全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)資料

第一章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法
1.1 算法
算法：是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述。
算法不等于程序,，也不等計(jì)算機(jī)方法,，程序的編制不可能優(yōu)于算法的設(shè)計(jì)。
算法的基本特征：是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運(yùn)算順序的規(guī)則,，每一個(gè)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，不充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(shí)間內(nèi)做完,，即能在執(zhí)行有限個(gè)步驟后終止,，包括合理的執(zhí)行時(shí)間的含義；
（4）擁有足夠的情報(bào),。
算法的基本要素：一是對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的運(yùn)算和操作,；二是算法的控制結(jié)構(gòu)。
指令系統(tǒng)：一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能執(zhí)行的所有指令的集合,。
基本運(yùn)算包括：算術(shù)運(yùn)算,、邏輯運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算,、數(shù)據(jù)傳輸,。
算法的控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu),、循環(huán)結(jié)構(gòu),。
算法基本設(shè)計(jì)方法：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(shí)間復(fù)雜度和算法空間復(fù)雜度。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,。算法空間復(fù)雜度是指執(zhí)行這個(gè)算法所需要的內(nèi)存空間,。1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本基本概念
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的三個(gè)方面：
（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),；
（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),；
（3）對(duì)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)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(chǔ)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(gè)根結(jié)點(diǎn),；（2）每一個(gè)結(jié)點(diǎn)最多有一個(gè)前件，也最多有一個(gè)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(chǔ)結(jié)構(gòu)
線性表是由一組數(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(hào),，元素之間的相對(duì)位置是線性的,。
在復(fù)雜線性表中，由若干項(xiàng)數(shù)據(jù)元素組成的數(shù)據(jù)元素稱為記錄,，而由多個(gè)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(gè)根結(jié)點(diǎn)a1,，它無前件,；
（2）有且只有一個(gè)終端結(jié)點(diǎn)an，它無后件,；
（3）除根結(jié)點(diǎn)與終端結(jié)點(diǎn)外,，其他所有結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)前件,，也有且只有一個(gè)后件。結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n稱為線性表的長(zhǎng)度,，當(dāng)n=0時(shí),，稱為空表。
線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具有以下兩個(gè)基本特點(diǎn)：（1）線性表中所有元素的所占的存儲(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,。
ai的存儲(chǔ)地址為：ADR(ai)=ADR(a1)+(i-1)k,，ADR(a1)為第一個(gè)元素的地址,，k代表每個(gè)元素占的字節(jié)數(shù),。
順序表的運(yùn)算：插入,、刪除,。（詳見14--16頁）
1．4 棧和隊(duì)列
棧是限定在一端進(jìn)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(jìn)后出”（FILO）或“后進(jìn)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(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,。
隊(duì)列是指允許在一端（隊(duì)尾）進(jìn)入插入,，而在另一端（隊(duì)頭）進(jìn)行刪除的線性表,。Rear指針指向隊(duì)尾，front指針指向隊(duì)頭,。隊(duì)列是“先進(jìn)行出”（FIFO）或“后進(jìn)后出”（LILO）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：s=0表示隊(duì)列空,，s=1且front=rear表示隊(duì)列滿
1．5 線性鏈表
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)存儲(chǔ)單元，這種存儲(chǔ)單元稱為存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn),，簡(jiǎn)稱結(jié)點(diǎn),。
結(jié)點(diǎn)由兩部分組成：（1）用于存儲(chǔ)數(shù)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(gè)或后一個(gè)結(jié)點(diǎn),。
在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中,，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)空間可以不連續(xù)，各數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)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?zhǔn)酱鎯?chǔ)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(diǎn),，右指針（Rlink）指向后件結(jié)點(diǎn)。
