107 身心障礙特考四等 資訊處理 資料處理概要 考古題詳解

核心觀念

本題測驗「基礎資料結構」的核心概念與實作能力，主要涵蓋三個知識維度：

1. 線性資料結構之存取限制與比較：理解堆疊（Stack）與佇列（Queue）在抽象資料型態（ADT）上的存取規則（LIFO 與 FIFO）及其操作端點的根本差異。
2. 系統執行時期的記憶體架構（Runtime Storage Architecture）：程式執行副程式（Subroutine / Function）呼叫時，控制權轉移、參數傳遞、區域變數生命週期與返回位址（Return Address）的維護機制。
3. 鏈結串列（Linked List）的動態指標運算：使用指標實作佇列（Linked Queue）時，前端指標（front）與尾端指標（rear）的定義，以及新增節點（Enqueue）時的指標轉移與空佇列邊界條件處理。

解題方法

(一) 堆疊與佇列的資料結構差異

從「存取原則」、「操作端點」、「主要運算」與「典型應用」四個構面進行對比：

• 堆疊（Stack）：遵循「後進先出」（LIFO, Last-In-First-Out）原則。資料的插入與刪除均在同一端進行，該端稱為「頂端」（Top），另一端封閉稱為「底端」（Bottom）。
• 佇列（Queue）：遵循「先進先出」（FIFO, First-In-First-Out）原則。資料的操作在兩端分別進行，插入端稱為「尾端」（Rear 或 Back），刪除端稱為「前端」（Front）。

(二) 副程式呼叫所使用的資料結構

• 程式執行副程式呼叫時，使用堆疊（Stack），在系統架構中通稱為呼叫堆疊（Call Stack）​或執行時期堆疊（Runtime Stack）。
• 原因剖析：副程式呼叫具有「巢狀呼叫（Nested Call）」與「遞迴呼叫（Recursive Call）」的特性，最後被呼叫的副程式必須最先執行完畢並返回（滿足 LIFO 原則）。每次呼叫副程式時，系統會將「活躍紀錄（Activation Record / Stack Frame）」推入（Push）堆疊中，內含返回位址、引數、暫存器狀態及區域變數；當該副程式執行結束時，再將其彈出（Pop），控制權即正確返回上一層呼叫者。

(三) 以指標在串列上實作佇列的新增運算

1. 指標定義：

• 節點型態（Node）：包含資料欄位（data）與鏈結指標欄位（next）。
• 佇列指標：
• front：指標型態，指向鏈結串列的第一個節點（負責 Dequeue 刪除端）。
• rear：指標型態，指向鏈結串列的最後一個節點（負責 Enqueue 新增端）。

2. 新增節點（Enqueue）的指標運算步驟：

• 配置新節點記憶體空間，令指標 $newNode$ 指向該節點，並設定 $newNode \to data = value$、$newNode \to next = \text{NULL}$。
• 情況一：佇列為空（Empty Queue，即 $front == \text{NULL}$ 或 $rear == \text{NULL}$） 新節點既是第一個節點也是最後一個節點，將兩指標同時指向新節點： $front = newNode$ $rear = newNode$
• 情況二：佇列非空（Non-empty Queue） 先將原本最後一個節點的指標指向新節點，再更新尾端指標： $rear \to next = newNode$ $rear = newNode$

選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項。依據公職閱卷給分標準，各小題之得分與扣分關鍵解析如下：

• 第 (一) 小題（10 分）：
• 必備得分點：必須明確寫出 LIFO 與 FIFO 的中文與英文全稱，並指出堆疊為「單端操作（Top）」、佇列為「雙端操作（Front 刪除、Rear 新增）」。
• 失分陷阱：若僅寫出 LIFO 與 FIFO 而未說明操作端點與基本指令（Push/Pop 與 Enqueue/Dequeue），得分通常僅能拿到一半（約 5 分）。
• 第 (二) 小題（5 分）：
• 必備得分點：寫出「堆疊（Stack）」或「呼叫堆疊（Call Stack）」，並簡要交代「最後呼叫的副程式最先返回，符合 LIFO 特性」以及儲存「返回位址 / 活躍紀錄」。
• 失分陷阱：只寫單字「Stack」而無任何推論說明，難以拿滿 5 分。
• 第 (三) 小題（10 分）：
• 必備得分點：必須完整定義 front、rear 與節點結構；演算法必須分成「空佇列」與「非空佇列」兩種情況討論。

