全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)輔導(dǎo)公共基礎(chǔ)講義

1、全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)輔導(dǎo)講義第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法1.1 算法 1*: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)。2、算法的基本特征(1可行性。針對(duì)實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的算法,執(zhí)行后能夠得到滿意的結(jié)果。(2確定性。每一條指令的含義明確,無二義性。并且在任何條件下,算法只有唯一的一條執(zhí)行路徑,即相同的輸入只能得出相同的輸出。(3有窮性。算法必須在有限的時(shí)間內(nèi)完成。有兩重含義,一是算法中的操作步驟為有限個(gè),二是每個(gè)步驟都能在有限時(shí)間內(nèi)完成。(4擁有足夠的情報(bào)。算法中各種運(yùn)算總是要施加到各個(gè)運(yùn)算對(duì)象上,而這些運(yùn)算對(duì)象又可能具有某種初始狀態(tài),這就是算法執(zhí)行的起點(diǎn)或依據(jù)。因此

2、,一個(gè)算法執(zhí)行的結(jié)果總是與輸入的初始數(shù)據(jù)有關(guān),不同的輸入將會(huì)有不同的結(jié)果輸出。當(dāng)輸入不夠或輸入錯(cuò)誤時(shí),算法將無法執(zhí)行或執(zhí)行有錯(cuò)。一般說來,當(dāng)算法擁有足夠的情報(bào)時(shí),此算法才是有效的;而當(dāng)提供的情報(bào)不夠時(shí),算法可能無效。*:綜上所述,所謂算法,是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運(yùn)算順序的規(guī)則,并且每一個(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。3、算法復(fù)雜度主要包括時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。(1算法時(shí)間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量,可以用執(zhí)行算法的過程中所需基本運(yùn)算的執(zhí)行次數(shù)來度量。(21.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 12、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究和討論以下三個(gè)方面的問題:(1數(shù)據(jù)集合中各數(shù)據(jù)元素之間所固有

3、的邏輯關(guān)系,即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)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。(2在對(duì)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)。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等。1順序存儲(chǔ)。它是把邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置相鄰的存儲(chǔ)單元里,結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系由存儲(chǔ)單元的鄰接關(guān)系來體現(xiàn)。由此得到的存儲(chǔ)表示稱為順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。2鏈接存儲(chǔ)。它不要求邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)在物理位置上亦相鄰,結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。由此得到的存儲(chǔ)表示稱為鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。3索引存儲(chǔ):除建立存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)信息外,還建立附加的索引表來標(biāo)識(shí)結(jié)點(diǎn)的地址。*:數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)元素之間

4、的邏輯關(guān)系,數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(也稱數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)是數(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。同一種邏輯結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),但影響數(shù)據(jù)處理效率。(3對(duì)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)算。3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)除了用二元關(guān)系表示外,還可以直觀地用圖形表示。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示中,對(duì)于數(shù)據(jù)集合D中的每一個(gè)數(shù)據(jù)元素用中間標(biāo)有元素值的方框表示,一般稱之為數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn),并簡(jiǎn)稱為結(jié)點(diǎn);為了進(jìn)一步表示各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系,對(duì)于關(guān)系R中的每一個(gè)二元組,用一條有向線段從前件結(jié)點(diǎn)指向后件結(jié)點(diǎn)。4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為兩大類型:線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)。 (11有且只有一個(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

5、多有一個(gè)后件。*:常見的線性結(jié)構(gòu)有線性表、棧、隊(duì)列和線性鏈表等。 (21 n(n 0個(gè)數(shù)據(jù)元素組成的一個(gè)有限序列,表中的每一個(gè)數(shù)據(jù)元素,除了第一個(gè)外,有且只有一個(gè)前件,除了最后一個(gè)外,有且只有一個(gè)后件。線性表中數(shù)據(jù)元素的個(gè)數(shù)稱為線性表的長(zhǎng)度。線性表可以為空表。*:線性表是一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),它的存儲(chǔ)方式:順序和鏈?zhǔn)健?、線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具有兩個(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。*:由此可以看出,在線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中,其前后件兩個(gè)元素在存儲(chǔ)空間中是緊鄰的,且前件元素一定存儲(chǔ)在后件元素的前面,可以通過計(jì)算機(jī)直接確定第i

6、 個(gè)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址。3、順序表的插入、刪除運(yùn)算(1順序表的插入運(yùn)算:在一般情況下,要在第i (1i n 個(gè)元素之前插入一個(gè)新元素時(shí),首先要從最后一個(gè)(即第n 個(gè)元素開始,直到第i 個(gè)元素之間共n-i+1個(gè)元素依次向后移動(dòng)一個(gè)位置,移動(dòng)結(jié)束后,第i 個(gè)位置就被空出,然后將新元素插入到第i 項(xiàng)。插入結(jié)束后,線性表的長(zhǎng)度就增加了1。*:順性表的插入運(yùn)算時(shí)需要移動(dòng)元素,在等概率情況下,平均需要移動(dòng)n/2個(gè)元素。(2順序表的刪除運(yùn)算:在一般情況下,要?jiǎng)h除第i (1i n 個(gè)元素時(shí),則要從第i+1個(gè)元素開始,直到第n 個(gè)元素之間共n-i 個(gè)元素依次向前移動(dòng)一個(gè)位置。刪除結(jié)束后,線性表的長(zhǎng)度就減小了1。*:

7、進(jìn)行順性表的刪除運(yùn)算時(shí)也需要移動(dòng)元素,在等概率情況下,平均需要移動(dòng)(n-1/2個(gè)元素。插入、刪除運(yùn)算不方便。1.4 棧和隊(duì)列1、棧及其基本運(yùn)算 在棧中,允許插入與刪除的一端稱為棧頂,不允許插入與刪除的另一端稱為棧底。棧頂元素總是最后被插入的元素,棧底元素總是最先被插入的元素。即棧是按照“先進(jìn)后出”或“后進(jìn)先出”的原則組織數(shù)據(jù)的。棧具有記憶作用。棧的基本運(yùn)算:1插入元素稱為入棧運(yùn)算;2刪除元素稱為退棧運(yùn)算;3讀棧頂元素是將棧頂元素賦給一個(gè)指定的變量,此時(shí)指針無變化。棧的存儲(chǔ)方式和線性表類似,也有兩種,即順序棧和鏈?zhǔn)綏！?、隊(duì)列及其基本運(yùn)算Rear 指向隊(duì)尾元素,頭指針(front 指向排頭元素的

