大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第9章

1、.,第9章 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ),.,知識(shí)點(diǎn)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 操作系統(tǒng)的分類以及主要功能 軟件與軟件生存周期 軟件工程的框架及開(kāi)發(fā)過(guò)程 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成和數(shù)據(jù)模型 通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)讀者應(yīng)掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，為應(yīng)用中所涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，了解操作系統(tǒng)的基本原理，建立軟件開(kāi)發(fā)的基本思想，掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，在軟件知識(shí)和技術(shù)方面打下基礎(chǔ)。,.,9.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述,9.1.1 相關(guān)概念與術(shù)語(yǔ) 數(shù)據(jù)（Data）是信息的載體，它能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別、存儲(chǔ)和加工處理 抽象數(shù)據(jù)類型（Abstruct Data Type，簡(jiǎn)稱ADT）是指一個(gè)數(shù)學(xué)模型以及定義在該模型上的一組操作 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Dat

2、a Structure）是指互相之間存在著一種或多種關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。各元素之間的關(guān)系稱為結(jié)構(gòu)。,.,四類基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),9.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述,（a）集合結(jié)構(gòu) （b）線性結(jié)構(gòu) （c）樹(shù)型結(jié)構(gòu) （d）圖形結(jié)構(gòu) 圖9-1 四類基本結(jié)構(gòu)的示意圖,.,9.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)要素： 1. 數(shù)據(jù)元素的集合 2. 關(guān)系的集合。 通?？梢圆捎靡粋€(gè)二元組來(lái)表示： Data_Structure （D，R） 其中，D是數(shù)據(jù)元素的有限集，R是D上關(guān)系的有限集。,.,9.1.2 線性表 1線性表的定義 線性表是具有相同數(shù)據(jù)類型的n(n=0)個(gè)數(shù)據(jù)元素的有限序列，通常記為：(a1，a2， ai-1，ai

3、，ai+1，an) 其中n為表長(zhǎng)， n0 時(shí)稱為空表。,.,2線性表的順序存儲(chǔ)和基本操作 線性表的順序存儲(chǔ)是指在內(nèi)存中用地址連續(xù)的一塊存儲(chǔ)空間順序存放線性表的各元素。,圖9-2 線性表的順序存儲(chǔ),.,順序表上基本操作有線性表初始化、求表長(zhǎng)、取表元、按值查找、插入、刪除 。 1) 插入 2) 刪除,（a）刪除前 （b）刪除后,.,3. 線性鏈表的存儲(chǔ)與基本操作 鏈表是通過(guò)一組任意的存儲(chǔ)單元來(lái)存儲(chǔ)線性表中的數(shù)據(jù)元素，由一個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成。,圖9-5 鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),.,（1）建立單鏈表,圖9-8 在頭部插入建立單鏈表,.,圖9-9 在尾部插入建立單鏈表,.,（2）插入：設(shè)p指向單鏈表中某結(jié)點(diǎn)，s指向待插

4、入的值為x的新結(jié)點(diǎn)。,1）將*s插入到*p的后面,2）將*s插入到*p的前面,.,（3） 刪除 ：設(shè)p指向單鏈表中某結(jié)點(diǎn)，刪除*p。,圖9-12 刪除*p,.,9.1.3 棧,1棧的定義 棧是限制在表的一端進(jìn)行插入和刪除的線性表。又稱為后進(jìn)先出的線性表（Last In First Out），簡(jiǎn)稱 LIFO表。,圖9-13 棧示意圖,.,9.2 操作系統(tǒng)管理,9.2.1 操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類,發(fā)展階段,手工操作階段 早期批量處理階段 管理程序階段 多道程序設(shè)計(jì)和多道批處理階段,.,9.2 操作系統(tǒng)管理,按照操作系統(tǒng)的使用環(huán)境和對(duì)作業(yè)處理方式可將操作系統(tǒng)的基本類型分為五種： 1批處理操作系統(tǒng)（Ba