核心觀念

本題評量電腦網路的基礎通訊原理與核心架構設計，包含以下三大主軸：

1. 通訊協定（Communication Protocol）：定義實體之間交換訊息時必須遵守的規則集。核心三要素為語法（Syntax）、語意（Semantics）​與時序（Timing）。
2. 階層式網路架構（Layered Network Architecture）：基於軟體工程的「分治法（Divide-and-Conquer）」與「資訊隱藏（Information Hiding）」原則（如 OSI 7 層模型、TCP/IP 4/5 層架構），實現模組化與介面標準化。
3. 滑動視窗機制（Sliding Window Protocol）：資料連結層（如 HDLC）與傳輸層（如 TCP）的關鍵傳輸機制，核心目的在於透過管線化（Pipelining）​克服傳統「停等協定（Stop-and-Wait）」的延遲缺陷，實現流量控制（Flow Control）​與可靠傳輸（Reliability）。

解題方法

本題為標準的國家考試申論問答題，應採取「定義破題 $\to$ 核心機制 $\to$ 列點說明主要作用／目的 $\to$ 實例佐證」的答題結構：

• 第 (一) 小題（5 分）：簡明扼要。先定義通訊協定，再引出三要素，最後精準歸納其在異質系統溝通中的核心功能。
• 第 (二) 小題（10 分）：配分較高，需由系統架構、工程維護、商業標準等多個構面深入切入，說明「為何不設計成單一巨大架構（Monolithic），而要分層」。
• 第 (三) 小題（10 分）：必須對比「停等協定」凸顯其效益，並圍繞「提高頻道利用率（Throughput）」與「流量控制（避免接收端 Buffer 溢位）」兩大核心功能，輔以重傳機制（Go-Back-N / Selective Repeat）與動態調整特性說明。

選項分析

本題為非選擇題（問答申論題），無選項分析。各子題評分權重與作答核心方向配置如下：

• 第 (一) 小題（5 分）：核心著重於「異質平台標準化互通」與「資訊格式與行為的規範」。
• 第 (二) 小題（10 分）：核心著重於「降低複雜度（模組化）」、「介面獨立性（易於抽換升級）」與「促進產業標準化」。
• 第 (三) 小題（10 分）：核心著重於「管線化傳輸提升頻寬利用率」、「接收端導向的流量控制」與「封包遺失與順序管理」。

解題技巧與常見陷阱

1. 第 (一) 小題陷阱：切忌只寫「讓電腦可以連上網路」等口語化答案，必須點出協定三要素（語法、語意、時序），此為閱卷老師的標準給分關鍵字。
2. 第 (二) 小題陷阱：許多考生會花大量篇幅默寫 OSI 7 層或 TCP/IP 的層級名稱，這是「答非所問」。題目問的是設計目的而非層級內容；層級名稱僅能作為舉例，重點應放在「模組化、低耦合、高相容、易維護」。
3. 第 (三) 小題陷阱：常有考生將「流量控制（Flow Control）」與「壅塞控制（Congestion Control）」混為一談。滑動視窗的原生主要作用是流量控制（傳送端配合接收端緩衝區），而在 TCP 中雖結合了壅塞視窗（$cwnd$），但答題時務必先強調接收端通告視窗（$rwnd$）的流量控制本質與頻道管線化利用率。

【答案】

(一) 電腦網路通訊協定之主要作用

電腦網路通訊協定（Communication Protocol）是指在網路上進行資料交換的實體（Entities）之間，所共同遵守的一套規則、標準與約定。其組成包含語法（Syntax，資料格式與編碼）、語意（Semantics，控制資訊與錯誤處理含義）與時序（Timing，傳輸速率與事件先後順序）。其主要作用如下：

1. 實現異質系統的標準化通訊： 消弭不同硬體架構、作業系統與網路媒介之間的隔閡，讓各類異質電腦能以統一的語言相互對話。
2. 規範資料格式與交換程序：

核心觀念

本題屬於軟體工程與程式語言（Programming Languages）基礎範疇，主要測驗考生兩大核心觀念：

1. 結構化程式設計（Structured Programming）：其核心思想在於捨棄無條件跳躍指令（如 goto），主張僅使用「循序（Sequence）」、「選擇（Selection）」與「重複（Iteration）」三種基本控制結構，並配合「由上而下（Top-Down）」逐步精細化與模組化設計，以提升軟體品質。
2. 參數傳遞機制（Parameter Passing Mechanisms）：副程式呼叫時資料傳遞的方式，特別是「傳址呼叫（Call by Reference）」之底層運作原理（傳遞變數之記憶體位址而非複製其值），以及其在記憶體效能、資料雙向傳遞與副作用（Side Effect）之間的取捨。

