計(jì)算機(jī)二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)new講解

1、二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)第一章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法1.1 算法 算法：是一組有窮指令集，是解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述。通俗 地說，算法就是計(jì)算機(jī)解題的過程。 算法不等于程序， 也不等于計(jì)算 方法，程序的編制不可能優(yōu)于算法的設(shè)計(jì)。 算法是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運(yùn)算順序的規(guī)則， 每一個(gè)規(guī)則都是有效的， 且 是明確的，此順序?qū)⒃谟邢薜拇螖?shù)下終止。 所以其四個(gè)基本特征包括：（1）確定性，算法中每一步驟都必須有明確定義，不允許有模棱兩 可的解釋，不允許有多義性；（2）有窮性，算法必須能在有限的時(shí)間內(nèi)做完，即能在執(zhí)行有限個(gè) 步驟后終止；（3）可行性，算法原則上能夠精確地執(zhí)行；（4）擁有足夠的情報(bào)。算法的基本要素： 一是對

2、數(shù)據(jù)對象的運(yùn)算和操作； 二是算法的控制結(jié) 構(gòu)。指令系統(tǒng)：一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能執(zhí)行的所有指令的集合。 基本運(yùn)算和操作包括：算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸。 算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。 算法基本設(shè)計(jì)方法：列舉法、歸納法、遞推、遞歸、減半遞推技術(shù)、 回溯法。算法效率的度量算法復(fù)雜度：算法時(shí)間復(fù)雜度和算法空間復(fù)雜度。算法時(shí)間復(fù)雜度： 指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量。 即算法執(zhí)行過程 中所需要的基本運(yùn)算次數(shù)。 通常，一個(gè)算法所用的時(shí)間包括編譯時(shí)間 和運(yùn)行時(shí)間。算法空間復(fù)雜度： 指執(zhí)行這個(gè)算法所需要的內(nèi)存空間。 包括算法程序 所占的空間， 輸入的初始數(shù)據(jù)所占的空間， 算法執(zhí)行

3、過程中所需的額 外空間。1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：指相互有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)元素的集合。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的三個(gè)方面：（1）數(shù)據(jù)集合中各數(shù)據(jù)元素之間所固有的邏輯關(guān)系，即數(shù)據(jù)的邏輯 結(jié)構(gòu)；（2）在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，各數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)關(guān)系，即 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；（3）對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)算。 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)應(yīng)包含：（1）表示數(shù)據(jù)元素的信息；（2）表示各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系 （ 指邏輯關(guān)系， 與存儲(chǔ)位置無 關(guān)）。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間中的存放形式稱為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié) 構(gòu), 也稱數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等。 線性結(jié)構(gòu)的條件， （ 一個(gè)非空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ）：1）有且只有

4、一個(gè)根結(jié)點(diǎn)； （ 2）每一個(gè)結(jié)點(diǎn)最多有一個(gè)前件，也最多有一個(gè)后件。 非線性結(jié)構(gòu)：不滿足線性結(jié)構(gòu)條件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1.3 線性表及其順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 線性表是由一組數(shù)據(jù)元素構(gòu)成，數(shù)據(jù)元素的位置只取決于自己的序 號(hào)，元素之間的相對位置是線性的。在復(fù)雜線性表中，由若干項(xiàng)數(shù)據(jù)元素組成的數(shù)據(jù)元素稱為記錄； 由多個(gè)記錄構(gòu)成的線性表稱為文件。非空線性表的結(jié)構(gòu)特征：（ 1）且只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn) a1，它無前件；（ 2）有且只有一個(gè)終端結(jié)點(diǎn) an，它無后件；（3）除根結(jié)點(diǎn)與終端結(jié)點(diǎn)外，其他所有結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)前件，也 有且只有一個(gè)后件。結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) n 稱為線性表的長度，當(dāng) n=0 時(shí)，稱為空表。 線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具有以

5、下兩個(gè)基本特點(diǎn)：（1）線性表中所有元素所占的存儲(chǔ)空間是連續(xù)的；（2）線性表中各數(shù)據(jù)元素在存儲(chǔ)空間中是按邏輯順序依次存放的。 元素 ai 的存儲(chǔ)地址為： ADR（ai）=ADR（a1）+（i-1）k ，ADR（a1）為第一個(gè)元素的地址， k 代表每個(gè)元素占的字節(jié)數(shù)。 順序表的運(yùn)算：查找、插入、刪除。1.4 線性鏈表 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)對應(yīng)于一個(gè)存儲(chǔ)單元， 這種存儲(chǔ)單元稱為存 儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，簡稱結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)由兩部分組成： (1) 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素值，稱為數(shù)據(jù)域；(2) 用于存放指針，稱為指針域，用于指向前 一個(gè)或后一個(gè)結(jié)點(diǎn)。在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中， 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)空間可以不連續(xù)， 各數(shù)據(jù)結(jié) 點(diǎn)的存儲(chǔ)順序