線性鏈表的基本運(yùn)算：查找,、插入,、刪除。
1．6 樹與二叉樹
樹是一種簡(jiǎn)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(gè)結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)前件,，稱為父結(jié)點(diǎn),，沒有前件的結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)，稱為樹的根結(jié)點(diǎn),，簡(jiǎn)稱樹的根,。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)后件，稱為該結(jié)點(diǎn)的子結(jié)點(diǎn),。沒有后件的結(jié)點(diǎn)稱為葉子結(jié)點(diǎn),。在樹結(jié)構(gòu)中,，一個(gè)結(jié)點(diǎn)所擁有的后件的個(gè)數(shù)稱為該結(jié)點(diǎn)的度，所有結(jié)點(diǎn)中最大的度稱為樹的度,。樹的最大層次稱為樹的深度,。二叉樹的特點(diǎn)：（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,。二叉樹的基本性質(zhì)：（1）在二叉樹的第k層上，最多有2k-1(k≥1)個(gè)結(jié)點(diǎn),；（2）深度為m的二叉樹最多有2m-1個(gè)結(jié)點(diǎn),；（3）度為0的結(jié)點(diǎn)（即葉子結(jié)點(diǎn)）總是比度為2的結(jié)點(diǎn)多一個(gè)；
（4）具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹,，其深度至少為[log2n]+1,其中[log2n]表示取log2n的整數(shù)部分,；
（5）具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹的深度為[log2n]+1；
（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)（k=1,2….n）,，有以下結(jié)論：
①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)編號(hào)為INT(k/2),；
②若2k≤n,，則編號(hào)為k的結(jié)點(diǎn)的左子結(jié)點(diǎn)編號(hào)為2k；否則該結(jié)點(diǎn)無左子結(jié)點(diǎn)（也無右子結(jié)點(diǎn)）,；
③若2k+1≤n,，則編號(hào)為k的結(jié)點(diǎn)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),。
滿二叉樹是指除最后一層外,，每一層上的所有結(jié)點(diǎn)有兩個(gè)子結(jié)點(diǎn),，則k層上有2k-1個(gè)結(jié)點(diǎn)深度為m的滿二叉樹有2m-1個(gè)結(jié)點(diǎn),。完全二叉樹是指除最后一層外，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),。二叉樹存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)于滿二叉樹與完全二叉樹可以按層序進(jìn)行順序存儲(chǔ),。二叉樹的遍歷：（1）前序遍歷（DLR）,，首先訪問根結(jié)點(diǎn),，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹,；（2）中序遍歷（LDR）,，首先遍歷左子樹，然后訪問根結(jié)點(diǎn),，最后遍歷右子樹,；（3）后序遍歷（LRD）首先遍歷左子樹，然后訪問遍歷右子樹,，最后訪問根結(jié)點(diǎn),。1．7 查找技術(shù)
順序查找的使用情況：
（1）線性表為無序表；
（2）表采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),。
二分法查找只適用于順序存儲(chǔ)的有序表,，對(duì)于長(zhǎng)度為n的有序線性表，最壞情況只需比較log2n次,。
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,。
交換類排序法：（1）冒泡排序法，需要比較的次數(shù)為n(n-1)/2,；（2）快速排序法,。
插入類排序法：（1）簡(jiǎn)單插入排序法，最壞情況需要n(n-1)/2次比較,；（2）希爾排序法,，最壞情況需要O(n1.5)次比較。
選擇類排序法：（1）簡(jiǎn)單選擇排序法, 最壞情況需要n(n-1)/2次比較,；（2）堆排序法,，最壞情況需要O(nlog2n)次比較。

第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2．1 程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法和風(fēng)格
如何形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格
1,、源程序文檔化,； 2、數(shù)據(jù)說明的方法,；
3,、語句的結(jié)構(gòu)； 4,、輸入和輸出,。
注釋分序言性注釋和功能性注釋，語句結(jié)構(gòu)清晰第一,、效率第二,。
2．2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的四條原則是：1. 自頂向下；2. 逐步求精,；3.模塊化,；4.限制使用goto語句,。
結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：
（1）順序結(jié)構(gòu)：一種簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)，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）循環(huán)結(jié)構(gòu)：可根據(jù)給定條件,，判斷是否需要重復(fù)執(zhí)行某一相同程序段,。
2．3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)
面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)：以60年代末挪威奧斯陸大學(xué)和挪威計(jì)算機(jī)中心研制的SIMULA語言為標(biāo)志。
面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?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,。
對(duì)象是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶罨镜母拍睿梢杂脕肀硎究陀^世界中的任何實(shí)體,，對(duì)象是實(shí)體的抽象,。
面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)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,。
屬性即對(duì)象所包含的信息，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),。
