110 地方特考三等 電子工程 計算機概論 考古題詳解

核心觀念

軟體開發生命週期（Software Development Life Cycle，SDLC）是指軟體自形成開發需求、經過規劃與建置，直到正式運作、維護更新，最後退役淘汰的完整過程。

本題主要考查：

1. SDLC 的定義與目的。
2. 軟體開發的主要階段。
3. 各階段的工作內容與產出。
4. 不同開發模式的特性。
5. 軟體品質、成本、時程及風險的控制方式。

SDLC 的核心精神，是將複雜的軟體開發工作分成若干階段，透過明確的程序、文件與審查，降低需求錯誤、開發失敗及後續維護困難的風險。

解題方法

本題屬於名詞解釋與申論題，作答時可採用「定義—階段—模型—目的」的架構：

1. 先說明 SDLC 的意義。
2. 依序說明各開發階段。
3. 補充常見生命週期模型。
4. 說明 SDLC 對軟體品質及專案管理的功能。
5. 以維護及退役作結，形成完整循環。

一、可行性分析與專案規劃

此階段主要判斷軟體專案是否值得執行，以及應採取何種開發策略。

主要工作包括：

• 確認專案目標及問題背景。
• 分析技術可行性。
• 評估經濟效益與開發成本。
• 評估時程、人力及資源是否足夠。
• 分析法律、資安及組織方面的限制。
• 擬定專案範圍、時程、預算與風險管理計畫。

主要產出包括可行性分析報告、專案計畫書、初步成本效益分析及風險清單。

二、需求分析

需求分析是了解使用者及組織真正需要什麼，並將需求轉換成明確、可驗證的系統需求。

需求可分為：

1. 功能性需求

說明系統必須提供的功能，例如：

• 使用者登入。
• 資料新增、修改、刪除及查詢。
• 報表產製。
• 權限管理。
• 與其他系統交換資料。

2. 非功能性需求

說明系統應達到的品質與限制，例如：

• 效能。
• 可用性。
• 安全性。
• 可靠性。
• 可維護性。
• 擴充性。
• 相容性。

需求分析時通常會透過訪談、問卷、觀察、文件分析及原型展示等方式蒐集需求，並將結果整理成軟體需求規格書（Software Requirements Specification，SRS）。

良好的需求應具備完整性、一致性、明確性、可測試性及可追蹤性。若需求分析不完整，後續設計與程式開發即使正確，也可能因為「做錯了東西」而導致專案失敗。

三、系統設計

系統設計是將需求規格轉換成可供程式人員實作的技術方案，通常分為高階設計及詳細設計。

1. 高階設計

決定系統的整體架構，例如：

• 三層式架構。
• 主從式架構。
• 用戶端與伺服器架構。
• 微服務架構。
• 雲端架構。

同時規劃系統模組、子系統、資料流、外部介面及系統間的關係。

2. 詳細設計

進一步設計：

• 資料庫及資料表。
• 類別與物件。
• 演算法及流程。
• API 與外部介面。
• 使用者介面。
• 權限及資安控制。
• 錯誤處理與例外處理。

主要產出包括系統設計文件、資料庫設計、介面規格、流程圖、類別圖及原型畫面。

四、程式撰寫與建置

本階段依據需求規格及設計文件撰寫程式，將設計內容轉換為可執行的軟體。

主要工作包括：

• 選擇適當的程式語言及開發工具。
• 撰寫程式與設定檔。
• 建立資料庫及測試資料。
• 使用版本控制系統管理原始碼。
• 遵守編碼規範。
• 執行程式碼審查。
• 進行持續整合及建置。

此階段不只是「把程式寫出來」，還包括程式可讀性、模組化、效能、安全性及可維護性的控制。

五、測試與驗證

測試的目的是發現缺陷，確認軟體是否符合需求與設計。驗證則著重於確認軟體是否依正確方式建置；確認則著重於系統是否真正滿足使用者需求。

常見測試層級如下：

1. 單元測試

針對個別函式、類別或模組進行測試，確認最小功能單位運作正確。

2. 整合測試

測試不同模組間的介面與資料交換，確認模組組合後能正常運作。

3. 系統測試

將完整系統視為整體進行測試，檢驗功能、效能、安全性、可靠性及相容性。

4. 驗收測試

由使用者、業主或代表依據需求規格進行測試，確認系統是否符合實際業務需求，作為正式上線的重要依據。

常見測試方法包括黑箱測試、白箱測試、功能測試、效能測試、安全測試、壓力測試及回歸測試。

六、部署與正式上線

測試通過後，系統進入部署階段，將軟體安裝至正式環境供使用者操作。

部署工作包括：

• 建立正式環境。
• 安裝程式及資料庫。
• 設定網路、權限及安全機制。
• 進行資料轉換與資料移轉。
• 建立備份及復原機制。
• 撰寫操作手冊及維護文件。
• 執行使用者教育訓練。
• 監控上線後的系統狀況。

核心觀念

題式為

$\prod M$ 表示「最大項之積」，因此所列出的編號代表函數為 $0$ 的格子：

使用卡諾圖化簡成「和項之積」（POS）時，應：

1. 將函數值為 $0$ 的格子填入卡諾圖。
2. 以相鄰的 $0$ 格進行分組。
3. 每一組 $0$ 產生一個和項。
4. 各和項相乘，即得 POS 形式。

對於 $0$ 格分組，其變數取值規則為：

• 固定為 $0$ 的變數，寫未反相形式。
• 固定為 $1$ 的變數，寫反相形式。
• 分組中有變化的變數予以消去。

解題方法

採用 $WX$ 為列、$YZ$ 為欄，並依 Gray code 排列：

其中 $0$ 格為：

第一組：$m_1,m_3,m_9,m_{11}$

這四格可利用卡諾圖上下邊界相鄰的特性形成四格群組：

在此群組中：

• $W$ 有變化，消去。
• $Y$ 有變化，消去。
• $X=0$ 固定，保留 $X$。
• $Z=1$ 固定，保留 $Z'$。

因此產生和項：

核心觀念

本題考查二元樹的三種走訪方式：

• 層序走訪（Level Order）：由上而下、由左而右逐層走訪。
• 後序走訪（Postorder）：依序為「左子樹 → 右子樹 → 根節點」。
• 二元樹：每個節點至多有左、右兩個子節點。