8、前一個(gè)位置(隊(duì)頭。 隊(duì)列是“先進(jìn)先出”或“后進(jìn)后出”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。循環(huán)隊(duì)列及其運(yùn)算:所謂循環(huán)隊(duì)列,就是將隊(duì)列存儲(chǔ)空間的最后一個(gè)位置繞到第一個(gè)位置,形成邏輯上的環(huán)狀空間,供隊(duì)列循環(huán)使用。在循環(huán)隊(duì)列中,用隊(duì)尾指針rear 指向隊(duì)列中的隊(duì)尾元素,用排頭指針front 指向排頭元素的前一個(gè)位置,因此,從頭指針front 指向的后一個(gè)位置直到隊(duì)尾指針rear 指向的位置之間,所有的元素均為隊(duì)列中的元素。 *:循環(huán)隊(duì)列中元素的個(gè)數(shù)=rear-front 。1.5 線性鏈表1、線性表順序存儲(chǔ)的缺點(diǎn) :(1插入或刪除的運(yùn)算效率很低。在順

9、序存儲(chǔ)的線性表中,插入或刪除數(shù)據(jù)元素時(shí)需要移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)元素;(2線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)下,線性表的存儲(chǔ)空間不便于擴(kuò)充;(3線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不便于對(duì)存儲(chǔ)空間的動(dòng)態(tài)分配。2、線性鏈表:線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)稱為線性鏈表,是一種物理存儲(chǔ)單元上非連續(xù)、非順序的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接來實(shí)現(xiàn)的。因此,在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式中,每個(gè)結(jié)點(diǎn)由兩部分組成:一部分用于存放數(shù)據(jù)元素的值,稱為數(shù)據(jù)域;另一部分用于存放指針,稱為指針域,用于指向該結(jié)點(diǎn)的前一個(gè)或后一個(gè)結(jié)點(diǎn)(即前件或后件,如下圖所示:線性鏈表分為單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表三種類型。 數(shù)據(jù)域指針域HEAD (a結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)(b一個(gè)非空的線性鏈

10、表示意圖 在單鏈表中,每一個(gè)結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)指針域,由這個(gè)指針只能找到其后件結(jié)點(diǎn),而不能找到其前件結(jié)點(diǎn)。因此,在某些應(yīng)用中,對(duì)于線性鏈表中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)設(shè)置兩個(gè)指針,一個(gè)稱為左指針,指向其前件結(jié)點(diǎn);另一個(gè)稱為右指針,指向其后件結(jié)點(diǎn),這種鏈表稱為雙向鏈表,如下圖所示: 3、線性鏈表的基本運(yùn)算(1在線性鏈表中包含指定元素的結(jié)點(diǎn)之前插入一個(gè)新元素。*:在線性鏈表中插入元素時(shí),不需要移動(dòng)數(shù)據(jù)元素,只需要修改相關(guān)結(jié)點(diǎn)指針即可,也不會(huì)出現(xiàn)“上溢”現(xiàn)象 。(2在線性鏈表中刪除包含指定元素的結(jié)點(diǎn)。*:在線性鏈表中刪除元素時(shí),也不需要移動(dòng)數(shù)據(jù)元素,只需要修改相關(guān)結(jié)點(diǎn)指針即可。(3將兩個(gè)線性鏈表按要求合并成一個(gè)線性鏈表。

11、(4將一個(gè)線性鏈表按要求進(jìn)行分解。(5逆轉(zhuǎn)線性鏈表。(6復(fù)制線性鏈表。(7線性鏈表的排序。(8線性鏈表的查找。*:線性鏈表不能隨機(jī)存取。4、循環(huán)鏈表及其基本運(yùn)算在線性鏈表中,其插入與刪除的運(yùn)算雖然比較方便,但還存在一個(gè)問題,在運(yùn)算過程中對(duì)于空表和對(duì)第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的處理必須單獨(dú)考慮,使空表與非空表的運(yùn)算不統(tǒng)一。為了克服線性鏈表的這個(gè)缺點(diǎn),可以采用另一種鏈接方式,即循環(huán)鏈表。與前面所討論的線性鏈表相比,循環(huán)鏈表具有以下兩個(gè)特點(diǎn):1在鏈表中增加了一個(gè)表頭結(jié)點(diǎn),其數(shù)據(jù)域?yàn)槿我饣蛘吒鶕?jù)需要來設(shè)置,指針域指向線性表的第一個(gè)元素的結(jié)點(diǎn),而循環(huán)鏈表的頭指針指向表頭結(jié)點(diǎn);2循環(huán)鏈表中最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域不是空,而是

12、指向表頭結(jié)點(diǎn)。即在循環(huán)鏈表中,所有結(jié)點(diǎn)的指針構(gòu)成了一個(gè)環(huán)狀鏈。 下圖a 是一個(gè)非空的循環(huán)鏈表,圖b 是一個(gè)空的循環(huán)鏈表:循環(huán)鏈表的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是在循環(huán)鏈表中,只要指出表中任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)的位置,就可以從它出發(fā)訪問到表中其他所有的結(jié)點(diǎn),而線性單鏈表做不到這一點(diǎn);二是由于在循環(huán)鏈表中設(shè)置了一個(gè)表頭結(jié)點(diǎn),在任何情況下,循環(huán)鏈表中至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)存在,從而使空表與非空表的運(yùn)算統(tǒng)一。*:循環(huán)鏈表是在單鏈表的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)表頭結(jié)點(diǎn),其插入和刪除運(yùn)算與單鏈表相同。但它可以從任一結(jié)點(diǎn)出發(fā)來訪問表中其他所有結(jié)點(diǎn),并實(shí)現(xiàn)空表與非空表的運(yùn)算的統(tǒng)一。1.6 樹與二叉樹1、樹的基本概念 2、二叉樹及其基本性質(zhì)

13、 (1什么是二叉樹1非空二叉樹只有一個(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。 *:根據(jù)二叉樹的概念可知,二叉樹的度可以為0(葉結(jié)點(diǎn)、1(只有一棵子樹或2(有2棵子樹。(2二叉樹的基本性質(zhì)性質(zhì)1 在二叉樹的第k 層上,最多有 個(gè)結(jié)點(diǎn)。右指針左指針數(shù)據(jù)域(a結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)HEAD (b一個(gè)非空的雙向鏈表示意圖性質(zhì)2 深度為m 的二叉樹最多有個(gè) 個(gè)結(jié)點(diǎn)。 性質(zhì)3 在任意一棵二叉樹中,度數(shù)為0的結(jié)點(diǎn)(即葉子結(jié)點(diǎn)總比度為2的結(jié)點(diǎn)多一個(gè)。性質(zhì)4 具有n 個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹,其深度至少為 ,其中 表示取 的整數(shù)部分。 3、滿二叉樹與完全二叉樹滿二叉樹:除最后一層外,每一層上的所有結(jié)點(diǎn)都