對(duì)象的基本特點(diǎn)：（1）標(biāo)識(shí)惟一性；（2）分類性,；（3）多態(tài)性,；（4）封裝性；（5）模塊獨(dú)立性好,。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,。消息是一個(gè)實(shí)例與另一個(gè)實(shí)例之間傳遞的信息。消息的組成包括（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),。
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(gè)類只允許有一個(gè)父類,，多重繼承指一個(gè)類允許有多個(gè)父類。多態(tài)性是指同樣的消息被不同的對(duì)象接受時(shí)可導(dǎo)致完全不同的行動(dòng)的現(xiàn)象
第三章軟件工程基礎(chǔ)
3．1 軟件工程基本概念
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；
（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。
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(jī)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(jì)算機(jī)軟件的定義,、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法,、工具、文檔,、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)和工序,。軟件工程包括3個(gè)要素：方法、工具和過程,。軟件工程過程是把軟件轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng),，包含4種基本活動(dòng)：
（1）P——軟件規(guī)格說明；
（2）D——軟件開發(fā),；
（3）C——軟件確認(rèn),；
（4）A——軟件演進(jìn)。
軟件周期：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程,。軟件生命周期三個(gè)階段:軟件定義、軟件開發(fā),、運(yùn)行維護(hù),，主要活動(dòng)階段是：
（1）可行性研究與計(jì)劃制定；
（2）需求分析,；
（3）軟件設(shè)計(jì),；
（4）軟件實(shí)現(xiàn)；
（5）軟件測(cè)試,；
（6）運(yùn)行和維護(hù),。
軟件工程的目標(biāo)和與原則：
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。
基本目標(biāo)：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)軟件易于移植,；需要較低的費(fèi)用,；能按時(shí)完成開發(fā)，及時(shí)交付使用,。
基本原則：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,。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(xué),、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(xué),、軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、軟件心理學(xué)等內(nèi)容,。軟件管理學(xué)包括人員組織,、進(jìn)度安排,、質(zhì)量保證,、配置管理、項(xiàng)目計(jì)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(yàn)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(jì)理論。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(dòng)態(tài)分析。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(duì)所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個(gè)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(duì)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,。
判定樹：從問題定義的文字描述中分清哪些是判定的條件，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(dāng)數(shù)據(jù)流圖中的加工要依賴于多個(gè)邏輯條件的取值,，即完成該加工的一組動(dòng)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(diǎn)：
（1）正確性,；
（2）無岐義性；
（3）完整性,；
（4）可驗(yàn)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(jì)方法
軟件設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是用比較抽象概括的方式確定目標(biāo)系統(tǒng)如何完成預(yù)定的任務(wù),，軟件設(shè)計(jì)是確定系統(tǒng)的物理模型,。軟件設(shè)計(jì)是開發(fā)階段最重要的步驟，是將需求準(zhǔn)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(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),。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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(jì)：將分析時(shí)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(jì)：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(jì)：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(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。
軟件設(shè)計(jì)的一般過程：軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過程,；先進(jìn)行高層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；后進(jìn)行低層次的過程設(shè)計(jì),；穿插進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì),。
衡量軟件模塊獨(dú)立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個(gè)定性的度量標(biāo)準(zhǔn)。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,。優(yōu)秀軟件應(yīng)高內(nèi)聚,，低耦合。
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。
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),。
