全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)資料重點(diǎn)

全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

或攵據(jù)結(jié)構(gòu)指的是數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)反映一個(gè)數(shù)據(jù)的內(nèi)部構(gòu)成，即一個(gè)數(shù)據(jù)由哪些成分構(gòu)成、以

什么方式構(gòu)成、呈現(xiàn)什么樣的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)

構(gòu)中口物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之分。邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)之間的

邏輯關(guān)系，而物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)安排。數(shù)據(jù)結(jié)

構(gòu)是數(shù)據(jù)存在的形式。

算法是解題的步驟，是指令的有限序列。它們規(guī)定了解決某一特定

類(lèi)型問(wèn)題的一系列運(yùn)算，是對(duì)解題方案的準(zhǔn)確與完整的描述。一個(gè)問(wèn)題的

解決方案要以算法為基礎(chǔ)。

1.1概念介紹

?算法的時(shí)間復(fù)雜度：

算法的時(shí)間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量。

算法的工作量用算法所執(zhí)行的基本運(yùn)算次數(shù)來(lái)度量，而算法所執(zhí)行的基本

運(yùn)算次數(shù)是問(wèn)題規(guī)模的函數(shù)，即

算法的工作量二f(n)

其中n是問(wèn)題的規(guī)模。

彳列出口，兩個(gè)n階矩陣相乘所需要的基本運(yùn)算(即兩個(gè)實(shí)數(shù)的乘法)次數(shù)

為即計(jì)算工作量為1?,也就是時(shí)間復(fù)雜度為

?算法的空間復(fù)雜度：

算法的空間復(fù)雜度一般是指執(zhí)行這個(gè)算法所需要的內(nèi)存空間。

?數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)元素相互之間的關(guān)系，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)：是指反映數(shù)據(jù)元素之間邏輯關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

?數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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。也

稱(chēng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。

各數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間中的位置關(guān)系與它們的邏輯關(guān)系不一定是

相同的。同一種數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要表示成任意一種或幾種不同的

存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)的順序存儲(chǔ)方式：是將邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置上亦

相鄰的存儲(chǔ)單元里。也就是將所有存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)相繼存入在一個(gè)連續(xù)相鄰的存儲(chǔ)區(qū)

里。

數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式：是在存儲(chǔ)每個(gè)結(jié)點(diǎn)信息的同時(shí)，增加一個(gè)

指針來(lái)表示結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系。該方式不要求邏輯上相鄰結(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。因此，鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)

中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由兩部分組成：一部分用于存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)本身的信息，稱(chēng)為數(shù)據(jù)

域；另一部分用于存儲(chǔ)該結(jié)點(diǎn)的后繼結(jié)點(diǎn)（或前驅(qū)結(jié)點(diǎn)）的存儲(chǔ)單元地址，稱(chēng)為

指針域。指針域可以包含一個(gè)或多個(gè)指針，這由結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系所決定。

?線(xiàn)性結(jié)構(gòu)和非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)

如果在一個(gè)線(xiàn)性結(jié)構(gòu)中，一個(gè)數(shù)據(jù)元素都沒(méi)有，則稱(chēng)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為空數(shù)據(jù)

結(jié)構(gòu)。

線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的邏輯特征：在一個(gè)非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除第一個(gè)數(shù)據(jù)

元素只有一個(gè)后繼沒(méi)有前驅(qū)、最后一個(gè)數(shù)據(jù)元素只有一個(gè)前驅(qū)沒(méi)有后繼外，其

他的每一個(gè)數(shù)據(jù)元素僅有一個(gè)前驅(qū)和一個(gè)后繼。線(xiàn)性結(jié)構(gòu)也稱(chēng)為線(xiàn)，性表。

注：某個(gè)元素直接相鄰的前一個(gè)元素稱(chēng)為此元素的前3區(qū)、直接相鄰的后

一個(gè)元素稱(chēng)為此元素的后欠L

非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的邏輯外寺征：在一個(gè)非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，某數(shù)據(jù)元素

可能有多于一個(gè)前驅(qū)或后繼。如樹(shù)型結(jié)構(gòu)等。

習(xí)題：

（-）選擇題（單選）

1.算法的時(shí)間復(fù)雜度是指（D）

A）算法的執(zhí)行時(shí)間

B）算法所處理的數(shù)據(jù)量

0算法程序中的語(yǔ)句或指令條數(shù)

D）算法在執(zhí)行過(guò)程中所需要的基本運(yùn)算次數(shù)

1.2線(xiàn)性表

線(xiàn)性表是由同一類(lèi)型的數(shù)據(jù)元素構(gòu)成的一種線(xiàn)性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。是一種最

基本、最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線(xiàn)性表常用的存儲(chǔ)方式有兩種：順序存儲(chǔ)方式和鏈

接存儲(chǔ)方式。

線(xiàn)性表的數(shù)學(xué)定義：

L=（ai,a2,a3,…,aQ

說(shuō)明：

線(xiàn)性表是具有相同類(lèi)型的n（n2O）個(gè)數(shù)據(jù)元素組成的有限序列。

L：為表的名稱(chēng)。

ai（i=l,2,...,n）：為表的元素，也稱(chēng)為線(xiàn)性表中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。它可以是一個(gè)

數(shù)、一個(gè)字符、一個(gè)字符串，也可以是一條記錄，還可以是復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)象。

ai是a2的前驅(qū)、a?是a1的后繼，a2是a3的前驅(qū)、a3是a2的后繼，…，依次

類(lèi)推。

n：為線(xiàn)性表的長(zhǎng)度(元素個(gè)數(shù))，當(dāng)n=0時(shí)稱(chēng)線(xiàn)性表為空表。

線(xiàn)性表的特點(diǎn)：

在非空的線(xiàn)性表中：存在唯一的一個(gè)“第一個(gè)元素”(根結(jié)點(diǎn))。存在唯一

的一個(gè)“最后一個(gè)元素”(終端結(jié)點(diǎn))。除第一個(gè)元素外，其他的元素均有唯一

的前驅(qū)。除最后一個(gè)元素外，其他的元素均有唯一的后繼。

1.3棧和隊(duì)列

棧和隊(duì)列本質(zhì)上也是線(xiàn)性表，只是它們的操作受到了限制。

1.3.1棧

棧是限定僅在表尾進(jìn)行插入和刪除操作的線(xiàn)性表。表尾稱(chēng)為棧頂(top),表

頭稱(chēng)為棧底(bottom)。

棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，類(lèi)似于子彈夾，底端是封閉的，最后壓入的子彈總是最

