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简介:北京航空航天大学软件工程考研复习资源包含了代码、笔记、配置文件等,为考生提供全面的理论知识和实践技能准备。复习资源涉及代码风格统一、项目文件管理、文档编写、跨平台编译、软件架构理解、数据结构应用等多方面内容。学习这些材料有助于考生深入理解软件工程的基础知识和当前技术趋势,为考研成功和未来的职业发展打下坚实基础。
1. 软件工程理论知识复习
在软件开发领域,软件工程是构建高质量、可维护、可扩展软件产品的基础。本章我们将复习软件工程的核心理论,包括软件开发过程模型、需求分析、系统设计、编码实践、软件测试以及维护等关键阶段。
1.1 软件生命周期与开发模型
软件生命周期是软件从概念提出到软件退役的整个过程。它包括需求分析、设计、实现(编码和测试)、部署、维护和废弃等阶段。理解生命周期有助于我们把握项目的全局视角,合理规划资源和时间。
瀑布模型
瀑布模型是一种传统的软件开发方法,它将开发过程分为若干阶段,每个阶段完成后才能进入下一个阶段。这种线性顺序的模型适合需求明确且变化不大的项目。
迭代模型
与瀑布模型不同,迭代模型强调在开发过程中不断地循环和迭代,逐步细化软件功能。迭代模型更灵活,适用于需求不断变化的项目。
1.2 需求工程
需求工程的目的是明确项目的目标,识别并记录用户需求。需求分析是软件工程中非常重要的一步,它为后续的设计和开发打下了坚实的基础。
用户故事和用例
用户故事是一种以用户为中心的表达需求的方式,通常用简短的语言描述用户在使用软件系统时的期望交互。用例则更加详细地描述了系统如何响应外部事件,包括主要参与者(用户或其他系统)和系统之间的交互。
需求验证和确认
需求验证是确认需求是否准确无误的过程,而需求确认则是用户或客户对需求的接受和同意。在这一阶段,有效的沟通和文档记录至关重要。
本章我们将全面回顾这些基本概念,并为进一步的实践技能做准备。理解这些理论基础对于确保软件开发项目的成功至关重要。接下来,我们将通过一系列的实践技巧和方法,将这些理论转化为实际可用的技能。
2. 实践技能准备
2.1 代码风格与统一性
代码风格是软件开发中不可或缺的一环,它不仅影响代码的可读性和可维护性,还直接关系到团队协作的效率。统一的代码风格可以帮助团队成员快速理解彼此的代码逻辑,减少沟通成本,提升开发效率。
2.1.1 代码规范的重要性
代码规范是确保代码风格统一的基础。它包括命名规则、缩进风格、注释规则等多个方面。通过遵循一致的代码规范,可以有效避免因个人编码风格差异导致的代码混乱和理解障碍。例如,合理使用命名可以清晰地表达变量和函数的用途,减少文档说明的需要;一致的缩进风格则使得代码的结构一目了然;规范的注释则能够提供足够的上下文信息,帮助开发者理解代码的业务逻辑。
在多人协作的项目中,统一的代码规范更是至关重要的。它有助于新成员快速融入项目,同时也保证了代码库的一致性,便于代码的长期维护。很多组织和开源项目都制定了详细的编码标准,如Google的C++风格指南、Airbnb的JavaScript风格指南等。
2.1.2 代码风格的实现方法
实现代码风格统一主要有两种方法:手工审查和自动化工具检查。手工审查依赖于开发者和代码审查者的经验和细心,它有助于捕捉那些难以通过工具检测到的代码异味和逻辑错误。但手工审查通常耗时且效率低下,对于大型项目来说是不切实际的。
因此,自动化工具变得越来越受欢迎。使用诸如ESLint、Pylint、Clang-Format等工具可以帮助团队强制执行代码规范,快速定位不符合规范的代码,并提供修改建议。大多数集成开发环境(IDE)和代码编辑器都支持这些工具,可以将代码规范检查集成到开发流程中,实现实时的代码风格校验。
示例代码块
# 示例:Python代码风格检查,使用flake8工具
importflake8
def is_prime(number):
if number < 2:
return False
for n in range(2, int(number**0.5) + 1):
if number % n == 0:
return False
return True
print(is_prime(3))