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(diǎn)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。
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),。
常見的過程設(shè)計(jì)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(cè)試
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：發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程,。軟件測(cè)試方法：靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試,。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,。不實(shí)際運(yùn)行軟件,，主要通過人工進(jìn)行。
動(dòng)態(tài)測(cè)試：是基本計(jì)算機(jī)的測(cè)試,，主要包括白盒測(cè)試方法和黑盒測(cè)試方法,。
白盒測(cè)試：在程序內(nèi)部進(jìn)行，主要用于完成軟件內(nèi)部CAO作的驗(yàn)證,。主要方法有邏輯覆蓋,、基本基路徑測(cè)試。
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)庫訪問錯(cuò)誤、性能錯(cuò)誤,、初始化和終止條件錯(cuò)，用于軟件確認(rèn),。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,、因果圖等。
軟件測(cè)試過程一般按4個(gè)步驟進(jìn)行：?jiǎn)卧獪y(cè)試,、集成測(cè)試,、驗(yàn)收測(cè)試（確認(rèn)測(cè)試）和系統(tǒng)測(cè)試,。
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。
程序調(diào)試的基本步驟：
（1）錯(cuò)誤定位,；
（2）修改設(shè)計(jì)和代碼,，以排除錯(cuò)誤；
（3）進(jìn)行回歸測(cè)試,，防止引進(jìn)新的錯(cuò)誤,。
軟件調(diào)試可分表靜態(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),，是主要的設(shè)計(jì)手段，而動(dòng)態(tài)調(diào)試是輔助靜態(tài)調(diào)試,。主要調(diào)試方法有：
（1）強(qiáng)行排錯(cuò)法,；
（2）回溯法；
（3）原因排除法,。

第四章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
4．1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念
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，如整型,、實(shí)型,、字符型等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合定型的值,，如整型值15,。
數(shù)據(jù)庫：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(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(diǎn)。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：一種系統(tǒng)軟件,，負(fù)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(hù)、控制及保護(hù)和數(shù)據(jù)服務(wù)等,，是數(shù)據(jù)庫的核心。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能：
（1）數(shù)據(jù)模式定義：即為數(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：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：為用戶使用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供方便，如查詢,、插入,、修改、刪除等以及簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算及統(tǒng)計(jì),；
（4）數(shù)據(jù)的完整性,、安生性定義與檢查；
（5）數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù),；
（6）數(shù)據(jù)的服務(wù)：如拷貝、轉(zhuǎn)存,、重組,、性能監(jiān)測(cè),、分析等。
為完成以上六個(gè)功能,，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語言：
（1）數(shù)據(jù)定義語言：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；
（2）數(shù)據(jù)操縱語言：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱,，如查詢與增、刪,、改等,；
（3）數(shù)據(jù)控制語言：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,。
數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式：交互式命令(又稱自含型或自主型語言)宿主型語言（一般可嵌入某些宿主語言中）,。
數(shù)據(jù)庫管理員：對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì),、維護(hù),、監(jiān)視等的專業(yè)管理人員。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：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(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,。
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,。
文件系統(tǒng)階段：提供了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)管理能力，但是它無法提供完整的,、統(tǒng)一的、管理和數(shù)據(jù)共享的能力,。
層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段：為統(tǒng)一與共享數(shù)據(jù)提供了有力支撐,。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的集成性,、數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性、數(shù)據(jù)獨(dú)立性（物理獨(dú)立性與邏輯獨(dú)立性）,、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制,。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式：
