109 司法特考三等 檢察事務官電子資訊組 程式語言 考古題詳解

核心觀念

1. JSP 轉譯機制與生命週期（Translation & Life Cycle）： JSP 網頁在 Web 容器（如 Apache Tomcat）首次接收請求時，會先被轉譯（Translation）為對應的 Java Servlet 類別原始碼（繼承自 HttpJspBase），接著編譯（Compilation）成 Bytecode（.class）。因此，JSP 元素的語法差異本質上決定了該段程式碼「被放置在 Servlet 類別的何處」以及「變數的有效範圍（Scope）與生命週期」。
2. JSP 腳本元素（Scripting Elements）與註解：

• JSP 註解（<%-- --%>）：伺服端註解，於轉譯期直接被忽略，不編譯、不傳輸至客戶端。
• JSP 宣告（<%! %>）：定義類別層級的成員變數（Member Variables）或成員方法（Methods），位於轉譯後 Servlet 的 _jspService 方法之外。
• JSP 運算式（<%= %>）：將表達式計算結果轉換為字串並寫入回應串流（相當於 out.print(...)），位於 _jspService 內，結尾嚴禁加分號。
• JSP 小指令碼（<% %>）：撰寫一般的 Java 控制流程與邏輯，置於 _jspService 方法本體之內，每次請求皆會執行，變數為區域變數（Local Variables），每道陳述句結尾必須加分號。

3. 氣泡排序法（Bubble Sort）： 相鄰元素兩兩比較，若前項大於後項則進行交換，每輪將尚未排序範圍內的最大值「沉底」推至陣列末端。本題演算為標準遞增（由小到大）排序。

解題方法

（一）JSP 各元素功用說明

1. <%-- --%>（JSP 註解 / JSP Comment）：

• 功用：供程式開發人員在 JSP 原始碼中撰寫說明文字。
• 機制：屬於伺服器端註解。當 Web 容器將 JSP 轉譯為 Servlet 時，此標籤內的內容會被完全忽略，既不會出現在轉譯後的 Java 原始檔中，也不會被送至客戶端瀏覽器（於瀏覽器點選「檢視網頁原始碼」無法看到）。

2. <%! %>（JSP 宣告 / JSP Declaration）：

• 功用：用來宣告類別層級的成員變數（全域變數）、類別靜態變數或成員方法。
• 機制：內容會被直接放置於轉譯後 Servlet 類別本體之中、但位於 _jspService 方法之外。在此宣告的變數生命週期隨 Servlet 實例而存續，為所有請求（Requests）所共享，需注意執行緒安全（Thread-Safe）問題。

3. <%= %>（JSP 運算式 / JSP Expression）：

• 功用：用來計算一段 Java 運算式的值，並直接輸出至網頁客戶端。
• 機制：轉譯時會被封裝為 out.print(...) 敘述句置於 _jspService 方法內部。其內容必須能產生具體數值或物件（自動呼叫 toString 轉為字串輸出）。語法上絕對不能以分號（;）結尾。

4. <% %>（JSP 小指令碼 / JSP Scriptlet）：

• 功用：用來撰寫一般的 Java 程式邏輯（如條件分支 if-else、迴圈 for/while、物件實例化等）。
• 機制：內容會被原封不動搬移至 Servlet 的 _jspService 方法之內。在此處定義的變數屬於區域變數，每次客戶端發出請求調用服務時皆會重新配置，生命週期僅限於該次請求執行期間。每道 Java 陳述句結尾必須加上分號（;）。

（二）Java 指令套用為 JSP 程式與執行結果分析

1. 套用原則：

• 將原始 Java 的多行註解 /* Java 指令 */ 改寫為 JSP 註解 <%-- ... --%>。
• 變數宣告部分：可將暫存變數 temp 透過 <%! %> 宣告為成員變數（或將陣列宣告於此），以完整展現題目（一）要求之宣告語法。
• 演算法邏輯部分：陣列初始化、雙重迴圈的氣泡排序演算法屬於控制邏輯，放入 <% %> 小指令碼中。
• 輸出部分：將原本印至伺服器控制台的 System.out.print(...)，改以 <%= %> 搭配迴圈動態輸出至網頁用戶端。

