect( )，setWidth( )，setLength( )，getWidth( )，getLength( )，perimeter( )，area( )等 C++函數，來完成上述主程式和執行結果的功能。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考 C++ 類別設計：以封裝隱藏資料成員，並在設定函數中驗證輸入範圍。作答要點是建構子預設值、setter 的檢查條件、getter 與計算函數如何配合主程式。

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4. 4

   有關 Java 程式設計，回答下列問題：

   （一）寫一找尋小於 10,000 的完美數（Perfect number）程式，所謂完美數是指：如果一個正整數等於它所有正因數的和，但不包括它自己，則此正整數被稱為完美數。例如，6 是第一個完美數，因為 6 = 3 + 2 + 1。接下來是 28 = 14 + 7 + 4 + 2 + 1。（11 分）

   （二）以下程式功能為何？當輸入 32，56，80 時，其輸出結果分別為多少？（16 分）

   （27 分）

110 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請問下列程式碼之輸出結果為何？（25 分）#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int function(int n) { if (n < 10) return n; int sum = 0; while (n > 0) { sum += n % 10; n /= 10; } return function(sum); } int main() { int n = 12345; int output; output = function(n); printf("output%d\n", output); return 0; }

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題是遞迴函數的追蹤題，函數的作用是不斷把一個正整數的各位數字相加，直到剩下個位數為止，也就是求數根（digital root）。

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2. 2

   假設一堆疊（Stack）的推入（Push）順序為：123、234、345、456、567，並且途中可以隨意彈出（Pop）取值，則下列彈出（Pop）取值之順序有無可能出現？345、567、456、234、123若有可能，請依序將推入（Push）與彈出（Pop）的步驟列出。若無可能，請解釋原因為何？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考堆疊（Stack）後進先出（LIFO）的特性，題目給定推入順序，判斷某個彈出順序是否可能。作答時直接模擬推入與彈出，若可行就列出完整步驟。

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3. 3

   請問下列程式碼之輸出結果以及該程式碼的目的為何？（25 分）#include "stdio.h" int f(int a, int b) { if(a%b == 0) return b; return f(b,a%b); } int main(void) { printf("f(21,9) = %d\n",f(21,9)); printf("f(6,44) = %d\n",f(6,44)); return 0; }

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題是遞迴版的輾轉相除法（歐幾里得演算法），函數 f(a,b) 計算 a 與 b 的最大公因數（GCD）。作答需寫出兩個輸出結果與程式目的。

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4. 4

   請問下列程式碼之輸出結果為何？（25 分）#include <stdio.h> #include <stdlib.h> void function(int a, int b) { printf("a=%d,b=%d\n", a, b); for (i = 0; i < 8; i++) { if (!(a > 10 && b < 10) && (a <= 10 || b >= 10)) { a = a + 1; b = b - 1; printf("a=%d,b=%d\n", a, b); } } } int main() { int x = 5; int y = 10; function(x, y); return 0; }

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題表面是迴圈與邏輯運算式的追蹤題，但程式碼中有一個陷阱：函數內的迴圈變數 i 沒有宣告。作答時要先指出編譯問題，再在補上宣告的前提下寫出輸出結果。