6、與數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系可以不一致， 而數(shù)據(jù)元素之 間的邏輯關(guān)系是由指針域來確定的。鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式即可用于表示線性結(jié)構(gòu)，也可用于表示非線性結(jié)構(gòu)。 線性單鏈表中， HEAD稱為頭指針， HEAD=NUL(L或 0)稱為空表。 如果是雙項(xiàng)鏈表的兩指針：左指針( Llink )指向前件結(jié)點(diǎn)，右指針 ( Rlink )指向后件結(jié)點(diǎn)。線性鏈表的基本運(yùn)算：查找、插入、刪除。1.5 棧和隊(duì)列棧：限定在一端進(jìn)行插入與刪除的線性表。 其允許插入與刪除的一端稱為棧頂，用指針 top 表示棧頂位置。 不允許插入與刪除的另一端稱為棧底，用指針 bottom 表示棧底。 棧按照“先進(jìn)后出”( FILO)或“后進(jìn)先出”(

7、LIFO)組織數(shù)據(jù)， 棧具有記憶作用。棧的存儲(chǔ)方式有順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。棧的基本運(yùn)算： (1) 入棧運(yùn)算，在棧頂位置插入元素；(2) 退棧運(yùn)算，刪除元素 ( 取出棧頂元素并賦給一個(gè)指定的變量 ) ；(3) 讀棧頂元素，將棧頂元素賦給一個(gè)指定的變量，此時(shí)指針無變化。 隊(duì)列：指允許在一端(隊(duì)尾)進(jìn)入插入，而在另一端(隊(duì)頭)進(jìn)行 刪除的線性表。用 rear 指針指向隊(duì)尾，用 front 指針指向隊(duì)頭元素的前一個(gè)位置。 隊(duì)列是“先進(jìn)先出”( FIFO)或“后進(jìn)后出”( LILO)的線性表。 隊(duì)列運(yùn)算包括： (1) 入隊(duì)運(yùn)算： 從隊(duì)尾插入一個(gè)元素； (2) 退隊(duì)運(yùn) 算：從隊(duì)頭刪除一個(gè)元素。隊(duì)列的順序存儲(chǔ)

8、結(jié)構(gòu)一般采用隊(duì)列循環(huán)的形式。循環(huán)隊(duì)列 s=0 表示隊(duì)列空； s=1 且 front=rear 表示隊(duì)列滿。 計(jì)算循環(huán)隊(duì)列的元素個(gè)數(shù)： “尾指針減頭指針” ，若為負(fù)數(shù)，再加其容 量即可。1.6 樹與二叉樹 樹是一種簡單的非線性結(jié)構(gòu)，其所有元素之間具有明顯的層次特性。 在樹結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)前件，稱為父結(jié)點(diǎn)。 沒有前件的結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)，稱為樹的根結(jié)點(diǎn)，簡稱樹的根。 每一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)后件， 稱為該結(jié)點(diǎn)的子結(jié)點(diǎn)。 沒有后件的結(jié)點(diǎn) 稱為葉子結(jié)點(diǎn)。在樹結(jié)構(gòu)中， 一個(gè)結(jié)點(diǎn)所擁有的后件的個(gè)數(shù)稱為該結(jié)點(diǎn)的度， 所有結(jié) 點(diǎn)中最大的度稱為樹的度。樹的最大層次稱為樹的深度。二叉樹的特點(diǎn)： (1) 非空二叉樹

9、只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)；(2) 每一個(gè)結(jié)點(diǎn)最多有兩棵子樹， 且分別稱為該結(jié)點(diǎn) 的左子樹與右子樹。 滿二叉樹是指除最后一層外，每一層上的所有結(jié)點(diǎn)有兩個(gè)子結(jié)點(diǎn)， 則 k 層上有 2k-1 個(gè)結(jié)點(diǎn)深度為 m的滿二叉樹有 2m-1 個(gè)結(jié)點(diǎn)。 完全二叉樹是指除最后一層外，每一層上的結(jié)點(diǎn)數(shù)均達(dá)到最大值， 在最后一層上只缺少右邊的若干結(jié)點(diǎn)。二叉樹基本性質(zhì)：（1）在二叉樹的第 k 層上，最多有 2k-1 （k 1）個(gè)結(jié) 點(diǎn)；（2）深度為 m的二叉樹最多有 2m-1 個(gè)結(jié)點(diǎn)；（3）度為 0 的結(jié)點(diǎn)（即葉子結(jié)點(diǎn)）總是比度為 2 的結(jié)點(diǎn)多一個(gè)；（ 4 ）具有 n 個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹，其深度至少為log 2n+1, 其中l(wèi)og