在上述代码示例中,使用flake8可以进行代码风格和潜在错误检查,例如代码中的命名、空格使用等。若运行flake8命令,可能会发现代码存在一些问题,比如命名不符合PEP8规范,建议进行相应的修改以达到统一的代码风格。
2.2 Visual Studio项目管理
Visual Studio是微软推出的集成开发环境,它集成了代码编辑、调试和版本控制等强大功能,是Windows平台下开发人员常用的开发工具之一。Visual Studio项目管理的效率直接影响着整个软件开发的进程。
2.2.1 项目结构的组织与配置
组织良好的项目结构有助于维护和扩展代码。在Visual Studio中,项目文件通常会按功能模块、代码逻辑和资源文件进行分类。每个项目的根目录下会有一个解决方案文件(.sln),它描述了项目中所有的文件和文件夹结构,以及项目之间的依赖关系。
一个清晰的项目结构不仅便于开发人员理解项目的布局,还方便在版本控制系统中进行操作,如分支管理、合并冲突解决等。配置Visual Studio项目通常涉及项目属性设置,如编译选项、输出路径等,确保项目按照预期进行编译和运行。
2.2.2 版本控制与Visual Studio的集成
版本控制是现代软件开发不可或缺的组成部分。它能够跟踪和管理代码库的变更历史,使得开发团队可以协作开发,同时保持代码的稳定性。Visual Studio提供了与Git和Team Foundation Server等版本控制系统的深度集成。
在Visual Studio中,可以方便地进行提交、更新、合并和解决冲突等操作。通过集成的版本控制工具,开发人员可以查看代码更改的历史记录,跟踪问题和特性请求,确保代码的变更有序进行。
示例代码块
上述代码展示了.NET项目的csproj文件,其中包含了一些基本的项目属性配置,如目标框架(TargetFramework)和输出类型(OutputType)。这些配置在Visual Studio项目中是自动设置的,但了解这些配置项有助于在必要时进行手动调整。
2.3 CMake跨平台编译
跨平台编译工具CMake可以用于生成不同操作系统的编译文件,是C++项目中广泛使用的构建系统。通过编写CMakeLists.txt文件,可以定义项目的构建过程,使用命令行或IDE集成的方式编译源代码。
2.3.1 CMake基础与项目构建
CMakeLists.txt文件是CMake项目的核心,它描述了项目的所有构建规则和依赖关系。例如,设置项目的C++标准、定义源文件和头文件、链接库文件等。
基本的CMake构建过程包括创建项目、设置编译选项、添加源文件以及指定可执行文件和库文件的输出路径。对于跨平台的项目,CMake可以自动生成适合特定操作系统的构建系统,如Makefile(Unix系统)、Visual Studio项目文件等。
2.3.2 跨平台编译策略与实践
为了编译一个跨平台的项目,需要考虑不同平台间的差异,如操作系统的API差异、编译器的不同以及硬件架构的差异等。CMake通过提供条件语句和变量,能够灵活地应对这些差异,例如使用if语句来区分不同的操作系统,或使用find_package来查找并链接跨平台的库文件。
在实践中,CMake通过CMakeLists.txt来定义项目的构建逻辑,通过cmake命令行工具来配置项目,生成对应的构建文件。然后开发者可以根据需要选择使用make、ninja、Visual Studio等工具来编译项目。
示例代码块
# 示例:CMakeLists.txt文件的简单内容
cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
project(MyProject VERSION 1.0 LANGUAGES CXX)
# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True)
# 添加源文件
add_executable(MyApplication main.cpp utils.cpp)
# 查找并链接库
find_package(OpenGL REQUIRED)
target_link_libraries(MyApplication OpenGL::GL)
上述示例展示了一个基本的CMake项目结构,它定义了一个C++应用程序的构建规则。这个CMakeLists.txt文件首先声明了项目名称、版本和所需的编程语言。它设置了项目使用的C++标准,添加了可执行文件,并链接了OpenGL库。通过这样的配置,CMake能够生成跨平台的构建系统,并允许项目在不同操作系统上进行编译。