14、有兩個(gè)子結(jié)點(diǎn)。完全二叉樹: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)。*:根據(jù)完全二叉樹的定義可得出:度為1的結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為0或1。下圖a 表示的是滿二叉樹,下圖b 表示的是完全二叉樹: 完全二叉樹還具有如下兩個(gè)特性:性質(zhì)5 具有n 個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹深度為 。性質(zhì)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),則對(duì)于編號(hào)為k (k=1,2,n 的結(jié)點(diǎn)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k>1,則該結(jié)點(diǎn)的父結(jié)點(diǎn)的編號(hào)為INT(k/2。 若2k n ,則編號(hào)為k 的左子結(jié)點(diǎn)編號(hào)為

15、2k ;否則該結(jié)點(diǎn)無左子結(jié)點(diǎn)(顯然也沒有右子結(jié)點(diǎn)。若2k+1n ,則編號(hào)為k 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)。4、二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中,二叉樹通常采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。與線性鏈表類似,用于存儲(chǔ)二叉樹中各元素的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)也由兩部分組成:數(shù)據(jù)域和指針域。但在二叉樹中,由于每一個(gè)元素可以有兩個(gè)后件(即兩個(gè)子結(jié)點(diǎn),因此,用于存儲(chǔ)二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的指針域有兩個(gè):一個(gè)用于指向該結(jié)點(diǎn)的左子結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址,稱為左指針域;另一個(gè)用于指向該結(jié)點(diǎn)的右子結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址,稱為右指針域。*:一般二叉樹通常采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),對(duì)于滿二叉樹與完全二叉樹來說,可以按層序進(jìn)行順序存儲(chǔ)。5、二叉樹的遍歷二叉樹的遍歷是

16、指不重復(fù)地訪問二叉樹中的所有結(jié)點(diǎn)。二叉樹的遍歷可以分為以下三種:(1前序遍歷(DLR :若二叉樹為空,則結(jié)束返回。否則:首先訪問根結(jié)點(diǎn),然后遍歷左子樹,最后遍歷右子樹;并且,在遍歷左右子樹時(shí),仍然先訪問根結(jié)點(diǎn),然后遍歷左子樹,最后遍歷右子樹。(2中序遍歷(LDR :若二叉樹為空,則結(jié)束返回。否則:首先遍歷左子樹,然后訪問根結(jié)點(diǎn),最后遍歷右子樹;并且,在遍歷左、右子樹時(shí),仍然先遍歷左子樹,然后訪問根結(jié)點(diǎn),最后遍歷右子樹。(3后序遍歷(LRD :若二叉樹為空,則結(jié)束返回。否則:首先遍歷左子樹,然后遍歷右子樹,最后訪問根結(jié)點(diǎn),并且,在遍歷左、右子樹時(shí),仍然先遍歷左子樹,然后遍歷右子樹,最后訪問根結(jié)點(diǎn)

17、。1.7 查找技術(shù)查找:根據(jù)給定的某個(gè)值,在查找表中確定一個(gè)其關(guān)鍵字等于給定值的數(shù)據(jù)元素。查找結(jié)果:(查找成功:找到;查找不成功:沒找到。平均查找長(zhǎng)度:查找過程中關(guān)鍵字和給定值比較的平均次數(shù)。1、順序查找基本思想:從表中的第一個(gè)元素開始,將給定的值與表中逐個(gè)元素的關(guān)鍵字進(jìn)行比較,直到兩者相符,查到所要找的元素為止。否則就是表中沒有要找的元素,查找不成功。在平均情況下,利用順序查找法在線性表中查找一個(gè)元素,大約要與線性表中一半的元素進(jìn)行比較,最壞情況下需要比較n 次。12-m 1log 2+n log 2n n 2log (a滿二叉樹(b完全二叉樹1log 2+n順序查找一個(gè)具有n個(gè)元素的線性表

18、,其平均復(fù)雜度為O(n。下列兩種情況下只能采用順序查找:1如果線性表是無序表(即表中的元素是無序的,則不管是順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)還是鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),都只能用順序查找。2即使是有序線性表,如果采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),也只能用順序查找。2、二分法查找思想:先確定待查找記錄所在的范圍,然后逐步縮小范圍,直到找到或確認(rèn)找不到該記錄為止。前提:必須在具有順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的有序表中進(jìn)行。查找過程:1若中間項(xiàng)(中間項(xiàng)mid=(n-1/2,mid的值四舍五入取整的值等于x,則說明已查到;2若x小于中間項(xiàng)的值,則在線性表的前半部分查找;3若x大于中間項(xiàng)的值,則在線性表的后半部分查找。特點(diǎn):比順序查找方法效率高。最壞的情況下,需要比

19、較log2n次。*:二分法查找只適用于順序存儲(chǔ)的線性表,且表中元素必須按關(guān)鍵字有序(升序排列。對(duì)于無序線性表和線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)只能用順序查找。在長(zhǎng)度為n的有序線性表中進(jìn)行二分法查找,其時(shí)間復(fù)雜度為O(log2n。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,即是將無序的記錄序列調(diào)整為有序記錄序列的一種操作。1、交換類排序法(方法:冒泡排序,快速排序。2、插入類排序法(方法:簡(jiǎn)單插入排序,希爾排序。3、選擇類排序法(方法:簡(jiǎn)單選擇排序,堆排序?？偨Y(jié):各種排序法比較: 本章應(yīng)考點(diǎn)撥:本章內(nèi)容在筆試中會(huì)出現(xiàn)5-6個(gè)題目,是公共基礎(chǔ)知識(shí)部分出題量比較多的一章,所占分值也

20、比較大,約10分。N(n-1/2 nlog2n第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)的風(fēng)格主要強(qiáng)調(diào):“清晰第一,效率第二”。主要應(yīng)注重和考慮下述一些因素:(1源程序文檔化。1符號(hào)名的命名。符號(hào)名能反映它所代表的實(shí)際東西,應(yīng)有一定的實(shí)際含義。2程序的注釋。分為序言性注釋和功能性注釋。序言性注釋:位于程序開頭部分,包括程序標(biāo)題、程序功能說明、主要算法、接口說明、程序位置、開發(fā)簡(jiǎn)歷、程序設(shè)計(jì)者、復(fù)審者、復(fù)審日期及修改日期等。功能性注釋:嵌在源程序體之中,用于描述其后的語句或程序的主要功能。3視覺組織。利用空格、空行、縮進(jìn)等技巧使程序?qū)哟吻逦?2數(shù)據(jù)說明。1數(shù)據(jù)說明的次序規(guī)范化;2說明語句中