10、2n 表示取 log 2n 的整數(shù)部分（5） 具 有 n 個(gè) 結(jié) 點(diǎn) 的 完全 二 叉 樹 的深 度 為 log 2n+1 ；（6） 設(shè)完全二叉樹共有 n 個(gè)結(jié)點(diǎn)。如果從根結(jié)點(diǎn)開 始，按層序（每一層從左到 右 ）用自 然 數(shù) 1,2, n 給結(jié) 點(diǎn) 進(jìn)行編 號(hào) （k=1,2.n ），有以下結(jié)論： 若 k=1，則該結(jié)點(diǎn)為根結(jié)點(diǎn)，它沒有父結(jié)點(diǎn)；若 k1，則該結(jié)點(diǎn)的 父結(jié)點(diǎn)編號(hào)為 INT（k/2） ； 若 2kn，則 k 結(jié)點(diǎn)的左子結(jié)點(diǎn)編號(hào)為 2k；否則該結(jié)點(diǎn)無左子結(jié)點(diǎn)（也無右子結(jié)點(diǎn)）； 若 2k+1 n，則編號(hào)為 k 的結(jié)點(diǎn)的右子結(jié)點(diǎn)編號(hào)為 2k+1；否則該結(jié) 點(diǎn)無右子結(jié)點(diǎn)。補(bǔ)充：增加度為 1 的

11、結(jié)點(diǎn)不會(huì)影響二叉樹的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)， 每增加一個(gè) 度為 2 的結(jié)點(diǎn)便會(huì)增加一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)，沒有度為 2 的結(jié)點(diǎn)時(shí)葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)為 1。 已知完全二叉樹有 x 個(gè)結(jié)點(diǎn)，求其葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)：確定層數(shù)為 k； 第 k 層的結(jié)點(diǎn)數(shù) y=x-（2 k-1 -1） ；第 k-1 層的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù) n=2（k-1）-1 -y/2； 最后 y+n。 二叉樹存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，對于滿二叉樹與完全二叉樹可 以按層序進(jìn)行順序存儲(chǔ)。二叉樹的遍歷：（ 1）前序遍歷（ DLR），首先訪問根結(jié)點(diǎn)，然后遍歷左子樹，最后遍 歷右子樹；（樹根在第一，下走不跳結(jié)點(diǎn)）（2）中序遍歷（ LDR），首先遍歷左子樹，然后訪問根結(jié)點(diǎn)，最后遍 歷右子樹

12、；（有左先左，再尋根，后找右。最左邊的結(jié)點(diǎn)最先遍歷，最右邊 的結(jié)點(diǎn)最后遍歷）（ 3）后序遍歷（ LRD）首先遍歷左子樹，然后訪問遍歷右子樹，最 后訪問根結(jié)點(diǎn)。(有左先左，再找右，后尋根，到最右一路上行，樹根在最后) 小結(jié)：邏輯結(jié)構(gòu)可分為線性表和非線性表。線性表包括棧、 隊(duì)列，其存儲(chǔ)方式為順序存儲(chǔ)、 鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)均可。 鏈?zhǔn)叫陀校壕€性鏈表，帶鏈的棧，帶鏈的隊(duì)列，循環(huán)鏈表等。非線性表包括樹 (二叉樹 ) ，其存儲(chǔ)方式為鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。1.7 查找技術(shù)只能使用順序查找的兩種情況：(1) 線性表為無序表，不管是順序存儲(chǔ)還是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)；(2) 表采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，即使是有序線性表。 二分法查找只適用于順序存儲(chǔ)的有序

13、表，對于長度為 n 的有序線性 表，最壞情況只需比較 log 2n次，而順序查找需要比較 n次。1.8 排序技術(shù) 排序是指將一個(gè)無序序列整理成按值非遞減順序排列的有序序列。 交換類排序法：( 1)冒泡排序法，需要比較的次數(shù)為 n(n-1)/2 ；(2 ) 快速排序法。插入類排序法：( 1)簡單插入排序法，最壞情況需要 n(n-1)/2 次比 較；(2) 希爾排序法，最壞情況需要 O(n1.5 ) 次比較。 選擇類排序法：( 1)簡單選擇排序法 , 最壞情況需要 n(n-1)/2 次比 較；(2) 堆排序法，最壞情況需要 O(nlog 2n) 次比較。相比以上幾種 （除希爾排序法外 ） ，堆排序

