全國計算機等級考試二級公共基礎(chǔ)知識講義52821.doc

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。 全國計算機等級考試——二級公共基礎(chǔ)知識輔導(dǎo)講義 目錄 第一章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 1 1.1 算法 1 1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 1 1.3 線性表及其順序存儲結(jié)構(gòu) 2 1.4 棧和隊列 2 1.5 線性鏈表 3 1.6 樹與二叉樹 4 1.7 查找技術(shù) 5 1.8 排序技術(shù) 6 本章應(yīng)考點撥 6 第二章 程序設(shè)計基礎(chǔ) 7 2.1 程序設(shè)計風(fēng)格 7 2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計（面向過程的程序設(shè)計方法） 7 2.3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計 8 本章應(yīng)考點撥 8 第三章 軟件工程基礎(chǔ) 9 3.1 軟件工程基本概念 9 3.2 結(jié)構(gòu)化分析方法 10 3.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法 11 3.4 軟件測試 13 3.5 程序的調(diào)試 15 本章應(yīng)考點撥 15 第四章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ) 16 4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念 16 4.2 數(shù)據(jù)模型 18 4.3 關(guān)系代數(shù) 20 4.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和步驟 21 本章應(yīng)考點撥 21 -可編輯修改- 第一章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 1.1 算法 1、算法是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述。換句話說，算法是對特定問題求解步驟的一種描述。 *：算法不等于程序，也不等于計算方法。程序的編制不可能優(yōu)于算法的設(shè)計這是因為：在編寫程序時要受到計算機系統(tǒng)運行環(huán)境的限制，程序通常還要考慮很多與方法和分析無關(guān)的細節(jié)問題。 。 2、算法的基本特征 （1）可行性。針對實際問題而設(shè)計的算法，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間內(nèi)完成。有兩重含義，一是算法中的操作步驟為有限個，二是每個步驟都能在有限時間內(nèi)完成。 （4）擁有足夠的情報。算法中各種運算總是要施加到各個運算對象上，而這些運算對象又可能具有某種初始狀態(tài)，這就是算法執(zhí)行的起點或依據(jù)。因此，一個算法執(zhí)行的結(jié)果總是與輸入的初始數(shù)據(jù)有關(guān)，不同的輸入將會有不同的結(jié)果輸出。當(dāng)輸入不夠或輸入錯誤時，算法將無法執(zhí)行或執(zhí)行有錯。一般說來，當(dāng)算法擁有足夠的情報時，此算法才是有效的；而當(dāng)提供的情報不夠時，算法可能無效。 *：綜上所述，所謂算法，是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運算順序的規(guī)則，并且每一個規(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)雜度主要包括時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。 （1）算法時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計算工作量，可以用執(zhí)行算法的過程中所需基本運算的執(zhí)行次數(shù)來度量。 （2）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 1、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。 2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究和討論以下三個方面的問題： （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)系前后件關(guān)系：一般情況下，在具有相同特征的數(shù)據(jù)元素集合中，各個數(shù)據(jù)元素之間存在某種關(guān)系（即聯(lián)系），這種關(guān)系反映了該集合中的數(shù)據(jù)元素所固有的一種結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中，通常把數(shù)據(jù)元素之間這種固有的關(guān)系簡單地用前后件關(guān)系（即直接前驅(qū)與直接后繼關(guān)系）來描述。 。 （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)構(gòu)。 數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等。 1）順序存儲。它是把邏輯上相鄰的結(jié)點存儲在物理位置相鄰的存儲單元里，結(jié)點間的邏輯關(guān)系由存儲單元的鄰接關(guān)系來體現(xiàn)。由此得到的存儲表示稱為順序存儲結(jié)構(gòu)。 2）鏈接存儲。它不要求邏輯上相鄰的結(jié)點在物理位置上亦相鄰，結(jié)點間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。由此得到的存儲表示稱為鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。 3）索引存儲：除建立存儲結(jié)點信息外，還建立附加的索引表來標(biāo)識結(jié)點的地址。 *：數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)的存儲結(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)在計算機存儲空間中的存放形式。同一種邏輯結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以采用不同的存儲結(jié)構(gòu)，但影響數(shù)據(jù)處理效率。 （3）對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行的運算。 3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示 一個數(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，對于數(shù)據(jù)集合D中的每一個數(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，并簡稱為結(jié)點；為了進一步表示各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系，對于關(guān)系R中的每一個二元組，用一條有向線段從前件結(jié)點指向后件結(jié)點。 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)。 （1）線性結(jié)構(gòu)（非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）條件：1）有且只有一個根結(jié)點在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，沒有前件的結(jié)點稱為根結(jié)點。 ；2）每一個結(jié)點最多有一個前件，也最多有一個后件。 *：常見的線性結(jié)構(gòu)有線性表、棧、隊列和線性鏈表等。 （2）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)。 *：常見的非線性結(jié)構(gòu)有樹、二叉樹和圖等。 1.3 線性表及其順序存儲結(jié)構(gòu) 1、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。線性表是由n(n≥0)個數(shù)據(jù)元素組成的一個有限序列，表中的每一個數(shù)據(jù)元素，除了第一個外，有且只有一個前件，除了最后一個外，有且只有一個后件。線性表中數(shù)據(jù)元素的個數(shù)稱為線性表的長度。線性表可以為空表。 2、線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)具有兩個基本特點：（1）線性表中所有元素所占的存儲空間是連續(xù)的；（2）線性表中各數(shù)據(jù)元素在存儲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結(jié)構(gòu)中，其前后件兩個元素在存儲空間中是緊鄰的，且前件元素一定存儲在后件元素的前面，可以通過計算機直接確定第i個結(jié)點的存儲地址。 3、順序表的插入、刪除運算 （1）順序表的插入運算：在一般情況下，要在第i（1≤i≤n）個元素之前插入一個新元素時，首先要從最后一個（即第n個）元素開始，直到第i個元素之間共n-i+1個元素依次向后移動一個位置，移動結(jié)束后，第i個位置就被空出，然后將新元素插入到第i項。插入結(jié)束后，線性表的長度就增加了1。 *：順性表的插入運算時需要移動元素，在等概率情況下，平均需要移動n/2個元素。 （2）順序表的刪除運算：在一般情況下，要刪除第i（1≤i≤n）個元素時，則要從第i+1個元素開始，直到第n個元素之間共n-i個元素依次向前移動一個位置。刪除結(jié)束后，線性表的長度就減小了1。 *：進行順性表的刪除運算時也需要移動元素，在等概率情況下，平均需要移動（n-1）/2個元素。插入、刪除運算不方便。 1.4 棧和隊列 1、棧及其基本運算 棧是限定在一端進行插入與刪除運算的線性表。 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“先進后出”或“后進先出”的原則組織數(shù)據(jù)的。 棧具有記憶作用。 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賦給一個指定的變量，此時指針無變化。 棧的存儲方式和線性表類似，也有兩種，即順序棧和鏈?zhǔn)綏！? 2、隊列及其基本運算 隊列是指允許在一端（隊尾）進行插入，而在另一端（隊頭）進行刪除的線性表。尾指針（Rear）指向隊尾元素，頭指針（front）指向排頭元素的前一個位置（隊頭）。隊列是“先進先出”或“后進后出”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。 循環(huán)隊列及其運算：所謂循環(huán)隊列，就是將隊列存儲空間的最后一個位置繞到第一個位置，形成邏輯上的環(huán)狀空間，供隊列循環(huán)使用。在循環(huán)隊列中，用隊尾指針rear指向隊列中的隊尾元素，用排頭指針front指向排頭元素的前一個位置，因此，從頭指針front指向的后一個位置直到隊尾指針rear指向的位置之間，所有的元素均為隊列中的元素。 *：循環(huán)隊列是隊列的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，循環(huán)隊列中元素的個數(shù)=rear-front。 1.5 線性鏈表 1、線性表順序存儲的缺點：（1）插入或刪除的運算效率很低。在順序存儲的線性表中，插入或刪除數(shù)據(jù)元素時需要移動大量的數(shù)據(jù)元素；（2）線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)下，線性表的存儲空間不便于擴充；（3）線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)不便于對存儲空間的動態(tài)分配。 2、線性鏈表：線性表在這里特別要提醒考生注意一下，線性表是一種存儲結(jié)構(gòu)，它的存儲方式：順序和鏈?zhǔn)健? 的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)稱為線性鏈表，是一種物理存儲單元上非連續(xù)、非順序的存儲結(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現(xiàn)的。因此，在鏈?zhǔn)酱鎯Ψ绞街校總€結(jié)點由兩部分組成：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)點的前一個或后一個結(jié)點（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。 在單鏈表中，每一個結(jié)點只有一個指針域，由這個指針只能找到其后件結(jié)點，而不能找到其前件結(jié)點。因此，在某些應(yīng)用中，對于線性鏈表中的每個結(jié)點設(shè)置兩個指針，一個稱為左指針，指向其前件結(jié)點；另一個稱為右指針，指向其后件結(jié)點，這種鏈表稱為雙向鏈表，如下圖所示： 3、線性鏈表的基本運算 （1）在線性鏈表中包含指定元素的結(jié)點之前插入一個新元素。 *：在線性鏈表中插入元素時，不需要移動數(shù)據(jù)元素，只需要修改相關(guān)結(jié)點指針即可，也不會出現(xiàn)“上溢當(dāng)為一個線性表分配順序存儲空間后，如果出現(xiàn)線性表的存儲空間已滿，但還需要插入新的元素時，就會發(fā)生“上溢”現(xiàn)象。 ”現(xiàn)象。 （2）在線性鏈表中刪除包含指定元素的結(jié)點。 *：在線性鏈表中刪除元素時，也不需要移動數(shù)據(jù)元素，只需要修改相關(guān)結(jié)點指針即可。 （3）將兩個線性鏈表按要求合并成一個線性鏈表。 （4）將一個線性鏈表按要求進行分解。 （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。 *：線性鏈表不能隨機存取在鏈表中，即使知道被訪問結(jié)點的序號i，也不能像順序表中那樣直接按序號i訪問結(jié)點，而只能從鏈表的頭指針出發(fā)，順著鏈域逐個結(jié)點往下搜索，直至搜索到第i個結(jié)點為止。因此，鏈表不是隨機存儲結(jié)構(gòu)。 。 4、循環(huán)鏈表及其基本運算 在線性鏈表中，其插入與刪除的運算雖然比較方便，但還存在一個問題，在運算過程中對于空表和對第一個結(jié)點的處理必須單獨考慮，使空表與非空表的運算不統(tǒng)一。為了克服線性鏈表的這個缺點，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)鏈表具有以下兩個特點：1）在鏈表中增加了一個表頭 結(jié)點，其數(shù)據(jù)域為任意或者根據(jù)需要來設(shè)置，指針域指向線性表的第一個元素的結(jié)點，而循環(huán)鏈表的頭指針指向表頭結(jié)點；2）循環(huán)鏈表中最后一個結(jié)點的指針域不是空，而是指向表頭結(jié)點。即在循環(huán)鏈表中，所有結(jié)點的指針構(gòu)成了一個環(huán)狀鏈。 