先被彈出，最先壓入的子彈只能最后被彈出。

棧頂元素總是最后被插入的元素，從而也是最先能被刪除的元素；棧底元

素總是最先被插入的元素，從而也是最后能被刪除的元素。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。因此，棧也被稱(chēng)為“先進(jìn)后

出”表或“后進(jìn)先出”表。由此可以看出，棧具有記憶作用。

1.3.2隊(duì)列

隊(duì)列是指只允許在表的一端插入元素、在另一端刪除元素的線(xiàn)性表。允許插入

的一端稱(chēng)為隊(duì)尾(rear)，允許刪除的一端稱(chēng)為隊(duì)頭(front)。

在隊(duì)列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，最先插入的元素將最先能夠被刪除，反之最后插入

的元素將最后才能被刪除。因此，隊(duì)列又稱(chēng)為“先進(jìn)先出”或“后

進(jìn)后出”的線(xiàn)性表。

1.4樹(shù)和二叉樹(shù)

1.4.1樹(shù)

樹(shù)形結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中一種很重要的非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)。在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，所有

數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系具有明顯的層次特性。樹(shù)形結(jié)構(gòu)很像自然界中的樹(shù)，像

一棵倒長(zhǎng)的樹(shù)。在現(xiàn)實(shí)生活中，能用樹(shù)形結(jié)構(gòu)表示的例子很多。參見(jiàn)下面的

樹(shù)形結(jié)構(gòu)的基本特征及基本術(shù)語(yǔ):

以下圖為例:

樹(shù)的根：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有前驅(qū)的結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)，稱(chēng)為樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)為樹(shù)

的根。如：上圖中的“R”。

父結(jié)點(diǎn)：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)（除了樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)）只有一個(gè)前驅(qū)，稱(chēng)為父結(jié)點(diǎn)。

如：上圖中的“R”是K、P、Q、D的父結(jié)點(diǎn)；“N”是X、Y的父結(jié)點(diǎn)。

子結(jié)點(diǎn)：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)后繼，稱(chēng)為該結(jié)點(diǎn)的子結(jié)點(diǎn)。

如：上圖中的K、P、Q、D是“R”的子結(jié)點(diǎn)；X、Y是“N”的子結(jié)點(diǎn)。

葉子結(jié)點(diǎn)：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有后繼的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為葉子結(jié)點(diǎn)，也稱(chēng)終端結(jié)點(diǎn)。

如：上圖中的C、M、F、E、X、G、S、L、Z、A均為葉子結(jié)點(diǎn)。

結(jié)點(diǎn)的度：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，一個(gè)結(jié)點(diǎn)所擁有的后繼個(gè)數(shù)稱(chēng)為該結(jié)點(diǎn)的度。

如：上圖中根結(jié)點(diǎn)R的度是4；結(jié)點(diǎn)T的度是3；結(jié)點(diǎn)P、Q、D、0、Y、

W的度都為1。葉子結(jié)點(diǎn)的度為0。

樹(shù)的度：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，所有結(jié)點(diǎn)中的最大的度稱(chēng)為樹(shù)的度。如：上圖中樹(shù)的度

為4,因?yàn)榻Y(jié)點(diǎn)R的度最大，是4。

樹(shù)的深度：

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，樹(shù)的最大層數(shù)稱(chēng)為樹(shù)的深度(或高度)o如：上圖中樹(shù)的

深度是5。說(shuō)明：樹(shù)形結(jié)構(gòu)具有明顯的層次關(guān)系，即樹(shù)是一種層次結(jié)構(gòu)。

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中一般按如下原則分層：

1)根結(jié)點(diǎn)在第1層。

2)其余結(jié)點(diǎn)的層數(shù)等于其父結(jié)點(diǎn)的層數(shù)加lo

子樹(shù)：

在樹(shù)形結(jié)中，以某結(jié)點(diǎn)的一個(gè)子結(jié)點(diǎn)為根構(gòu)成的樹(shù)稱(chēng)為該結(jié)點(diǎn)的一棵子

樹(shù)。

如：上圖中，結(jié)點(diǎn)R有4棵子樹(shù)，它們分別以K、P、Q、D為根結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)

P有1棵子樹(shù)，其根結(jié)點(diǎn)為N；結(jié)點(diǎn)T有3棵子樹(shù)，它們分別以W、Z、A為

根結(jié)點(diǎn)。

在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，子樹(shù)間互不相交，葉子結(jié)點(diǎn)沒(méi)有子樹(shù)。

森林：

森林是M(MNO)棵互不相交的樹(shù)的集合。刪去一棵樹(shù)的根，就得到一個(gè)

森林；反之，加上一個(gè)結(jié)點(diǎn)作樹(shù)根，森林就變?yōu)橐豢脴?shù)。

1.4.2二叉樹(shù)

(1)二叉樹(shù)的特點(diǎn)

①非空二叉樹(shù)只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)。

②二叉樹(shù)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)，最多有兩棵子樹(shù)，分另稱(chēng)為該結(jié)點(diǎn)的左子樹(shù)與

右子樹(shù)。當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)即沒(méi)有左子樹(shù)也沒(méi)有右子樹(shù)時(shí)，該結(jié)點(diǎn)就是葉子結(jié)點(diǎn)。在

下面的圖中，左面是只有根結(jié)點(diǎn)的二叉樹(shù)，右面是深度為4的二叉樹(shù)：

(2)滿(mǎn)二叉樹(shù)與完全二叉樹(shù)

1)滿(mǎn)二叉樹(shù):

滿(mǎn)二叉樹(shù)是指除最后一層外，每一層上的所有結(jié)點(diǎn)都有兩個(gè)子結(jié)點(diǎn)。

就是說(shuō)，在滿(mǎn)二叉樹(shù)中，每一層上的結(jié)點(diǎn)數(shù)都達(dá)到最大值，即在滿(mǎn)二叉

樹(shù)的第k層上有2M(k2i)個(gè)結(jié)點(diǎn)，且深度為k的滿(mǎn)二叉樹(shù)有2k-1(k^1)

個(gè)結(jié)點(diǎn)。

在下圖中分別是深度為2、3,4的滿(mǎn)二叉樹(shù):

E

(a)深度為2的滿(mǎn)二叉樹(shù)(b)深度為3的滿(mǎn)二叉樹(shù)(C)深度為4的滿(mǎn)二叉樹(shù)

圖1.32滿(mǎn)二叉樹(shù)