接下来将介绍第三章内容:代码实践与优化。
3. 代码实践与优化
3.1 软件架构与依赖关系
3.1.1 软件架构设计原则
在软件开发中,架构设计是确保软件质量和长期维护性的重要因素。一个良好的软件架构应该是清晰、简洁的,它能够使项目易于扩展、易于测试,并且能够随着需求的变化而灵活调整。我们在这里探讨几个核心的软件架构设计原则:
模块化 :软件应该划分为可独立开发、测试和维护的模块,每个模块完成一个特定的功能。模块化有助于降低复杂性,并且可以在不影响其他部分的情况下对模块进行升级或修改。 松耦合 :不同组件或服务之间的依赖关系应该最小化。这样可以减少代码之间的直接依赖,增加系统的灵活性和可测试性。 高内聚 :每个模块内部的各个部分应该紧密相关联,共同完成一个具体的功能。高内聚有助于提高代码的可读性和可维护性。 抽象 :通过定义抽象层来隐藏实现细节,只暴露必要的操作和接口。这有助于实现组件的替换而不影响其他部分。 分层架构 :将应用程序分解为逻辑层,每个层只关注特定的职责。比如常见的三层架构包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
3.1.2 依赖关系的管理与优化
软件项目中的依赖关系是不可避免的,但不恰当的依赖管理会导致项目难以维护和扩展。优化依赖关系的策略有:
依赖注入 :这是一种编程技术,通过构造器、工厂方法或属性来向对象提供其依赖关系。它有助于解耦和模块化。 版本控制 :使用版本控制系统如 Semantic Versioning(语义化版本)来管理第三方库的依赖,有助于避免因版本更新导致的问题。 抽象依赖 :使用接口或抽象类来依赖服务,这样当底层实现发生变化时,其他部分不需要修改。 依赖倒置 :高层模块不应依赖于低层模块,两者都应依赖于抽象。依赖倒置可以降低模块之间的耦合度。
3.2 数据结构应用
3.2.1 数据结构在软件开发中的应用
数据结构是软件开发的核心,它们直接影响程序的性能和可维护性。一些常用的数据结构包括数组、链表、栈、队列、树、图、散列表等。在开发过程中,根据不同的需求选择合适的数据结构至关重要:
数组和链表 :基本的数据结构,通常用于实现更复杂的数据结构。 栈和队列 :适用于处理具有特定顺序需求的数据,比如表达式求值、任务调度等。 树和图 :用于表示层次结构和网络结构,如文件系统、网络路由、社交网络等。 散列表 :提供快速的数据访问和存储,适用于数据库索引、缓存、哈希表等。
3.2.2 高效数据结构的选择与实践
在软件开发中,选择和实现数据结构需要考虑数据的使用模式和性能要求:
空间与时间的权衡 :不同的数据结构在空间和时间效率上各有优劣。例如,链表在动态内存使用上较为高效,但访问速度比数组慢。 自定义数据结构 :对于特定的问题,标准数据结构可能不足以解决。在这种情况下,开发者需要自定义数据结构。 空间优化 :在内存受限的环境中,例如嵌入式系统,需要特别注意数据结构的空间优化。 时间优化 :在对时间性能要求极高的应用中,如实时系统,需要选择或设计能够满足时间需求的数据结构。
// 示例:简单的散列表实现
#include
#include
#include
#define TABLE_SIZE 100
typedef struct HashTableEntry {
char *key;
int value;
struct HashTableEntry *next;
} HashTableEntry;
HashTableEntry *table[TABLE_SIZE];
unsigned int hash(const char *key) {
return (unsigned int)strlen(key) % TABLE_SIZE;
}
HashTableEntry *find(char *key) {
unsigned int slot = hash(key);
HashTableEntry *entry = table[slot];
while (entry != NULL) {
if (strcmp(entry->key, key) == 0) {
return entry;
}