下圖a是一個非空的循環(huán)鏈表，圖b是一個空的循環(huán)鏈表： 循環(huán)鏈表的優(yōu)點主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在循環(huán)鏈表中，只要指出表中任何一個結(jié)點的位置，就可以從它出發(fā)訪問到表中其他所有的結(jié)點，而線性單鏈表做不到這一點；二是由于在循環(huán)鏈表中設(shè)置了一個表頭結(jié)點，在任何情況下，循環(huán)鏈表中至少有一個結(jié)點存在，從而使空表與非空表的運算統(tǒng)一。 *：循環(huán)鏈表是在單鏈表的基礎(chǔ)上增加了一個表頭結(jié)點，其插入和刪除運算與單鏈表相同。但它可以從任一結(jié)點出發(fā)來訪問表中其他所有結(jié)點，并實現(xiàn)空表與非空表的運算的統(tǒng)一。 1.6 樹與二叉樹 1、樹的基本概念 樹是一種簡單的非線性結(jié)構(gòu)。在樹這種數(shù)據(jù)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。 在樹結(jié)構(gòu)中，每一個結(jié)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。 2、二叉樹及其基本性質(zhì) （1）什么是二叉樹 二叉樹是一種很有用的非線性結(jié)構(gòu)，它具有以下兩個特點：1）非空二叉樹只有一個根結(jié)點；2）每一個結(jié)點最多有兩棵子樹，且分別稱為該結(jié)點的左子樹與右子樹。 *：根據(jù)二叉樹的概念可知，二叉樹的度可以為0（葉結(jié)點）、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 個結(jié)點。 例：一棵二叉樹第六層（根結(jié)點為第一層）的結(jié)點數(shù)最多為 個。 性質(zhì)2 深度為m的二叉樹最多有 個結(jié)點。 例：深度為5的二叉樹至多有 個結(jié)點。 性質(zhì)3 在任意一棵二叉樹中，度數(shù)為0的結(jié)點（即葉子結(jié)點）總比度為2的結(jié)點多一個。 例：某二叉樹中度數(shù)為2的結(jié)點有18個，則該二叉樹中有 個葉子結(jié)點。 性質(zhì)4 具有n個結(jié)點的二叉樹，其深度至少為 ，其中 表示取 的整數(shù)部分。 例：具有88個結(jié)點的二叉樹，其深度至少為 。 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)點都有兩個子結(jié)點。 例：在深度為7的滿二叉樹中，葉子結(jié)點的個數(shù)為 個。 完全二叉樹：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。 *：根據(jù)完全二叉樹的定義可得出：度為1的結(jié)點的個數(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特性： 性質(zhì)5 具有n個結(jié)點的完全二叉樹深度為 。 例：具有90個結(jié)點的完全二叉樹的深度為 。 性質(zhì)6 設(shè)完全二叉樹共有n個結(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，則對于編號為k（k=1，2，…，n）的結(jié)點有以下結(jié)論： ①若k=1，則該結(jié)點為根結(jié)點，它沒有父結(jié)點；若k>1，則該結(jié)點的父結(jié)點的編號為INT(k/2)。 ②若2k≤n，則編號為k的左子結(jié)點編號為2k；否則該結(jié)點無左子結(jié)點（顯然也沒有右子結(jié)點）。 ③若2k+1≤n，則編號為k的右子結(jié)點編號為2k+1；否則該結(jié)點無右子結(jié)點。 例：設(shè)一棵n個結(jié)點的完全二叉樹從根結(jié)點這一層開始，每一層上的結(jié)點按從左到右的順序存儲在數(shù)組A中，設(shè)某個結(jié)點在數(shù)組中的位置為i，則其父結(jié)點的位置是 。 4、二叉樹的存儲結(jié)構(gòu) 在計算機中，二叉樹通常采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。 與線性鏈表類似，用于存儲二叉樹中各元素的存儲結(jié)點也由兩部分組成：數(shù)據(jù)域和指針域。但在二叉樹中，由于每一個元素可以有兩個后件（即兩個子結(jié)點），因此，用于存儲二叉樹的存儲結(jié)點的指針域有兩個：一個用于指向該結(jié)點的左子結(jié)點的存儲地址，稱為左指針域；另一個用于指向該結(jié)點的右子結(jié)點的存儲地址，稱為右指針域。 *：一般二叉樹通常采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，對于滿二叉樹與完全二叉樹來說，可以按層序進行順序存儲這樣，不僅節(jié)省了存儲空間，又能方便地確定每一個結(jié)點的父結(jié)點與左右子結(jié)點的位置，但順序存儲結(jié)構(gòu)對于一般的二叉樹不適用。 。 5、二叉樹的遍歷 二叉樹的遍歷是指不重復(fù)地訪問二叉樹中的所有結(jié)點。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，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹；并且，在遍歷左右子樹時，仍然先訪問根結(jié)點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹。 （2）中序遍歷（LDR）：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，最后遍歷右子樹；并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子樹，然后訪問根結(jié)點，最后遍歷右子樹。 （3）后序遍歷（LRD）：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，并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根結(jié)點。 1.7 查找技術(shù) 查找：根據(jù)給定的某個值，在查找表中確定一個其關(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：從表中的第一個元素開始，將給定的值與表中逐個元素的關(guān)鍵字進行比較，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元素，大約要與線性表中一半的元素進行比較，最壞情況下需要比較n次。 順序查找一個具有n個元素的線性表，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），則不管是順序存儲結(jié)構(gòu)還是鏈?zhǔn)酱鎯Y(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Y(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結(jié)構(gòu)的有序表中進行。 查找過程： 1）若中間項中間項mid=（n+1）/2，mid值不進位取整。 的值等于x，則說明已查到； 2）若x小于中間項的值，則在線性表的前半部分查找； 3）若x大于中間項的值，則在線性表的后半部分查找。 特點：比順序查找方法效率高。最壞的情況下，需要比較log2n次。 *：二分法查找只適用于順序存儲的線性表，且表中元素必須按關(guān)鍵字有序（升序，但允許相鄰元素值相等）排列。對于無序線性表和線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)只能用順序查找。