408考研模拟题高频考点深度解析与备考策略
408计算机学科专业基础综合考试作为考研的重要科目，涵盖了数据结构、计算机组成原理、操作系统和计算机网络四大知识领域。每年考生在备考过程中都会遇到各种难点和疑惑，尤其是模拟题中的高频考点更是让人头疼。本文将结合历年真题和模拟题，针对3-5个常见问题进行深度解析，帮助考生梳理知识脉络，掌握解题技巧，提升应试能力。内容将采用百科网风格，以清晰的结构和通俗易懂的语言，让考生在短时间内高效复习。
数据结构中的图算法应用场景解析
问题：为什么Dijkstra算法在某些情况下会失效？
Dijkstra算法是解决单源最短路径问题的经典算法，但在实际应用中存在一些限制条件。该算法要求图中所有边的权重必须为非负数，这是其核心原理的基础。当图中存在负权边时，Dijkstra算法可能会得到错误的结果。例如，假设从顶点A到顶点B有一条权重为-5的边，而从B到C有一条权重为1的边，那么最短路径应该是A→B→C（总权重为-4），但如果使用Dijkstra算法，可能会优先选择A→C（权重为1），从而忽略更优路径。Dijkstra算法无法处理存在负权环的图，因为负权环会导致路径权重无限减小，算法无法收敛到正确解。
在实际应用中，针对负权边问题，可以采用Bellman-Ford算法，该算法能够处理负权边但无法处理负权环。而针对负权环问题，则需要先检测图中是否存在负权环，可以通过将所有边权重加1（保证所有边为正权），然后运行Dijkstra算法，如果结果与原始权重运行结果不一致，则说明存在负权环。在备考过程中，考生需要特别注意这些边界条件，避免在考试中因忽视细节而失分。理解不同算法的适用场景，例如Floyd-Warshall算法适用于求解所有顶点对之间的最短路径，可以处理负权边但不能处理负权环，这些差异往往是选择题和简答题的考点。
计算机组成原理中的Cache替换算法详解
问题：LRU和FIFO Cache替换算法有何区别？实际应用中如何选择？
LRU（Least Recently Used）和FIFO（First-In First-Out）是两种常见的Cache替换算法，它们在淘汰页面的策略上存在显著差异。FIFO算法按照页面进入Cache的先后顺序进行淘汰，即先进入的页面先被替换。而LRU算法则根据页面被访问的频率进行淘汰，最久未被访问的页面会被优先替换。例如，假设Cache容量为3，当前包含页面A、B、C，当需要加载页面D时，FIFO会淘汰最早进入的页面A，而LRU会淘汰最久未被访问的页面（假设页面B已有一段时间未被访问）。这种差异导致在实际应用中，两种算法的性能表现不同。
实验证明，LRU算法通常比FIFO算法能更好地保留被频繁访问的页面，从而提高Cache命中率。但LRU算法的实现相对复杂，需要额外的硬件支持（如栈结构）来追踪页面的访问顺序，而FIFO算法只需要简单的队列结构即可实现。在备考过程中，考生需要理解两种算法的原理和实现方式，并掌握它们在不同场景下的优缺点。例如，在系统资源受限的情况下，FIFO算法因其简单性可能更受青睐；而在性能要求高的系统中，LRU算法则更优。还需要了解其他Cache替换算法，如LFU（Least Frequently Used）和Clock算法，它们在不同程度上结合了访问频率和访问顺序，各有适用场景。掌握这些算法不仅有助于理解计算机系统性能优化，也是操作系统和计算机组成原理部分的重要考点。
操作系统中的进程调度算法比较
问题：优先级调度算法如何处理优先级相同进程的等待队列？
优先级调度算法是一种基于进程优先级的调度策略，其中每个进程被赋予一个优先级，调度器总是选择优先级最高的进程执行。当多个进程具有相同优先级时，处理方式通常取决于具体的优先级调度变种。在抢占式优先级调度中，高优先级进程可以抢占低优先级进程的CPU，导致相同优先级进程的执行顺序不确定。而在非抢占式优先级调度中，即使有更高优先级进程到来，当前执行的进程会继续执行直到完成或阻塞，相同优先级进程则按到达顺序排队等待。
例如，假设系统中有三个进程P1、P2、P3，优先级分别为3、3、1，且P1和P2同时到达系统。在非抢占式调度下，P1和P2会按到达顺序轮流执行，因为它们优先级相同，调度器不会干预。如果此时出现一个更高优先级（如优先级为0）的进程P4，在非抢占式调度中，P1和P2仍会继续执行直到完成，P4需要等待。而在抢占式调度中，P4一旦到达就会抢占P1或P2的CPU，相同优先级进程的执行顺序则取决于具体实现（可能是先到先服务或随机选择）。理解这些差异对于分析系统吞吐量和响应时间至关重要，因为优先级调度会直接影响进程的等待时间和CPU利用率。
在实际应用中，操作系统通常提供多种优先级调度策略供用户选择，如轮转调度（Round Robin）可以看作是优先级为相等的特殊调度方式。备考时，考生需要掌握不同调度算法的原理和性能特点，并能够根据系统需求选择合适的调度策略。例如，实时系统通常采用优先级调度以保证关键任务的响应时间，而通用操作系统可能结合多种调度算法以平衡性能和公平性。还需要了解优先级倒置问题，即高优先级进程被低优先级进程阻塞的现象，以及解决方案（如优先级提升）。这些知识点往往是论述题和设计题的常见考点，需要考生深入理解并能够灵活应用。