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1、全国计算机等级考试公共基础知识第一章第一章 数据结构与算法数据结构与算法1 1。1 1 算法算法算法：是指解题方案的准确而完整的描述。算法：是指解题方案的准确而完整的描述。算法不等于程序，也不等计算机方法，程序的编制不可能优于算算法不等于程序，也不等计算机方法，程序的编制不可能优于算法的设计。法的设计。算法的基本特征算法的基本特征:是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规则都是有效的，是明确的则都是有效的，是明确的,此顺序将在有限的次数下终止。此顺序将在有限的次数下终止。特征包括：特征包括：（1)1)可行性；可行性；(2(2）确定性，算法中每一步骤都必须
2、有明确定义，不允许有模棱）确定性，算法中每一步骤都必须有明确定义，不允许有模棱两可的解释两可的解释,不允许有多义性；不允许有多义性；（3 3）有穷性，算法必须能在有限的时间内做完，即能在执行有）有穷性，算法必须能在有限的时间内做完，即能在执行有限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义；限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义；(4)(4)拥有足够的情报。拥有足够的情报。算法的基本要素算法的基本要素:一是对数据对象的运算和操作；二是算法的控一是对数据对象的运算和操作；二是算法的控制结构。制结构。基本运算和操作包括：算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传基本运算和操作包括：算术运算、逻辑运算、关系运
3、算、数据传输输.算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。算法基本设计方法算法基本设计方法:列举法、归纳法、递推、递归、减半递推技列举法、归纳法、递推、递归、减半递推技术、回溯法。术、回溯法。算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。第81页全国计算机等级考试公共基础知识一般来说，算法的工作量用其执行的一般来说，算法的工作量用其执行的基本运算次数基本运算次数来度量，而算来度量，而算法执行的基本运算次数是问题规
4、模的函数。在同一个问题规模下，用法执行的基本运算次数是问题规模的函数。在同一个问题规模下，用平均性态和最坏情况复杂性来分析平均性态和最坏情况复杂性来分析.一般情况下，用一般情况下，用最坏情况复杂性最坏情况复杂性来分析算法的时间复杂度。来分析算法的时间复杂度。算法空间复杂度是指算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间执行这个算法所需要的内存空间.1.21.2 数据结构的基本概念数据结构的基本概念数据结构研究的三个方面：数据结构研究的三个方面：（1 1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即 数据的数据的逻辑结构；逻辑结构；（2 2）在对数
5、据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，）在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，即即数据的存储结构数据的存储结构；（3 3）对各种数据结构进行的运算对各种数据结构进行的运算。数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。数据结构是反映数据元素之间关系的数据元素集合的表示。数据结构是反映数据元素之间关系的数据元素集合的表示。数据的逻辑结构包含：数据的逻辑结构包含：（1 1）表示数据元素的信息；）表示数据元素的信息；（2)2)表示各数据元素之间的前后件关系表示各数据元素之间的前后件关系.（逻辑关系，与在计算（逻辑关系，与在计算机内的存储位置无关
6、）机内的存储位置无关）一个数据结构中的各数据元素在计算机存储空间中的位置关系与一个数据结构中的各数据元素在计算机存储空间中的位置关系与逻辑关系有可能不同。逻辑关系有可能不同。数据的存储结构是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形数据的存储结构是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式。式。常用的存储结构有顺序、链接、索引等常用的存储结构有顺序、链接、索引等.第82页全国计算机等级考试公共基础知识根据数据结构中各数据元素之间前后件关系的复杂程度，一般将根据数据结构中各数据元素之间前后件关系的复杂程度，一般将数据结构分为数据结构分为线性结构和非线性结构线性结构和非线性结构。线性结构条件：线性结
7、构条件：(1(1）有且只有一个根结点）有且只有一个根结点;（2 2）每一个结点最多有一个前件）每一个结点最多有一个前件,也最多有一个后件。也最多有一个后件。非线性结构非线性结构:不满足线性结构条件的数据结构不满足线性结构条件的数据结构.1 13 3 线性表及其顺序存储结构线性表及其顺序存储结构线性表由一组数据元素构成线性表由一组数据元素构成,数据元素的位置只取决于自己的序数据元素的位置只取决于自己的序号，元素之间的相对位置是号，元素之间的相对位置是线性的线性的。如：一个如：一个 N N 维向量、矩阵维向量、矩阵在复杂线性表中，由若干项数据元素组成的数据元素称为记录，在复杂线性表中，由若干项数据