在長度為n的有序線性表中進行二分法查找，其時間復(fù)雜度為O（log2n）。 1.8 排序技術(shù) 排序是指將一個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：簡單插入排序，希爾排序）。 3、選擇類排序法（方法：簡單選擇排序，堆排序）。 總結(jié)：各種排序法比較： 本章應(yīng)考點撥：本章內(nèi)容在筆試中會出現(xiàn)5-6個題目，是公共基礎(chǔ)知識部分出題量比較多的一章，所占分值也比較大，約10分。 第二章 程序設(shè)計基礎(chǔ) 2.1 程序設(shè)計風(fēng)格 程序設(shè)計的風(fēng)格主要強調(diào)：“清晰第一，效率第二”“清晰第一，效率第二”是當(dāng)今主導(dǎo)的程序設(shè)計風(fēng)格。 。主要應(yīng)注重和考慮下述一些因素： （1）源程序文檔化。 1）符號名的命名。符號名能反映它所代表的實際東西，應(yīng)有一定的實際含義。 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)簡歷、程序設(shè)計者、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)要有利于程序的簡化；11）要模塊化，使模塊功能盡可能單一化；12）利用信息隱蔽信息隱蔽是指采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實施細節(jié)隱藏起來，使模塊接口盡量簡單。即指在設(shè)計和確定模塊時，使得一個模塊內(nèi)包含的信息（過程或數(shù)據(jù)），對于不需要這些信息的其它模塊來說，是不能訪問的。 ，確保每一個模塊的獨立性；13）從數(shù)據(jù)出發(fā)去構(gòu)造程序；14）不要修補不好的程序，要重新編寫。 （4）輸入和輸出。1）對輸入數(shù)據(jù)檢驗數(shù)據(jù)的合法性；2）檢查輸入項的各種重要組合的合法性；3）輸入格式要簡單，使得輸入的步驟和操作盡可能簡單；4）輸入數(shù)據(jù)時，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，最好使用輸入結(jié)束標(biāo)志；7）在以交互式輸入/輸出方式進行輸入時，要在屏幕上使用提示符明確提示輸入的請求，同時在數(shù)據(jù)輸入過程中和輸入結(jié)束時，應(yīng)在屏幕上給出狀態(tài)信息；8）當(dāng)程序設(shè)計語言對輸入格式有嚴(yán)格要求時，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)計輸出報表格式。 2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計（面向過程的程序設(shè)計方法） 1、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計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。 （1）自頂向下。程序設(shè)計時，應(yīng)先考慮總體，后考慮細節(jié)；先考慮全局目標(biāo)，后考慮局部目標(biāo)。不要一開始就過多追求眾多的細節(jié)，先從最上層總目標(biāo)開始設(shè)計，逐步使問題具體化。 （2）逐步求精。對復(fù)雜問題，應(yīng)設(shè)計一些子目標(biāo)作過渡，逐步細化。 （3）模塊化。一個復(fù)雜問題，肯定是由若干稍簡單的問題構(gòu)成。模塊化是把程序要解決的總目標(biāo)分解為分目標(biāo)，再進一步分解為具體的小目標(biāo)，把每個小目標(biāo)稱為一個模塊。 （4）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)。一種簡單的程序設(shè)計，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)就足以表達各種其他形式結(jié)構(gòu)，從而實現(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 客觀世界中任何一個事物都可以被看成是一個對象，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)，提倡人們在現(xiàn)實生活中常用的思維來認(rèn)識、理解和描述客觀事物，強調(diào)最終建立的系統(tǒng)能夠映射問題域。也就是說，系統(tǒng)中的對象及對象之間的關(guān)系能夠如實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：（1）與人類習(xí)慣的思維方法一致；（2）穩(wěn)定性好；（3）可重用軟件的重用是指在不同的軟件開發(fā)過程中重復(fù)使用相同或相似軟件的過程。 性好；（4）易于開發(fā)大型軟件產(chǎn)品；（5）可維護性好。 *：面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計主要考慮的是提高軟件的可重用性。 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體，對象是實體的抽象。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法中的對象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個實體，是構(gòu)成系統(tǒng)的一個基本單位，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。 *：對象是屬性和方法的封裝體。 屬性即對象所包含的信息，它在設(shè)計對象時確定，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，操作也稱為方法或服務(wù)。 *：操作是對象的動態(tài)屬性。 *：一個對象由對象名、屬性和操作三部分組成。 對象的基本特點：標(biāo)識惟一性，分類性，多態(tài)性，封裝性，模塊獨立性好。 （1）標(biāo)識惟一性。指對象是可區(qū)分的，并且由對象的內(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象抽象成類。 （3）多態(tài)性。指同一個操作可以是不同對象的行為。 （4）封裝性。從外面看只能看到對象的外部特性，即只需知道數(shù)據(jù)的取值范圍和可以對該數(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)以及實現(xiàn)操作的算法。對象的內(nèi)部，即處理能力的實行和內(nèi)部狀態(tài)，對外是不可見的。從外面不能直接使用對象的處理能力，也不能直接修改其內(nèi)部狀態(tài)，對象的內(nèi)部狀態(tài)只能由其自身改變。 *：信息隱蔽是通過對象的封裝性來實現(xiàn)的。 （5）模塊獨立性好。對象是面向?qū)ο蟮能浖幕灸K，它是由數(shù)據(jù)及可以對這些數(shù)據(jù)施加的操作所組成的統(tǒng)一體，而且對象是以數(shù)據(jù)為中心的，操作圍繞對其數(shù)據(jù)所需做的處理來設(shè)置，沒有無關(guān)的操作。從模塊的獨立性考慮，對象內(nèi)部各種元素彼此結(jié)合得很緊密，內(nèi)聚性強。 類是指具有共同屬性、共同方法的對象的集合。所以類是對象的抽象，對象是對應(yīng)類的一個實例。 消息是一個實例與另一個實例之間傳遞的信息。消息的組成包括：（1）接收消息的對象的名稱；（2）消息標(biāo)識符，也稱消息名；（3）零個或多個參數(shù)。 *：在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，一個對象請求另一個對象為其服務(wù)的方式是通過發(fā)送消息。 