entry = entry->next;
}
return NULL;
}
void put(char *key, int value) {
unsigned int slot = hash(key);
HashTableEntry *entry = find(key);
if (entry != NULL) {
entry->value = value;
} else {
HashTableEntry *newEntry = malloc(sizeof(HashTableEntry));
newEntry->key = strdup(key);
newEntry->value = value;
newEntry->next = table[slot];
table[slot] = newEntry;
}
}
int main() {
put("key1", 12);
HashTableEntry *entry = find("key1");
if (entry != NULL) {
printf("%s: %d\n", entry->key, entry->value);
}
return 0;
}
在上面的代码中,我们实现了一个简单的散列表,使用字符串键值对来存储数据。通过 hash 函数计算字符串的哈希值以决定其在哈希表中的位置,并使用链表来解决哈希冲突。这样可以在较低的时间复杂度内进行键值对的检索。
3.3 计算机科学基础
3.3.1 操作系统与网络基础
操作系统和网络协议是软件开发不可或缺的组成部分,它们为软件运行提供了基础环境和服务。了解操作系统的任务调度、内存管理、进程间通信以及网络协议栈的工作原理是至关重要的:
进程与线程 :进程是系统进行资源分配和调度的基本单位,线程是进程中的一个执行单元。了解线程和进程的区别及其在多核处理器上的表现对于开发并发应用至关重要。 内存管理 :包括虚拟内存、分页、分段等概念。这有助于理解程序是如何被加载到内存中执行的,以及如何进行内存优化。 网络协议 :例如TCP/IP协议栈,了解网络的基本工作原理和数据包的传输机制对于开发网络应用和服务有重要作用。 I/O操作 :理解操作系统的I/O子系统,如阻塞和非阻塞I/O,以及I/O多路复用对于提高网络应用性能至关重要。
3.3.2 算法与数据结构基础
算法是解决问题的一系列清晰定义的指令,而数据结构则是存储这些指令的数据。在软件开发中,良好的算法和数据结构知识能够显著提高程序效率:
时间复杂度和空间复杂度 :分析和比较算法的效率,通常使用大O表示法。 排序和搜索算法 :了解各种排序算法(例如快速排序、归并排序、堆排序)和搜索算法(如二分搜索)对于编写高效的程序至关重要。 递归与迭代 :递归是一种函数自我调用的技术,而迭代是重复执行同一操作的过程。根据不同的场景选择合适的实现方式可以优化资源使用和性能。 图算法和树算法 :在处理复杂的数据关系时,图和树算法是不可或缺的工具。例如,用于优化路径查找的Dijkstra算法或用于搜索树结构中的元素的遍历算法。
这些计算机科学基础为软件工程师提供了坚实的理论基础,能够指导他们在实际工作中做出更合理的技术选择和优化决策。
4. 软件开发最佳实践
4.1 软件开发流程
软件开发流程是确保产品从概念到交付的各个阶段都有条不紊进行的蓝图。不同的项目和团队可能需要不同的开发流程模型,以适应项目的具体需求。
4.1.1 开发流程模型的选择
在软件工程领域,有多种开发流程模型可供选择,每种模型都有其特点和适用场景。如瀑布模型适合需求明确且不太可能变更的项目;敏捷模型适合需求不断变化的项目,强调迭代开发和快速反应;螺旋模型结合了瀑布模型的系统化与迭代模型的增量发布。
对于选择正确的开发模型,关键在于理解项目需求、团队经验和预期目标。瀑布模型适合于那些需求明确、不太可能发生变更的项目。在项目初期,需求被充分理解,团队可以一次性完成设计、开发和测试。然而,这种模型不适用于需求可能会变更或者在开发过程中逐步明确的情况。
敏捷模型则适用于需求不断变化、期望频繁交付的项目。敏捷方法通过短周期迭代来应对变化,每个迭代都会进行需求梳理、设计、开发、测试和评审。敏捷模型中,团队与客户之间的沟通被放在了核心位置,能够快速响应变化并根据客户反馈进行调整。
螺旋模型是一种结合了瀑布模型的系统化和迭代模型的增量发布。它不仅像瀑布模型一样进行逐步开发,而且每次迭代都会进行风险评估,有助于识别和解决可能对项目造成负面影响的风险。