5、tch Processing System） 2分時(shí)操作系統(tǒng)（Time-Sharing System） 3實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 4網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 5分布式操作系統(tǒng),.,9.2 操作系統(tǒng)管理,9.2.2 操作系統(tǒng)的功能 按照資源管理和用戶接口的觀點(diǎn)，操作系統(tǒng)主要有 以下功能： 1處理機(jī)管理 （1）進(jìn)程控制： （2）進(jìn)程同步： （3）進(jìn)程通信 （4）進(jìn)程調(diào)度：,.,9.2 操作系統(tǒng)管理,2存儲(chǔ)器管理 （1）內(nèi)存分配與回收 （2）存儲(chǔ)保護(hù) （3）地址映射 （4）內(nèi)存擴(kuò)充 3設(shè)備管理 4文件管理 5作業(yè)管理,.,9.3 軟件工程方法,9.3.1 軟件工程概述 軟件工程是一門指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科，應(yīng)

6、用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等原理，借鑒傳統(tǒng)工程的原則、方法，創(chuàng)建軟件以達(dá)到提高質(zhì)量，降低成本的目的。1945年，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生，自此軟件開(kāi)發(fā)方法從機(jī)器碼編程到軟件工程方法，經(jīng)歷了三個(gè)階段： 1程序設(shè)計(jì)時(shí)期（1946年到60年代中） 2軟件時(shí)期（60年代中到70年代中） 3軟件工程時(shí)期（70年代至今）,.,9.3 軟件工程方法,“軟件危機(jī)”的產(chǎn)生 由于軟件的需求和規(guī)模不斷的增大，以及軟件本身的特點(diǎn)，在軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，用戶對(duì)軟件需求的描述不精確以及軟件開(kāi)發(fā)人員對(duì)用戶需求的理解與用戶本來(lái)的愿望有差異導(dǎo)致了軟件危機(jī)的產(chǎn)生。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面； 1.開(kāi)發(fā)成本高 2.研制周期長(zhǎng) 3.軟件

7、質(zhì)量差 4.文檔資料缺乏 5.維護(hù)困難 6.不能滿足發(fā)展需要,.,9.3 軟件工程方法,9.3.2 軟件生命周期 1軟件定義階段 2軟件開(kāi)發(fā)階段 3軟件維護(hù)階段,.,9.3 軟件工程方法,9.3.3 軟件工程框架,軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程,目標(biāo) 需求分析：書(shū)寫(xiě)需求分析說(shuō)明書(shū) 總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)過(guò)程 活動(dòng) 詳細(xì)設(shè)計(jì) 測(cè)試與維護(hù),.,9.3 軟件工程方法,圖9-16 需求分析任務(wù)與其實(shí)現(xiàn)步驟,.,9.3 軟件工程方法,1.概述 說(shuō)明開(kāi)發(fā)本軟件的目的、意義和背景。 2.需求說(shuō)明 （1）功能說(shuō)明：逐項(xiàng)列出個(gè)中功能需求的序號(hào)、名稱和簡(jiǎn)要說(shuō)明。 （2）性能說(shuō)明：說(shuō)明處理速度，響應(yīng)時(shí)間、精度等。,需求說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容,.,9.

8、3 軟件工程方法,3.數(shù)據(jù)描述 （1）數(shù)據(jù)流圖 （2）數(shù)據(jù)字典 （3）接口說(shuō)明 4.運(yùn)行環(huán)境 （1）設(shè)備：說(shuō)明軟件運(yùn)行所需的硬件設(shè)備。 （2）支持軟件：說(shuō)明軟件運(yùn)行所需的系統(tǒng)軟件和軟件工具。 5.限制 說(shuō)明軟件開(kāi)發(fā)的成本、進(jìn)度、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面的限制。,.,9.3 軟件工程方法,圖9-17 設(shè)計(jì)流程圖,.,9.3 軟件工程方法,軟件測(cè)試與維護(hù) 單位測(cè)試 人工測(cè)試 組裝測(cè)試 軟件測(cè)試 動(dòng)態(tài)測(cè)試 測(cè)試步驟 確認(rèn)測(cè)試 自動(dòng)測(cè)試 系統(tǒng)測(cè)試 常用測(cè)試方法：黑盒測(cè)試與白盒測(cè)試,.,9.3 軟件工程方法,糾錯(cuò)性維護(hù) 適應(yīng)性維護(hù) 軟件維護(hù) 完善性維護(hù) 預(yù)防性維護(hù),.,9.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)理論,9.4.1 數(shù)據(jù)管理

