某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：(1) 设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换(即LRM结构)；(2) 应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；(3) 由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；(4) 宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈(TLS)软件总体架构，如下图所示，并将软件设计工作交给了李工，要求他在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。
用150字以内的文字，说明公司制定的TLS软件架构的层次特点，并针对上述功能需求(1)～(4)，说明架构中各层内涵。[问题2]在TLS软件架构的基础上，关于选择哪种类型的嵌入式操作系统问题，李工与总工程师发生了严重分歧。李工认为，宇航系统是实时系统，操作系统的处理时间越快越好，隔离意味着以时间作代价，没有必要，建议选择类似于VxWorks5.5的操作系统；总工程师认为，应用软件间隔离是宇航系统安全性要求，宇航系统在选择操作系统时必须考虑这一点，建议选择类似于Linux的操作系统。请说明两种操作系统的主要差异，完成下表中的空白部分，并针对本任务要求，用200字以内的文字说明你选择操作系统的类型和理由。两种操作系统的主要差异
[问题3]故障处理是宇航系统软件设计中极为重要的组成部分。故障处理主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错(重组)。用150字以内的文字说明嵌入式系统中故障主要分哪几类?并分别给出两种常用的故障滤波算法和容错算法。
[问题1]TLS结构框架的主要特点：(1) 应用软件仅与操作系统服务相关，不直接操作硬件。(2) 操作系统通过模块支持原软件访问硬件，可与具体硬件无关。(3) 模块支持层将硬件抽象成标准操作。(4) 通过三层栈的划分可实现硬件的快速更改与升级，应用软件的升级不会引起硬件的变更。TLS结构框架的各层内涵是：(1) 应用层主要完成宇航设备的具体工作，由多个功能任务组成，各功能任务间的隔离由操作系统层实现。(2) 操作系统层实现应用软件与硬件的隔离，为应用软件提供更加丰富的计算机资源服务。操作系统为应用软件提供标准的API接口(如POSIX)，确保了应用软件的可升级性。(3) 模块支持层为操作系统管理硬件资源提供统一管理方法，用一种抽象的标准接口实现软件与硬件的无关性，达到硬件的升级要求，便于硬件的外场快速更换。[问题2]两种操作系统的差异见下表。
选择类似于Linux的嵌入式操作系统。理由如下：(1) Linux操作系统是一种安全性较强的操作系统。内核工作在系统态，应用软件工作在用户态，可以有效防止应用软件对操作系统的破坏。(2) Linux操作系统调度的最小单位是线程，线程归属于进程，进程具有自己独立的资源。进程通过存储器管理部件(MMU)实现多功能应用间隔离。(3) 嵌入式Linux操作系统支持硬件抽象，可有效实现TLS结构，并将硬件抽象与操作系统分离，可方便实现硬件的外场快速更换。[问题3](1) 嵌入式系统中故障主要分为：①硬件故障：如CPU、存储器和定时器等；②应用软件故障：如数值越界、异常和超时等；③操作系统故障：如越权访问、死锁和资源枯竭等。(2) 滤波算法：①门限算法②递减算法③递增算法④周期滤波算法(3) 容错算法：①N+1备份②冷备③温备④热备
阅读下列说明和C++代码，将应填入（ ）处的字句写在答题纸的对应栏内。
【说明】
某图像预览程序要求能够查看BMP、JPEG和GIF三种格式的文件，且能够Windows和Linux两种操作系统上运行。程序需具有较好的扩展性以支持新的文件格式和操作系统。为满足上述需求并减少所需生成的子类数目，现采用桥接（Bridge）模式进行设计，得到如图5-1所示的类图。
【C++代码】
#include＜iostream>#include＜:string>;Using namespace std;class Matrix｛//各种格式的文件最终都被转化为像素矩阵//此处代码省略｝；class Implementor｛public:（ ）;显示像素矩阵 m｝;class WinImp:publicImplementor｛public:Viod doPaint（Matrix m）｛/*调用 Windows 系统的绘制函数绘制像素矩阵*/｝;class LinuxImp:publicImplementor｛/*调用 Linux 系统的绘制函数绘制像素矩阵*/｝｝;class Image｛public:viod setImp（Implement*imp） ｛this->imp=imp;｝Virtual viod parseFile（string fileName）=0protected:Implementor*imp;｝;class BMPImage:publicImage｛//此处省略代码｝;class GIFImage:publicImage｛Public:viod parseFile（string fileName） ｛//此处解析 GIF 文件并获得一个像素矩阵对象 m（ ）；显示像素矩阵 m｝｝;class JPEGImage:publicImage｛//此处代码省略｝;int main（）｛//在 linux 操作系统上查看 demo.gif 图像文件Image*image=（ ）;Implementor*imageImp=（ ）;（ ）Image->parseFile（〝demo.gif〝）;return0;｝