21、變量安排有序化;3使用注釋來說明復(fù)雜數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。(3語句的結(jié)構(gòu)。1在一行內(nèi)只寫一條語句;2程序編寫應(yīng)優(yōu)先考慮清晰性;3程序編寫要做到清晰第一,效率第二;4在保證程序正確的基礎(chǔ)上再要求提高效率;5避免使用臨時(shí)變量而使程序的可讀性下降;6避免不必要的轉(zhuǎn)移;7盡量使用庫(kù)函數(shù);8避免采用復(fù)雜的條件語句;9盡量減少使用“否定”條件語句;10數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有利于程序的簡(jiǎn)化;11要模塊化,使模塊功能盡可能單一化;12利用信息隱蔽,確保每一個(gè)模塊的獨(dú)立性;13從數(shù)據(jù)出發(fā)去構(gòu)造程序;14不要修補(bǔ)不好的程序,要重新編寫。(4輸入和輸出。1對(duì)輸入數(shù)據(jù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的合法性;2檢查輸入項(xiàng)的各種重要組合的合法性;3輸入格式要簡(jiǎn)單

22、,使得輸入的步驟和操作盡可能簡(jiǎn)單;4輸入數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)允許使用自由格式;5應(yīng)允許缺省值;6輸入一批數(shù)據(jù)時(shí),最好使用輸入結(jié)束標(biāo)志;7在以交互式輸入/輸出方式進(jìn)行輸入時(shí),要在屏幕上使用提示符明確提示輸入的請(qǐng)求,同時(shí)在數(shù)據(jù)輸入過程中和輸入結(jié)束時(shí),應(yīng)在屏幕上給出狀態(tài)信息;8當(dāng)程序設(shè)計(jì)語言對(duì)輸入格式有嚴(yán)格要求時(shí),應(yīng)保持輸入格式與輸入語句的一致性;給所有的輸出加注釋,并設(shè)計(jì)輸出報(bào)表格式。2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(面向過程的程序設(shè)計(jì)方法1、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的主要原則可以概括為:自頂向下,逐步求精,模塊化,限制使用goto語句。2、結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu):順序結(jié)構(gòu),選擇結(jié)構(gòu),重復(fù)結(jié)構(gòu)。1順序結(jié)構(gòu)。一種簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)

23、,即按照程序語句行的自然順序,一條語句一條語句地執(zhí)行程序,它是最基本、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(jiǎn)單選擇和多分支選擇結(jié)構(gòu),可根據(jù)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重復(fù)結(jié)構(gòu)。又稱循環(huán)結(jié)構(gòu),可根據(jù)給定的條件,判斷是否需要重復(fù)執(zhí)行某一相同的或類似的程序段。僅僅使用順序、選擇和循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)就足以表達(dá)各種其他形式結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)任何單入口/單出口的程序。2.3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)客觀世界中任何一個(gè)事物都可以被看成是一個(gè)對(duì)象,面向?qū)ο蠓椒ǖ谋举|(zhì)就是主張從客觀世界固有的事物出發(fā)來構(gòu)造系統(tǒng),提倡人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中常用的思維來認(rèn)識(shí)、理解和描述客觀事物,強(qiáng)調(diào)最終建立的系統(tǒng)能

24、夠映射問題域。也就是說,系統(tǒng)中的對(duì)象及對(duì)象之間的關(guān)系能夠如實(shí)地反映問題域中固有的事物及其關(guān)系。面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕獌?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。*:面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)主要考慮的是提高軟件的可重用性。 計(jì)方法中的對(duì)象是系統(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。對(duì)象是屬性和方法的封裝體。操作描述了對(duì)象執(zhí)行的功能,操作也稱為方法或服務(wù)。操作是對(duì)象的動(dòng)態(tài)屬性。*:一個(gè)對(duì)象由對(duì)象名、屬性和操作三部分組成。對(duì)象的基本特點(diǎn):標(biāo)識(shí)惟一性,分類性,多態(tài)性,封裝性,模塊

25、獨(dú)立性好。(1標(biāo)識(shí)惟一性。指對(duì)象是可區(qū)分的,并且由對(duì)象的內(nèi)在本質(zhì)來區(qū)分,而不是通過描述來區(qū)分。(2分類性。指可以將具有相同屬性的操作的對(duì)象抽象成類。(3多態(tài)性。指同一個(gè)操作可以是不同對(duì)象的行為。(4封裝性。從外面看只能看到對(duì)象的外部特性,即只需知道數(shù)據(jù)的取值范圍和可以對(duì)該數(shù)據(jù)施加的操作,根本無需知道數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)操作的算法。對(duì)象的內(nèi)部,即處理能力的實(shí)行和內(nèi)部狀態(tài),對(duì)外是不可見的。從外面不能直接使用對(duì)象的處理能力,也不能直接修改其內(nèi)部狀態(tài),對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)只能由其自身改變。*:信息隱蔽是通過對(duì)象的封裝性來實(shí)現(xiàn)的。(5模塊獨(dú)立性好。對(duì)象是面向?qū)ο蟮能浖幕灸K,它是由數(shù)據(jù)及可以對(duì)這些數(shù)據(jù)施

26、加的操作所組成的統(tǒng)一體,而且對(duì)象是以數(shù)據(jù)為中心的,操作圍繞對(duì)其數(shù)據(jù)所需做的處理來設(shè)置,沒有無關(guān)的操作。從模塊的獨(dú)立性考慮,對(duì)象內(nèi)部各種元素彼此結(jié)合得很緊密,內(nèi)聚性強(qiáng)。類是指具有共同屬性、共同方法的對(duì)象的集合。所以類是對(duì)象的抽象,對(duì)象是對(duì)應(yīng)類的一個(gè)實(shí)例。(1接收消息的對(duì)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)。*:在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?一個(gè)對(duì)象請(qǐng)求另一個(gè)對(duì)象為其服務(wù)的方式是通過發(fā)送消息。 有一個(gè)父類,多重繼承指一個(gè)類允許有多個(gè)父類。*:類的繼承性是類之間共享屬性和操作的機(jī)制,它提高了軟件的可重用性。 本章應(yīng)考點(diǎn)撥:本章在考試中會(huì)出現(xiàn)約1個(gè)題目,所占分值大約占2分,是出題量較小的一章。