滿(mǎn)二叉樹(shù)中不存在度數(shù)為1的結(jié)點(diǎn)，每個(gè)分支結(jié)點(diǎn)均有兩棵深度相同的子樹(shù),

且葉子結(jié)點(diǎn)都在最下一層。

2)完全二叉樹(shù):

若一棵二叉樹(shù)最多只有最下面的兩層上結(jié)點(diǎn)的度數(shù)可以小于2,并且最下

一層上的所有結(jié)點(diǎn)都集中在該層最左邊的若干位置上，則此二叉樹(shù)稱(chēng)為完全二

叉樹(shù)。

在下圖的4棵二叉樹(shù)中，分別是深度為3和4的完全二叉樹(shù):

(?)深度為3的完全二叉樹(shù)(b)深度為4的完全二叉樹(shù)

田1.33完全二叉樹(shù)

滿(mǎn)二叉樹(shù)是完全二叉樹(shù)，完全二叉樹(shù)不一定是滿(mǎn)二叉樹(shù)。

在滿(mǎn)二叉樹(shù)的最下一層上，從最右邊開(kāi)始連續(xù)刪去若干結(jié)點(diǎn)后得到的二叉樹(shù)仍

然是一棵完全二叉樹(shù)。

在完全二叉樹(shù)中，若某個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有左子結(jié)點(diǎn)，則它一定沒(méi)有右子結(jié)點(diǎn)，即

該結(jié)點(diǎn)必是葉子結(jié)點(diǎn)。

(3)二叉樹(shù)的性質(zhì)

假設(shè)定義根結(jié)點(diǎn)的層數(shù)為1(注意：有些資料中規(guī)定根結(jié)點(diǎn)的層數(shù)為0)。

性質(zhì)1：在二叉樹(shù)的第i層上，最多有2i-1(i21)個(gè)結(jié)點(diǎn)。

性質(zhì)2：深度為k的二叉樹(shù)最多有2k-1(k21)個(gè)結(jié)點(diǎn)。

性質(zhì)3：在任意二叉樹(shù)中，若度為o的結(jié)點(diǎn)(即葉子結(jié)點(diǎn))的個(gè)數(shù)為no，度

為2的結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為及，則：nO=n2+1

(對(duì)于完全二叉樹(shù)還有如下屬性)

性質(zhì)4：具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹(shù)，其深度為[Iog2n]+1o/i：[log2n]

表示取log2n的整數(shù)部分。性質(zhì)5：如果將一棵有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹(shù)自

頂向下、同一層自左向右連續(xù)給結(jié)點(diǎn)編號(hào)1、2、3、…、n,則對(duì)于任意結(jié)

點(diǎn)i(lWiWn)有如下結(jié)論：

1）如果i=l,此結(jié)點(diǎn)為根結(jié)點(diǎn)，無(wú)前驅(qū)（即無(wú)父結(jié)點(diǎn)）；

如果i>l,則該結(jié)點(diǎn)的父結(jié)點(diǎn)編號(hào)為Int（i/2）o也可表示成[i/2],

都表示取整數(shù)。

2）如果2i>n,則結(jié)點(diǎn)i無(wú)左子結(jié)點(diǎn)，顯然也沒(méi)有右子結(jié)點(diǎn)，是葉子結(jié)點(diǎn)。

如果2iWn,則結(jié)點(diǎn)i的左子結(jié)點(diǎn)是編號(hào)為2i的名吉點(diǎn)。

3）如果2i+l>n,則結(jié)點(diǎn)i無(wú)右子結(jié)點(diǎn)。

如果2i+lWn,則結(jié)點(diǎn)i的右子結(jié)點(diǎn)的編號(hào)為2i+1o

（4）二叉樹(shù)的遍歷

二叉樹(shù)的遍歷就是遵從某種次序，訪(fǎng)問(wèn)二叉樹(shù)中的所有結(jié)點(diǎn)，使得每

個(gè)結(jié)點(diǎn)僅被訪(fǎng)問(wèn)一次。

一棵非空二叉樹(shù)是由根結(jié)點(diǎn)、左子樹(shù)和右子樹(shù)三部分組成。因此遍歷一棵

非空二叉樹(shù)的問(wèn)題就可以分解為三項(xiàng)“子任條”：

①訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)（假設(shè)用D表示）。

②遍歷左子樹(shù)（假設(shè)用L表示）。

③遍歷右子樹(shù)（假設(shè)用R表示）。

在遍歷二叉樹(shù)的過(guò)程中，一般先遍歷左子樹(shù)，然后再遍歷右子樹(shù)。在先

左后右的原則下，根據(jù)訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)的次序，二叉樹(shù)的遍歷可分為三種：前序

遍歷（DLR）、中序遍歷（LDR）、后序遍歷（LRD）。

以下圖中的二叉樹(shù)為例:

前序遍歷（DLR）:

首先訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)，然后遍歷左子樹(shù)，最后遍歷右子樹(shù);在遍歷左、右子

樹(shù)時(shí)，仍然先訪(fǎng)問(wèn)子樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)，然后遍歷其左子樹(shù)，最后遍歷其右子樹(shù)。即,

前序遍歷是指訪(fǎng)問(wèn)所有的根結(jié)點(diǎn)（包括子樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)）都在遍歷其左、右子樹(shù)之

刖。

前序遍歷的操作：

若二叉樹(shù)為空，則結(jié)束反返回。否則：

①訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)

②前序遍歷左子樹(shù)

③前序遍歷右子樹(shù)

如，對(duì)上圖中的二叉樹(shù)進(jìn)行前序遍歷的結(jié)果是：FCADBEGHP

中序遍歷（LDR）:

首先遍歷左子樹(shù)，然后訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)，最后遍歷右子樹(shù)。在

遍歷左、右子樹(shù)時(shí)，仍然先遍歷其左子樹(shù)，然后訪(fǎng)問(wèn)子樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)，最后遍

歷其右子樹(shù)。即，中序遍歷是指訪(fǎng)問(wèn)所有的根結(jié)點(diǎn)（包括子樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)渚R在遍

歷其左子樹(shù)之后、在遍歷其右子樹(shù)之前。

中序遍歷的操作：

若二叉樹(shù)為空，則結(jié)束反返回。否則：

①中序遍歷左子樹(shù)

②訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)

③中序遍歷右子樹(shù)

如，對(duì)上圖中的二叉樹(shù)進(jìn)行中序遍歷的結(jié)果是：ACBDFEHGP

后序遍歷（LRD）：

首先遍歷左子樹(shù)，然后遍歷右子樹(shù)，最后訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)。