解題方法

本題配分為 20 分，建議將版面劃分為兩大區塊作答，架構清晰、條列分明：

1. 第一部分（約 8～10 分）：結構化程式設計的主要優點

• 從軟體開發生命週期（開發、測試、維護）與程式碼品質（可讀性、可靠度）切入，歸納出 4 至 5 項關鍵優點，並輔以結構化設計的關鍵特性（如單一入口／單一出口、避免麵條式程式碼）進行佐證。

2. 第二部分（約 10～12 分）：傳址呼叫的作用及優缺點

• 作用：明確定義「實引數（Actual Parameter）」與「形引數（Formal Parameter）」共用同一記憶體位址的機制，說明其用途（直接修改主程式變數、回傳多個數值、傳遞大型資料結構）。
• 優點：由「執行效率（節省複製時間與堆疊空間）」及「彈性（突破單一回傳值限制）」切入。
• 缺點：由「軟體工程安全性（副作用、破壞資訊隱藏）」及「除錯困難度」切入。

選項分析

本題為四等國家考試之申論問答題，非選擇題，故無個別選項。評分重點在於專有名詞之精確度、邏輯架構完整性，以及能否具體點出傳址呼叫的底層記憶體行為與副作用。

解題技巧

1. 名詞對比法：說明傳址呼叫時，適度與「傳值呼叫（Call by Value）」對照，能更突顯傳址呼叫「不需複製資料」與「具副作用」的特性。
2. 避免空泛形容：切忌只寫「比較快」、「比較方便」；應精確使用「減少呼叫堆疊（Call Stack）記憶體消耗」、「消除多餘之複製運算」、「降低模組間的偶合度（Coupling）」等專業術語。
3. 配分對應原則：題目問了三個問題（優點、作用、優缺點），作答時各項必須設獨立小標，讓閱卷老師能迅速依配分指標給分。

【答案】

一、結構化程式設計之主要優點

結構化程式設計（Structured Programming）主張採用由上而下設計（Top-Down Design）與模組化分解，並僅使用「循序」、「選擇」與「重複」三種控制結構，規範程式具備「單一入口與單一出口（Single-entry, single-exit）」，其主要優點如下：

1. 提高程式碼可讀性與易理解性（Readability & Comprehensibility）： 限制或完全屏除無條件跳躍指令（如 goto 語句），消除邏輯錯綜複雜的「麵條式程式碼（Spaghetti Code）」，使程式執行流程清晰順暢，便於他人閱讀與接手。

核心觀念

本題測驗關聯式資料庫（Relational Database）中 SQL 的資料定義語言（Data Definition Language, DDL） 與 資料完整性限制條件（Integrity Constraints） 的實作能力：

1. 表格定義（CREATE TABLE）：

• 字元型態：固定長度字串使用 CHAR(n)，可變長度字串使用 VARCHAR(n)。題目指定「10 個字元」與「6 個字元」，以固定長度 CHAR 最為標準。
• 數值型態：題目指定「實數」，在標準 SQL 中可對應 REAL、FLOAT 或高精度浮點數 DOUBLE PRECISION；在金融實務上亦常使用定點小數 DECIMAL(p, s) 或 NUMERIC(p, s)。
• 實體完整性（Entity Integrity）：主鍵限制條件（PRIMARY KEY），確保資料列的唯一性且不得為空值（NOT NULL）。
• 使用者自訂完整性（User-defined Integrity）：值域檢查限制條件（CHECK），用於限制特定欄位的數值範圍（如結餘必須大於 $0$）。

2. 綱要修改（ALTER TABLE）：

• 藉由 ALTER TABLE ... ADD ... 語法向既有資料表動態追加新欄位。
• 時間型態：SQL 標準的時間相關型態包含 DATE（僅日期）、TIME（僅時間）與 TIMESTAMP（日期含時間）。

解題方法

(一) 表格綱要定義（CREATE TABLE）

1. 命名資料表：可自訂具代表性的名稱，例如 Account（帳戶）或 BankAccount。
2. 設定欄位名稱與型態：

• 帳號：設為 AccountID，型態為 CHAR(10)。
• 銀行行號：設為 BankCode，型態為 CHAR(6)。
• 結餘：設為 Balance，型態為 REAL（或 FLOAT、DECIMAL(15, 2)）。

3. 設定限制條件：

• 主鍵：使用 PRIMARY KEY (AccountID)。
• 結餘大於 0：使用欄位級或資料表級之條件約束 CHECK (Balance > 0)。