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109 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請使用 Java、C#、C++或 Python 等物件導向程式語言，建立矩陣相關運算的系統，系統一共有三個類別，分別為抽象類別 Matrix，實作類別MatrixMultiply 及 MatrixAdd，其中：（30分）＊抽象類別 Matrix 中所有的變數跟方法皆為 protected，主要包含了：．matrix1, matrix2, resultM 三個實數值二維 matrices 資料．一個抽象的 checkDimension( )方法，用來檢查 matrix1跟 matrix2是否適合做所指定的運算．一個抽象的 matrixOperation( )方法，用來對 matrix1跟 matrix2進行運算．一個 setMatrix( )方法，可以將所傳入的兩個 matrices 複製到 matrix1, matrix2．改寫物件的 toString( )方法，可以顯示 matrix1, matrix2及 resultM 的內容＊類別 MatrixMultiply，繼承類別 Matrix：．實作 Matrix 中的兩個抽象方法，分別可以實現父類別內 matrix1及matrix2進行乘法時的維度檢查及乘法運算，進行運算前會主動呼叫checkDimension( )，確定是否可以進行相關運算，如無法運算，resultM 會被設定為 null 並回傳，否則進行運算，結果存於父類別的resultM 並回傳．一個空建構子及一個可以接受兩個二維 matrices 的建構子，建構子中呼叫父類別的 setMatrix( )方法，設定 matrix1及 matrix2（空建構子會將 matrix1及 matrix2設為 null）＊類別 MatrixAdd，同 MatrixMultiply，僅實作抽象方法時，是以 matrices加法為對象，進行維度的檢查及運算

   （30 分）

   參考架構・破題

   本題考物件導向三大特性中的抽象化、繼承與多型：以抽象類別定義共同介面與資料，由子類別各自實作維度檢查與運算，並示範 protected 存取控制與 toString 覆寫。

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2. 2

   請使用 Java、C、C++、C#或 Python，分別使用 iterative 跟 recursive 方法，撰寫二元搜尋法，搜尋已排序的整數值數列。（20分）註：假設數列資料是以具有 array 性質的 list 來存放＊模組程式應能接受欲搜尋的資料及已排序數列的相關資料＊模組程式應回傳所欲搜尋的資料是否在數列資料中

   （20 分）

   參考架構・破題

   二元搜尋法在已排序數列中每次比較中間元素、將搜尋範圍減半，時間複雜度 O(log n)。本題要求同一演算法分別以迴圈與遞迴實作，並回傳是否找到。

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3. 3

   請使用 Java、C、C++、C#或 Python 撰寫相關程式模組，使用 stack（先進後出的線性資料結構）來完成 preorder 的深度優先（Depth First Search）樹狀圖追蹤（traversal）。（25分）註：假設樹狀圖的節點資料可以為任意型別註：假設樹狀圖的節點結構內含三個全域變數：資料、父節點、所有子節點串接的 linked list＊模組程式應能接受樹狀圖的樹根＊模組程式應以字串數列方式，回傳樹狀圖追蹤的結果（以空白、逗號或換行符號區隔資料字串）＊樹狀圖中的節點需另以獨立的 class 定義節點資料、相關的建構子（Constructor）與存取子（Accessor/Mutator）

   （25 分）

   參考架構・破題

   前序深度優先追蹤是先拜訪節點、再依序拜訪各子樹。題目禁止只用遞迴，而要以 stack 模擬遞迴，關鍵在子節點須「反序推入」才能保持由左到右的拜訪順序；另需以獨立類別封裝節點。

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4. 4

   請使用 Java、C、C++、C#或 Python 撰寫相關模組程式，可以找出某一整數的所有 generator(s)。（25分）digit-sum：正整數 N 的 digit-sum 定義為「該正整數本身跟構成該整數個別數字的總和」 ，如245的 digit-sum 為256，因為245+2+4+5等於256 generator：正整數 M 是正整數 N 的 digit-sum 時，則 N 為 M 的 generator如245是256的 generator如1979是2005的 generator，因為1979+1+9+7+9等於2005如198及207皆是216的 generator，而198是216最小的 generator＊模組程式應能接受使用者由標準輸入裝置所輸入的資料＊模組程式中應控制使用者輸入資料的正確性與合法性，如輸入資料非正整數，程式應顯示輸入資料不正確的訊息，然後結束程式＊輸入資料無誤，執行程式後，應顯示該輸入資料的所有 generator(s)

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題核心是搜尋範圍的推導：若 N 是 M 的 generator，則 N < M，且 N 的各位數和最多為 9 × M 的位數 d，故只需檢查 M − 9d 到 M − 1 之間的整數，再加上輸入驗證與例外處理。

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其他等別的「程式設計」

• 程式設計（高考三級）（8 題）