14、法的時(shí)間復(fù)雜度最小。第二章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1 程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法和風(fēng)格 “清晰第一、效率第二”已成為當(dāng)今主導(dǎo)的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格需注意： （ 詳見書 P27） 1、源程序文檔化； 2 、數(shù)據(jù)說明的方法； 3 、語句的結(jié)構(gòu)； 4 、輸入和輸出注釋分序言性注釋和功能性注釋2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語句結(jié)構(gòu)清晰第一、效率第二。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的四條原則是：1、自頂向下； 2 、逐步求精；3 、模塊化；4 、限制使用 goto 語句。結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)： （1）順序結(jié)構(gòu)：一種簡單的程序設(shè)計(jì)，最基本、最常用的結(jié)構(gòu)；（2）選擇結(jié)構(gòu)：又稱分支結(jié)構(gòu)，包括簡單選擇和多分支選擇結(jié)構(gòu)， 可根據(jù)

15、條件，判斷應(yīng)該選擇哪一條分支來執(zhí)行相應(yīng)的語句序列；（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)：又稱重復(fù)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)給定條件，判斷是否需要重 復(fù)執(zhí)行某一相同或類似的程序段 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：只有一個(gè)入口和出口2.3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的首次提出以 60 年代末挪威奧斯陸大學(xué)和挪威 計(jì)算機(jī)中心研制的 SIMULA語言為標(biāo)志。面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)：（1）與人類習(xí)慣的思維方法一致； （2）穩(wěn)定性好； （ 3）可重用 性好；（4）易于開發(fā)大型軟件產(chǎn)品； （5）可維護(hù)性好。 對象是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶罨镜母拍?，可以用來表示客觀世界中的 任何實(shí)體，對象是實(shí)體的抽象。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法中， 對象是由數(shù)據(jù)的容許的操

16、作組成的封裝 體，是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體， 是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本 單位，由一組表示其靜態(tài)特征的屬性和它可執(zhí)行的一組操作組成。 屬性即對象所包含的信息，它在設(shè)計(jì)對象時(shí)確定，一般只能通過執(zhí) 行對象的操作來改變。操作描述了對象執(zhí)行的功能，是對象的動(dòng)態(tài)屬性，操作也稱為方法 或服務(wù)。對象的基本特點(diǎn)：（1）標(biāo)識(shí)惟一性； （ 2）分類性； （3）多態(tài)性； （4）封裝性； （5） 模塊獨(dú)立性好。類是指具有共同屬性、共同方法的對象的集合。類是關(guān)于對象性質(zhì) 的描述。類是對象的抽象，對象是其對應(yīng)類的一個(gè)實(shí)例。消息是一個(gè)實(shí)例與另一個(gè)實(shí)例之間傳遞的信息。對象間的通信靠消息傳遞。它請求對象執(zhí)行某一處理或回答某

17、一要求的信息， 它統(tǒng)一了 數(shù)據(jù)流和控制流。消息的組成包括：（1）接收消息的對象的名稱； （2）消息標(biāo)識(shí)符， 也稱消息名； （3） 零個(gè)或多個(gè)參數(shù)。繼承是使用已有的類定義作為基礎(chǔ)建立新類的定義技術(shù)，廣義指能 夠直接獲得已有的性質(zhì)和特征，而不必重復(fù)定義他們。繼承具有傳遞性，一個(gè)類實(shí)際上繼承了他上層的全部基類的特性。 繼承分單繼承和多重繼承。 單繼承指一個(gè)類只允許有一個(gè)父類， 即類 等級(jí)為樹形結(jié)構(gòu)；多重繼承指一個(gè)類允許有多個(gè)父類。多態(tài)性是指同樣的消息被不同的對象接受時(shí)可導(dǎo)致完全不同的行動(dòng) 的現(xiàn)象第三章 軟件工程基礎(chǔ)3.1 軟件工程基本概念 計(jì)算機(jī)軟件是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。 軟件的特點(diǎn)