阅读下列说明和C代码，回答问题1至问题2，将解答写在答题纸的对应栏内。
【说明】
一个无向连通图G点上的哈密尔顿（Hamiltion）回路是指从图G上的某个顶点出发，经过图上所有其他顶点一次且仅一次，最后回到该顶点的路径。哈密尔顿回路算法的基础如下：假设图G存在一个从顶点V0出发的哈密尔顿回路V1--V2--V3--...--Vn-1--V0。算法从顶点V0出发，访问该顶点的一个未被访问的邻接顶点V1，接着从顶点V1出发，访问V1一个未被访问的邻接顶点V2，..。；对顶点Vi，重复进行以下操作：访问Vi的一个未被访问的邻接接点Vi+1；若Vi的所有邻接顶点均已被访问，则返回到顶点Vi-1，考虑Vi-1的下一个未被访问的邻接顶点，仍记为Vi；直到找到一条哈密尔顿回路或者找不到哈密尔顿回路，算法结束。
【C代码】
下面是算法的C语言实现。
（1）常量和变量说明
n :图G中的顶点数
c［］［］:图G的邻接矩阵
K:统计变量，当前已经访问的顶点数为k+1
x［k］:第k个访问的顶点编号，从0开始
Visited［x［k］］：第k个顶点的访问标志，0表示未访问，1表示已访问
（2）C程序
#include ＜stido.h>#include ＜stidb.h>#define MAX 100voidHamilton（intn,int x［MAX,intc[MAX][MAX]）｛int;int visited[MAX];int k;/*初始化 x 数组和 visited 数组*/for （i=0:i＜n;i++）｛x[i]=0;visited [i]=0;｝/*访问起始顶点*/k=0（ ）；x[0]=0K=k+1/*访问其他顶点*/while（k>=0）｛x[k]=x[k]+1;while（x[k]＜n）｛if （ ）&&c[x[k-1]][x[k]==1）｛/*邻接顶点 x[k]未被访问过*/break；｝else｛x[k] = x[k] +1｝｝if（x[k] ＜n &&（ ）｛ /*找到一条哈密尔顿回路*/for （k=0;k＜n;k++）｛prinf（〝%d--〝,x[k] ; /*输出哈密尔顿回路*/｝prinf（〝%d--〝,x[0] ;return；｝elseif x[k]＜n&&k＜n-1）｛/*设置当前顶点的访问标志，继续下一个顶点*/（ ）;k=k+1;｝else｛/*没有未被访问过的邻接顶点，回退到上一个顶点*/x[k]=0；visited x[k]=0；（ ）；｝｝｝
【问题1】（10分）
根据题干说明。填充C代码中的空（1）～（5）。
【问题2】（5分）
根据题干说明和C代码，算法采用的设计策略为（ ），该方法在遍历图的顶点时，采用的
是（ ）方法（深度优先或广度优先）。
阅读以下说明和C程序，将应填入 (n) 处的字句写在对应栏内。3、【说明】下面的程序用DoleRob算法生成N阶(N为奇数)魔方阵(各行、列、对角线数字之和相等)。该算法的过程为：从1开始，按如下方法依次插入各自然数，直到N2为止。 a．在第一行的正中插入1。 b．新位置应当处于最近插入位置的右上方，若该位置已超出方阵的上边界，则新位置取应选列的最下一个位置；若超出右边界，则新位置取应选行的最左一个位置。 c．若最近插入的元素是N的整数倍，则选同列的下一行位置为新位置。 例如，3阶魔方阵如下所示： 8 1 6 3 5 7 4 9 2【C程序】 #include＜stdio.h＞ #include＜stdlib.h＞ #define SIZE 50 main( ) { int row， col， n，value； int a[SIZE+1][SIZE+1]； /*不使用下标为0的元素*/ printf("请输入要输出魔方阵的阶数n(奇数，＜%d)：n＝"，SIZE.； scanf("%d"，&n)； if (!(n % 2)||n ＜ 1 || (1) ) { printf("输入数据有误!\n")； exit(0)； } row＝1； col ＝ (n+1)/2； value＝1； while(value＜ ＝ (2) ) { a[row][col] ＝ value； /*计算下一位置*/ if(value%n !＝0){ row--； (3) ； if(row＜1) row＝n； if(col＞n) (4) ； } else row++； value ＝ (5) ； } printf("\n%d阶魔方阵如下所示:\n\n"，n)； for(row ＝ 1；row ＜＝ n； row++){ for(col ＝ 1； col ＜＝n； col++) printf("%5d"，a[row][col])； printf("\n")； } }
阅读下列说明和Java代码，将应填入（ ）处的字句写在答题纸的对应栏内。
【说明】
某图像预览程序要求能够查看BMP、JPEG和GIF三种格式的文件，且能够在Windows和Linux两种操作系统上运行。程序需具有较好的扩展性以支持新的文件格式和操作系统。为满足上述需求并减少所需生成的子类数目，现采用桥接模式进行设计，得到如图6-1所示的类图。