4.1.2 敏捷开发与持续集成
敏捷开发强调快速和灵活地响应变化。它依赖于短周期的迭代和小规模的发布,使团队能够快速获得反馈并作出调整。敏捷开发的关键实践包括持续集成、测试驱动开发(TDD)、结对编程等。
持续集成(Continuous Integration,简称CI)是敏捷开发中的一项关键技术实践,它要求开发人员频繁地(通常每天多次)将代码变更集成到共享仓库中。每一次集成都通过自动化构建来验证,包括编译、运行单元测试、静态代码分析等,确保新的代码变更不会破坏现有功能。这一过程大大减少了集成问题,提高了软件质量,缩短了发布周期。
敏捷开发与持续集成的结合,使得软件开发能够以更小的步伐前进,每次迭代都确保软件的可交付和稳定性,同时为团队提供了持续改进和优化的机会。
4.2 软件测试与质量保证
软件测试是验证软件功能是否满足需求的重要环节。它包括单元测试、集成测试、系统测试和验收测试等多个层次,每种测试类型都有其特定的目标和方法。
4.2.1 测试策略与方法
在软件开发过程中,测试策略的选择对保证软件质量和确保项目按时交付起着关键作用。有效的测试策略应包括不同类型的测试,以及如何组合这些测试以达到最大的测试覆盖。
单元测试是最小的测试单位,通常是针对单个类或方法编写测试用例,以确保它们按预期工作。单元测试是测试策略的基础,可以尽早发现和修复问题,减少修复成本。
集成测试关注于软件的不同模块如何协同工作。当各个模块被组合在一起时,它们可能会表现出新的、未预料到的问题。集成测试确保这些模块能够正确地集成在一起。
系统测试涉及到软件作为一个整体时的所有功能,通常包括功能测试、性能测试和安全性测试。它验证软件是否符合其规格说明,确保软件的各个部分能够在实际环境中正常工作。
验收测试是最后阶段的测试,通常由客户进行,以确保软件满足合同或需求文档中定义的要求。这一阶段可能会使用用户接受测试(User Acceptance Testing,UAT)来验证软件是否满足用户的业务需求。
4.2.2 质量保证的关键实践
质量保证(Quality Assurance,QA)是在软件开发全过程中确保质量的一系列管理和技术实践。它不仅包括测试,还涉及需求管理、代码审查、质量度量、改进过程等。
代码审查是一种提高代码质量的有效实践。通过团队成员之间互相审查代码,可以发现潜在的错误和代码风格问题,同时促进知识共享和团队协作。
度量和分析是质量保证的关键环节。通过跟踪关键的质量指标,如缺陷密度、测试覆盖率、平均故障间隔时间等,项目团队可以评估软件的质量水平,并做出相应的改进决策。
持续改进是一个动态过程,它要求团队不断地寻找提高产品质量和开发流程效率的方法。这可能包括引入新的工具或实践,或调整现有流程。
4.3 版本控制工具使用
版本控制是现代软件开发不可或缺的工具,它帮助开发者跟踪和管理源代码的历史变更。版本控制工具如Git,对于团队协作和代码管理至关重要。
4.3.1 Git的使用基础
Git是一个分布式版本控制系统,广泛用于软件开发中管理源代码。它具有强大的分支和合并功能,以及离线工作的能力。
在使用Git时,首先需要理解的是其基本的命令,如 git init 初始化本地仓库, git clone 复制远程仓库到本地, git add 和 git commit 用于提交更改到本地仓库,而 git push 和 git pull 用于与远程仓库同步。
分支管理是Git的核心概念之一。通过 git branch 可以创建、列出、删除分支,而 git checkout 可以切换分支。分支允许开发人员在不影响主分支的情况下,进行独立的开发和实验。
4.3.2 Git在团队协作中的高级应用
在团队协作中,Git的高级特性如分支合并策略、rebase操作、标签(tagging)、钩子(hook)和子模块(submodule)功能,都可以极大地提升协作效率。
分支合并策略允许团队决定如何将不同的分支合并回主分支。 git merge 命令可以合并分支,而 git rebase 则用于将一系列提交重新应用在另一个分支之上,使历史更加清晰。
标签用于标记重要的提交点,例如发布版本。标签可以是轻量级的,也可以是带有额外信息的注释标签。
钩子允许开发者在Git的某些动作发生时自动执行自定义脚本,比如在提交之前进行代码质量检查。