27、本章內(nèi)容比較少,也很簡(jiǎn)單,掌握住基本的概念就可以輕松應(yīng)對(duì)考試了,所以在這部分丟分,比較可惜。第三章軟件工程基礎(chǔ)3.1 軟件工程基本概念1、軟件的相關(guān)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)包括:1軟件是一種邏輯實(shí)體,而不是物理實(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(duì)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。2、軟件危機(jī)與軟件工程軟件工程源自軟件危機(jī)。所謂軟件危機(jī)是泛指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一

28、系列嚴(yán)重問題。具體的說,在軟件開發(fā)和維護(hù)過程中,軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在:1軟件需求的增長(zhǎng)得不到滿足。用戶對(duì)系統(tǒng)不滿意的情況經(jīng)常發(fā)生。2軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法控制。開發(fā)成本超出預(yù)算,開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期的情況經(jīng)常發(fā)生。3軟件質(zhì)量難以保證。4軟件不可維護(hù)或維護(hù)程度非常低。5軟件的成本不斷提高。6軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高跟不上硬件的發(fā)展和應(yīng)用需求的增長(zhǎng)?？傊?可以將軟件危機(jī)可以歸結(jié)為成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。 是要建造一個(gè)優(yōu)良的軟件系統(tǒng),它所包含的內(nèi)容概括為以下兩點(diǎn):1軟件開發(fā)技術(shù),主要有軟件開發(fā)方法學(xué)、軟件工具、軟件工程環(huán)境。2軟件工程管理,主要有軟件管理、軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)。軟件工程的主要思想是將工程化

29、原則運(yùn)用到軟件開發(fā)過程,它包括3個(gè)要素:方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項(xiàng)目的技術(shù)手段;工具是支持軟件的開發(fā)、管理、文檔生成;過程支持軟件開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)的控制、管理。軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng)。3、軟件生命周期 軟件生命周期分為軟件定義、軟件開發(fā)及軟件運(yùn)行維護(hù)三個(gè)階段:1軟件定義階段:包括制定計(jì)劃和需求分析。制定計(jì)劃:確定總目標(biāo);可行性研究;探討解決方案;制定開發(fā)計(jì)劃。需求分析:對(duì)待開發(fā)軟件提出的需求進(jìn)行分析并給出詳細(xì)的定義。2軟件開發(fā)階段:軟件設(shè)計(jì):分為概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。軟件實(shí)現(xiàn):把軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的程序代碼。軟件測(cè)試:在設(shè)計(jì)測(cè)試用例的

30、基礎(chǔ)上檢驗(yàn)軟件的各個(gè)組成部分。3軟件運(yùn)行維護(hù)階段:軟件投入運(yùn)行,并在使用中不斷地維護(hù),進(jìn)行必要的擴(kuò)充和刪改。*:軟件生命周期中所花費(fèi)最多的階段是軟件運(yùn)行維護(hù)階段。4、軟件工程的目標(biāo)和與原則(1軟件工程目標(biāo):在給定成本、進(jìn)度的前提下,開發(fā)出具有有效性、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。(2軟件工程需要達(dá)到的基本目標(biāo)應(yīng)是: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)的軟件易于移植;需要較低的維護(hù)費(fèi)用;能按時(shí)完成開發(fā),及時(shí)交付使用。(3軟件工程原則: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。

31、 開發(fā)過程的復(fù)雜性。 23大會(huì)使模塊內(nèi)部的復(fù)雜性增加,不利于模塊的理解和修改,也不利于模塊的調(diào)試和重用;模塊太小會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)表示過于復(fù)雜,不利于控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。 456785、軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境(1軟件開發(fā)工具軟件開發(fā)工具的完善和發(fā)展將促使軟件開發(fā)方法的進(jìn)步和完善,促進(jìn)軟件開發(fā)的高速度和高質(zhì)量。軟件開發(fā)工具的發(fā)展是從單項(xiàng)工具的開發(fā)逐步向集成工具發(fā)展的,軟件開發(fā)工具為軟件工程方法提供了自動(dòng)的或半自動(dòng)的軟件支撐環(huán)境。同時(shí),軟件開發(fā)方法的有效應(yīng)用也必須得到相應(yīng)工具的支持,否則方法將難以有效的實(shí)施。(2軟件開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)環(huán)境(或稱軟件工程環(huán)境是全面支持軟件開發(fā)全過程的軟件工具集合。 CA

32、SE,Computer Aided Software Engineering將各種軟件工具、開發(fā)機(jī)器和一個(gè)存放開發(fā)過程信息的中心數(shù)據(jù)庫(kù)組合起來,形成軟件工程環(huán)境。它將極大降低軟件開發(fā)的技術(shù)難度并保證軟件開發(fā)的質(zhì)量。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)理論。1、需求分析需求分析方法有:1結(jié)構(gòu)化需求分析方法;2面向?qū)ο蟮姆治龇椒ā?*:需求分析一般分為需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書和需求評(píng)審四個(gè)步驟進(jìn)行。2、結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)理論在軟件需求分析階段的應(yīng)用。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

33、和數(shù)據(jù)字典為主要工具,建立系統(tǒng)的邏輯模型。結(jié)構(gòu)化分析的常用工具:1數(shù)據(jù)流圖(DFD;2數(shù)據(jù)字典(DD;3判定樹;4判定表。 中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具。 加工數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)文件源、潭上圖是數(shù)據(jù)流圖的基本圖形元素: :輸入數(shù)據(jù)經(jīng)加工變換產(chǎn)生輸出。:表示處理過程中存放各種數(shù)據(jù)的文件。畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟:自外向內(nèi),自頂向下,逐層細(xì)化,完善求精。下圖是一個(gè)數(shù)據(jù)流圖的示例: 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)字典的作用是對(duì)數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的被命名的圖形元素的確切解釋。*:數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心。3、軟件需求規(guī)格說明書(SRS 計(jì)約束的說明、合適的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),給出對(duì)目標(biāo)軟件

34、的各種需求。3.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法1、軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)*:需求分析主要解決“做什么”的問題,而軟件設(shè)計(jì)主要解決“怎么做”的問題。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)。 從工程角度來看,軟件設(shè)計(jì)分兩步完成,即概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)的基本原理包括:抽象、模塊化、信息隱蔽和模塊獨(dú)立性。1抽象。抽象是一種思維工具,就是把事物本質(zhì)的共同特性提取出來而不考慮其他細(xì)節(jié)。2模塊化。解決一個(gè)復(fù)雜問題時(shí)自頂向下逐步把軟件系統(tǒng)劃分成一個(gè)個(gè)較小的、相對(duì)獨(dú)立但又不相互關(guān)聯(lián)的模塊的過程。3信息隱蔽。每個(gè)模塊的實(shí)施細(xì)節(jié)對(duì)于其他模塊來說是隱蔽的。4模塊獨(dú)立性。模塊的耦合性和內(nèi)聚性是衡量

