一、Linux命令进阶

思考：

1. top命令: 如何以占用CPU使用率顺序排序及占用内存使用率顺序排序？
2. free命令如何以G为单位显示磁盘使用情况？
3. touch命令创建文件，创建一个已存在的文件时，执行后会有啥变化？
4. 当执行df命令查看磁盘空间大于90%的时候，如何定位Linux系统的是那一个目录占据磁盘比较大？

二、Java 基础

1. 都说 C 是面向过程的语言，Java 是面向对象的语言，请解释这其中的差别，并讲讲 Python 是什么类型的语言，区别是什么

2. 请简述线程和死锁的概念，并且用代码实现线程死锁，在代码中以注释的形式标注死锁的条件

   第三、四问对具体数值不做要求

3. 生产者与消费者
   前面说到 Java 是一门面向对象的语言，现在假设有这样一个场景：
   有一个生产基地，基地里的员工能够生产产品，但是产品的储存上限是10个，如果超过10个则会停止生产，于此同时，顾客也会在同一时间购买产品，也就是说，员工一边生产，顾客一边购买，并且员工每次生产完后都需要休息一下，顾客买完之后会用一段时间使用产品并继续购买。假设基地内只有一个员工，有两名顾客，请你模拟这样的一个场景，并在每次的购买或生产后输出剩余的商品数量。（如果商品卖完了，那么顾客就会等待。）

4. 生产者与消费者的另一个场景：
   有一个生产基地，基地生产两类产品，平面产品和三维产品。平面产品包括长方形和三角形，每个平面产品需要计算其面积。三维产品包括长方体和圆柱体，每个三维产品需要计算体积。
   有一个仓库用于存放生产的产品，仓库的面积和体积是固定的，存放平面产品将占用面积，存放三维产品将占用体积。
   基地里有三名员工，一个负责生产平面产品，两个负责生产三维产品，生产后产品放入仓库（生产时显示详细信息），存入时如果剩余空间不足，抛出带剩余空间的空间不足异常。
   有三名消费者，两个消费平面产品，一个消费三维产品，消费时从仓库取出产品（消费时显示详细信息），如果仓库中没有需要的产品可以取出，抛出相应的异常消息。
   请完成以上要求，每个生产者或者消费者用一个线程模拟，注意类之间的继承关系和清晰的目录结构
   产品有具体属性，需要以此计算面积和体积，例如，长方形具有长宽，三角形具有底和高
   建议通过类图辅助理解，画类图加分

三、Python 综合

[blame Meursault]

这是这份题目中最值得做的一道题，做出来后找出题人，他可以特招。

阅读如下材料，并利用 Python 或其他你喜欢的编程语言完成后续题目。

游戏《原神》作为文化输出的优秀代表，塑造了许多可歌可泣的优秀人物，他们中有文智高绝、厚貌深情的草神，有仁厚宽容、宛然太清的芙卡洛斯，有进退黜陟、皆出圣心的那维莱特，还有忠心友善，人见人爱，有着高洁善良的灵魂，足以列为道德楷模的其他。
有人称：“我曾于上海的夜里看见米哈游的总部，灯火通明，预示着未来与先知，犹如命运照向我与无尽人世！”这足以看出《原神》这一游戏的优秀，它代表着中国游戏产业乃至整个互联网产业的方向。

1. 请通过编程的方式获取 Bilibili 弹幕视频网站中《原神》官方账号的粉丝数随时间的变化，要求：获取持续四小时的原神粉丝数数量变化，每分钟记录一次，也就是获取 240 条数据，并将数据以你喜欢的文件格式保存。我们将对这些数据进行验证，所以请注意文件中需包含时间信息。
2. 请通过 Python 程序实现上述数据的绘制能描述这段时间原神粉丝数变化的图形，可以使用折线图、散点图等。提示：Python 中常用的绘图库有 Matplotlib、Seaborn 等。
3. （选做）任选一个机器学习模型，对上述数据进行拟合，能够预测后续《原神》官方账号的粉丝数的变化。
4. （选做）完成一个简易服务端程序，实现：
   1. 对《原神》官方账号的粉丝数的爬取与暂停
   2. 能够获取当前爬取的最新一条数据。
   3. 尝试使用数据库对数据进行持久化。
   4. 实现一个简单的可视化界面，实现类似第二问中折线图的输出，或者在启动后实时绘制上述折线图。
   5. 尝试对服务器端程序进行容器化部署。
   6. 在开发过程中尝试使用 GitLab CI，请注意，SynX GitLab 不提供 CI 能力，你可以使用 GitLab SaaS。
      提示：常用的 Python 服务端框架有 Flask、Sanic、FastAPI 等，本问对请求体和响应体不做要求，请自行设计并给出文档。

四、MySQL

学习软件工程没有数据库怎么刑？

在基础部分中，你已经了解Linux系统的常用使用基础了，下面请在Linux系统中安装Mysql并启用服务。

1. 安装mysql
2. 建立下图所示的Employee 表

   +----+-------+--------+-----------+
   | id | name  | salary | managerId |
   +----+-------+--------+-----------+
   | 1  | Joe   | 70000  | 3         |
   | 2  | Henry | 80000  | 4         |
   | 3  | Sam   | 60000  | Null      |
   | 4  | Max   | 90000  | Null      |
   +----+-------+--------+-----------+