在遍歷左、右子樹(shù)時(shí)，仍然先遍歷其左子樹(shù)，然后遍歷其右子樹(shù)，最后訪(fǎng)問(wèn)

子樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)。即，后序遍歷是指訪(fǎng)問(wèn)所有的根結(jié)點(diǎn)（包括子樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)）都在

遍歷其左、右子樹(shù)之后。

后序遍歷的操作：

若二叉樹(shù)為空，則結(jié)束反返回。否則：

①后序遍歷左子樹(shù)

②后序遍歷右子樹(shù)

③訪(fǎng)問(wèn)根結(jié)點(diǎn)

如，對(duì)上圖中的二叉樹(shù)進(jìn)行后序遍歷的結(jié)果是：ABDCHPGEF

1.5查找

查找又稱(chēng)檢索。查找是指在一個(gè)給定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找某個(gè)指定的元素。

通常，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用不同的查找方法。

1.5.1順序查找

順序查找又稱(chēng)順序搜索或線(xiàn)性查找。順序查找一般是指在線(xiàn)性表中查找指

定的元素。

順序查找的基本思想：

在n個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的線(xiàn)性表中，從線(xiàn)性表的一端開(kāi)始，依次將線(xiàn)性表中的元

素與被查元素進(jìn)行比較，若相等則表示找到，即查找成功；若線(xiàn)性表中所有的

元素都與被查元素進(jìn)行了比較但都不相等，則表示線(xiàn)性表中沒(méi)有要找的元素，

即查找失敗。

在順序查找中，查找成功時(shí)最多需要比較n次、最少

比較1次、平均比較次數(shù)約為表長(zhǎng)的一半。查找失敗時(shí)比

較n+1次。

順序查找的時(shí)間復(fù)雜度為0（n）。

對(duì)于無(wú)序表（即表中的元素的排列是無(wú)序的）和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性表（有序

的和無(wú)序的），只能用順序查找。

順序查找的優(yōu)點(diǎn)：

算法簡(jiǎn)單而適用范圍廣。對(duì)表中元素的排列次序無(wú)要求，既可以是按

關(guān)鍵字排列的有序表，也可以是無(wú)序表；對(duì)表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也無(wú)任何要求，既

適用于順序存儲(chǔ)的順序表，也適用于鏈接存儲(chǔ)的鏈表。

順序查找的缺點(diǎn)：

查找效率低，平均查找長(zhǎng)度較大。當(dāng)n很大時(shí)不宜采用順序查找。

1.5.2二分查找

二分查找又稱(chēng)折半查找。它是一種查找效率較高的查找方法。該方法只

適用于順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的有序表。通常是指有序表中的元素按值升序排列(非遞

減有序排列)0二分查找不能用于鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性表。

二分查找的基本思想：參見(jiàn)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”或“VB程序設(shè)計(jì)”課件的

相應(yīng)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)。

對(duì)于長(zhǎng)度為n的有序線(xiàn)性表，查找成功時(shí)最多需

要比較Iog2(n+1)次、最少比較1次、平均查找長(zhǎng)度近

似Iog2no當(dāng)查找失敗時(shí)，比較log2n或Iog2(n+1)

次。

不管二分查找成功與否，其時(shí)間復(fù)雜度均為

0(log2n)o

二分查找的最壞性能和平均性能相當(dāng)接近。

1.6排序

排序就是將文件中的記錄進(jìn)行整理，使之按照關(guān)鍵字進(jìn)行遞增或遞減的

順序排列起來(lái)，成為一個(gè)有序序列的過(guò)程。在本節(jié)所介紹的排序方法中，其

排序的對(duì)象一般認(rèn)為是順序存儲(chǔ)的線(xiàn)性表，在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中就是一維數(shù)組。

這里的排序算法，都是針對(duì)升序排序。

1.6.1交換排序

交換排序是兩兩比較待排序記錄的關(guān)鍵字，若發(fā)現(xiàn)兩個(gè)記錄關(guān)鍵字的次序

相反時(shí)即進(jìn)行交換，直到?jīng)]有反序的記錄為止。下面介紹兩種常用的交換排

序。

(1)冒泡排序

冒泡排序的基本思想：參見(jiàn)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”或“VB程序設(shè)計(jì)”課件的

相應(yīng)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)。

對(duì)于長(zhǎng)度為n的線(xiàn)性表，在最壞情況下，冒泡

排序需要經(jīng)過(guò)n/2遍的掃描，比較次數(shù)為n(n-1)/2o

冒泡排序算法的平均時(shí)間復(fù)雜度為0(n2),空

間復(fù)雜度為0(1)。

(2)快速排序

快速排序的基本思想：

參見(jiàn)下圖：

分割

分割

快速排序示意圖

從線(xiàn)性表中選取一個(gè)元素，設(shè)為T(mén),將線(xiàn)性表后面小于T的元素移到前

面，將線(xiàn)性表前面大于T的元素移到后面，結(jié)果就把線(xiàn)性表分成了兩部分(稱(chēng)

為兩個(gè)子表)，T插入到其分界線(xiàn)的位置處，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為線(xiàn)性表的分割。通

過(guò)對(duì)線(xiàn)性表的一次分割，就以T為分界線(xiàn)，將線(xiàn)性表分成了前后兩個(gè)子表，且

前面子表中的所有元素均不大于T,后面子表中的所有元素均不小于T。

如果對(duì)分割后的各子表再按上述原則進(jìn)行分割，并且這種分割過(guò)程可以一

直做下去，隨著對(duì)各子表不斷地進(jìn)行分割，劃分出的子表會(huì)越來(lái)越多(一次只

能對(duì)一個(gè)子表進(jìn)行再分割處理)，直到所有子表中的元素都排好序?yàn)橹梗瑒t此

時(shí)的線(xiàn)性表就變成了有序表。

對(duì)于長(zhǎng)度為n的線(xiàn)性表：

在最壞情況下，快速排序比較次數(shù)為n(n-1)/2。算

法的時(shí)間復(fù)雜度為0(n2),空間復(fù)雜度為0(n)。

在最好情況下，快速排序算法的時(shí)間復(fù)雜度為

0(nlog2n),空間復(fù)雜度為0(log2n)。

快速排序算法的平均時(shí)間復(fù)雜度是0(nlog2n),平

均比較次數(shù)不大于(n+1)Iog2n

1.6.2插入排序

插入排序是每次將一個(gè)待排序的記錄按其關(guān)鍵字大小，插入到前面已排好

的序列中的適當(dāng)位置，直到全部記錄插入為止。

(1)直接插入排序

快速排序的基本思想：請(qǐng)查看相關(guān)資料。

對(duì)于長(zhǎng)度為n的線(xiàn)性表：

在最壞情況下，直接插入排序比較次數(shù)為n(n-1)/2。

算法的時(shí)間復(fù)雜度為0(n2)。

(2)希爾排序

希爾排序的基本思想：請(qǐng)查看相關(guān)資料。

對(duì)于長(zhǎng)度為n的線(xiàn)性表：

在最壞情況下希爾排序比較次數(shù)為0(n1.5)。

1.6.3選擇排序

選擇排序的基本思想是：每一遍在n-i+l(i=l,2,…,n-l)個(gè)待排序記錄中選取關(guān)

