軟件工程和數(shù)據(jù)庫原理復(fù)習資料

1、軟件工程基本概念計算機軟件是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。軟件的特點包括：（1）軟件是一種邏輯實體；（2）軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程；（3）軟件在運行、使用期間不存在磨損、老化問題；（4）軟件的開發(fā)、運行對計算機系統(tǒng)具有依賴性，受計算機系統(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)用于計算機軟件的定義、開發(fā)和維護的一整套方法、工具、文檔、實踐標準 和工序。軟件工程包括3個要素：方法、工具和過程。軟件工程過

2、程是把軟件轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動，包含4種基本活動：（1）P 軟件規(guī)格說明；（2）D軟件開發(fā)；（3）C軟件確認；（4）A 軟件演進。軟件周期：軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護到停止使用退役的過程。軟件生命周期三個階段軟件定義、軟件開發(fā)、運行維護，主要活動階段是：（1）可行性研究與計劃制定；（2）需求分析；（3）軟件設(shè)計；（4）軟件實現(xiàn)；（5）軟件測試；（6）運行和維護。軟件工程的目標和與原則：目標：在給定成本、進度的前提下，開發(fā)出具有有效性、可靠性、可理解性、可維護性、 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：付出較低的開發(fā)成本；達到要求的

3、軟件功能；取得較好的軟件性能；開發(fā)軟件 易于移植；需要較低的費用；能按時完成開發(fā)，及時交付使用?；驹瓌t：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗證性。軟件工程的理論和技術(shù)性研究的內(nèi)容主要包括：軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程管理。軟件開發(fā)技術(shù)包括：軟件開發(fā)方法學、開發(fā)過程、開發(fā)工具和軟件工程環(huán)境。軟件工程管理包括：軟件管理學、軟件工程經(jīng)濟學、軟件心理學等內(nèi)容。軟件管理學包括人員組織、進度安排、質(zhì)量保證、配置管理、項目計劃等。軟件工程原則包括抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗證 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)計理論。需求分析方

4、法有（1）結(jié)構(gòu)化需求分析方法；（2）面向?qū)ο蟮姆治龅姆椒?。從需求分析建立的模型的特性來分：靜態(tài)分析和動態(tài)分析。結(jié)構(gòu)化分析方法的實質(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)的邏輯模型。結(jié)構(gòu)化分析的常用工具（1）數(shù)據(jù)流圖；（2）數(shù)據(jù)字典；（3）判定樹；（4）判定表。數(shù)據(jù)流圖：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。數(shù)據(jù)字典：對所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列表，以及精確的、嚴格的定義， 使得用戶和系統(tǒng)分析員對于輸入、輸出、存儲成分和中間計算結(jié)果有共同的理解。判定樹：從問題定義的文字描述中分清

5、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。判定表：與判定樹相似，當數(shù)據(jù)流圖中的加工要依賴于多個邏輯條件的取值，即完成該加 工的一組動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。數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析的核心。軟件需求規(guī)格說明書的特點：（1）正確性；（2）無岐義性；（3）完整性；（4）可驗證性；（5）一致性；（6）可理解性；（7）可追蹤性。3. 3結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法軟件設(shè)計的基本目標是用比較抽象概括的方式確定目標系統(tǒng)如何完成預(yù)定的任務(wù)，軟件設(shè) 計是確定系統(tǒng)的物理模型。軟件設(shè)計是開發(fā)階段最重要的步驟，是

6、將需求準確地轉(zhuǎn)化為完整的軟件產(chǎn)品或系統(tǒng)的唯一 途徑。從技術(shù)觀點來看，軟件設(shè)計包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)設(shè)計、接口設(shè)計、過程設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計：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：將分析時創(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：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：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：概要設(shè)計和詳細設(shè)計。軟件設(shè)計的一般過程：軟件設(shè)計是一個迭代的過程；先進行高層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計；后進行低 層次的過程設(shè)計；穿插進行數(shù)據(jù)設(shè)計和接口設(shè)計。衡量軟件模塊獨立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個定性的度量標準。在程序結(jié)構(gòu)中各模塊的內(nèi)聚性越強，則耦合性越弱。優(yōu)

7、秀軟件應(yīng)高內(nèi)聚，低耦合。軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)是：（1）設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計；（3）編寫概要設(shè)計文檔；（4）概要設(shè)計文檔評審。模塊用一個矩形表示，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)流的特點是：接受一項事務(wù)，根據(jù)事務(wù)處理的特點和性