2. 氣泡排序追蹤推導：

• 初始陣列：Array = {12, 5, 36, 43, 10}，長度 $len = 5$。
• 第一輪（$i = len - 2 = 3$），$j$ 由 $0$ 至 $3$：
• $j = 0$：比較 $Array[0]\,(12)$ 與 $Array[1]\,(5)$，因 $12 > 5$，交換 $\rightarrow \{5, 12, 36, 43, 10\}$。
• $j = 1$：比較 $Array[1]\,(12)$ 與 $Array[2]\,(36)$，不交換。
• $j = 2$：比較 $Array[2]\,(36)$ 與 $Array[3]\,(43)$，不交換。
• $j = 3$：比較 $Array[3]\,(43)$ 與 $Array[4]\,(10)$，因 $43 > 10$，交換 $\rightarrow \{5, 12, 36, 10, 43\}$。
• （本輪最大值 $43$ 浮至最末位）
• 第二輪（$i = 2$），$j$ 由 $0$ 至 $2$：
• $j = 0$：比較 $Array[0]\,(5)$ 與 $Array[1]\,(12)$，不交換。
• $j = 1$：比較 $Array[1]\,(12)$ 與 $Array[2]\,(36)$，不交換。
• $j = 2$：比較 $Array[2]\,(36)$ 與 $Array[3]\,(10)$，因 $36 > 10$，交換 $\rightarrow \{5, 12, 10, 36, 43\}$。
• （次大值 $36$ 定位）
• 第三輪（$i = 1$），$j$ 由 $0$ 至 $1$：
• $j = 0$：比較 $Array[0]\,(5)$ 與 $Array[1]\,(12)$，不交換。

核心觀念

本題考查程式語言（Programming Languages）中副程式呼叫時的引數傳遞機制（Parameter Passing Methods / Modes）。 副程式（Subprogram / Procedure / Function）執行時，呼叫端（Caller）與被呼叫端（Callee）必須透過引數進行資料交換。其核心理論涵蓋：

1. 資料流動模式（Data Transfer Modes）：

• 傳入模式（In mode）：呼叫端傳遞資料給副程式。
• 傳出模式（Out mode）：副程式將計算結果傳回呼叫端。
• 雙向模式（In/Out mode）：資料雙向流通。

2. 語意與求值時機（Evaluation Strategies）：

• 及早求值（Eager / Strict Evaluation）：引數在副程式執行前即完成求值。
• 延遲求值（Lazy / Non-strict Evaluation）：引數等到副程式內部實際需要時才進行求值。

3. 記憶體實作機制：利用堆疊訊框（Stack Frame / Activation Record）的本機變數配置、實體記憶體位址參照（Aliasing），或是閉包程式碼（Thunk）實作。

解題方法

依據經典程式語言設計理論（如 Sebesta 與 Pratt 等學者之體系），常見的六種呼叫副程式（引數傳遞）方法如下：

1. 傳值呼叫（Call-by-Value / Pass-by-Value）

• 傳遞模式：傳入模式（In mode）。
• 運作機制：呼叫副程式時，系統計算實引數（Actual Parameter）的值，並將該值複製到副程式形式引數（Formal Parameter）專屬的本機記憶體空間中。副程式內部對形式引數所做的任何更動，僅影響其區域變數，呼叫端的實引數數值完全不受影響。
• 優缺點：
• 優點：具安全性與封裝性，保護呼叫端的原始變數不被意外竄改。
• 缺點：若傳遞大型結構或陣列，複製成本高（需額外空間與時間複雜度）。
• 代表語言：C、Pascal（預設模式）、Java（基本資料型別）。

2. 傳結果呼叫（Call-by-Result / Pass-by-Result）

• 傳遞模式：傳出模式（Out mode）。
• 運作機制：呼叫副程式時，不自實引數傳入初始值；形式引數在副程式內部作為本機變數進行運算，待副程式執行結束即將返回時，才將形式引數的最終運算結果複製寫回呼叫端的實引數位址。
• 優缺點：
• 優點：語意專注於資料輸出，適合多回傳值設計。
• 缺點：若呼叫時傳入相同的實引數變數給多個結果參數（例如 sub(x, x)），因寫回記憶體的順序未定義，可能產生非決定性（Non-deterministic）錯誤。
• 代表語言：Ada（宣告為 out 模式的參數）。

3. 傳值結果呼叫（Call-by-Value-Result / Copy-in Copy-out / Copy-Restore）

• 傳遞模式：雙向模式（In/Out mode）。
• 運作機制：兼具傳值與傳結果的特質。呼叫副程式開始時，先將實引數的值複製給形式引數（Copy-in）；副程式執行期間，對形式引數的操作皆在區域記憶體完成；當副程式結束返回呼叫端前，再將形式引數的最新值複製回實引數（Copy-out）。
• 優缺點：
• 優點：副程式執行期間無須透過指標間接定址，存取效能高於純粹傳址。
• 缺點：需要兩次資料複製的開銷；若副程式中途發生未捕捉之例外中斷，實引數可能不會被寫回；且存在別名（Aliasing）不一致風險。
• 代表語言：Ada（宣告為 in out 模式且編譯器採複製實作時）、Fortran IV。