【Jave代码】
Import java.util.*;class Matrix{ //各种格式的文件最终都被转化为像素矩阵//此处代码省略｝；abstract class Implementor｛Public（ ）;//显示像素矩阵 m｝；class WinImp extends Implementor｛public void doPaint（Matrix m）{//调用Windows 系统的绘制函数绘制像素矩阵｝｝；class LinuxImp extends Implementor{public void doPaint（Matrix m）{//调用Linux 系统的绘制函数绘制像素矩阵｝｝；abstract class Image｛public void setImp（Implementor imp）{this.imp= imp; }public abstract void parseFile（String fileName）;protected Implementor imp;｝;class BMPImage extends Image｛//此处代码省略｝；class GIFImage extends Image｛public void parseFile（String fileName） ｛//此处解析BMP 文件并获得一个像素矩阵对象 m（ ）；//显示像素矩阵 m｝｝；Class Main｛Public static viod main（String[]args）｛//在Linux 操作系统上查看 demo.gif 图像文件Image image=（）Implementor imageImp=（）（ ）Image.parseFile（〝demo.gif〝）；｝｝
阅读下列说明和Java代码，回答问题，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
某灯具厂商欲生产一个灯具遥控器，该遥控器具有7个可编程的插槽，每个插槽都有开关按钮，对应着一个不同的灯。利用该遥控器能够统一控制房间中该厂商所有品牌灯具的开关，现采用Command(命令)模式实现该遥控器的软件部分。Command模式的类图如下图所示。
【Java代码】
class Light { public Light() {} public Light(String name) { /* 代码省略 */ } public void on() { /* 代码省略 */ } // 开灯 public void off() { /* 代码省略 */ } // 关灯 // 其余代码省略} （1） { public void execute();} class LightOnCommandimplements Command { // 开灯命令 Light light; public LightOnCommand(Light light) {this.light=light; } public void execute() { （2） ; }}class LightOffCommandimplements Command { // 关灯命令 Light light; public LightOffCommand(Light light) {this.light=light; } public void execute(){ （3） ; }}class RemoteControl { //遥控器 Command[] onCommands=new Command[7]; Command[] offCommands=new Command[7]; public RemoteControl() { /* 代码省略 */ } public void setCommand(int slot, CommandonCommand, Command offCommand) { （4） =onCommand; （5） =offCommand; } public void onButtonWasPushed(int slot) { （6） ; } public void offlButtonWasPushed(int slot){ （7） ; }}class RemoteLoader { public static void main(String[] args) { RemoteControl remoteControl=newRemoteControl(); Light livingRoomLight=newLight("Living Room"); Light kitchenLight=newLight("kitchen"); LightOnCommand livingRoomLightOn=newLightOnCommand(livingRoomLight); LightOffCommand livingRoomLightOff=newLightOffCommand(livingRoomLight); LightOnCommand kitchenLightOn=newLightOnCommand(kitchenLight); LightOffCommand kitchenLightOff=newLightOffCommand(kitchenLight); remoteControl.setCommand(0,livingRoomLightOn, livingRoomLightOff); remoteControl.setCommand(1, kitchenLightOn,kitchenLightOff); remoteControl.onButtonWasPushed(0); remoteControl.offButtonWasPushed(0); remoteControl.onButtonWasPushed(1); remoteControl.offButtonWasPushed(1); }}