8、質(zhì)，選擇分派一個適當 的處理單元，然后給出結(jié)果。詳細設(shè)計：是為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每一個模塊確定實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用某種選定的 表達工具表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細節(jié)。常見的過程設(shè)計工具有：圖形工具（程序流程圖）、表格工具（判定表）、語言工具（PDL）。3. 4軟件測試軟件測試定義：使用人工或自動手段來運行或測定某個系統(tǒng)的過程，其目的在于檢驗它是 否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)期結(jié)果與實際結(jié)果之間的差別。軟件測試的目的：發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。軟件測試方法：靜態(tài)測試和動態(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。不實際運行軟件，主要通過人工 進行。動態(tài)測試：是基本計算機的測試，主要包括白

9、盒測試方法和黑盒測試方法。白盒測試：在程序內(nèi)部進行，主要用于完成軟件內(nèi)部操作的驗證。主要方法有邏輯覆蓋、 基本基路徑測試。黑盒測試：主要診斷功能不對或遺漏、界面錯誤、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤、性能 錯誤、初始化和終止條件錯，用于軟件確認。主要方法有等價類劃分法、邊界值分析法、錯 誤推測法、因果圖等。軟件測試過程一般按4個步驟進行：單元測試、集成測試、驗收測試（確認測試）和系統(tǒng) 測試。.35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誤，主要在開發(fā)階段進行。程序調(diào)試的基本步驟：（1）錯誤定位；（2）修改設(shè)計和代碼，以排除錯誤；（3）進行回歸測試，防止引進新的錯誤。軟件調(diào)試可分表靜態(tài)調(diào)試和動

10、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，是主要的設(shè)計手段，而動態(tài)調(diào)試是輔助靜態(tài)調(diào)試。主要調(diào)試方法有：（1）強行排錯法；（2）回溯法；（3）原因排除法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法1算法算法：是指解題方案的準確而完整的描述。算法不等于程序，也不等于計算機方法，程序的編制不可能優(yōu)于算法的設(shè)計。算法的基本特征：是一組嚴謹?shù)囟x運算順序的規(guī)則，每一個規(guī)則都是有效的，是明確 的，此順序?qū)⒃谟邢薜拇螖?shù)下終止。特征包括：（1）可行性；（2）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；（3）有窮性，算法必須能在有限的時間內(nèi)做完，取能在執(zhí)行有限個步驟后終止，包括合

11、理的執(zhí)行時間的含義；（4）擁有足夠的情報。算法的基本要素：一是對數(shù)據(jù)對象的運算和操作；二是算法的控制結(jié)構(gòu)。指令系統(tǒng)：一個計算機系統(tǒng)能執(zhí)行的所有指令的集合?；具\算和操作包括：算術(shù)運算、邏輯運算、關(guān)系運算、數(shù)據(jù)傳輸。算法的控制結(jié)構(gòu)：列舉法、歸納法、遞推、遞歸、減斗遞推技術(shù)、回溯法。算法復(fù)雜度：算法時間復(fù)雜和算法空間復(fù)雜度。算法時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計算工作量。算法空間復(fù)雜度是指執(zhí)行這個算法所需要的內(nèi)存空間。1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的三個方面：（1）數(shù)據(jù)集合中和數(shù)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)進行處理時，各數(shù)據(jù)元素在計算機中的存儲關(guān)系，即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)

12、構(gòu)；（3）對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行的運算。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)元素的集合。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。數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等。線性結(jié)構(gòu)條件：（1）有且只有一個根結(jié)點；（2）每一個結(jié)點最多有一個前件，也最多有一個后件。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結(jié)構(gòu)線性表由一組數(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，元素之間的相對位置 是線性的。在復(fù)雜線性表中，由若干數(shù)據(jù)元素組成的數(shù)據(jù)元素稱為記錄，而由多個記錄構(gòu)成 的線性表又稱為文件。非空線性表的結(jié)構(gòu)特征：（1）且只有一個根結(jié)點a，它無前件；（2

13、）有且只有一個終端點a，它無后件；（3）除根結(jié)點與終端結(jié)點外，其他所有結(jié)點有且只有一個前件，也有且只有一個后件。結(jié)點個數(shù)n稱為線性表的長度，當n=0時，稱為空表。線性表的順序儲結(jié)構(gòu)具有以下兩個基本特點：（1）線性表中所有元素的所占的存儲空間是連續(xù)的；（2）線性表中各數(shù)元素在存儲空間中是按邏輯順序依次存放的。a的存儲地址為：ADR（a）=ADR（a ）+（i-）k，ADR （a）為第一個元素的地址，k代表每個元素占的字節(jié)數(shù)。 順序表的運算：插入、刪除。1棧和隊列棧是限定在一端進行插入與刪除的線性表，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。棧按照先進后出”（FILO）或后

