112 港務人員升資考試員級晉高員級 技術類(選試港埠工程)-臺灣港務公司 電子計算機概論 考古題詳解

核心觀念

多重繼承（Multiple Inheritance）是指一個子類別同時繼承兩個以上父類別的屬性與方法。子類別因此能重用多個父類別所提供的功能，並可依程式語言的規則覆寫或擴充繼承來的行為。

例如，程式語言 C++ 支援類別的多重繼承：

class Printer {
public:
 void print {}
};

class Scanner {
public:
 void scan {}
};

class AllInOne : public Printer, public Scanner {
};

AllInOne 同時繼承 Printer 與 Scanner，因此可使用 print 和 scan。

解題方法

題目分成三個部分作答：

1. 說明多重繼承的定義：一個子類別繼承多個父類別。
2. 舉出支援多重繼承的語言：例如 C++。
3. 說明設計不當時的問題，並用具體例子呈現。

常見問題是菱形繼承（Diamond Problem）。假設 Person 是基底類別，Student 和 Employee 都繼承 Person，而 TeachingAssistant 同時繼承 Student 與 Employee：

核心觀念

虛擬私人網路（Virtual Private Network, VPN）是利用公用網路（例如網際網路）建立邏輯上的私人通訊網路，讓不同地點的使用者或網路能安全地交換資料。它不必實際租用專線，而是以隧道技術在公用網路上傳送資料，因此兼具私人網路的連線方式與公用網路的傳輸基礎。

VPN 主要考驗三個面向：安全傳輸、遠端或跨地連線，以及其代價與限制。VPN 的安全性仰賴加密、身分驗證及資料完整性保護；「建立隧道」本身不等於資料必然安全。

解題方法

依題目依序回答「定義與用途」、「實現技術」、「使用缺點」，即可完整作答。

一、VPN 的用途

• 遠端存取：員工在外地透過網際網路連回公司內部網路，存取授權的檔案、系統或服務。
• 站點互連：利用 VPN 連接不同辦公室或分公司，使各地網路能透過公用網路安全通訊。
• 保護傳輸中的資料：在不可信任的網路上加密資料，降低遭竊聽或竄改的風險。
• 隱藏對外連線來源：流量經 VPN 閘道轉送後，外部服務通常會看到閘道的 IP 位址；但這不代表使用者因此完全匿名。

二、實現 VPN 所需技術

1. 隧道技術：將原始封包封裝在另一種協定封包中，經公用網路傳送，抵達另一端後再解封裝。常見技術或協定包括 IPsec、TLS/SSL VPN、WireGuard，以及歷史上使用的 PPTP、L2TP。
2. 加密技術：將資料轉為未持有金鑰者難以理解的形式，保護傳輸機密性。實際採用的演算法與設定會影響安全強度。

核心觀念

堆積排序（Heap Sort）先將資料建立成最大堆積，再反覆把堆頂最大值移到未排序區間的末端，縮小堆積範圍並重新調整最大堆積。完成後，陣列即由小到大排列。

最大堆積是一棵完全二元樹，且每個父節點都大於或等於其子節點。因此，堆頂是目前未排序資料中的最大值。本題以陣列索引從 $1$ 起算；索引為 $i$ 的節點，其左、右子節點索引分別為 $2i$、$2i+1$。

解題方法與步驟

原始陣列為：

一、建立最大堆積

由最後一個非葉節點開始，自底向上調整。$n=7$，最後一個非葉節點的索引為 $\lfloor n/2 \rfloor=3$。

• 調整索引 $3$：節點 $28$ 的子節點為 $6$、$55$，最大者為 $55$，交換：

$\{19, 37, 55, 99, 72, 6, 28\}$

• 調整索引 $2$：節點 $37$ 的子節點為 $99$、$72$，最大者為 $99$，交換：

$\{19, 99, 55, 37, 72, 6, 28\}$

• 調整索引 $1$：節點 $19$ 的子節點為 $99$、$55$，先與較大的 $99$ 交換：

$\{99, 19, 55, 37, 72, 6, 28\}$

繼續調整索引 $2$：節點 $19$ 的子節點為 $37$、$72$，與較大的 $72$ 交換：

$\{99, 72, 55, 37, 19, 6, 28\}$

建立完成的最大堆積為：

二、反覆取出堆頂並重新調整

核心觀念

死結（Deadlock）是指一組行程或執行緒彼此等待對方持有的資源，因而全部停滯，無法繼續執行。系統發生死結後，若要回復正常，須採取**死結復原（deadlock recovery）**措施，解除造成循環等待的行程與資源關係。

本題重點在作業系統的死結處理方式，特別是死結發生後如何復原，以及復原時的執行困難與副作用。死結的四個必要條件為互斥、占有並等待、不可搶先、循環等待；復原的目的，是破壞其中至少一項條件，使等待循環解除。

解題方法：死結發生後的復原方案

死結發生後，常見的處理方式有終止行程與資源搶奪兩類。系統可依死結範圍、資源種類及復原成本選擇方案。

一、終止行程（Process Termination）

直接終止死結中的行程，釋放其持有的資源，使其他行程得以繼續執行。常用作法如下：

1. 一次終止所有死結行程 將死結中的所有行程全部終止，快速釋放資源，通常能立即解除死結。缺點是許多已完成的工作也會一併損失，重做成本高。

2. 逐一終止行程，直到死結解除 每終止一個行程，就重新檢查系統是否仍有死結；若仍存在，再挑選下一個行程終止。此法減少不必要的行程損失，但需多次偵測與判斷，處理時間較長。

逐一選擇行程時，可考量行程優先權、已執行時間與剩餘時間、已持有及尚需資源數量、終止後重啟成本，以及該行程是否為互動或批次工作等因素。

二、資源搶奪（Resource Preemption）

從部分行程手中搶回資源，再將資源分配給其他行程，以打破等待循環。實作時要處理下列問題：

1. 選擇犧牲者：選擇被搶回資源後總成本較低的行程，並兼顧其重要性與復原成本。

核心觀念

本題考查 Java 的遞迴呼叫、短路運算、靜態變數，以及運算式中的呼叫次序。

• static int x = 0; 是類別變數，所有 foo 呼叫共用同一個 x。每次進入 foo，第一個動作都是執行 x++。
• || 是短路 OR：左側條件成立時，不會再判斷右側；但本題的兩側條件都沒有副作用。
• foo(n - 2) + foo(n - 3) 會先求左運算元，再求右運算元。因此兩個遞迴分支依序執行，且 x 會累計所有呼叫次數。
• 遇到 n == 0 或 n == 1 時回傳 1；若 n < 0，則以 n + 2 繼續遞迴，直到進入基本情況。

解題方法

先計算 foo(10) 的完整遞迴呼叫次數。以 $C(n)$ 表示執行 foo(n) 會呼叫 foo 的總次數，包含該次本身：

此遞迴會走到的參數及其呼叫次數如下：