115 身心障礙特考四等 資訊處理 程式設計概要 考古題詳解
第 一 題25 分
請根據下方 C 語言的程式碼片段，回答下列問題：
// 方法（A）：巨集定義
#define CALC(x, y) ( x * y + x)
// 方法（B）：函式定義
int calc(int x, int y) {
return x * y + x;
}
int main() { int a = 2, b = 3;
// 執行方法（A）
int resultA = CALC(++a, b + 2);
a = 2; // 重置 a 的值進行方法（B）
int resultB = calc(++a, b + 2);
return 0;
}
（一）請寫出 巨集展開後的實際運算式，並據此計算 的值。（5 分）
（二）請問方法（A）以及方法（B）在參數處理方式及實際執行結果上的差異。（10 分）
（三）若將方法（A）修正為：
#define CALC(x, y) ((x) * (y) + (x))
以便解決運算優先順序之問題，請說明是否可以得到與方法（B）相同的結果？（10 分）
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核心觀念
本題考查 C 語言的前置處理器巨集展開與函式呼叫的差異：
- 巨集在編譯前進行文字替換；引數代入後，運算式依 C 語言的運算子優先順序及結合方向求值。
- 函式呼叫會先求出各引數的值，再將值傳入函式。此例中，函式內的
x、y是各自的區域參數。 - 加上括號可以避免巨集引數代入後發生優先順序錯誤，但不會讓巨集只求值一次，也不會消除重複使用引數的副作用。
解題方法
（一）巨集展開與 resultA
巨集定義為：
#define CALC(x, y) ( x * y + x)
將 ++a 代入 x，將 b + 2 代入 y，得到：
( ++a * b + 2 + ++a)
注意，巨集本體中的 y 前面沒有括號，因此 b + 2 代入後，乘法只會先乘上 b；整個式子等同於：
((++a * b) + 2 + ++a)
在 resultA 這行執行前，、。但這個運算式在同一個完整運算式中對 a 做了兩次未排序的修改：一次是第一個 ++a，另一次是最後一個 ++a。C 語言不保證這兩次修改的先後順序；依 C 語言標準，此處行為未定義（undefined behavior）。
因此，不能由標準 C 語言規則得出唯一的 resultA 數值。不能把兩次遞增擅自排成先後次序，再據此給出確定數值。
（二）方法（A）與方法（B）的差異
方法（A）是前處理器巨集，呼叫時直接以文字替換引數。由於 x 在巨集本體中出現兩次，++a 也會出現兩次，造成同一完整運算式內重複修改 a，因此行為未定義；
第 二 題25 分
請根據下方 Java 程式碼，回答下列問題：
class Main { public static void main(String[] args) { int[] myArr = {10, 20}; modify(myArr);
for (int i : myArr) {
System.out.print(i + " ");
}
}
public static void modify(int[] arr) {
arr[0] = 100; // 操作 A
arr = new int[]{1, 2, 3}; // 操作 B
arr[0] = 999; // 操作 C
}
}
（一）請比較一般程式語言中函式參數傳遞機制，傳值（Pass by value）與傳參考（Pass by reference）的差異。（5 分）
（二）請寫出上方程式碼執行後輸出的結果。（5 分）
（三）請依據上方程式碼的輸出結果，說明 Java 在傳遞陣列參數之機制，其本質是採用傳值還是傳參考？請結合操作 B 以及其後續的指令，解釋為何輸出結果符合該機制。（15 分）
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核心觀念
本題考查函式參數的傳遞方式，以及 Java 傳遞陣列參數時的行為。
- 傳值（Pass by value）：函式取得引數值的副本。函式內重新指定參數，只會改變該副本，不會改變呼叫端的變數。
- 傳參考（Pass by reference）：函式直接取得呼叫端變數的參考；函式內重新指定參數，會使呼叫端變數也指向新的對象。
Java 一律採用傳值。傳入基本型別時，複製的是基本型別的值；傳入物件或陣列時，複製的是物件參考的值。因此，呼叫端與函式中的參數可以透過參考值指向同一個陣列，但函式重新指定參數，不會改變呼叫端的陣列參考。
解題方法
依序追蹤呼叫端陣列，以及 modify 方法內參數 arr 所指向的陣列：
- 初始狀態：
myArr指向內容為[10, 20]的陣列；呼叫modify(myArr)時，arr取得該參考值的副本，因此兩者暫時指向同一陣列。 - 操作 A：
arr[0] = 100：透過arr修改共同指向的陣列，陣列內容變成[100, 20]。因此myArr所指的內容也已改變。 - 操作 B：
arr = new int[]{1, 2, 3}：建立新陣列，並將方法內的區域參數arr改為指向新陣列。
第 三 題25 分
請根據下方的 Java 程式碼，回答下列問題：
class Animal { void eat() { System.out.print("Generic.."); } }
class Bird extends Animal { void eat() { super.eat(); System.out.print("Using beak(喙)"); }
void fly() {
System.out.println("I can fly");
}
}
（一）請說明過載（Overloading）以及覆寫（Overriding）在 Java 程式語言上的差別。（3 分）