18、包括：（1）軟件是一種邏輯實(shí)體，具有抽象性；（2）軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程；（3）軟件在運(yùn)行、使用期間不存在磨損、老化問題；（4）軟件的開發(fā)、運(yùn)行對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有依賴性，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的 限制，這導(dǎo)致了軟件移植的問題；（5）軟件復(fù)雜性高，成本昂貴；（6）軟件開發(fā)涉及諸多的社會(huì)因素。 軟件按功能分為應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件 （ 或工具軟件 ） 。 軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。軟件工程是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、 工具、文檔、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)和工序。簡單的說就是使軟件走向工程化。軟 件工程的核心思想是把軟件產(chǎn)品看作是一個(gè)工程產(chǎn)品來處理。 軟件工程包

19、括 3 個(gè)要素：方法、工具和過程。軟件工程過程是把軟件轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源活動(dòng)， 包含 4 種基本活動(dòng)：（1）P（plan） 軟件規(guī)格說明；（2）D（do） 軟件開發(fā)；（3）C（check） 軟件確認(rèn)；（ 4）A（action） 軟件演進(jìn)。軟件生命周期：軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)現(xiàn)、使用維護(hù)到停止使用退役 的過程。軟件生命周期分三個(gè)階段：軟件定義、軟件開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)， 主要活動(dòng)階段是：（1）可行性研究與計(jì)劃制定； （ 2）需求分析； （3）軟件設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)） ； （ 4）軟件實(shí)現(xiàn)； （5）軟 件測試；（6）運(yùn)行和維護(hù)。 軟件工程的目標(biāo)：在給定成本、進(jìn)度的前提下，開發(fā)出具有有效性、

20、 可靠性、可理解性、可維護(hù)性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶需求的產(chǎn)品 基本目標(biāo)： 付出較低的開發(fā)成本； 達(dá)到要求的軟件功能； 取得較好的 軟件性能；開發(fā)軟件易于移植；需要較低的費(fèi)用；能按時(shí)完成開發(fā)， 及時(shí)交付使用。軟件開發(fā)環(huán)境或軟件工程環(huán)境是指全面支持軟件開發(fā)全過程的軟件 工具的集合。軟件工程管理包括：軟件管理學(xué)、軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、軟件心理學(xué)等 內(nèi)容。軟件管理學(xué)包括人員組織、進(jìn)度安排、質(zhì)量保證、配置管理、項(xiàng)目計(jì) 劃等。軟件工程基本原則：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一 致性、完備性和可驗(yàn)證性。3.2 結(jié)構(gòu)化分析方法 結(jié)構(gòu)化方法的核心和基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

21、理論。 軟件定義階段中，可行性研究與計(jì)劃的制定是確定待開發(fā)目標(biāo)和總的 要求，給出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的可能方案，制 定完成開發(fā)的實(shí)施計(jì)劃。 需求分析，對待開發(fā)軟件提出的需求分析并 給出詳細(xì)的定義。需求分析階段的工作：需求獲取，需求分析，編寫需求規(guī)格說明書， 需求評審。需求分析方法有：（1）結(jié)構(gòu)化需求分析方法； 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 Jackson 方法（ ISD）； 面向數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)化分析方法（ SA）； 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)方法DSSD）；結(jié)構(gòu)化分析方法的實(shí)質(zhì)：著眼于數(shù)據(jù)流，自頂向下，逐層分解，建立 系統(tǒng)的處理流程， 以數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典為主要工具， 建立系統(tǒng)的邏 輯模

22、型。結(jié)構(gòu)化分析的常用工具：數(shù)據(jù)流圖；數(shù)據(jù)字典；判定樹；判定表。（1）數(shù)據(jù)流圖（ DFD圖）：描述數(shù)據(jù)處理過程的工具，是需求理解的 邏輯模型的圖形表示，它直接支持系統(tǒng)功能建模。 加工（轉(zhuǎn)換）圓框，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)加工變換產(chǎn)生的輸出。 數(shù)據(jù)流箭頭， 沿箭頭方向傳遞數(shù)據(jù)的通道， 一般在旁邊標(biāo) 注數(shù)據(jù)流名。 存儲(chǔ)文件（數(shù)據(jù)源） 雙橫線， 表示處理過程中存放各種數(shù) 據(jù)的文件。 源、潭方框， 表示系統(tǒng)和環(huán)境的接口， 屬系統(tǒng)之外的實(shí)體。（2）數(shù)據(jù)字典：對所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個(gè)有組織的列表， 以及精確的、嚴(yán)格的定義，使得用戶和系統(tǒng)分析員對于輸入、輸出、 存儲(chǔ)成分和中間計(jì)算結(jié)果有共同的理解。 數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化