4. 傳址呼叫（Call-by-Reference / Pass-by-Reference）

• 傳遞模式：雙向模式（In/Out mode）。
• 運作機制：呼叫副程式時，傳遞實引數的「記憶體位址」（Memory Address / Reference）。此時形式引數直接成為實引數的「別名（Alias）」，副程式內部對形式引數的任何讀寫操作，皆透過位址即時反映到呼叫端的實引數本體。
• 優缺點：
• 優點：無論資料結構多大，僅傳遞固定大小的位址指標，空間與傳遞效率極高。
• 缺點：破壞資料封裝性，副程式容易產生非預期的副作用（Side Effects）；別名現象亦會阻礙編譯器的程式碼最佳化。
• 代表語言：C++（以 & 宣告參考參數）、Pascal（var 參數）、Fortran 77。

5. 傳名呼叫（Call-by-Name）

• 傳遞模式：雙向模式（In/Out mode，晚期繫結 Late Binding）。
• 運作機制：基於巨集展開與文字替換（Textual Substitution）原理。實引數在副程式呼叫時不進行求值，而是將副程式程式碼中出現形式引數之處，直接以實引數的文字表示式取代。底層實作上，編譯器會為引數產生稱為 Thunk（無引數輔助副程式）的閉包程式碼，每次副程式存取該引數時，都會重新執行一次 Thunk 進行動態求值。
• 優缺點：
• 優點：彈性極高，可實作如詹森裝置（Jensen's Device）等靈活演算法；

核心觀念

本題評量考生對 Python 資料科學核心生態系中 pandas 套件之架構、設計理念與核心特性的掌握程度。其核心觀念涵蓋：

1. 基礎依賴與定位：pandas 是以 NumPy 為基礎構建的高階資料分析與操作套件，旨在提供直覺、高效且靈活的結構化資料處理能力。
2. 核心資料結構抽象化：一維的 Series 與二維的 DataFrame，以及其結合「資料內容（Values）」與「軸標籤（Index/Columns）」的資料模型。
3. 資料處理生命週期：資料載入（I/O）、資料清洗（缺失值與異常值處理）、資料轉換（合併、分組聚合、塑形）至時間序列分析。

解題方法

本題為標準的資訊類科「套件功能與架構申論題」。作答時切忌僅以口語簡述「很好用、能畫表」，應採取由抽象資料結構到底層運算特性、由靜態結構到動態操作的系統化論述架構：

1. 點出底層基礎與兩大核心結構：明確寫出 Series 與 DataFrame，說明兩者的維度與特性。
2. 歸納六大關鍵特性：

• 標籤化索引與自動對齊機制（Automatic Alignment）。
• 健全的缺失值（Missing Data）處理能力。
• 彈性的資料重塑、樞紐分析與切片選取。
• 高效的「分割－套用－合併」（Split-Apply-Combine）群組聚合機制。
• 豐富且異質的資料讀寫（I/O）支援。
• 原生支援的時間序列（Time Series）功能。

3. 輔以底層效能與生態整合：提及底層透過 C/Cython 與 NumPy 實作向量化運算，兼顧開發彈性與執行效能。

選項分析

本題為申論問答題，非選擇題，故無個別選項之正誤判斷。評分重點在於是否具備結構化條列能力，並精確使用資訊專業術語（如：DataFrame、向量化運算、標籤對齊、Split-Apply-Combine 等）。

解題技巧

1. 答題架構口訣：「兩結構、雙對齊、洗缺失、分合組、時序通、高效讀」。
2. 高分關鍵：

• 務必提及「標籤對齊（Label Alignment）」，這是 pandas 與純粹的 NumPy 陣列最關鍵的差異。
• 提及重要方法或關鍵字（如 dropna、fillna、groupby、merge、date_range），以展現真實程式開發經驗。

3. 常見陷阱：

• 誤將 pandas 與純數值運算套件 NumPy 混為一談，漏答「處理異質資料（Heterogeneous Data Types）」與「缺失值」的能力。
• 忽略「時間序列分析」，時間序列處理是金融與系統日誌分析中 pandas 最常被命題的強項之一。

【答案】

pandas 套件之主要特性說明

Python 的 pandas（名稱源自 Panel Data 與 Python Data Analysis）是目前資料科學與資料工程領域最關鍵的表格型結構資料處理套件。其主要特性歸納如下：