（二）上方程式碼展現了那種特性（Overloading 或是 Overriding）？（2 分）
（三）請寫出執行 的輸出結果。（5 分）
（四）根據上方程式碼，Bird 類別具備飛行 的方法，當要新增一個 Ostrich（鴕鳥，屬於鳥類但卻不會飛行）類別，若採用直接繼承 Bird 類別會遇到什麼問題？（5 分）
（五）根據（四）所面臨的問題，請提出兩種解決該問題的方法。（10 分）
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核心觀念
本題考查 Java 的方法過載（Overloading）、方法覆寫（Overriding），以及物件導向設計中的繼承與「不適當繼承」問題。
- 過載：同一個類別中有多個同名方法，但參數列不同，例如參數個數、型別或順序不同。呼叫哪個方法，主要依編譯時期的參數型態決定。
- 覆寫：子類別重新提供父類別既有方法的實作。方法名稱與參數列須相同，回傳型別須相同或符合 Java 的協變回傳型別規則，且存取權限不可縮小。呼叫實例方法時，會依執行時期物件的實際類別決定執行哪個實作。
- 繼承設計問題：子類別若繼承了不符合自身能力或行為的方法，會造成類別模型不合理，並違反里氏替換原則（Liskov Substitution Principle, LSP）的精神。
解題方法
（一）過載與覆寫的差別
| 比較項目 | 過載 Overloading | 覆寫 Overriding |
|---|---|---|
| 發生位置 | 通常在同一類別中 | 父類別與子類別之間 |
| 方法名稱 | 相同 | 相同 |
| 參數列 | 必須不同 | 必須相同 |
| 判定時機 | 編譯時期依參數列選擇 | 執行時期依實際物件型別分派 |
| 與繼承關係 | 不一定需要繼承 | 需要有繼承或介面實作關係 |
**注意：**只改變回傳型別而不改變參數列，不能構成方法過載；子類別若寫出相同名稱但不同參數的方法，屬於過載，不是覆寫。
（二）程式碼展現的特性
Animal 宣告了 eat，而 Bird extends Animal 又宣告了相同名稱、相同參數列的 eat，因此 Bird.eat 覆寫了 Animal.eat。
super.eat 是在子類別覆寫方法中明確呼叫父類別的 eat 實作，不會因此變成過載。
（三）new Bird.eat 的輸出
依序追蹤方法執行：
- 呼叫
Bird物件的eat。 super.eat執行Animal.eat，輸出Generic..。- 接著執行
Bird.eat中的第二個System.out.print，輸出Using beak(喙)。 - 兩處都使用
print，不會自動換行。
因此輸出為：
Generic..Using beak(喙)
（四）直接讓 Ostrich 繼承 Bird 的問題
Bird 提供 fly 方法。若 Ostrich extends Bird，鴕鳥便會繼承 fly，即使鴕鳥不會飛，程式介面仍允許呼叫 new Ostrich.fly。
若鴕鳥不支援飛行，繼承來的方法就不符合鴕鳥的實際行為；若將 fly 覆寫成空方法或丟出例外，則又使呼叫端無法一致地依賴 Bird 的飛行能力。這是父類別把「鳥」與「會飛」綁在一起所造成的設計缺陷，也違反 LSP 的設計精神。
（五）兩種解決方法
方法一：將共同行為抽到較一般的父類別，另以飛行介面表示飛行能力
讓 Bird 僅代表鳥類的共通特徵，將 fly 移至介面，例如：
第 四 題25 分
下方 Java 程式碼中， 方法根據支付方式之字串會執行不同邏輯。此設計的問題是：每新增一種支付方式，都必須修改 方法。為了解決這個問題，可以透過繼承與多型的方式提高程式維護性。請使用 Java 的繼承與多型重構此程式，並完成下列要求：
public class PaymentService { public void process(String type, double amount) { if (type.equals("CreditCard")) { System.out.println("Processing Credit Card: " + amount); } else if (type.equals("PayPal")) { System.out.println("Processing PayPal: " + amount); }
// 未來若增加 TaiwanPay，必須在此繼續修改代碼
}
}
（一）定義一個抽象類別 Payment。（5 分）
（二）將不同支付方式（包含新增之 TaiwanPay）的處理邏輯移至對應子類別。（15 分）
（三）寫出重構後呼叫端使用方式。（5 分）
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核心觀念
本題考查 Java 的抽象類別、繼承與多型，以及如何將依支付方式判斷的條件分支改為由各支付類別分別處理。
原程式使用 if-else 判斷支付方式；新增 TaiwanPay 時，必須修改 PaymentService.process。重構後，PaymentService 只接收抽象型別 Payment，並呼叫其 process 方法；實際執行哪種支付邏輯，由傳入物件的執行期型別決定。
解題方法
先定義抽象類別 Payment，宣告共同操作 process(double amount)。再讓信用卡、PayPal 與 TaiwanPay 類別繼承 Payment，各自覆寫處理方法。最後，讓 PaymentService 接收 Payment 參數並呼叫方法，不再判斷支付方式字串。
abstract class Payment {
public abstract void process(double amount);
}
抽象類別可作為共同型別，並要求子類別實作抽象方法。由於 Payment 無法直接建立物件，呼叫端須傳入具體子類別的物件。