繼承是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。繼承分單繼承和多重繼承。單繼承指一個類只允許有一個父類，多重繼承指一個類允許有多個父類。 *：類的繼承性是類之間共享屬性和操作的機制，它提高了軟件的可重用性。 多態(tài)性是指同樣的消息被不同的對象接受時可導(dǎo)致完全不同的行動的現(xiàn)象。 本章應(yīng)考點撥：本章在考試中會出現(xiàn)約1個題目，所占分值大約占2分，是出題量較小的一章。本章內(nèi)容比較少，也很簡單，掌握住基本的概念就可以輕松應(yīng)對考試了，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，而不是物理實體，具有抽象性軟件的這個特點使它與其它工程對象有著明顯的差異。人們可以把它記錄在存儲介質(zhì)上，但卻無法看到軟件本身的形態(tài)，必須通過觀察、分析、思考、判斷，才能了解它的功能、性能等特性。 ；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許多軟件的開發(fā)和運行涉及軟件用戶的機構(gòu)設(shè)置，體制問題以及管理方式等，甚至涉及到人們的觀念和心理，軟件知識產(chǎn)權(quán)及法律等問題。 。 2、軟件危機與軟件工程 軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機。所謂軟件危機是泛指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題。具體的說，在軟件開發(fā)和維護過程中，軟件危機主要表現(xiàn)在： 1）軟件需求的增長得不到滿足。用戶對系統(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）軟件不可維護或維護程度非常低。 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。 總之，可以將軟件危機可以歸結(jié)為成本、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(biāo)準(zhǔn)和工序。軟件工程的目的就是要建造一個優(yōu)良的軟件系統(tǒng)，它所包含的內(nèi)容概括為以下兩點： 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)濟學(xué)。 軟件工程的主要思想是將工程化原則運用到軟件開發(fā)過程，它包括3個要素：方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項目的技術(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。 3、軟件生命周期 軟件生命周期：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。 軟件生命周期分為軟件定義、軟件開發(fā)及軟件運行維護三個階段： 1）軟件定義階段：包括制定計劃和需求分析。 制定計劃：確定總目標(biāo)；可行性研究；探討解決方案；制定開發(fā)計劃。 需求分析：對待開發(fā)軟件提出的需求進行分析并給出詳細的定義。 2）軟件開發(fā)階段： 軟件設(shè)計：分為概要設(shè)計和詳細設(shè)計兩個部分。 軟件實現(xiàn)：把軟件設(shè)計轉(zhuǎn)換成計算機可以接受的程序代碼。 軟件測試：在設(shè)計測試用例的基礎(chǔ)上檢驗軟件的各個組成部分。 3）軟件運行維護階段：軟件投入運行，并在使用中不斷地維護，進行必要的擴充和刪改。 *：軟件生命周期中所花費最多的階段是軟件運行維護階段。 4、軟件工程的目標(biāo)與原則 （1）軟件工程目標(biāo)：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。 （2）軟件工程需要達到的基本目標(biāo)應(yīng)是：付出較低的開發(fā)成本；達到要求的軟件功能；取得較好的軟件性能；開發(fā)的軟件易于移植；需要較低的維護費用；能按時完成開發(fā)，及時交付使用。 （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、完備性和可驗證性。 1)抽象：抽象是事物最基本的特性和行為，忽略非本質(zhì)細節(jié)，采用分層次抽象，自頂向下，逐層細化的辦法控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性。 2）信息隱蔽：采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實現(xiàn)細節(jié)隱蔽起來，使模塊接口盡量簡單。 3）模塊化：模塊是程序中相對獨立的成分，一個獨立的編程單位，應(yīng)有良好的接口定義。模塊的大小要適中，模塊過大會使模塊內(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；模塊太小會導(dǎo)致整個系統(tǒng)表示過于復(fù)雜，不利于控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。 4）局部化：保證模塊間具有松散的耦合關(guān)系，模塊內(nèi)部有較強的內(nèi)聚性。 5）確定性：軟件開發(fā)過程中所有概念的表達應(yīng)是確定、無歧義且規(guī)范的。 6）一致性：程序內(nèi)外部接口應(yīng)保持一致，系統(tǒng)規(guī)格說明與系統(tǒng)行為應(yīng)保持一致。 7）完備性：軟件系統(tǒng)不丟失任何重要成分，完全實現(xiàn)系統(tǒng)所需的功能。 8）可驗證性：應(yīng)遵循容易檢查、測評、評審的原則，以確保系統(tǒng)的正確性。 5、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)方法的進步和完善，促進軟件開發(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的或半自動的軟件支撐環(huán)境。同時，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。 計算機輔助軟件工程（CASE，Computer Aided Software Engineering）將各種軟件工具、開發(fā)機器和一個存放開發(fā)過程信息的中心數(shù)據(jù)庫組合起來，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? *：需求分析的任務(wù)就是導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型，解決“做什么”的問題。 *：需求分析一般分為需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書和需求評審四個步驟進行。 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（DFD）；2）數(shù)據(jù)字典（DD）；3）判定樹；4）判定表。 數(shù)據(jù)流圖以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程，它反映了系統(tǒng)必須完成的邏輯功能，是結(jié)構(gòu)化分析方法中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具。 下圖是數(shù)據(jù)流圖的基本圖形元素： 加工（轉(zhuǎn)換）：輸入數(shù)據(jù)經(jīng)加工變換產(chǎn)生輸出。 