題目給定：

• 層序：$A\ B\ C\ D\ E\ F$
• 後序：$D\ E\ B\ F\ C\ A$

解題方法

1. 判定根節點

後序走訪的最後一個節點必為整棵樹的根節點，因此：

層序走訪的第一個節點也為 $A$，相互符合。

2. 判定根節點的左右子樹

後序走訪為：

根節點 $A$ 前面的部分可分成：

• 左子樹：$D\ E\ B$
• 右子樹：$F\ C$

因此，$A$ 的左子樹根節點為 $B$，右子樹根節點為 $C$。

層序走訪前兩層為：

所以 $B$ 為 $A$ 的左子節點，$C$ 為 $A$ 的右子節點。

3. 判定 $B$ 的子樹

$B$ 的子樹包含 $D,E$，其後序結果必須是：

要符合後序「左、右、根」：

• $D$ 必須位於 $B$ 的左子樹
• $E$ 必須位於 $B$ 的右子樹

因此：

若令 $E$ 為 $B$ 的子節點、$D$ 為 $E$ 的子節點，雖然後序可形成 $D,E,B$，但層序會先出現 $E$ 再出現 $D$，與題目給定的 $D,E$ 順序不符。

核心觀念

本題考查 Python 程式流程控制、串列操作、取餘數運算及質因數分解。

• num % i == 0：判斷 i 是否為目前 num 的因數。
• ans.append(i)：將找到的因數加入串列 ans。
• num /= i：將 num 除以因數 i。
• 內層 while：持續除以相同的因數，去除該因數的所有次方。
• 外層 while i < num：逐一增加 $i$，尋找目前數值的因數。

因此，ans 最後儲存的是 80586 的相異質因數。

解題方法

先將 $80586$ 分解：

所以：

程式會由 $i=2$ 開始逐一測試。

第一次找到因數：$i=2$

初始狀態：

num = 80586
ans = []
i = 1

進入外層迴圈後，先執行：

i += 1

因此 $i=2$。

因為：

執行：

ans.append(2)
num /= 2

此時：

ans = [2]
num = 40293

接著檢查是否還能繼續除以 $2$：

所以離開內層迴圈。

找到因數：$i=3$

$i$ 持續增加至 $3$。

因為：

加入 $3$ 並持續除以 $3$：

核心觀念

本題考查區域網路中橋接器（bridge）的功能，以及橋接器依據 MAC 位址進行資料轉送的流程。

圖中拓樸如下：

• 區域網路 1：電腦 1、2、3，並連接橋接器 1。
• 區域網路 2：電腦 4、5，並連接橋接器 1、2。
• 區域網路 3：電腦 6、7、8，並連接橋接器 2。

橋接器屬於 OSI 模型的資料連結層設備，主要依據乙太網路框架中的目的 MAC 位址，決定框架應轉送或過濾。

橋接器的功能

橋接器主要具有下列功能：

1. 連接不同區域網路

橋接器可將不同的 LAN 連接起來，使各網段中的電腦可以互相傳輸資料。

2. 依 MAC 位址轉送資料

橋接器接收到資料框架後，檢查來源 MAC 位址與目的 MAC 位址，並依據橋接表（MAC table）決定資料應送往哪一個網段。

3. 學習 MAC 位址

橋接器會從收到的框架中讀取來源 MAC 位址，記錄該位址是由哪一個連接埠或網段進入，逐步建立橋接表。

4. 過濾不必要的資料

若目的電腦與來源電腦位於同一個網段，橋接器不需將框架轉送至其他網段，可直接過濾，以降低網路流量。

5. 隔離碰撞網域

橋接器可將不同 LAN 分隔成不同的碰撞網域，使某一網段發生的碰撞不會直接擴散到其他網段。

6. 處理未知目的位址

若橋接器尚未學習目的 MAC 位址，會將框架轉送至除輸入網段以外的其他網段，此方式稱為泛洪（flooding）。目的電腦收到後才會接受該框架，其他電腦則予以丟棄。

橋接器主要依據 MAC 位址工作，不負責跨不同 IP 網路的路由選擇，因此與路由器的功能不同。

電腦 6 傳送資料給電腦 1 的流程

第一步：確認目的 MAC 位址

若電腦 6 已經知道電腦 1 的 MAC 位址，便可直接建立乙太網路資料框架：

• 來源 MAC 位址：電腦 6
• 目的 MAC 位址：電腦 1
• 資料內容：要傳送的資料
• FCS：錯誤檢查碼

若電腦 6 只知道電腦 1 的 IP 位址，則須先利用 ARP 廣播要求查詢電腦 1 的 MAC 位址。ARP 請求會經由橋接器轉送至其他 LAN，電腦 1 回覆其 MAC 位址後，電腦 6 才能建立單播資料框架。

第二步：資料框架在區域網路 3 傳送

電腦 6 將資料框架送入區域網路 3。

區域網路 3 上的電腦 7、8以及橋接器 2都會偵測到此框架，但橋接器 2會讀取框架內容：

• 記錄來源 MAC 位址「電腦 6」位於區域網路 3。
• 查詢目的 MAC 位址「電腦 1」所在的網段。