23、分析的核心。（3）判定樹：從問題定義的文字描述中分清哪些是判定的條件，哪 些是判定的結(jié)論，根據(jù)描述材料中的連接詞找出判定條件之間的從屬 關(guān)系、并列關(guān)系、選擇關(guān)系，根據(jù)它們構(gòu)造判定樹。（4）判定表：與判定樹相似，當(dāng)數(shù)據(jù)流圖中的加工要依賴于多個(gè)邏 輯條件的取值，即完成該加工的一組動(dòng)作是由于某一組條件取值的組 合而引發(fā)的，使用判定表描述比較適宜。軟件需求規(guī)格說明書的特點(diǎn)：正確性； 無岐義性； 完整性； 可驗(yàn)證性； 一致性； 可理解性； 可修改性； 可追蹤性。3.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法 軟件設(shè)計(jì)是確定系統(tǒng)的物理模型。 軟件設(shè)計(jì)是開發(fā)階段最重要的步驟，是將需求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為完整的 軟件產(chǎn)品或系統(tǒng)的唯一途徑。

24、系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和程序設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在反 復(fù)理解軟件需求的基礎(chǔ)上， 給出軟件結(jié)構(gòu)、 模塊的劃分、 功能的分配 以及處理流程。軟件設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是用比較抽象概括的方式確定目標(biāo)系統(tǒng)如何完 成預(yù)定的任務(wù)。從技術(shù)觀點(diǎn)來看，軟件設(shè)計(jì)包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、接口設(shè) 計(jì)、過程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：定義軟件系統(tǒng)各主要部件之間的關(guān)系 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)：將分析時(shí)創(chuàng)建的模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。 接口設(shè)計(jì)：描述軟件內(nèi)部、 軟件和協(xié)作系統(tǒng)之間以及軟件與人之間 如何通信。過程設(shè)計(jì)：把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換成軟件的過程描述。 從工程管理角度來看，軟件設(shè)計(jì)分兩步：概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)的一般過程： 軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過程； 先進(jìn)行高層次

25、的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；后進(jìn)行低層次的過程設(shè)計(jì)； 穿插進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)的基本原理是： （ 1）抽象； （2）模塊化； （3）信息隱蔽；（4）模塊獨(dú)立性。衡量軟件模塊獨(dú)立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個(gè)定性的度量標(biāo)準(zhǔn)。 耦合性是模塊見相互連接的緊密程度的度量。 耦合程度取決于各個(gè)模 塊之間接口的復(fù)雜程度、調(diào)用方式以及哪些信息通過接口。 內(nèi)聚性是一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素間彼此結(jié)合的緊密程度的度量。 在程序結(jié)構(gòu)中各模塊的內(nèi)聚性越強(qiáng)，則耦合性越弱。優(yōu)秀軟件應(yīng)高 內(nèi)聚，低耦合，有利于提高模塊的獨(dú)立性。軟件概要設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：（1）設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)； （3）編寫概 要設(shè)計(jì)文檔；（

26、4）概要設(shè)計(jì)文檔評審。在結(jié)構(gòu)圖中，模塊用一個(gè)矩形表示，箭頭表示模塊間的調(diào)用關(guān)系。 可以用帶注釋的箭頭表示模塊調(diào)用過程中來回傳遞的信息。還可用帶實(shí)心圓的箭頭表示傳遞的是控制信息， 空心圓箭心表示傳遞 的是數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)圖的基本形式：基本形式、順序形式、重復(fù)形式、選擇形式。 結(jié)構(gòu)圖有四種模塊類型： 傳入模塊、傳出模塊、變換模塊和協(xié)調(diào)模塊。 典型的數(shù)據(jù)流類型有兩種：變換型和事務(wù)型。 變換型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由輸入、中心變換、輸出三部分組成。 事務(wù)型數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)是： 接受一項(xiàng)事務(wù)，根據(jù)事務(wù)處理的特點(diǎn)和性質(zhì)， 選擇分派一個(gè)適當(dāng)?shù)奶幚韱卧?，然后給出結(jié)果。 詳細(xì)設(shè)計(jì)：是為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每一個(gè)模塊確定實(shí)現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)