子模块功能允许项目中包含和管理其他Git仓库作为子目录,这对于管理大型项目中的组件化代码非常有用。
以上各章节内容,只是IT专业领域中软件开发最佳实践的冰山一角。软件开发流程、测试与质量保证、版本控制工具的使用,是构建和维护高质量软件项目的基础。掌握这些实践,不仅可以提高开发效率,还能确保软件质量,最终达到提升整个团队生产力和项目成功率的目的。
5. 综合能力提升与实战模拟
5.1 应对面试的策略与技巧
5.1.1 面试前的准备工作
面试是技术人职业生涯中的重要一环,做好充分的准备将直接影响你的表现和成功率。首先,面试前的准备工作涉及到对自己简历的审视和完善,确保简历中的项目经验、技能描述清晰准确。紧接着,了解应聘公司的背景信息,包括其产品、技术栈、公司文化和市场定位,这将帮助你在面试中展现出对公司的了解和兴趣。
其次,专业知识的复习是必不可少的。不仅包括基础知识,比如数据结构、算法和计算机网络,还有你所申请岗位相关领域的深入知识。例如,如果你申请的是前端开发,那么熟练掌握HTML、CSS、JavaScript及现代前端框架将是必需的。此外,了解当前行业的发展趋势和新技术也相当重要,这表明你有持续学习和成长的意愿。
5.1.2 常见面试题的分析与应对
面试中遇到的问题往往围绕着以下几个方面:
算法与数据结构 :这是面试中必考的部分。掌握基本的数据结构(如链表、树、图、哈希表等)和常用算法(如排序、搜索、动态规划、递归等)对解决实际问题至关重要。 系统设计问题 :这些问题考察你对大型软件系统的设计能力,如设计一个简单的社交网络、搜索引擎或聊天应用。 编程实践 :现场编写代码是评估候选人的实际编码能力的有效方式。准备中可以练习一些常见的算法问题,并熟悉至少一种在线评测工具的使用。 行为面试问题 :这些涉及个人经历和行为的问题,如团队合作能力、解决问题的方法、职业规划等。
应对这些面试题,建议采取以下策略:
提前准备 :针对可能的问题,提前构思答案,并进行模拟面试练习。 清晰沟通 :在回答问题时,保持清晰的逻辑和条理,这可以提高面试官对答案的理解度。 举例说明 :在回答行为面试问题时,给出具体的例子来支持你的回答。 反思总结 :每次面试后,回顾并总结自己的表现,找出改进空间。
5.2 考前冲刺与模拟测试
5.2.1 考试大纲的解析
考试大纲是考试内容的官方指南,它规定了考试范围和重要知识点。在备考过程中,首先要对考试大纲进行深入分析,确保对每个部分的重要知识点都有清晰的认识。对考试大纲的内容进行分类,比如理论知识、实践技能、代码编写等,并针对不同类型的内容采取不同的复习策略。
5.2.2 模拟试题的练习与讲解
模拟试题是检验复习效果的重要工具。通过完成一定量的模拟试题,不仅可以检测对知识点的掌握程度,还可以熟悉考试的题型和格式。练习时,尽量模拟实际考试的环境和时间限制,这有助于提高应对真实考试时的压力。
对于模拟试题的讲解,可以是自我研究,也可以是与同行或导师进行讨论。深入理解每个问题的解题思路和方法,并总结易错点和难点。如果可能,建立一个错题集,并定期复习,以巩固知识点。
5.3 考后反思与总结
5.3.1 分析考试过程中的得失
考试结束后,及时分析考试过程中的得失是非常必要的。总结哪些部分做得好,哪些部分有待提高,尤其是考试中出现的错误。要诚实地面对自己的不足,以便在未来的备考中有的放矢。
5.3.2 对未来学习和职业发展的规划
在考试的反思与总结之后,应考虑更长远的规划。结合自身的学习经历和职业目标,制定一个实际可行的学习计划,明确短期和长期目标。这个规划应包含技术学习路径、技能提升目标和职业发展方向。
最后,不要忘记持续评估自己的进步和挑战。保持学习的连续性,利用网络资源、参加研讨会、阅读最新的技术文章,都是保持技术敏锐度和职业竞争力的有效途径。
本文还有配套的精品资源,点击获取
简介:北京航空航天大学软件工程考研复习资源包含了代码、笔记、配置文件等,为考生提供全面的理论知识和实践技能准备。复习资源涉及代码风格统一、项目文件管理、文档编写、跨平台编译、软件架构理解、数据结构应用等多方面内容。学习这些材料有助于考生深入理解软件工程的基础知识和当前技术趋势,为考研成功和未来的职业发展打下坚实基础。
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