鍵字最小的記錄作為有序序列中第i個(gè)記錄，直到全部記錄排完為止。

（1）直接選擇排序

選擇排序的基本思想：參見(jiàn)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”或“VB程序設(shè)計(jì)”課件的

相應(yīng)內(nèi)容動(dòng)畫(huà)。

在最壞情況下，直接選擇排序比較次數(shù)為

n（n-1）/2o

（2）堆排序

希爾排序的基本思想：請(qǐng)查看相關(guān)資料。

在最壞情況下，堆排序比較次數(shù)為0（nlog2n）。

習(xí)題：

（-）選擇題（單選）

1.下列敘述中正確的是（D）

A）棧是“先進(jìn)先出”的線(xiàn)性表

B）隊(duì)列是“先進(jìn)后出”的線(xiàn)性表

C）循環(huán)隊(duì)列是非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)

D）有序線(xiàn)性表既可以采用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，也可以采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)

2.下列關(guān)于棧的敘述中正確的是（A）

A）棧頂元素最先被刪除B）棧頂元素最后才能被刪除

0棧底元素永遠(yuǎn)不能被刪除D）以上三種說(shuō)法都不對(duì)

3.下列敘述中正確的是（B）

A）有一個(gè)以上根結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定是非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)

B）只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定是線(xiàn)性結(jié)構(gòu)

0循環(huán)鏈表是非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)

D）雙向鏈表是非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)

4.支持子程序調(diào)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是（A）

A）棧B）樹(shù)C）隊(duì)列D）二叉樹(shù)

5.某二叉樹(shù)有5個(gè)度為2的結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹(shù)中的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)是（C）

A）10B）8C）6D）4

提示：在任意二叉樹(shù)中，若度為0的結(jié)點(diǎn)（即葉子結(jié)點(diǎn)）的個(gè)數(shù)為no,度為2的結(jié)點(diǎn)的個(gè)

數(shù)為n2,則：n0=n2+l即nO（葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)）=5+1=6

6.某二叉樹(shù)共有7個(gè)結(jié)點(diǎn)，其中葉子結(jié)點(diǎn)只有1個(gè)，則該二叉樹(shù)的深度為（假設(shè)根結(jié)點(diǎn)

在第一層）（D）

A）3B）4C）6D）7

7.下列排序方法中，最壞情況下比較次數(shù)最少的是（D）

A）冒泡排序B）簡(jiǎn)單選擇排序C）直接插入排序D）堆排序

8.下列敘述中正確的是（A）

A）對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為n

B）對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行對(duì)分查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為（n/2）

0對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行對(duì)分查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為（logzn）

D）對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行對(duì)分查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為（nlogzn）

（-）填空題

1.假設(shè)用一個(gè)長(zhǎng)度為50的數(shù)組（數(shù)組元素的下標(biāo)從0到49）作為棧的存儲(chǔ)空間，棧底指

針bottom指向棧底元素，棧頂指針top指向棧頂元素，如果bottom=49,top=30（數(shù)組下標(biāo)）,

則棧中具有個(gè)元素。

答案：20

2.一個(gè)隊(duì)列的初始狀態(tài)為空?，F(xiàn)將元素A、B、C、D、E、F、5、4、3、2、1一次入隊(duì)，然

后再一次退隊(duì)，則元素退隊(duì)的順序?yàn)椤?/p>

答案：A、B、C、D、E、F、5、4、3、2、1

3.設(shè)某循環(huán)隊(duì)列的容量為50,如果頭指針front=45（指向隊(duì)頭元素的前一個(gè)位置），尾

指針rear=10（指向隊(duì)尾元素），則該循環(huán)隊(duì)列中共有個(gè)元素。

答案：15

4.設(shè)二叉樹(shù)如下:

對(duì)該二叉樹(shù)進(jìn)行后序遍歷的結(jié)果為

答案：E、D、B、G、H、F、C、A

5.一棵二叉樹(shù)的中序遍歷結(jié)果為DBEAFC,前序遍歷結(jié)果為ABDECF,則后

序遍歷結(jié)果為o

答案：DEBFCA

6.有序線(xiàn)性表能進(jìn)行二分查找的前提是該線(xiàn)性表必須是存儲(chǔ)。

答案：順序

二、軟件工程基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，是包括程序、數(shù)

據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。

軟件由兩部分組成：一是機(jī)器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)；二是機(jī)器不可執(zhí)行的，

與軟件開(kāi)發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、使用等有關(guān)的文檔。

軟件的分類(lèi)

軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件（或工具軟件）。

應(yīng)用軟件：是為解決特定領(lǐng)域的應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的軟件。

系統(tǒng)軟件：是計(jì)算機(jī)管理自身資源，提高計(jì)算機(jī)使用效率并為計(jì)算機(jī)用

戶(hù)提供各種服務(wù)的軟件。

支撐軟件：是介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，協(xié)助用戶(hù)開(kāi)發(fā)軟件的工具性

軟件。

軟件生命周期

通常將軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)現(xiàn)、使用維護(hù)到停止使用退役的過(guò)程稱(chēng)為軟件

生命周期。參見(jiàn)下圖：

結(jié)構(gòu)化分析方法

結(jié)構(gòu)化分析的常用工具：

數(shù)據(jù)流圖（DFD）：是描述數(shù)據(jù)處理過(guò)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)的功能建模。

數(shù)據(jù)字典（DD）：是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心。

判定樹(shù)

判定表

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法

常見(jiàn)的過(guò)程設(shè)計(jì)工具：

圖形工具：程序流程圖，N-S圖，PAD圖（問(wèn)題分析圖），HIPO

表格工具：判定表。

語(yǔ)言工具：PDL（偽碼）

軟件設(shè)計(jì)的基本原理

1）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(lái)而不考

慮其他細(xì)節(jié)。

2）模塊化：是指把一個(gè)待開(kāi)發(fā)的軟件分解成若干小的簡(jiǎn)單的部分。如高級(jí)