阅读以下说明和C程序，将应填入 (n) 处的字句写在对应栏内。 2、【说明】下面的程序按照以下规则输出给定名词的复数形式。 a．若名词以“y”结尾，则删除y并添加“ies”； b．若名词以“s”、“ch”或“sh”结尾，则添加“es”； c．其他所有情况，直接添加“s”。【C程序】 #include ＜stdio．h＞ #include ＜string．h＞ char*plural(char *word) { int n； char *pstr； n＝strlen(word)； /*求给定单词的长度*/ pstr＝(char*)malloc(n+3)；/*申请给定单词的复数形式存储空间*/ if (!pstr||n＜2) return NULL； strcpy(pstr，word)； /*复制给定单词*/ if ( (1) ) { pstr[n-1]＝'i'；pstr[n] ＝'e'；pstr[n+1]＝'s'； (2) ； } else if(pstr[n-1]＝＝'s'| |pstr[n-1]＝＝'h'&&( (3) )) { pstr[n]＝'e'；pstr[n+1]＝'s'；pstr[n+2]＝'\0'； } else { pstr[n]＝'s'；pstr[n+1]＝'\0'；) (4) ； } main() { int i； char *ps； char wc[9][10]＝ {"chair"，"dairy"，"boss"，"circus"，"fly"，"dog"，"church"，"clue"，"dish")； for(i ＝ 0；i＜9； i++) { ps＝ (5) ； printf("%s： %s\n"，wc[i]，ps)； /*输出单词及其复数形式*/ free(ps)； /*释放空间*/ } system("pause")； }
阅读下列说明和C代码，回答问题，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
计算一个整数数组a的最长递增子序列长度的方法描述如下：
假设数组a的长度为n，用数组b的元素b[i]记录以a[i](0≤i＜n)为结尾元素的最长递增子序列的长度为 ；其中b[i]满足最优子结构，可递归定义为：
【C代码】
下面是算法的C语言实现。
（1）常量和变量说明
a：长度为n的整数数组，待求其最长递增子序列
b：长度为n的数组，b[i]记录以a[i](0≤i＜n)为结尾元素的最长递增子序列的长度，其中0≤i＜n
len：最长递增子序列的长度
i, j：循环变量
temp：临时变量
（2）C程序
#include ＜stdio.h>int maxL(int*b, int n) {int i, temp=0;for(i=0; i＜n; i++) { if(b[i]>temp) temp=b[i]; } return temp;}int main() { int n,a[100], b[100], i, j, len; scanf("%d", &n); for(i=0;i＜n; i++) { scanf("%d", &a[i]); } (1) ; for(i=1;i＜n; i++) { for(j=0,len=0; (2) ; j++) { if( (3) && len＜b[j]) len=b[j]; } (4) ; } Printf("len:%d\n", maxL(b,n)); printf("\n");}
【问题1】（8分）
根据说明和C代码，填充C代码中的空（1）～（4）。
【问题2】（4分）
根据说明和C代码，算法采用了 （5） 设计策略，时间复杂度为 （6） （用O符号表示）。
【问题3】（5分）
已知数组a={3，10，5，15，6，8}，据说明和C代码，给出数组b的元素值。
阅读下列说明和C++代码，回答问题，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
某灯具厂商欲生产一个灯具遥控器，该遥控器具有7个可编程的插槽，每个插槽都有开关按钮，对应着一个不同的灯。利用该遥控器能够统一控制房间中该厂商所有品牌灯具的开关，现采用Command(命令)模式实现该遥控器的软件部分。Command模式的类图如下图所示。
【C++代码】