27、結(jié)構(gòu)，用某種選定的表達(dá)工具表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。 常見的過程設(shè)計(jì)工具有： 圖形工具（程序流程圖 （PFD）、N-S 圖、 PAD圖、），表格工具（判定 表），語言工具（ PDL）。 程序流程圖中：箭頭為控制流、方框?yàn)榧庸げ襟E、菱形為邏輯條件。3.4 軟件測試 軟件測試定義：使用人工或自動(dòng)手段來運(yùn)行或測定某個(gè)系統(tǒng)的過程， 其目的在于檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié) 果之間的差別。 軟件測試的目的：發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程。 軟件測試方法：靜態(tài)測試和動(dòng)態(tài)測試。靜態(tài)測試包括代碼檢查、 靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、 代碼質(zhì)量度量。 不實(shí)際運(yùn)行 軟件，主要通過人工進(jìn)行。動(dòng)態(tài)測試： 是基本計(jì)算機(jī)的測

28、試， 主要包括白盒測試方法和黑盒測試 方法。白盒測試：也稱結(jié)構(gòu)測試或邏輯測試。在程序內(nèi)部進(jìn)行，主要用于 完成軟件內(nèi)部操作的驗(yàn)證。 白盒測試主要考慮內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)。 主要 方法有邏輯覆蓋、基本路徑測試。黑盒測試：也稱功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測試。是在軟件接口處進(jìn)行， 完成功能驗(yàn)證。黑盒測試完全不考慮程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特 性，只依據(jù)程序的需求和功能規(guī)格說明， 檢查程序的功能是否符合它 的設(shè)計(jì)要求。 主要診斷功能不對或遺漏、 界面錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部 數(shù)據(jù)庫訪問錯(cuò)誤、 性能錯(cuò)誤、 初始化和終止條件錯(cuò)， 用于軟件確認(rèn)測 試。主要方法有等價(jià)類劃分法、邊界值分析法、錯(cuò)誤推測法、因果圖 等。驅(qū)動(dòng)測試相當(dāng)于被

29、測模塊的主程序， 它接收測試數(shù)據(jù)， 并傳給被測模 塊，輸出實(shí)際測試結(jié)果。軟件測試過程一般按 4 個(gè)步驟進(jìn)行： 單元測試、集成測試、驗(yàn)收測試（確認(rèn)測試）和系統(tǒng)測試。 單元測試是對模塊（程序單元）進(jìn)行，靜態(tài)動(dòng)態(tài)均有，動(dòng)態(tài)時(shí)以白盒 為主輔之以黑盒。集成測試是測試、組裝軟件。 確認(rèn)測試的任務(wù)是驗(yàn)證軟件的功能和性能及其他特性是否滿足了需 求規(guī)格說明中的各項(xiàng)需求以及軟件配置是否完全正確，先用黑盒。3.5 程序的調(diào)試 程序調(diào)試的任務(wù)是診斷和改正程序中的錯(cuò)誤，主要在開發(fā)階段進(jìn)行。程序調(diào)試的基本步驟： （1）錯(cuò)誤定位；（2）修改設(shè)計(jì)和代碼，以排除錯(cuò)誤；（3）進(jìn)行回歸測試，防止引進(jìn)新的錯(cuò)誤。 軟件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)

30、試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。 靜態(tài)調(diào)試主要是指通過人的思 維來分析源程序代碼和排錯(cuò)， 是主要的設(shè)計(jì)手段， 而動(dòng)態(tài)調(diào)試是輔助 靜態(tài)調(diào)試。主要調(diào)試方法有：（1）強(qiáng)行排錯(cuò)法； （2）回溯法； （ 3）原因排 除法。第四章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念 數(shù)據(jù)：實(shí)際上就是描述事物的符號(hào)記錄。 軟件的數(shù)據(jù)是有一定的結(jié)構(gòu)，有型與值之分，如整型、實(shí)型、字符型 等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合定型的值，如整型值 15。 數(shù)據(jù)庫：是指在已有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)庫，是數(shù)據(jù) 的集合，具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一的存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)， 是多種應(yīng) 用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個(gè)應(yīng)用程序共享。 數(shù)據(jù)庫存放數(shù)據(jù)是按數(shù)據(jù)所提供的數(shù)據(jù)模式

31、存放的， 具有集成與共享 的特點(diǎn)。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：一種系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù) 操縱、數(shù)據(jù)維護(hù)、 控制及保護(hù)和數(shù)據(jù)服務(wù)等， 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)各種 數(shù)據(jù)管理功能的核心軟件稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的六大功能：（1）數(shù)據(jù)模式定義：即為數(shù)據(jù)庫構(gòu)建其數(shù)據(jù)框架；（2）數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建：為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構(gòu)建提供有效 的存取方法與手段；（3）數(shù)據(jù)操縱：為用戶使用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供方便，如查詢、插入、 修改、刪除等以及簡單的算術(shù)運(yùn)算及統(tǒng)計(jì)；（4）數(shù)據(jù)的完整性、安全性定義與檢查；（5）數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù)；（6）數(shù)據(jù)的服務(wù)：如拷貝、轉(zhuǎn)存、重組、性能監(jiān)測、分析等。 為完成以上功