9、技術(shù)的發(fā)展 1相關(guān)概念 數(shù)據(jù)處理：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工和傳播的一系列活 動(dòng)的總和。 數(shù)據(jù)管理：是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索 和維護(hù)工作。 2數(shù)據(jù)管理的三個(gè)階段 1) 人工管理階段 2) 文件系統(tǒng)階段 3) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段,.,9.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)理論,9.4.2 數(shù)據(jù)模型 模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象，它能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界，容易為人所理解，并且便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 1. 概念模型 概念模型是按用戶觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。 2. 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。包括網(wǎng)狀、層次和關(guān)系模型三種。,.,9.4 數(shù)據(jù)

10、庫(kù)技術(shù)理論,關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常用術(shù)語(yǔ)： （1）關(guān)系（Relation）：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常所說(shuō)的一張二維表; （2）元組（Tuple）：表中的一行即為一個(gè)元組; （3）屬性（Attribute）：給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名。 （4）域（Domain）：屬性的取值范圍，所以又稱“值域”； （5）分量：元組中的一個(gè)屬性值；,.,（6）關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性n） （7）關(guān)鍵字或碼（Key）：表中用來(lái)唯一確定（標(biāo)識(shí)）一個(gè)元組的某個(gè)屬性或?qū)傩越M合。 （8）關(guān)系模型（Relational model）：用二維表結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型。,.,9.4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

11、理論,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱 1）查詢 2）插入 3）刪除 4）修改 關(guān)系運(yùn)算 1）并 2）交 3）差,.,9.5 本章小結(jié),本章對(duì)軟件技術(shù)基礎(chǔ)所涉及的四個(gè)方面：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、軟件工程和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概述中重點(diǎn)以線性表、棧這些常見(jiàn)而簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)類型為例討論了其在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及基本操作。在操作系統(tǒng)管理一節(jié)中，介紹了操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史，特點(diǎn)及功能，從資源管理和用戶角度探討了操作系統(tǒng)的主要功能。在軟件工程中根據(jù)其框架結(jié)構(gòu)介紹了軟件工程開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程。并簡(jiǎn)單介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成和數(shù)據(jù)模型的相關(guān)概念。,.,9.6 實(shí)踐檢驗(yàn),理論鞏固 （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究哪些內(nèi)容？ （2）

12、什么是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，主要可分為哪幾種？ （3）設(shè)有編號(hào)為1，2，3，4的四輛列車，順序進(jìn)入一個(gè)棧式結(jié)構(gòu)的站臺(tái)，具體寫(xiě)出這四輛車開(kāi)出站的所有可能順序。 （4）二維數(shù)組A的元素是6個(gè)字符組成的串，行下標(biāo)i的范圍從08，列小標(biāo)j的范圍從110。從供選擇的答案中選出應(yīng)填入下列關(guān)于數(shù)組存儲(chǔ)的敘述中括號(hào)內(nèi)的正確答案。 存放A至少需要（）個(gè)字節(jié)。 A的第8列和第5行共占（）個(gè)字節(jié)。 若A按行存放，元素A8，5的起始地址與當(dāng)A按列存放的元素（）的起始地址一致。 【供選擇的答案】 A.90 B.180 C.240 D.270 E.540 A.108 B.114 C.54 D.60 E.150 A.A8，5 B.A3，10 C.A5，8D.A0，9,.,（5）操作系統(tǒng)有哪些基本類型？它們各自的特點(diǎn)是什么？ （6）作業(yè)管理主要包括哪些內(nèi)容？ （7）什么是軟件危機(jī)？產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因是什么？ （8）什么是軟件生命周期？軟件生命周期為什么要?jiǎng)澐蛛A段？ （9）需求分析的主要任務(wù)是什么？怎樣作好需求分析？ （10）軟件設(shè)計(jì)分為哪兩個(gè)步驟？每個(gè)步驟的任務(wù)是什么？ （11）簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。 （12）數(shù)據(jù)