35、軟件的模塊獨(dú)立性的兩個(gè)定性指標(biāo)。 一個(gè)設(shè)計(jì)良好的軟件系統(tǒng)應(yīng)具有高內(nèi)聚、低耦合的特征。在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中,模塊劃分的原則是:模塊內(nèi)具有高內(nèi)聚度,模塊間具有低耦合度。2、總體設(shè)計(jì)(概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)(1總體設(shè)計(jì)(概要設(shè)計(jì)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(kù)設(shè)計(jì);3編寫概要設(shè)計(jì)文檔;4概要設(shè)計(jì)文檔評(píng)審。常用的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具是結(jié)構(gòu)圖,也稱程序結(jié)構(gòu)圖。程序結(jié)構(gòu)圖的基本圖符:模塊用一個(gè)矩形表示,箭頭表示模塊間的調(diào)用關(guān)系。在結(jié)構(gòu)圖中還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)信息。 經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)圖有

36、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。其表示形式如下圖: 它們的含義分別是: 程序結(jié)構(gòu)圖的例圖及有關(guān)術(shù)語列舉如下: 上級(jí)模塊、從屬模塊:上、下兩層模塊a 和b ,且有a 調(diào)用b ,則a 是上級(jí)模塊,b 是從屬模塊。 原子模塊:樹中位于葉子結(jié)點(diǎn)的模塊。面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法定義了一些不同的映射方法,利用這些方法可以把數(shù)據(jù)流圖變換成結(jié)構(gòu)圖表示軟件的結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)流的類型:大體可以分為兩種類型,變換型和事務(wù)型。A 、變換型:變換型數(shù)據(jù)處理問題的工作過程大致分為三步,即取得數(shù)據(jù)、變換數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。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。B 、事務(wù)型:事務(wù)型數(shù)據(jù)處理問題的工作機(jī)理

37、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。(2詳細(xì)設(shè)計(jì)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)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)。*:詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定實(shí)現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),不同于編碼或編程。常用的過程設(shè)計(jì)(即詳細(xì)設(shè)計(jì)工具有以下幾種:圖形工具:程序流程圖、N-S (方盒圖、PAD (問題分析圖和HIPO (層次圖+輸入/處理/輸出圖。表格工具:判定表。語言工具:PDL (偽碼3.4 軟件測(cè)試1、軟件測(cè)試定義:使用人工或自動(dòng)手段來運(yùn)行或測(cè)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)定的需求或是弄一般模塊數(shù)據(jù)信息控制信

38、息清預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差別。*:軟件測(cè)試的目的:盡可能地多發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤。軟件測(cè)試準(zhǔn)則1、追溯到需求2、嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)試計(jì)劃,排除隨意性3、注意群集現(xiàn)象4、避免自己檢查自己的程序5、窮舉測(cè)試不可能6、妥善保存測(cè)試計(jì)劃、用例、分析報(bào)告2、軟件測(cè)試方法:靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。 主要包括白盒測(cè)試方法和黑盒測(cè)試方法。(1白盒測(cè)試白盒測(cè)試方法也稱為結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試。它是根據(jù)軟件產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程,檢查內(nèi)部成分,以確認(rèn)每種內(nèi)部操作符合設(shè)計(jì)規(guī)格要求。白盒測(cè)試的基本原則:保證所測(cè)模塊中每一獨(dú)立路徑至少執(zhí)行一次;保證所測(cè)模塊所有判斷的每一分支至少執(zhí)行一次;保證所測(cè)模塊每一循環(huán)都在邊界條件和一般條件下至少

39、各執(zhí)行一次;驗(yàn)證所有內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性。*:白盒測(cè)試法的測(cè)試用例是根據(jù)程序的內(nèi)部邏輯來設(shè)計(jì)的,主要用軟件的單元測(cè)試,主要方法有邏輯覆蓋、基本路徑測(cè)試等。A、邏輯覆蓋。邏輯覆蓋泛指一系列以程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的測(cè)試用例設(shè)計(jì)技術(shù)。通常程序中的邏輯表示有判斷、分支、條件等幾種表示方法。語句覆蓋:選擇足夠的測(cè)試用例,使得程序中每一個(gè)語句至少都能被執(zhí)行一次。路徑覆蓋:執(zhí)行足夠的測(cè)試用例,使程序中所有的可能的路徑都至少經(jīng)歷一次。判定覆蓋:使設(shè)計(jì)的測(cè)試用例保證程序中每個(gè)判斷的每個(gè)取值分支(T或F至少經(jīng)歷一次。條件覆蓋:設(shè)計(jì)的測(cè)試用例保證程序中每個(gè)判斷的每個(gè)條件的可能取值至少執(zhí)行一次。判斷-條件覆蓋:設(shè)

40、計(jì)足夠的測(cè)試用例,使判斷中每個(gè)條件的所有可能取值至少執(zhí)行一次,同時(shí)每個(gè)判斷的所有可能取值分支至少執(zhí)行一次。*:邏輯覆蓋的強(qiáng)度依次是:語句覆蓋<路徑覆蓋<判定覆蓋<條件覆蓋<判斷-條件覆蓋。B、基本路徑測(cè)試。其思想和步驟是,根據(jù)軟件過程性描述中的控制流程確定程序的環(huán)路復(fù)雜性度量,用此度量定義基本路徑集合,并由此導(dǎo)出一組測(cè)試用例,對(duì)每一條獨(dú)立執(zhí)行路徑進(jìn)行測(cè)試。(2黑盒測(cè)試黑盒測(cè)試方法也稱為功能測(cè)試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試。黑盒測(cè)試是對(duì)軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能是否滿足需求進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。黑盒測(cè)試主要診斷功能不對(duì)或遺漏、接口錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫(kù)訪問錯(cuò)誤、性能錯(cuò)誤、初始化和終止條件錯(cuò)誤。黑

41、盒測(cè)試不關(guān)心程序內(nèi)部的邏輯,只是根據(jù)程序的功能說明來設(shè)計(jì)測(cè)試用例,主要方法有等價(jià)類劃分法、邊界值分析法、錯(cuò)誤推測(cè)法和因果圖等,主要用軟件的確認(rèn)測(cè)試。它是將程序的所有可能的輸入數(shù)據(jù)劃分成若干部分(及若干等價(jià)類,然后從每個(gè)等價(jià)類中選取數(shù)據(jù)作為測(cè)試用例。 BC3、軟件測(cè)試過程一般按4個(gè)步驟進(jìn)行:單元測(cè)試、集成測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。(1單元測(cè)試 各種錯(cuò)誤。單元測(cè)試根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)測(cè)試用例,其依據(jù)是詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書和源程序。單元測(cè)試的技術(shù)可以采用靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)測(cè)試。對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試通常以白盒測(cè)試為主,輔之以黑盒測(cè)試。單元測(cè)試的內(nèi)容包括:模塊接口測(cè)試、局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測(cè)試、錯(cuò)誤處理測(cè)試和邊界測(cè)試。*:在進(jìn)

