參考答案 / 嘉大 / 112 年 計算機概論

國立嘉義大學資訊管理學系

嘉大 112 年資管所 計算機概論 參考答案

共 16 題

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最後更新:2026 年 11 月 3 日。發現錯誤歡迎來信。

1(1)Class C 網路取得最多可用 IP 的子網路規劃

考點:子網路規劃計算:Host 數量、可用 IP 範圍與 Default Gateway

x = 0、y = 8(不切子網路),可用 IP 254 個。借 x 位元時每個子網路都要扣掉網路與廣播位址,總數為 2x(28−x−2)=256−2x+1,x 越大越少。

題號考點主題答案
1(2)Switch、Router、Gateway 三種網路設備比較(C)

1(3)樹狀交換網路的 Articulation Point 問題與解法

考點:Switch、Router、Gateway 三種網路設備比較、Cut Vertex(切割點/關節點)判斷方法

問題:每台非葉節點交換器都是關節點,它或其上行鏈路故障,底下所有電腦就斷線(單點故障),上層鏈路也可能成為瓶頸。解決:加入備援交換器與鏈路,以 STP(RSTP)封鎖多餘連接埠避免迴圈、故障時自動切換到備援路徑;上行鏈路可用鏈路聚合。

題號考點主題答案
1(4)TCP 與 UDP 差異D

1(5)確認自家區域網路暢通時要 Ping 的對象

考點:ARP/RARP 位址解析協定與 ARP Spoofing、ICMP、IGMP

Ping 預設閘道(LAN 對外的路由器介面 IP);有回應代表本機到閘道的 LAN 暢通,問題在路由器本身的對外設定或更外面。

題號考點主題答案
1(6)VoIP(Voice over IP):SIP/RTP 概念與即時通訊 App 應用層歸屬A、C、E

1(7)IP Header Checksum 出錯時 L3 的動作與 TCP 的錯誤更正

考點:TCP 三向交握、流量控制與壅塞控制

L3 丟棄該封包,不上交、也不要求重送。封包內的 TCP segment 因此遺失,接收端不回 ACK;傳送端逾時或收到 3 個重複 ACK 後重送該 segment,收到正確副本即完成更正。下層只偵錯丟棄,由 TCP 端對端重送修正。

1(8)路由表中是否存在全部不符合的目的位址

考點:Linux 路由表判讀:route -n 與 Flags 欄位(U/G/H)、Destination/Genmask/Gateway

不存在。第 10 列 0.0.0.0/0 是預設路由,遮罩全為 0,任何目的位址都與它相符;其他列都不符合時,封包依第 10 列送往 I。

2(1)以空間換取時間與以時間換取空間

考點:時間與空間的取捨(Time-Space Tradeoff):以空間換取時間與以時間換取空間

以空間換取時間:多存額外資料換取較快的執行,如雜湊表搜尋平均 O(1)、動態規劃存子問題的解,適用於記憶體充足、重視回應速度的系統(快取、資料庫索引)。以時間換取空間:少用記憶體、多花計算時間,如稀疏矩陣只存非零元素但存取要搜尋、資料壓縮、需要時重新計算,適用於記憶體受限的嵌入式與物聯網裝置或資料量過大時。

2(2)四種 Priority Queue 實作找到最小值的時間

考點:Binary Heap 與 Fibonacci Heap 操作複雜度比較表

結構 找到最小值的方式 Average Case
Unordered Array 逐一比較全部 n 筆資料 O(n)
Sorted Array(由小到大) 最小值在第一個位置,直接取得 O(1)
Min Heap 最小值在根,即陣列的第一個元素 O(1)
Binary Search Tree 從根一路往左子節點走到最左的節點 O(logn)

由大到小:Unordered Array(O(n))> Binary Search Tree(O(logn))> Sorted Array = Min Heap(O(1))。

2(3)LSD Radix Sort 的 r 值對排序時間的影響

考點:LSD Radix Sort:Distribution/Merge 技巧與 Linear Time 分析

時間為 O(d(n+r)):r 越大回合數 d 越少,但每回合 bucket 數 r 越多。本題 r = 2 需 8 回合、約 8 × 8 = 64 步;r = 10 需 3 回合、約 3 × 16 = 48 步,r 變大時間變小。但 r 遠大於 n 時(如 r = 256 約 262 步)收集 bucket 的成本主導,時間反而變大。

3(1)模擬 OR 運算的神經網路與真值表比較

考點:類神經網路(ANN)基礎:神經元結構、激勵函數與網路架構(FNN/CNN/RNN)

以單一神經元(感知器)實作(如手寫圖):輸入 x1、x2,權重 w1=w2=1,偏差 b=−0.5(即門檻值 0.5),激勵函數為階梯函數,輸出 y=f(x1+x2−0.5),其中 s>0 時 f(s)=1,否則 f(s)=0。

x1 x2 x1+x2−0.5 神經網路輸出 y x1 OR x2
0 0 −0.5 0 0
0 1 0.5 1 1
1 0 0.5 1 1
1 1 1.5 1 1

四種輸入下神經網路的輸出與 OR 的真值表完全一致。

3(1) 參考答案圖

3(2)以真值表判斷論述是否有效

考點:命題邏輯基礎:恆真式(Tautology)判定與常見有效推論規則

R U 前提 1:R → U 前提 2:U 結論:R
T T T T T
T F F F T
F T T T F
F F T F F

論述有效的條件是:所有前提都為真的每一列,結論也都為真。前提 1、2 同時為真的是第 1 列與第 3 列,其中第 3 列(R 為假、U 為真)前提都為真而結論 R 為假,因此這個論述無效。

4(1)河內塔由右柱移到左柱的遞迴演算法

考點:遞迴(Recursion)基本概念:分而治之與 Base Case

Hanoi(n, from, via, to)            // 把 n 個盤子由 from 經 via 移到 to
    if n == 0 then return
    Hanoi(n - 1, from, to, via)    // 上面 n-1 個盤子先移到輔助柱
    print "第 " + n + " 號盤子:" + from + " → " + to
    Hanoi(n - 1, via, from, to)    // 再把 n-1 個盤子由輔助柱移到目標柱

// 主程式:盤子由小到大編號 1~3,全部由右柱移到左柱
Hanoi(3, "右", "中", "左")

4(2)Docker 容器技術與 VM 虛擬主機的差異

考點:Virtual Machines 與 Containers 比較

Docker 把應用程式與相依套件打包成映像檔,以容器執行;容器是共用主機核心、以 namespaces 隔離、cgroups 限制資源的行程。與 VM 比較:容器屬作業系統層級虛擬化,不含 Guest OS,映像檔小、秒級啟動、資源負擔低,但隔離較弱且須與主機核心相容;VM 由 Hypervisor 模擬硬體、各有 Guest OS,啟動慢、負擔高,但隔離較強、可執行不同作業系統。

4(3)2NF 的定義、判斷與分解

考點:正規化(Normalization):1NF~3NF 與 BCNF

2NF:符合 1NF,且非主鍵屬性完全相依於整個主鍵、沒有部分相依。主鍵(學號, 課程代碼),但課程代碼 → 課程名稱、學號 → 學生姓名為部分相依,不是 2NF。分解為學生(學號, 學生姓名)、課程(課程代碼, 課程名稱)、修課(學號, 課程代碼, 修課成績)。

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