一、 具備雙重核心資料結構（Core Data Structures）

pandas 提供兩種高階且標籤化的核心資料結構，使結構化資料的操作更加直覺：

1. Series：具備軸標籤（Index）的一維同質（Homogeneous）陣列，可視為含索引的欄向量或定長字典。
2. DataFrame：具備雙軸標籤（列索引 Index、行標籤 Columns）的二維異質（Heterogeneous）表格結構，每行可容納不同資料型態（如整數、浮點數、字串、布林值），各行本質上皆為一個 Series。

核心觀念

本題旨在測驗物件導向程式語言（Object-Oriented Programming, OOP）中的例外處理機制（Exception Handling Mechanism）。核心觀念涵蓋以下面向：

1. 例外（Exception）的本質：在 OOP 中，例外並非單純的錯誤代碼（Error Code），而是被封裝成物件（Object）。當異常事件發生時，程式會實例化一個例外物件並將其「拋出（Throw）」，再由外層呼叫堆疊尋找對應的處理區塊進行「捕獲（Catch）」，藉此將正常商務邏輯與錯誤處理邏輯分離，提高程式的強健性（Robustness）與可讀性。
2. 例外類別階層架構：物件導向語言（如 Java、C#）通常具備嚴謹的單一繼承根源（如 Java 的 java.lang.Throwable，其下分為嚴重的系統錯誤 Error 與應用層面的 Exception）。
3. 內建例外（Built-in Exception）：語言核心或標準函式庫預先定義好的例外類別（例如除以零 ArithmeticException、陣列索引越界 ArrayIndexOutOfBoundsException、空指標參照 NullPointerException 等），用以反映執行階段的底層或語法層級異常。
4. 自定例外（Custom / User-defined Exception）：開發者依據具體領域業務規則（Domain Logic）自行設計的例外類別，透過繼承語言既有的基礎例外類別（如 Exception），提供具備明確業務意義的錯誤通知（例如餘額不足、帳號不存在）。
5. 例外處理五大核心機制（關鍵字）：

• try：監控可能引發例外的程式碼區塊。
• catch：攔截並處理特定型態的例外物件。
• finally：無論是否發生例外均保證執行的清理區塊（常用於釋放系統資源）。
• throw：明確在程式中拋出一個例外物件。
• throws：標註於方法簽章（Method Signature）後方，向呼叫端聲明該方法可能拋出的例外型態。

解題方法

本題為標準的觀念與實作題，答題結構應採取「定義與機制說明 $\rightarrow$ 處理流程分析 $\rightarrow$ 程式範例示範」之三層架構：

1. 示範語言選擇：以台灣公職國家考試《程式語言》閱卷中最普遍認可、例外架構最完整的 Java 為主要說明語言（其概念亦可對應至 C# 或 C++）。
2. 內建例外處理之剖析：

• 說明內建例外之自動觸發（Implicit Throw）或標準函式庫拋出方式。
• 展示 try-catch-finally 的語法結構，並搭配「除以零（Divide-by-Zero）」的數學運算實例。

3. 自定例外處理之剖析：

• 說明定義步驟：宣告類別並繼承 Exception（或 RuntimeException），提供傳入錯誤訊息的建構子。
• 說明使用步驟：在業務邏輯判斷不符時，使用 throw new 自定例外 拋出，並在方法標頭宣告 throws，最後由呼叫端使用 try-catch 接管。
• 給予具體應用範例：以銀行提款（餘額不足）之經典範例進行完整說明。

解題技巧

1. 關鍵字精準區分（高頻陷阱）：

• throw 為動詞，用於方法主體內部，後方接「例外物件實例」（例如：throw new MyException;）。
• throws 為宣告詞，用於方法名稱後方，後方接「例外類別名稱」（例如：void withdraw throws MyException）。

2. 多重 catch 的排列順序：

• 若同時捕獲多個例外，子類別例外必須置於父類別例外之前；若父類別（如 Exception）置於最上方，將導致下方的子類別 catch 區塊形成無法執行的無效程式碼（Unreachable Code），在編譯時期即會報錯。

3. 自定例外繼承體系的選擇：

• 繼承 Exception：屬於檢查型例外（Checked Exception），編譯器會強制要求呼叫端必須顯式處理（try-catch 或 throws）。
• 繼承 RuntimeException：屬於非檢查型例外（Unchecked Exception），通常用於程式邏輯錯誤，不強制在語法層面顯式捕捉。國考作答時建議繼承 Exception，最能展現完整的檢查與傳遞流程。

【答案】

物件導向程式語言（以 Java 為代表）之內建及自定例外處理方式，其核心概念、處理流程與程式範例說明如下：

一、例外處理機制概述

物件導向語言透過「物件」來封裝異常狀態。處理流程主要依循五大關鍵字：

• try：將可能產生例外的程式碼置於其中。
• catch：指定要攔截的例外型別，當型別相符時執行對應的修復或記錄邏輯。