42、行單元測(cè)試時(shí),要用一些輔助模塊去模擬與被測(cè)模塊相聯(lián)系的其他模塊,即為被測(cè)模塊設(shè)計(jì)和搭建驅(qū)動(dòng)模塊和 樁模塊 (2集成測(cè)試集成測(cè)試是測(cè)試和組裝軟件的過程,它是把模塊在按照設(shè)計(jì)要求組裝起來的同時(shí)進(jìn)行測(cè)試,主要目的是發(fā)現(xiàn)與接口有關(guān)的錯(cuò)誤。集成測(cè)試的依據(jù)是概要設(shè)計(jì)說明書。集成測(cè)試所涉及的內(nèi)容包括:軟件單元的接口測(cè)試、全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測(cè)試、邊界條件和非法輸入的測(cè)試等。集成測(cè)試通常采用兩種方式:非增量方式組裝與增量方式組裝。 試,最終得到要求的軟件系統(tǒng)。 組裝的過程中邊連接邊測(cè)試,以發(fā)現(xiàn)連接過程中產(chǎn)生的問題。最后通過增殖逐步組裝成要求的軟件系統(tǒng)。增量方式組裝又包括自頂向下、自底向上、自頂向下與自底向上相結(jié)合等三

43、種方式。(3確認(rèn)測(cè)試確認(rèn)測(cè)試的任務(wù)是驗(yàn)證軟件的有效性,即驗(yàn)證軟件的功能和性能及其他特性是否與用戶的要求一致。確認(rèn)測(cè)試的主要依據(jù)是軟件需求規(guī)格說明書。確認(rèn)測(cè)試主要運(yùn)用黑盒測(cè)試法。(4系統(tǒng)測(cè)試 系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試用例應(yīng)根據(jù)需求分析規(guī)格說明來設(shè)計(jì),并在實(shí)際使用環(huán)境下來運(yùn)行。系統(tǒng)測(cè)試的具體實(shí)施一般包括:功能測(cè)試、性能測(cè)試、操作測(cè)試、配置測(cè)試、外部接口測(cè)試、安全性測(cè)試等。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,調(diào)試程序應(yīng)該由編制源程序的程序員來完成。程序調(diào)試的基本步驟:(1錯(cuò)誤定位;(2糾正錯(cuò)誤;(3回歸測(cè)試。*:軟件的調(diào)試后要進(jìn)行回歸測(cè)試,防止引進(jìn)新的錯(cuò)誤。軟件調(diào)試可

44、分為靜態(tài)調(diào)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),是主要的調(diào)試手段,而動(dòng)態(tài)調(diào)試是輔助靜態(tài)調(diào)試。對(duì)軟件主要的調(diào)試方法可以采用:(1強(qiáng)行排錯(cuò)法。主要方法有:通過內(nèi)存全部打印來排錯(cuò);在程序特定部位設(shè)置打印語句;自動(dòng)調(diào)試工具。(2回溯法。發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤,分析錯(cuò)誤征兆,確定發(fā)現(xiàn)“癥狀”的位置。一般用于小程序。(3原因排除法。是通過演繹、歸納和二分法來實(shí)現(xiàn)的。本章應(yīng)考點(diǎn)撥:本章在筆試中一般占8分左右,約3道選擇題,1道填空題,是公共基礎(chǔ)部分比較重要的一章。從出題的深度來看,本章主要考察對(duì)基本概念的識(shí)記,有少量對(duì)基本原理的理解,沒有實(shí)際運(yùn)用,因此考生在復(fù)習(xí)本章時(shí),重點(diǎn)應(yīng)放在基本概念的記

45、憶和基本原理的理解上。第四章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念1、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(1數(shù)據(jù):實(shí)際上就是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)的特點(diǎn):有一定的結(jié)構(gòu),有型與值之分。數(shù)據(jù)的型給出了數(shù)據(jù)表示的類型,如整型、實(shí)型、字符型等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合給定型的值,如整型(INT值15。(2 被各個(gè)應(yīng)用程序所共享。數(shù)據(jù)庫(kù)存放數(shù)據(jù)是按數(shù)據(jù)所提供的數(shù)據(jù)模式存放的,具有集成與共享的特點(diǎn),亦即是數(shù)據(jù)庫(kù)集中了各種應(yīng)用的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)一的構(gòu)造和存儲(chǔ),而使它們可被不同應(yīng)用程序所使用。( 3服務(wù)等,是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能:1數(shù)據(jù)模式定義。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建模式,也就是為數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建其數(shù)據(jù)框

46、架。2數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)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。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)提供方便,它一般提供如查詢、插入、修改以及刪除數(shù)據(jù)的功能。此外,它自身還具有做簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算及統(tǒng)計(jì)的能力,而且還可以與某些過程性語言結(jié)合,使其具有強(qiáng)大的過程性操作能力。4數(shù)據(jù)的完整性、安生性定義與檢查。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有內(nèi)在語義上的關(guān)聯(lián)性與一致性,它們構(gòu)成了數(shù)據(jù)的完整性,數(shù)據(jù)的完整性是保證數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)正確的必要條件,因此必須經(jīng)常檢查以維護(hù)數(shù)據(jù)正確。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有共享性,而數(shù)據(jù)共享可能會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)的非法使用,因此必須要對(duì)數(shù)據(jù)正確使用做出必要的規(guī)定,并

47、在使用時(shí)做檢查,這就是數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)完整性與安全性的維護(hù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本功能。5數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制與故障恢復(fù)。數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)集成、共享的數(shù)據(jù)集合體,它能為多個(gè)應(yīng)用程序服務(wù),所以就存在著多個(gè)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)操作。在并發(fā)操作中如果不加控制和管理,多個(gè)應(yīng)用程序間就會(huì)相互干擾,從而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)造成破壞。因此,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須對(duì)多個(gè)應(yīng)用程序的并發(fā)操作做必要的控制以保證數(shù)據(jù)不受破壞,這就是數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)一旦遭到破壞,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須有能力及時(shí)進(jìn)行恢復(fù),這就是數(shù)據(jù)庫(kù)的故障恢復(fù)。6數(shù)據(jù)的服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的多種服務(wù)功能,如數(shù)據(jù)拷貝、轉(zhuǎn)存、重組、性能監(jiān)測(cè)、分