語(yǔ)言中的過(guò)程、函數(shù)、子程序等。每個(gè)模塊可以完成一個(gè)特定的子功能，各個(gè)

模塊可以按一定的方法組裝起來(lái)成為一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。

3）信息隱蔽：是指在一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息（過(guò)程或數(shù)據(jù)），對(duì)于不需要這

些信息的其他模塊來(lái)說(shuō)是不能訪(fǎng)問(wèn)的。

4）模塊獨(dú)立性：是指每個(gè)模塊只完成系統(tǒng)要求的獨(dú)立的子功能，并且與其他

模塊的聯(lián)系最少且接口簡(jiǎn)單。模塊的獨(dú)立程度是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)好壞的重要度量標(biāo)

準(zhǔn)。衡量軟件的模塊獨(dú)立性使用耦合性和內(nèi)聚性?xún)?/p>

個(gè)定性的度量標(biāo)準(zhǔn)。

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。內(nèi)

聚是從功能角度來(lái)度量模塊內(nèi)的聯(lián)系。

內(nèi)聚性是信息隱蔽和局部化概念的自然擴(kuò)展。一個(gè)模塊的內(nèi)聚性越強(qiáng)則

該模塊的模塊獨(dú)立性越強(qiáng)。作為軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則，要求每一個(gè)模塊的

內(nèi)部都具有很強(qiáng)的內(nèi)聚性，它的各個(gè)組成部分彼此都密切相關(guān)。

耦合性：耦合性是模塊間相互連接的緊密程度的度量。

一個(gè)模塊與其他模塊的耦合性越強(qiáng)則該模塊的模塊獨(dú)立性越弱。原則上講,

模塊化設(shè)計(jì)總是希望模塊間的耦合表現(xiàn)為非直接耦合方式。但是，由于問(wèn)題所

固有的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的原則，非直接耦合往往是不存在的。

耦合性與內(nèi)聚性是模塊獨(dú)立性的兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)，耦合性與內(nèi)聚性是相互

聯(lián)系的。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。一般優(yōu)秀

的軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量做到高內(nèi)聚，低耦合，即減弱模塊之間的耦合性和提高

模塊內(nèi)的的內(nèi)聚性，有利于提高模塊的獨(dú)立性。

軟件測(cè)試

軟件測(cè)試是在軟件投入運(yùn)行前對(duì)軟件需求、設(shè)計(jì)、編碼的最后審核。軟件

測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程。軟件測(cè)試應(yīng)當(dāng)制定明確的測(cè)試計(jì)劃并

按計(jì)劃執(zhí)行。

軟件測(cè)試的目的：是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。

軟件測(cè)試方法和技術(shù)：若從是否需要執(zhí)行被測(cè)軟件的角度，可以分為靜態(tài)

測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試方法。若按照功能劃分可以分為白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試方法。

靜態(tài)測(cè)試：包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等。靜態(tài)測(cè)試不

實(shí)際運(yùn)行軟件，主要通過(guò)人工進(jìn)行。

動(dòng)態(tài)測(cè)試：是基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試，是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程。需

要精心設(shè)計(jì)一批測(cè)試用例，并利用這些測(cè)試用例去運(yùn)行程序，以發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤

的過(guò)程。測(cè)試用例的格式為：

［（輸入值集）,（輸出值集）］

白盒測(cè)試：也稱(chēng)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(guò)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

把測(cè)試對(duì)象看作一個(gè)打開(kāi)的盒子，允許測(cè)試人員利用程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)及有

關(guān)信息來(lái)設(shè)計(jì)或選擇測(cè)試用例，對(duì)程序所有的邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)在不同

點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)來(lái)了解實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)是否與預(yù)期的一致。所以，白盒測(cè)

試是在程序內(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(cè)試的主要方法有邏輯覆蓋、基本路徑測(cè)試等。

黑盒測(cè)試：也稱(chēng)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(mǎn)足需求進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。黑盒測(cè)試完全不考慮程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)

和內(nèi)部特征，只依據(jù)程序的需求和功能規(guī)格說(shuō)明，檢查程序的功能是否符合

它的功能說(shuō)明。所以，黑盒測(cè)試是在軟件接口處進(jìn)行，完成功能驗(yàn)證。黑盒

測(cè)試只檢查程序功能是否按照需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)的規(guī)定正常使用，程序是否能適

當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息，并且保持外部信息（如數(shù)據(jù)庫(kù)或文件）

的完整性。

黑盒測(cè)試主要診斷功能不對(duì)或遺漏、界面錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)

問(wèn)錯(cuò)誤、性能錯(cuò)誤、初始化和終止條件錯(cuò)誤。黑盒測(cè)試方法主要有等價(jià)類(lèi)劃分

法、邊界值分析法、錯(cuò)誤推測(cè)法、因果圖等，主要用于軟件確認(rèn)測(cè)試。

程序調(diào)試

在對(duì)程序進(jìn)行了成功的測(cè)試之后，將進(jìn)入程序調(diào)試（通常稱(chēng)Debug,即排

錯(cuò)）。程序調(diào)試的任務(wù)是診斷和改正程序中的錯(cuò)誤。

它與軟件測(cè)試不同，軟件測(cè)試是盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)

誤，并找出軟件錯(cuò)誤的具體位置。軟件測(cè)試貫穿整

個(gè)軟件生命期，調(diào)試主要在開(kāi)發(fā)階段。

習(xí)題：

（-）選擇題（單選）

1.軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件（或工具軟件）。下面屬于應(yīng)用

軟件的是（C）

A）編譯程序B）操作系統(tǒng)C）教務(wù)管理系統(tǒng)D）匯編程序

2.軟件按功能可分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、和支撐軟件（或工具軟件）。下面屬于系統(tǒng)

軟件的是（B）

A）編輯軟件B）操作系統(tǒng)C）教務(wù)管理系統(tǒng)D）瀏覽器、

3.軟件（程序）調(diào)試的任務(wù)是（A）

A）診斷和改正程序中的錯(cuò)誤B）盡可能多的發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤

0發(fā)現(xiàn)并改正程序中的所有錯(cuò)誤D）確定程序中錯(cuò)誤的性質(zhì)

4.下面敘述中錯(cuò)誤的是（A）

A）軟件測(cè)試的目的是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正錯(cuò)誤

B）對(duì)被調(diào)試的程序進(jìn)行“錯(cuò)誤定位”是程序調(diào)試的必要步驟

C）程序調(diào)試通常也稱(chēng)為Debug

D）軟件測(cè)試應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)試計(jì)劃，排除測(cè)試的隨意性