數(shù)據(jù)流：沿箭頭方向傳送數(shù)據(jù)的通道，一般在旁邊標(biāo)注數(shù)據(jù)流名。 存儲文件（數(shù)據(jù)源）：表示處理過程中存放各種數(shù)據(jù)的文件。 源，潭：表示系統(tǒng)和環(huán)境的接口，屬系統(tǒng)之外的實體。 畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟：自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細化，完善求精。 下圖是一個數(shù)據(jù)流圖的示例： 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(yán)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。 *：數(shù)據(jù)字典的作用是對數(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） 軟件需求規(guī)格說明書是需求分析階段的最后成果，通過建立完整的信息描述、詳細的功能和行為描述、性能需求和設(shè)計約束的說明、合適的驗收標(biāo)準(zhǔn)，給出對目標(biāo)軟件的各種需求。 軟件需求規(guī)格說明書應(yīng)具有以下特點：1）正確性；2）無歧義性；3）完整性；4）可驗證性；5）一致性；6）可理解性；7）可修改性；8）可追蹤性，其中最重要的特點是無歧義性。 3.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法 1、軟件設(shè)計的基礎(chǔ) *：需求分析主要解決“做什么”的問題，而軟件設(shè)計主要解決“怎么做”的問題。 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)換成軟件的過程性描述。 從工程角度來看，軟件設(shè)計分兩步完成，即概要設(shè)計和詳細設(shè)計。 概要設(shè)計：又稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，將軟件需求轉(zhuǎn)化為軟件體系結(jié)構(gòu)，確定系統(tǒng)級接口、全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫模式。 詳細設(shè)計：確定每個模塊的實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用適當(dāng)方法表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細節(jié)。 軟件設(shè)計的基本原理包括：抽象、模塊化、信息隱蔽和模塊獨立性。 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節(jié)。 2）模塊化。解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐步把軟件系統(tǒng)劃分成一個個較小的、相對獨立但又不相互關(guān)聯(lián)的模塊的過程。 3）信息隱蔽。每個模塊的實施細節(jié)對于其他模塊來說是隱蔽的。 4）模塊獨立性。軟件系統(tǒng)中每個模塊只涉及軟件要求的具體的子功能，而和軟件系統(tǒng)中其他的模塊的接口是簡單的。 *：模塊分解的主要指導(dǎo)思想是信息隱蔽和模塊獨立性。 模塊的耦合性和內(nèi)聚性是衡量軟件的模塊獨立性的兩個定性指標(biāo)。在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中，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。 內(nèi)聚性：是一個模塊內(nèi)部各個元素間彼此結(jié)合的緊密程度的度量。 *：按內(nèi)聚性由弱到強排列，內(nèi)聚可以分為以下幾種：偶然內(nèi)聚、邏輯內(nèi)聚、時間內(nèi)聚、過程內(nèi)聚、通信內(nèi)聚、順序內(nèi)聚及功能內(nèi)聚。 耦合性：是模塊間互相連接的緊密程度的度量。 *：按耦合性由高到低排列，耦合可以分為以下幾種：內(nèi)容耦合、公共耦合、外部耦合、控制耦合、標(biāo)記耦合、數(shù)據(jù)耦合以及非直接耦合。 一個設(shè)計良好的軟件系統(tǒng)應(yīng)具有高內(nèi)聚、低耦合的特征。 2、總體設(shè)計（概要設(shè)計）和詳細設(shè)計 （1）總體設(shè)計（概要設(shè)計） 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。 常用的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計工具是結(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)信息。 經(jīng)常使用的結(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。其表示形式如下圖： 它們的含義分別是： 傳入模塊：從下屬模塊取得數(shù)據(jù)，經(jīng)處理再將其傳送給上級模塊。 傳出模塊：從上級模塊取得數(shù)據(jù)，經(jīng)處理再將其傳送給下屬模塊。 變換模塊：從上級模塊取得數(shù)據(jù)，進行特定的處理，轉(zhuǎn)換成其他形式，再傳送給上級模塊。 協(xié)調(diào)模塊：對所有下屬模塊進行協(xié)調(diào)和管理的模塊。 程序結(jié)構(gòu)圖的有關(guān)術(shù)語列舉如下： 深度：表示控制的層數(shù)。 上級模塊、從屬模塊：上、下兩層模塊a和b，且有a調(diào)用b，則a是上級模塊，b是從屬模塊。 寬度：整體控制跨度（最大模塊數(shù)的層）的表示。 扇入：調(diào)用一個給定模塊的模塊個數(shù)。 扇出：一個模塊直接調(diào)用的其他模塊數(shù)。 原子模塊：樹中位于葉子結(jié)點的模塊。 下圖是一個程序結(jié)構(gòu)圖的示例： 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計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)處理問題的工作機理是接受一項事務(wù)，根據(jù)事務(wù)處理的特點和性質(zhì)，選擇分派一個適當(dāng)?shù)奶幚韱卧獑卧浅绦蛑凶钚〉牟糠?，由可以隱含的三部分組成：數(shù)據(jù)輸入、加工和數(shù)據(jù)輸出。 ，然后給出結(jié)果。 （2）詳細設(shè)計 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)。 *：詳細設(shè)計的任務(wù)是確定實現(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（即詳細設(shè)計）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）PDL（偽碼）：過程設(shè)計語言，它是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過程的設(shè)計工具。 3.4 軟件測試 1、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：盡可能地多發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，不能也不可能證明程序沒有錯誤。軟件測試的關(guān)鍵是設(shè)計測試用例測試用例是指對一項特定的軟件產(chǎn)品進行測試任務(wù)的描述，體現(xiàn)測試方案、方法、技術(shù)和策略。 ，一個好的測試用例能找到迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤。 2、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：是基于計算機的測試，主要包括白盒測試方法和黑盒測試方法。 （1）白盒測試 白盒測試方法也稱為結(jié)構(gòu)測試或邏輯驅(qū)動測試。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)計規(guī)格要求。 白盒測試的基本原則：保證所測模塊中每一獨立路徑至少執(zhí)行一次；保證所測模塊所有判斷的每一分支至少執(zhí)行一次；保證所測模塊每一循環(huán)都在邊界條件和一般條件下至少各執(zhí)行一次；驗證所有內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性。 *：白盒測試法的測試用例是根據(jù)程序的內(nèi)部邏輯來設(shè)計的，主要用軟件的單元測試，主要方法有邏輯覆蓋、基本路徑測試等。 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)的測試用例設(shè)計技術(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：選擇足夠的測試用例，使得程序中每一個語句至少都能被執(zhí)行一次。 路徑覆蓋：執(zhí)行足夠的測試用例，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)計的測試用例保證程序中每個判斷的每個取值分支（T或F）至少經(jīng)歷一次。 條件覆蓋：設(shè)計的測試用例保證程序中每個判斷的每個條件的可能取值至少執(zhí)行一次。 判斷-條件覆蓋：設(shè)計足夠的測試用例，使判斷中每個條件的所有可能取值至少執(zhí)行一次，同時每個判斷的所有可能取值分支至少執(zhí)行一次。 *：邏輯覆蓋的強度依次是：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)出一組測試用例，對每一條獨立執(zhí)行路徑進行測試。 （2）黑盒測試 黑盒測試方法也稱為功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動測試。黑盒測試是對軟件已經(jīng)實現(xiàn)的功能是否滿足需求進行測試和驗證。 黑盒測試主要診斷功能不對或遺漏、接口錯誤、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誤。 黑盒測試不關(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)計測試用例，主要方法有等價類劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法等，主要用軟件的確認(rèn)測試。 A、等價類劃分法。這是一種典型的黑盒測試方法，它是將程序的所有可能的輸入數(shù)據(jù)劃分成若干部分（及若干等價類），然后從每個等價類中選取數(shù)據(jù)作為測試用例。 B、邊界值分析法。它是對各種輸入、輸出范圍的邊界情況設(shè)計測試用例的方法。 C、錯誤推測法。人們可以靠經(jīng)驗和直覺推測程序中可能存在的各種錯誤，從而有針對性地編寫檢查這些錯誤的用例。 3、軟件測試過程一般按4個步驟進行：單元測試、集成測試、確認(rèn)測試和系統(tǒng)測試。 （1）單元測試 單元測試是對軟件設(shè)計的最小單位——模塊（程序單元）進行正確性檢測的測試，目的是發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種錯誤。 單元測試根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來設(shè)計測試用例，其依據(jù)是詳細設(shè)計說明書和源程序。單元測試的技術(shù)可以采用靜態(tài)分析和動態(tài)測試。對動態(tài)測試通常以白盒測試為主，輔之以黑盒測試。 單元測試的內(nèi)容包括：模塊接口測試、局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測試、錯誤處理測試和邊界測試。 *：在進行單元測試時，要用一些輔助模塊去模擬與被測模塊相聯(lián)系的其他模塊，即為被測模塊設(shè)計和搭建驅(qū)動模塊和樁模塊。其中，驅(qū)動模塊相當(dāng)于被測模塊的主程序，它接收測試數(shù)據(jù)，并傳給被測模塊，輸出實際測試結(jié)果；而樁模塊是模擬其他被調(diào)用模塊，不必將子模塊的所有功能帶入。 （2）集成測試 集成測試是測試和組裝軟件的過程，它是把模塊在按照設(shè)計要求組裝起來的同時進行測試，主要目的是發(fā)現(xiàn)與接口有關(guān)的錯誤。 集成測試的依據(jù)是概要設(shè)計說明書。 集成測試所涉及的內(nèi)容包括：軟件單元的接口測試、全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測試、邊界條件和非法輸入的測試等。 集成測試通常采用兩種方式：非增量方式組裝與增量方式組裝。 非增量方式組裝：也稱為一次性組裝方式。首先對每個模塊分別進行模塊測試，然后再把所有模塊組裝在一起進行測試，最終得到要求的軟件系統(tǒng)。 增量方式組裝：又稱漸增式集成方式。首先對一個個模塊進行模塊測試，然后將這些模塊逐步組裝成較大的系統(tǒng)，在組裝的過程中邊連接邊測試，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)合等三種方式。 （3）確認(rèn)測試 確認(rèn)測試的任務(wù)是驗證軟件的有效性，即驗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)測試的主要依據(jù)是軟件需求規(guī)格說明書。 確認(rèn)測試主要運用黑盒測試法。 （4）系統(tǒng)測試 系統(tǒng)測試的目的在于通過與系統(tǒng)的需求定義進行比較，發(fā)現(xiàn)軟件與系統(tǒng)定義不符合或與之矛盾的地方。 系統(tǒng)測試的測試用例應(yīng)根據(jù)需求分析規(guī)格說明來設(shè)計，并在實際使用環(huán)境下來運行。 系統(tǒng)測試的具體實施一般包括：功能測試、性能測試、操作測試、配置測試、外部接口測試、安全性測試等。 3.5 程序的調(diào)試 程序調(diào)試注意與軟件測試區(qū)分。 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，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）錯誤定位；（2）糾正錯誤；（3）回歸測試。 *：軟件的調(diào)試后要進行回歸測試，防止引進新的錯誤。這是因為修改程序可能帶來新的錯誤，重復(fù)進行暴露這個錯誤的原始測試或某些有關(guān)測試，以確認(rèn)該錯誤是否被排除、是否引進了新的錯誤。 軟件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試和動態(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，是主要的調(diào)試手段，而動態(tài)調(diào)試是輔助靜態(tài)調(diào)試。 對軟件主要的調(diào)試方法可以采用： （1）強行排錯法。主要方法有：通過內(nèi)存全部打印來排錯；在程序特定部位設(shè)置打印語句；自動調(diào)試工具。 （2）回溯法。發(fā)現(xiàn)了錯誤，分析錯誤征兆，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、歸納和二分法來實現(xiàn)的。 1）演繹法。