（1）概念模式：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述,，全體用戶公共數(shù)據(jù)視圖,；
（2）外模式：也稱子模式與用戶模式。是用戶的數(shù)據(jù)視圖,，也就是用戶所見到的數(shù)據(jù)模式,；
（3）內(nèi)模式：又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與物理存取方法,。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級(jí)映射：（1）概念模式到內(nèi)模式的映射,；（2）外模式到概念模式的映射。
4.2 數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)模型的概念：是數(shù)據(jù)特征的抽象,，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)庫系統(tǒng)的信息表與操作提供一個(gè)抽象的框架,。描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)約束,。
E-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：實(shí)體是概念世界中的基本單位,，屬性有屬性域,，每個(gè)實(shí)體可取屬性域內(nèi)的值,。一個(gè)實(shí)體的所有屬性值叫元組。E-R模型的圖示法：（1）實(shí)體集表示法； （2）屬性表法,； （3）聯(lián)系表示法,。
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)：
（1）每棵樹有且僅有一個(gè)無雙親結(jié)點(diǎn),，稱為根,；
（2）樹中除根外所有結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親。
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,。
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,。
在二維表中凡能唯一標(biāo)識(shí)元組的最小屬性稱為鍵或碼。從所有侯選健中選取一個(gè)作為用戶使用的鍵稱主鍵,。表A中的某屬性是某表B的鍵,，則稱該屬性集為A的外鍵或外碼,。
關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束：
（1）實(shí)體完整性約束：約束關(guān)系的主鍵中屬性值不能為空值,；
（2）參照完全性約束：是關(guān)系之間的基本約束；
（3）用戶定義的完整性約束：它反映了具體應(yīng)用中數(shù)據(jù)的語義要求,。
4.3關(guān)系代數(shù)
關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是它建立在數(shù)據(jù)理論的基礎(chǔ)之上,，有很多數(shù)據(jù)理論可以表示關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作，其中最為著名的是關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算,。
關(guān)系模型的基本運(yùn)算：（1）插入 （2）刪除 (3)修改 （4）查詢（包括投影,、選擇、笛卡爾積運(yùn)算）
4.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心,。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的兩種方法：
（1）面向數(shù)據(jù)：以信息需求為主,，兼顧處理需求；
（2）面向過程：以處理需求為主,，兼顧信息需求,。
數(shù)據(jù)庫的生命周期：需求分析階段、概念設(shè)計(jì)階段,、邏輯設(shè)計(jì)階段、物理設(shè)計(jì)階段,、編碼階段,、測(cè)試階段、運(yùn)行階段、進(jìn)一步修改階段,。需求分析常用結(jié)構(gòu)析方法和面向?qū)ο蟮姆椒?/span>,。結(jié)構(gòu)化分析（簡(jiǎn)稱SA）方法用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng),。用數(shù)據(jù)流圖表達(dá)數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系,。對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)來講，數(shù)據(jù)字典是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果,。
數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，包括5個(gè)部分：數(shù)據(jù)項(xiàng),、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流（可以是數(shù)據(jù)項(xiàng),，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理過程,。數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)的目的是分析數(shù)據(jù)內(nèi)在語義關(guān)系,。設(shè)計(jì)的方法有兩種（1）集中式模式設(shè)計(jì)法（適用于小型或并不復(fù)雜的單位或部門）,；（2）視圖集成設(shè)計(jì)法。設(shè)計(jì)方法：E-R模型與視圖集成,。視圖設(shè)計(jì)一般有三種設(shè)計(jì)次序：自頂向下,、由底向上、由內(nèi)向外,。視圖集成的幾種沖突：命名沖突,、概念沖突、域沖突,、約束沖突,。關(guān)系視圖設(shè)計(jì)：關(guān)系視圖的設(shè)計(jì)又稱外模式設(shè)計(jì)。
關(guān)系視圖的主要作用：
（1）提供數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性,；
（2）能適應(yīng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的不同需求,；
（3）有一定數(shù)據(jù)保密功能。
數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)作調(diào)整并選擇合理的存取路徑,，以提高數(shù)據(jù)庫訪問速度有效利用存儲(chǔ)空間,。一般RDBMS中留給用戶參與物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容大致有索引設(shè)計(jì)、集成簇設(shè)計(jì)和分區(qū)設(shè)計(jì),。
數(shù)據(jù)庫管理的內(nèi)容：
（1）數(shù)據(jù)庫的建立,；
（2）數(shù)據(jù)庫的調(diào)整,；
（3）數(shù)據(jù)庫的重組；
（4）數(shù)據(jù)庫安全性與完整性控制,；
（5）數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù),；
（6）數(shù)據(jù)庫監(jiān)控。