5.耦合性和內(nèi)聚性是對(duì)模塊獨(dú)立性度量的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。下列敘述中正確的是（B）

A）提高耦合性、降低內(nèi)聚性有利于提高模塊的獨(dú)立性

B）降低耦合性、提高內(nèi)聚性有利于提高模塊的獨(dú)立性

C）耦合性是指一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素間彼此結(jié)合的緊密程度

D）內(nèi)聚性是指模塊間互相連接的緊密程度

6.數(shù)據(jù)流圖（DFD圖）是（C）

A）軟件概要設(shè)計(jì)的工具B）軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)的工具

0結(jié)構(gòu)化方法的需求分析工具D）面向?qū)ο蠓椒ǖ男枨蠓治龉ぞ?/p>

7.軟件生命周期可分為定義階段，開(kāi)發(fā)階段和維護(hù)階段。詳細(xì)設(shè)計(jì)屬于（B）

A）定義階段B）開(kāi)發(fā)階段0維護(hù)階段D）上述三個(gè)階段

8.在軟件開(kāi)發(fā)中，需求分析階段產(chǎn)生的主要文檔是（D）

A）軟件集成測(cè)試計(jì)劃B）軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)0用戶(hù)手冊(cè)D）軟件需求規(guī)格說(shuō)

明書(shū)

9.結(jié)構(gòu)化程序所要求的基本結(jié)構(gòu)不包括（B）

A）順序結(jié)構(gòu)B）60T0跳轉(zhuǎn)C）選擇（分支）結(jié)構(gòu)D）重復(fù)（循環(huán)）結(jié)構(gòu)

10.下面描述中錯(cuò)誤的是（A）

A)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖支持軟件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

B)軟件設(shè)計(jì)是將軟件需求轉(zhuǎn)換為軟件表示的過(guò)程

0數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)之一

D)PAD圖是軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)的表示工具

(二)填空題

1.軟件測(cè)試可分為白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試?；韭窂綔y(cè)試屬于測(cè)試。

答案：白盒

2.符合結(jié)構(gòu)化原則的三種基本控制結(jié)構(gòu)是：選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和

答案：順序結(jié)構(gòu)

3.軟件是、數(shù)據(jù)和文檔的集合。

答案：程序

4.對(duì)軟件設(shè)計(jì)的最小單位(模塊或程序單元)進(jìn)行的測(cè)試通常為測(cè)試。

答案：?jiǎn)卧蚰K

三、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)應(yīng)用的三大領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念

數(shù)據(jù)(Data)：就是描述事物的符號(hào)記錄。

數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)：是數(shù)據(jù)的集合，它具有統(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)用程序所共享。數(shù)據(jù)庫(kù)中

的數(shù)據(jù)具有“集成”、“共享”的特點(diǎn)。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)：是數(shù)據(jù)庫(kù)的機(jī)構(gòu)，是一種系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)數(shù)

據(jù)庫(kù)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(kù)

管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)語(yǔ)言(DataLanguage)來(lái)完成相應(yīng)的功

能:

數(shù)據(jù)定義語(yǔ)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。

數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱，包括查詢(xún)及增、刪、改等操作。

數(shù)據(jù)控制語(yǔ)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)等功能，包括系統(tǒng)初啟程序、文件讀寫(xiě)與維護(hù)程序、存取路徑管

理程序、緩沖區(qū)管理程序、安全性控制程序、完整性檢查程序、并發(fā)控制程序、

事務(wù)管理程序、運(yùn)行日志管理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)程序等。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DBA)：由于數(shù)據(jù)庫(kù)的共享性，因此對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、

維護(hù)、監(jiān)視等需要有專(zhuān)人管理，稱(chēng)他們?yōu)閿?shù)據(jù)庫(kù)管理員。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)：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)、系統(tǒng)硬件平臺(tái)(硬件)、系統(tǒng)軟件平臺(tái)(軟件)這五部分組成，稱(chēng)為數(shù)

據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS):是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)再加上應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面這三

者所組成。

E-R模型

該模型將現(xiàn)實(shí)世界的要求轉(zhuǎn)化成實(shí)體、聯(lián)系、屬性等幾個(gè)基本概念，以及

它們間的兩種基本聯(lián)接關(guān)系，并且可以用一種圖非常直觀(guān)地表示出來(lái)。下

面是E-R模型的基本概念。

目前較為有名的概念模型有E-R模型、擴(kuò)充的E-R模型、面向?qū)ο竽Ｐ图?/p>

謂詞模型等。

實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中的事物可以抽象成為實(shí)體。實(shí)體是概念世界中的基本單

位，它們是客觀(guān)存在的且又相互區(qū)別的事物。凡是有共性的實(shí)體可組成一個(gè)

集合稱(chēng)實(shí)體集。如學(xué)生A和學(xué)生B,他們都是實(shí)體，他們又都是學(xué)生，從

而組成一個(gè)學(xué)生實(shí)體集。

屬性：現(xiàn)實(shí)世界中的事物均有一些特性，這些特性可以用屬性來(lái)表示。屬

性刻畫(huà)了實(shí)體的特征。一個(gè)實(shí)體往往可以有若干個(gè)屬性。

聯(lián)系：現(xiàn)實(shí)世界中事物間的關(guān)聯(lián)稱(chēng)為聯(lián)系。在概念世界中聯(lián)系反映了實(shí)

體集間的一定關(guān)系。如工人與設(shè)備間的操作關(guān)系，上、下級(jí)間的領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系等。

實(shí)體集間的聯(lián)系有多種，就實(shí)體集的個(gè)數(shù)而言有：

1)兩個(gè)實(shí)體集間的聯(lián)系。

2)多個(gè)實(shí)體集間的聯(lián)系。

3)一個(gè)實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系：是一個(gè)實(shí)體集內(nèi)的不同實(shí)體間的聯(lián)系。

實(shí)體集間聯(lián)系的個(gè)數(shù)可以是單個(gè)也可以是多個(gè)，包括：

一對(duì)一的聯(lián)系，簡(jiǎn)記為1:1

一對(duì)多或多對(duì)一的聯(lián)系，簡(jiǎn)記為1:M或M:1(其中M也可以小寫(xiě))