48、析等。(4(5:由數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(人員、硬件平臺(tái)(硬件、軟件平臺(tái)(軟件五個(gè)部分構(gòu)成的運(yùn)行實(shí)體。(6數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng):由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面三者組成。*:數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的根本目標(biāo)是解決數(shù)據(jù)的共享問題。2、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)管理發(fā)展至今已經(jīng)歷了三個(gè)階段:人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段。下表是數(shù)據(jù)管理三個(gè)階段的比較: 3、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本特點(diǎn)(1數(shù)據(jù)的高集成性。(2數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性。*:數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以減少數(shù)據(jù)冗余,但無法避免一切冗余。(3數(shù)據(jù)獨(dú)立性:,即數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序而不依賴于應(yīng)用程序。也就是說,數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取

49、方式的改變不會(huì)影響應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)獨(dú)立性一般分為物理獨(dú)立性與邏輯獨(dú)立性兩級(jí)。 1儲(chǔ)的更換、存取方式改變等都不影響數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu),從而不致引起應(yīng)用程序的變化。 2修改應(yīng)用程序,這就是數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。(4數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制。數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制主要包含以下三個(gè)方面:1數(shù)據(jù)的完整性檢查:檢查數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性以保證數(shù)據(jù)的正確。2數(shù)據(jù)的安全性保護(hù):檢查數(shù)據(jù)庫(kù)訪問者以防止非法訪問。3并發(fā)控制:控制多個(gè)應(yīng)用的并發(fā)訪問所產(chǎn)生的相互干擾以保證其正確性。4、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系(1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式: 123件級(jí)上,它還未深入到設(shè)備級(jí)上(如磁盤及磁盤操作。內(nèi)模式對(duì)一般用戶是透明的,但它的設(shè)計(jì)直接影響數(shù)據(jù)

50、庫(kù)的性能。(2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映射: 1相應(yīng)的概念模式/內(nèi)模式的映射,使得數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模式不變,其外模式不變,應(yīng)用程序不用修改,從而保證數(shù)據(jù)具有 2模式/邏輯模式映射,使得用戶所使用的那部分外模式不變,從而應(yīng)用程序不必修改,保證數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨(dú)立性。4.2 數(shù)據(jù)模型1、數(shù)據(jù)模型(1數(shù)據(jù)模型的概念:是數(shù)據(jù)特征的抽象,它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(kù)系統(tǒng)的信息表示與操作提供一個(gè)抽象的框架。(2數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容有三個(gè)部分,它們是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作與數(shù)據(jù)約束。1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象類型的集合,包括與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象,以及與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有

51、關(guān)的對(duì)象。它用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性。2數(shù)據(jù)操作:數(shù)據(jù)操作是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象(型的實(shí)例(值允許執(zhí)行的操作的集合,包括操作的含義、符號(hào)、操作規(guī)則及實(shí)現(xiàn)操作的語句等。它用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。3數(shù)據(jù)的約束條件:數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則,用以限定符號(hào)數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)及狀態(tài)的變化,以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。 (3數(shù)據(jù)模型分為概念模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理模型三類:1概念數(shù)據(jù)模型:簡(jiǎn)稱概念模型,是對(duì)客觀世界復(fù)雜事物的結(jié)構(gòu)描述及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系的刻畫。概念模型主要有:E-R 模型(實(shí)體聯(lián)系模型、擴(kuò)充的E-R 模型、面向?qū)ο?/p>

52、模型及謂詞模型等。2邏輯數(shù)據(jù)模型:又稱數(shù)據(jù)模型,是一種面向數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模型,該模型著重于在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一級(jí)的實(shí)現(xiàn)。邏輯數(shù)據(jù)模型主要有:層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷取?物理數(shù)據(jù)模型:又稱物理模型,它是一種面向計(jì)算機(jī)物理表示的模型,此模型給出了數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)上物理結(jié)構(gòu)的表示。2、實(shí)體聯(lián)系模型及E-R 圖 (1E-R 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)體集的關(guān)系有一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的聯(lián)系。E-R 模型三個(gè)基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系:1實(shí)體集(聯(lián)系與屬性間的聯(lián)接關(guān)系;2實(shí)體(集與聯(lián)系。 *:E-R 模型的基本成分是實(shí)體和

53、聯(lián)系。 (2E-R 模型的圖示法: 1實(shí)體集:用矩形表示。 2屬性:用橢圓形表示。 3聯(lián)系:用菱形表示。4實(shí)體集與屬性間的聯(lián)接關(guān)系:用無向線段表示。 5實(shí)體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系:用無向線段表示。 (3數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型三種。1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):A 、每棵樹有且僅有一個(gè)無雙親結(jié)點(diǎn),稱為根;B 、樹中除根外所有結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親。 2網(wǎng)狀模型是層次模型的一個(gè)特例,從圖論上看,網(wǎng)狀模型是一個(gè)不加任何條件限制的無向圖。 3）關(guān)系模型采用二維表來表示，簡(jiǎn)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。 二維表的表框架由 n 個(gè)命名

54、的屬性組成，n 稱為屬性元數(shù)。每個(gè)屬性有一個(gè)取值范圍稱為值域。表框架對(duì)應(yīng)了關(guān)系的模 式，即類型的概念。在表框架中按行可以存放數(shù)據(jù)，每行數(shù)據(jù)稱為元組，實(shí)際上，一個(gè)元組是由 n 個(gè)元組分量所組成， 每個(gè)元組分量是表框架中每個(gè)屬性的 投影值。 學(xué)號(hào) 2007102 2007203 2007305 2007406 姓名 張潔然 李一明 王 劉 麗 宏 性別 男 男 女 男 出生年月 07-07-88 05-01-87 04-09-88 10-11-88 班級(jí) 籍貫 07 動(dòng)畫 1 班 天津 07 播音 5 班 廣西南寧 07 管理 4 班 遼寧沈陽 07 新聞 3 班 江蘇南京 *：同一個(gè)關(guān)系模型的任兩個(gè)元組值不能完全相同。 主碼：或稱為關(guān)鍵字、主鍵，簡(jiǎn)稱碼、鍵，表中的一個(gè)屬性或幾個(gè)屬性的組合、其值能唯一地標(biāo)識(shí)表中一個(gè)元組的， 稱為關(guān)系的主碼或關(guān)鍵字。例如，學(xué)生的學(xué)號(hào)。主碼屬性不能取空值。 外部關(guān)鍵字：或稱為外鍵，在一個(gè)關(guān)系中含