class Light {public: Light(stringname) { /* 代码省略 */ } void on() {/* 代码省略 */ } // 开灯 void off() {/* 代码省略 */ } // 关灯};class Command {public: （1） ;}；class LightOnCommand:public Command { // 开灯命令private: Light* light;public: LightOnCommand(Light* light) { this->light=light; } voidexecute() { （2） ; }};class LightOffCommand:public Command { // 关灯命令private: Light *light;public: LightOffCommand(Light* light) { this->light=light; } voidexecute() { （3） ; }};class RemoteControl{ // 遥控器private: Command*onCommands[7]; Command*offCommands[7];public: RemoteControl() { /* 代码省略*/ } voidsetCommand(int slot, Command* onCommand, Command* offCommand) { （4） =onCommand; （5） =offCommand; } voidonButtonWasPushed(int slot) { （6） ; } voidoffButtonWasPushed(int slot) { （7） ; }};int main() { RemoteControl* remoteControl=new RemoteControl(); Light*livingRoomLight=new Light("Living Room"); Light*kitchenLight=new Light("kitchen"); LightOnCommand*livingRoomLightOn=newLightOnCommand(livingRoomLight); LightOffCommand* livingRoomLightOff=newLightOffCommand(livingRoomLight); LightOnCommand*kitchenLightOn=new LightOnCommand(kitchenLight); LightOffCommand* kitchenLightOff=new LightOffCommand(kitchenLight); remoteControl->setCommand(0, livingRoomLightOn, livingRoomLightOff); remoteControl->setCommand(1,kitchenLightOn, kitchenLightOff); remoteControl->onButtonWasPushed(0); remoteControl->offButtonWasPushed(0); remoteControl->onButtonWasPushed(1); remoteControl->offButtonWasPushed(1); /* 其余代码省略 */ return 0;}
阅读下列说明和C代码，回答问题1至问题3，将解答写在答题纸的对应栏内。
【说明】
n-皇后问题是在n行n列的棋盘上放置n个皇后，使得皇后彼此之间不受攻击，其规则是任意两个皇后不在同一行、同一列和相同的对角线上。
拟采用以下思路解决n-皇后问题：第i个皇后放在第i行。从第一个皇后开始，对每个皇后，从其对应行（第i个皇后对应第i行）的第一列开始尝试放置，若可以放置，确定该位置，考虑下一个皇后；若与之前的皇后冲突，则考虑下一列；若超出最后一列，则重新确定上一个皇后的位置。重复该过程，直到找到所有的放置方案。
【C代码】
下面是算法的C语言实现。
（1）常量和变量说明
pos：一维数组，pos[i]表示第i个皇后放置在第i行的具体位置。
count：统计放置方案数。
i，j，k：变量。
N：皇后数。
（2）C程序
#include ＜stdio.h>#include ＜math.h>#define N4/*判断第k个皇后目前放置位置是否与前面的皇后冲突*/in isplace(int pos[],int k) {int i;for(i=1; i＜k; i++) {if( （1） || fabs(i-k) ══fabs(pos[i] - pos[k])) {return();}}return 1;} int main() {int i,j,count=1;int pos[N+1];//初始化位置for(i=1; i＜=N; i++) {pos[i]=0;}（2） ；while(j>=1) {pos[j]= pos[j]+1；/*尝试摆放第i个皇后*/while(pos[j]＜=N&&（3）_) {pos[j]= pos[j]+1;}/*得到一个摆放方案*/if(pos[j]＜=N&&j══ N) {printf("方案%d: ",count++);for(i=1; i＜=N; i++){printf("%d",pos[i]);}printf("\n");}/*考虑下一个皇后*/if(pos[j]＜=N&&（4） ) {j=j+1;} else{ //返回考虑上一个皇后pos[j]=0;（5） ;}}return 1;}。
【问题1】（10分）
根据以上说明和C代码，填充C代码中的空（1）～（5）。
【问题2】（2分）
根据以上说明和C代码，算法采用了（6）设计策略。
【问题3】（3分）
上述C代码的输出为：（7）。
某公司开发一个文档编辑器，该编辑器允许在文档中直接嵌入图形对象，但开销很大。用户在系统设计之初提出编辑器在打开文档时必须十分迅速，可以暂时不显示当前页面以外的图形。针对这种需求，公司可以采用（54）避免同时创建这些图形对象。