多對(duì)多的聯(lián)系，簡(jiǎn)記為M:N或m:n

E-R模型由上面三個(gè)基本概念組成。由實(shí)體、聯(lián)系、屬性三者結(jié)合起來(lái)才

能表示現(xiàn)實(shí)世界。

E-R圖：E-R模型可以用一種非常直觀(guān)的圖的形式表示，這種圖稱(chēng)為E-R

圖。在E-R圖中我們分別用下面不同的幾何圖形表示E-R模型中的三個(gè)概念

與兩個(gè)聯(lián)接關(guān)系。

1)實(shí)體集表示法

用矩形表示實(shí)體集，在矩形內(nèi)寫(xiě)上該實(shí)體集的名字。如實(shí)體集學(xué)生

(student)>課程(course)可表示為：

studentcourse

實(shí)體集表示法

2)屬性表示法

用橢圓形表示屬性，在橢圓形內(nèi)寫(xiě)上該屬性的名稱(chēng)。如學(xué)生有屬性：學(xué)

號(hào)(S#)、姓名(Sn)及年齡(Sa),可表示為:

(^Sn^)

屬性表示法

3)聯(lián)系表示法

用菱形表示聯(lián)系，在菱形內(nèi)寫(xiě)上聯(lián)系名。如學(xué)生與課程間的聯(lián)系SC,

可表示為:

上面是三個(gè)基本概念分別用三種幾何圖形表示。下面是它們之間的聯(lián)接關(guān)系

的圖形表示。

4）實(shí)體集或聯(lián)系與屬性間的聯(lián)接關(guān)系

屬性依附于實(shí)體集，屬性也依附于聯(lián)系，因此它們之間分別有聯(lián)接關(guān)系。

其中：C#（課程號(hào)）、Cn（課程名）、P#（預(yù)修課號(hào)）

5）實(shí)體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系

如下圖表示實(shí)體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系：

還可以在線(xiàn)段邊上注明其對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，如1:1、l:n、n:m等。下圖表

示student與course間有多對(duì)多聯(lián)系：

下圖

聯(lián)系FPU是一種三元聯(lián)系(工廠(chǎng)、產(chǎn)品與用戶(hù)間的聯(lián)系)：

下面是實(shí)體間多種聯(lián)系圖:

(a)圖：公司職工(enployee"可上、下級(jí)管理(manage)的聯(lián)系。即一個(gè)實(shí)體

集內(nèi)部可以有多種聯(lián)系。

(b)圖：教師(T)與學(xué)生(S)之間可以有教學(xué)(E)聯(lián)系也可以有管理(M)聯(lián)系。

即實(shí)體集間可以有多種聯(lián)系。

關(guān)系模型

關(guān)系模型采用二維表來(lái)表示，簡(jiǎn)稱(chēng)表。

二維表由表框架(Frame)及表的元組(Tuple)組成。表框架由n個(gè)命名的屬性

(Attribute)組成，n稱(chēng)為屬性元數(shù)(Arity)。每個(gè)屬性有一個(gè)取值范圍，稱(chēng)為值

域(Domain)。表框架對(duì)應(yīng)了關(guān)系的模式，即類(lèi)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(chēng)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。一

個(gè)表框架可以存放m個(gè)元組，m稱(chēng)為表的基數(shù)(Cardinality)。

一個(gè)n元表框架及框架內(nèi)m個(gè)元組構(gòu)成了一個(gè)完整的二維表。

關(guān)系框架與關(guān)系元組構(gòu)成了一個(gè)關(guān)系。一個(gè)語(yǔ)義相關(guān)的關(guān)系集合構(gòu)

成一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系的框架稱(chēng)為關(guān)系模式，而語(yǔ)義相關(guān)的關(guān)系模式集

合構(gòu)成了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

滿(mǎn)足下面7個(gè)性質(zhì)的二維表稱(chēng)為關(guān)系（Relation）：

1）元組個(gè)數(shù)有限性：二維表中元組個(gè)數(shù)是有限的。

2）元組的惟一性：二維表中元組均不相同。

3）元組的次序無(wú)關(guān)性：二維表中元組的次序可以任意交換。

4）元組分量的原子性：二維表中元組的分量是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。

5）屬性名惟一性：二維表中屬性名各不相同。

6）屬性的次序無(wú)關(guān)性：二維表中屬性與次序無(wú)關(guān)，可任意交換。

7）分量值域的同一性：二維表屬性的分量具有與該屬性相同的值域。

以二維表（關(guān)系）為基本結(jié)構(gòu)所建立的模型稱(chēng)為關(guān)系模型。

在關(guān)系模型中的一個(gè)重要概念是鍵（Key）或碼。鍵具有標(biāo)識(shí)元組、建立元

組間聯(lián)系等重要作用。

鍵或碼：在二維表中凡能惟一標(biāo)識(shí)元組的最小屬性集稱(chēng)為該表的鍵或碼。

候選鍵或候選碼：二維表中可能有若干個(gè)鍵，它們稱(chēng)為該表的候選鍵

（CandidataKey）或候選碼。

主鍵或主碼：從二維表的所有候選鍵中選取一個(gè)作為用戶(hù)使用的鍵，稱(chēng)為

主鍵（PrimaryKey）或主碼。一般主鍵也簡(jiǎn)稱(chēng)為鍵或碼。

外鍵或外碼：表A中的某屬性集是某表B的鍵，則稱(chēng)該屬性集為A的

外鍵（ForeignKey）或外碼。

表中一定要有鍵，因?yàn)槿绻碇兴袑傩缘淖蛹皇擎I，則表中屬性的

全集必為鍵（稱(chēng)為全鍵），因此也一定有主鍵。

在關(guān)系元組的分量中允許出現(xiàn)空值（NullValue）以表示信息空缺?？罩涤?/p>

于表示未知的值或不可能出現(xiàn)的值，一般用NULL表示。一般關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

系統(tǒng)都支持空值，但是有兩個(gè)限制：關(guān)系的主鍵中不允許出現(xiàn)空值，因?yàn)槿?/p>

主鍵為空值則失去了其元組標(biāo)識(shí)的作用；需要定義有關(guān)空值的運(yùn)算。

關(guān)系代數(shù)

關(guān)第代數(shù)是關(guān)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的核心。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的四個(gè)階段，參見(jiàn)下圖:

DBMS模彗

DBMS條件

硬件、OS支膜

數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的四個(gè)階段

從E-R圖向關(guān)系模式轉(zhuǎn)換

參見(jiàn)下表:

E-R模型與關(guān)系間的比較裊

E-R模型

關(guān)系E-R模型關(guān)系

屬性

屬性實(shí)體集關(guān)系

?

實(shí)體

元組聯(lián)系關(guān)系

習(xí)題:

（-）選擇題（單選）

1.數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)中的核心問(wèn)題是（A）

A