14、進先出”（LIFO）組織數(shù)據(jù)， 棧具有記憶作用。用top表示棧頂位置，用bottom表示棧底。棧的基本運算：（1）插入元素稱為入棧運算；（2）刪除元素稱為退棧運算；（3）讀棧頂元 素是將棧頂元素給一個指定的變量，此時指針無變化。隊列是指允許在一端（隊尾）進入插入，而在另一端（隊頭）進行刪除的線性表。Rear 指針指向隊尾，fronts針指向隊頭。隊列是先進先出”（FIFO）或后進后出”（LILO）的線性表。隊列運算包括（1）入隊運算：從隊尾插入一個元素；（2）退隊運算：從隊頭刪除一個元 素。1.5線性鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的每一個結(jié)點對應(yīng)于一個存儲單元，這種存儲單元稱為存儲結(jié)點，簡稱結(jié)點。 結(jié)點由兩部

15、分組成：（1）用于存儲據(jù)元素值，稱為數(shù)據(jù)域；（2）用于存放指針，稱為指針域， 用于指向前一個或后一個結(jié)點。在鏈式存儲結(jié)構(gòu)中，存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲空間可以不連續(xù)，各數(shù)據(jù)結(jié)點的存儲順序與數(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。鏈式存 儲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)。線性鏈表，HEAD稱為頭指針，HEAD=NULL （或0）稱為空表，如果是兩指針：左指針（Llink指向前件結(jié)點，右指針（Rlink）指向后件結(jié)點。線性鏈表的基本運算：查找、插入、刪除。1.6樹與二叉樹樹是一種簡單的非線性結(jié)構(gòu)，所有元素之間具有明顯的層次特性。在樹結(jié)構(gòu)中，每一個結(jié)

16、 點只有一個前件，稱為父結(jié)點，沒有前件的結(jié)點只有一個，稱為樹的根結(jié)點，簡稱樹的根。 每一個結(jié)點可以有多個后件，稱為該結(jié)點的子結(jié)點。沒有后件的結(jié)點稱為葉子結(jié)點。在樹結(jié)構(gòu)中，一個結(jié)點所擁有的后件的個數(shù)稱為該結(jié)點的度，所有結(jié)點中最大的度稱為樹 的度。樹的最大層次稱為樹的深度。二樹的基本性質(zhì)：（1）在二叉樹的第k層上，最多有2 （k 1）個結(jié)點；（2）深度為m的二叉樹最多有2 -1個結(jié)點；度為0的結(jié)點（即葉子結(jié)點）總是比度為2的結(jié)點多一個；（4）具有n個結(jié)點的二叉樹，其深度至少為？ n+1，其中？ n表示取？ n的整數(shù)部 分；（5）具有n個結(jié)點的完全二叉樹的深度為？ n+1；（6）設(shè)完全二叉樹共有n個

17、結(jié)點。如果從根結(jié)點開始，按層序（每一層從左到右）用自 然數(shù)1，2,n給結(jié)點進行編號（k=1,2n），有以下結(jié)論：若k=1，則結(jié)點為根結(jié)點，它沒有父結(jié)點；若k1,則該結(jié)點的父結(jié)點編號為INT（k/2）；若2k n則編號為k的結(jié)點左子編號為2k ；否則該結(jié)點無左子結(jié)點（也無右子結(jié)點）；若2k+1 n則編號為k的結(jié)點的右子結(jié)點編號為2k+1 ；否則該結(jié)點無右子結(jié)點。滿二叉樹是指除最后一層外，每一層上的所有結(jié)點有兩個子結(jié)點，則k層上有2個結(jié)點深 度為m的滿二叉樹有2 -1個結(jié)點。完全二叉樹是指除最后一層外，每一層上的結(jié)點數(shù)均達到最大值，在最后一層上只缺少右 邊的若干結(jié)點。二叉樹存儲結(jié)構(gòu)采用鏈式存儲結(jié)構(gòu)，對于滿二叉樹與完全二叉樹可以按層 序進行順序存儲。二叉樹的遍歷：（1）前序遍歷（DLR），首先訪問根結(jié)點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹；（2）中序遍歷（LDR），首先遍歷左子樹，然后訪問根結(jié)點，最后遍歷右子樹；（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。1查找技術(shù)順序查找的使用情況：（1