32、能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語言： （ 1）數(shù)據(jù)定義語言 （DDL）：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu) 建；（ 2）數(shù)據(jù)操縱語言 （DML）：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱， 如查詢與增、 刪、改等； （ 3）數(shù)據(jù)控制語言 （DCL）：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)完整性、 安全性的定義與檢查以 及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等。數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式：交互式命令 （ 又稱自含型或自主型語言 ）；宿主型語言（一般可嵌入某 些宿主語言中）。數(shù)據(jù)庫管理員：對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、維護(hù)、監(jiān)視等的專業(yè)管理 人員。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)） 、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件） 、數(shù)據(jù)庫管理員（人員）、硬件平臺(tái)（硬件）、軟件平臺(tái)（軟件）五

33、個(gè)部分構(gòu)成 的運(yùn)行實(shí)體。 對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要操作系統(tǒng)的支持 . 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面三者組成。 數(shù)據(jù)管理發(fā)展的三個(gè)階段： 人工管理階段， 文件系統(tǒng)階段， 數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)階段。而數(shù)據(jù)獨(dú)立性最高的是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。文件系統(tǒng)階段： 提供了簡單的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)管理能力， 但是它無法 提供完整的、統(tǒng)一的、管理和數(shù)據(jù)共享的能力。層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 ：為統(tǒng)一與共享數(shù)據(jù)提供了有力 支撐。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的集成性 、數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余 性 、數(shù)據(jù)獨(dú)立性（物理獨(dú)立性與邏輯獨(dú)立性） 、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制。 物理獨(dú)立性：用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤在磁盤等介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫 是

34、相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式：（1）概念模式：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，全體用戶 公共數(shù)據(jù)視圖；（2）外模式：也稱子模式與用戶模式。是用戶的數(shù)據(jù)視圖，也就是 用戶所見到的數(shù)據(jù)模式；（3）內(nèi)模式：又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與物理 存取方法。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級(jí)映射： （1）概念模式到內(nèi)模式的映射；（2）外模式到概念模式的映射。4.2 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型：是數(shù)據(jù)特征的抽象，從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、 動(dòng)態(tài)行為和約束條件， 為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息表與操作提供一個(gè)抽象的 框架。描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)約束。 關(guān)系模型屬于非格式化模型，而模型和網(wǎng)狀模型屬于格式化模型。

35、E-R模型（ 實(shí)體聯(lián)系模型 ） 的基本概念 （1）實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中的事物；（2）屬性：事物的特性；（3）聯(lián)系：現(xiàn)實(shí)世界中事物間的關(guān)系。實(shí)體集間的聯(lián)系有一對一、 一對多、多對多的聯(lián)系。E-R 模型基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系：實(shí)體是概念世界中的基本單位， 屬性有屬性域， 每個(gè)實(shí)體可取屬性域內(nèi)的值。 一個(gè)實(shí)體的所有屬性值 叫元組。E-R模型的圖示法：（1）實(shí)體集表示法矩形； （2）屬性表法橢圓形； （3） 聯(lián)系表示法菱形。層次模型的基本結(jié)構(gòu)是樹形結(jié)構(gòu)，具有以下特點(diǎn)： （1）每棵樹有且僅有一個(gè)無雙親結(jié)點(diǎn)，稱為根； （2）樹中除根外所有結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親。從圖論觀點(diǎn)看，網(wǎng)狀模型是一個(gè)不加任何條件限制的無向圖 關(guān)系模型是數(shù)學(xué)化的模型。要用到集合論、離散數(shù)學(xué)等理論知識(shí)。 關(guān)系模型采用二維表來表示，簡稱表，由表框架及表的元組組成。 一個(gè)二維表就是一個(gè)關(guān)系。每行數(shù)據(jù)稱為元組。在二維表中凡能唯一標(biāo)識(shí)元組的最小屬性稱為 鍵或碼。從所有侯選鍵中選取一個(gè)作為用戶使用的鍵稱主鍵。表 A 中的某屬性是某表 B 的鍵，則稱該屬性集為 A的外鍵或外碼。 關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束： （1）實(shí)體完整性約束：約束關(guān)系的主鍵中屬性值不能為空值； （2）