根據(jù)已有的測試用例，設(shè)想及枚舉出所有可能出錯的原因作為假設(shè)；然后再用原始測試數(shù)據(jù)或新的測試，從中逐個排除不可能正確的假設(shè)；最后，再用測試數(shù)據(jù)驗證余下的假設(shè)確定出錯的原因。 2）歸納法。從錯誤征兆著手，通過分析它們之間的關(guān)系來找出錯誤。大致分四步：收集有關(guān)的數(shù)據(jù)；組織數(shù)據(jù)；提出假設(shè)；證明假設(shè)。 3）二分法。在程序的關(guān)鍵點給變量賦正確值，然后運行程序并檢查程序的輸出。如果輸出結(jié)果正確，則錯誤原因在程序的前半部分；反之，錯誤原因在程序的后半部分。 本章應(yīng)考點撥：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，本章主要考察對基本概念的識記，有少量對基本原理的理解，沒有實際運用，因此考生在復(fù)習(xí)本章時，重點應(yīng)放在基本概念的記憶和基本原理的理解上。 第四章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ) 4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念 1、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) （1）數(shù)據(jù)：實際上就是描述事物的符號記錄。 數(shù)據(jù)的特點：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）數(shù)據(jù)庫（DB）：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)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應(yīng)用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應(yīng)用程序所共享。 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)模式存放的，具有集成與共享的特點，亦即是數(shù)據(jù)庫集中了各種應(yīng)用的數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)一的構(gòu)造和存儲，而使它們可被不同應(yīng)用程序所使用。 （3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）：一種系統(tǒng)軟件，負責(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、控制及保護和數(shù)據(jù)服務(wù)等，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能： 1）數(shù)據(jù)模式定義。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負責(zé)為數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模式，也就是為數(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。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負責(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)庫管理系統(tǒng)為用戶使用數(shù)據(jù)庫中的數(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，它自身還具有做簡單的算術(shù)運算及統(tǒng)計的能力，而且還可以與某些過程性語言結(jié)合，使其具有強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)庫中數(shù)據(jù)正確的必要條件，因此必須經(jīng)常檢查以維護數(shù)據(jù)正確。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有共享性，而數(shù)據(jù)共享可能會引發(fā)數(shù)據(jù)的非法使用，因此必須要對數(shù)據(jù)正確使用做出必要的規(guī)定，并在使用時做檢查，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是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本功能。 5）數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù)。數(shù)據(jù)庫是一個集成、共享的數(shù)據(jù)集合體，它能為多個應(yīng)用程序服務(wù)，所以就存在著多個應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的并發(fā)操作。在并發(fā)操作中如果不加控制和管理，多個應(yīng)用程序間就會相互干擾，從而對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)造成破壞。因此，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須對多個應(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)庫的并發(fā)控制。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一旦遭到破壞，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須有能力及時進行恢復(fù)，這就是數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)。 6）數(shù)據(jù)的服務(wù)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)庫中數(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、分析等。 （4）數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）：對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視等的專業(yè)管理人員。 （5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）：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（硬件）、軟件平臺（軟件）五個部分構(gòu)成的運行實體。 （6）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)庫技術(shù)的根本目標(biāo)是解決數(shù)據(jù)的共享問題。 2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展 數(shù)據(jù)庫管理發(fā)展至今已經(jīng)歷了三個階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。 下表是數(shù)據(jù)管理三個階段的比較： 人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 背 景 應(yīng)用背景 科學(xué)計算 科學(xué)計算、管理 大規(guī)模管理 硬件背景 無直接存取存儲設(shè)備 磁盤、磁鼓 大容量磁備盤 軟件背景 沒有