3. 利用sql语句查询高于领导工资的员工
   Tip: managerId指的是该员工对应领导的id，即查询输出的表应该为：

   +----------+
   | Employee |
   +----------+
   | Joe      |
   +----------+

五、Docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者能够打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器或 Windows 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间完全隔离，性能开销极低。

1. 在你的Linux系统上安装 Docker。验证 Docker 是否成功安装，尝试运行一个 hello-world 镜像。
2. 下载并运行 Nginx 镜像:
   下载 Nginx 镜像。运行 Nginx 镜像，并映射一个端口到宿主机。
3. 创建并运行一个简单的容器:
   创建一个 Dockerfile，其中包含一个基础的 Ubuntu 镜像，并添加一个简单的 shell 脚本。构建 Docker 镜像，并运行一个容器。
4. 配置 Docker 网络:
   创建自定义 Docker 网络。将容器连接到自定义网络，并测试容器之间的通信。
5. 使用 Docker Volumes 存储数据:
   创建一个容器，其中包含一个 MySQL 数据库，并使用 Docker Volumes 来持久化数据库数据。

六、简单服务部署

LNMP为一种缩写，其代表的就是：Linux系统下Nginx+MySQL+PHP这种网站服务器架构。
Linux是一类Unix计算机操作系统的统称，是目前最流行的免费操作系统。代表版本有：debian、centos、ubuntu、fedora、suse等。
Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器，也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器。
Mysql是一个关系型数据库管理系统。
PHP是一种在服务器端执行的嵌入HTML文档的脚本语言。
这四种软件均为免费开源软件，组合到一起，成为一个免费、高效、扩展性强的网站服务系统。

接下来，让我们尝试从使用nginx部署静态页面开始吧！

1. 在Linux中安装并启动nginx。在Windows下访问得到该网页说明部署成功。
   
2. 尝试部署下文提供的静态网页并进行本机访问
   welcome.html
3. 有能力的同学可以尝试部署在校内可以访问的网页。

七、Linux编程初步

1. 现有如下程序。在Linux系统中将其编译成可执行文件后，使用ls -l命令显示可执行文件的大小。虽然该程序包含一个大约 10MB 的数组，但可执行文件大小要远小于此，为什么？

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   char globBuf[65536];
   int primes[] = {2, 3, 5, 7};
   static int square(int x) {
   int result;
   result = x * x;
   return result;
   }
   static void doCalc(int val)
   {
   printf("The square of %d is %d\n", val, square(val));
   if (val < 1000){
       int t;
       t = val * val * val;
       printf("The cube of %d is %d\n", val, t);
   }
   }
   int main(int argc, char *argv[]) {
   static int key = 9973;
   static char mbuf[10240000];
   char *p;
   p = malloc(1024);
   doCalc(key);
   exit(EXIT_SUCCESS);
   }

2. 阅读以下文本
   每个 C 语言程序都必须有一个称为 main()的函数，作为程序启动的起点。当执行程序时，命令行参数（command-line argument）（由 shell 逐一解析）通过两个入参提供给 main()函数。第一个参数 int argc，表示命令行参数的个数。第二个参数 char *argv[]，是一个指向命令行参数的指针数组，每一参数又都是以空字符（null）1 结尾的字符串。第一个字符串，亦即 argv[0]指向的，（通常）是该程序的名称。argv 中的指针列表以 NULL 指针结尾（即 argv[argc]为 NULL）。
   每一个进程都有与其相关的称之为环境列表（environment list）的字符串数组，或简称为环境（environment）。其中每个字符串都以名称=值（name=value）形式定义。因此，在系统中，环境是“名称-值”的成对集合，可存储任何信息。常将列表中的名称称为环境变量（environment variables）。
   环境变量的常见用途之一是在 shell 中。通过在自身环境中放置变量值，shell 就可确保把这些值传递给其所创建的进程，并以此来执行用户命令。例如，环境变量 SHELL 被设置为 shell程序本身的路径名，如果程序需要执行 shell 时，大多会将此变量视为需要执行的 shell 名称。
   大多数 shell 使用 export 命令向环境中添加变量值。

   $ SHELL=/bin/bash Create a shell variable
   $ export SHELL Put variable into shell process's environment

   printenv 命令显示当前的环境列表，此处是其输出的一例：

   $ printenv
   LOGNAME=mtk
   SHELL=/bin/bash
   HOME=/home/mtk
   PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/
   TERM=xterm

在 C 语言程序中，可以使用全局变量 char **environ 访问环境列表。（C 运行时启动代码定义了该变量并以环境列表位置为其赋值。）environ 与 argv 参数类似，指向一个以 NULL 结尾的指针列表，每个指针又指向一个以空字节终止的字符串。
（1） 编写一个C语言程序，该程序接受一个环境变量名称作为命令行参数，并输出该环境变量的值。如果环境变量不存在，则输出 "Variable not found"。
（2） 编写一个C语言程序，该程序将当前环境中的所有环境变量名称和值进行转置，即将每个环境变量的名称和值互换，并将其作为新的环境变量保存到一个新的环境列表中。最后，程序输出新的环境列表。
（3） UNIX I/O 模型的显著特点之一是其输入/输出的通用性概念。这意味着使用 4 个同样的系统调用 open()、read()、write()和 close()可以对所有类型的文件执行 I/O 操作，包括终端之类的设备。因此，仅使用这些系统调用编写的程序，将对任何类型的文件有效。请编写一个C语言程序，该程序接受一个文件名作为命令行参数，并统计文件中的单词数量、行数和字符数。程序应输出这些统计数据。（提示：单词之间的间隔包含哪些字符？）