8、元素组成的数据元素称为记录，而由多个记录构成的线性表又称为文件而由多个记录构成的线性表又称为文件.非空线性表的结构特征：非空线性表的结构特征：（1 1）有且只有一个根结点）有且只有一个根结点 a1a1，它无前件；，它无前件；（2 2）有且只有一个终端结点）有且只有一个终端结点 anan，它无后件；，它无后件；（3 3）除根结点与终端结点外，其他所有结点有且只有一个前件，）除根结点与终端结点外，其他所有结点有且只有一个前件，也有且只有一个后件。结点个数也有且只有一个后件。结点个数 n n 称为线性表的长度，当称为线性表的长度，当 n=0n=0 时，称时，称为空表。为空表。线性表的顺序存储结构具有
9、以下两个基本特点：线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点：（1 1）线性表中所有元素的所占的存储空间是连续的）线性表中所有元素的所占的存储空间是连续的;（2 2）线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放）线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的。的。aiai 的存储地址为：的存储地址为：ADRADR（aiai）=ADR(a1)+=ADR(a1)+（i-1)k,ADR(a1i-1)k,ADR(a1）为第）为第第83页全国计算机等级考试公共基础知识一个元素的地址，一个元素的地址，k k 代表每个元素占的字节数代表每个元素占的字节数.顺序表的运算顺序表的运算:插入、删除。插入
10、、删除。1 14 4栈和队列栈和队列栈是限定在一端进行插入与删除的线性表栈是限定在一端进行插入与删除的线性表,允许插入与删除的一允许插入与删除的一端称为栈顶，不允许插入与删除的另一端称为栈底。端称为栈顶，不允许插入与删除的另一端称为栈底。栈按照栈按照“先进后出”“先进后出”（FILO)FILO)或“后进先出或“后进先出（LIFOLIFO）组织数据，）组织数据，栈具有记忆作用栈具有记忆作用.用用 toptop 表示栈顶位置表示栈顶位置,用用 bottombottom 表示栈底。表示栈底。栈的顺序存储栈的顺序存储用一维数组用一维数组 S(1:mS(1:m）作为栈的顺序存储空间，作为栈的顺序存储空间
11、，M M 为栈的最大容量。为栈的最大容量。S S（bottombottom）表示栈底元素表示栈底元素,s(top),s(top)为栈顶元素，为栈顶元素，top=0top=0 表示栈空，表示栈空，top=mtop=m表示栈满。表示栈满。栈的基本运算栈的基本运算:（1 1）插入元素称为入栈运算；）插入元素称为入栈运算；（top=top+1;top=top+1;将新元素插入到栈顶将新元素插入到栈顶指针指向的位置指针指向的位置)上溢上溢（2 2）删除元素称为退栈运算；）删除元素称为退栈运算；（将栈顶指针指向的元素赋给指定（将栈顶指针指向的元素赋给指定的变量，的变量，top=toptop=top1)1)
12、下溢下溢（3 3）读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针）读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针无变化。无变化。队列队列队列是指允许在一端（队尾）进入插入，而在另一端（队头）进队列是指允许在一端（队尾）进入插入，而在另一端（队头）进行删除的线性表。行删除的线性表。RearRear 指针指向队尾指针指向队尾,front,front 指针指向队头。指针指向队头。队列是“队列是“先进先出”先进先出”（FIFOFIFO）或“后进后出）或“后进后出”（LILO)LILO)的线性表。的线性表。队列的顺序存储队列的顺序存储第84页全国计算机等级考试公共基础知识与栈类似，用一维数组与栈
13、类似，用一维数组 Q Q（1 1：m m）作为队列的顺序存储空间）作为队列的顺序存储空间队列运算队列运算（1 1）入队运算：从队尾插入一个元素；）入队运算：从队尾插入一个元素；（2 2）退队运算：从队头删除一个元素。）退队运算：从队头删除一个元素。循环队列循环队列:在循环队列结构中，当存储空间的最后一个位置已被使用而要进在循环队列结构中，当存储空间的最后一个位置已被使用而要进行入队运算时，只要存储空间的第一个位置空闲，就可将元素加入到行入队运算时，只要存储空间的第一个位置空闲，就可将元素加入到第一个位置第一个位置,即将存储空间的第一个位置作为队尾。即将存储空间的第一个位置作为队尾。从从 Fro
14、ntFront 指针指向的后一个位置直到队尾指针指针指向的后一个位置直到队尾指针 rearrear 指向的位置指向的位置之间所有的元素均为队列中的元素。之间所有的元素均为队列中的元素。循环队列的初始状态为空循环队列的初始状态为空:rear=front=m:rear=front=m当循环队列满时当循环队列满时,rear=Front,rear=Front为区别队满还是队空为区别队满还是队空,增加标志增加标志 S S。s=0s=0 表示队列空表示队列空,s=1,s=1 且且 front=rearfront=rear 表示队列满表示队列满1 15 5 线性链表线性链表对于元素变动频繁的大线性表不宜采用
15、顺序存储结构对于元素变动频繁的大线性表不宜采用顺序存储结构,而应采用而应采用链式存储结构链式存储结构.在链式存储结构中，数据结构中的每一个结点对应于一个存储单在链式存储结构中，数据结构中的每一个结点对应于一个存储单元元,这种存储单元称为存储结点这种存储单元称为存储结点,简称结点。简称结点。结点由两部分组成结点由两部分组成:（1 1）用于存储数据元素值，用于存储数据元素值，称为数据域；称为数据域；(2(2）用于存放指针，称为指针域，用于指向前一个或后一个结点。用于存放指针，称为指针域，用于指向前一个或后一个结点。在链式存储结构中在链式存储结构中,存储数据结构的存储空间可以不连续，各数存储数据结构
16、的存储空间可以不连续，各数据结点的存储顺序与数据元素之间的逻辑关系可以不一致，而数据元据结点的存储顺序与数据元素之间的逻辑关系可以不一致，而数据元第85页全国计算机等级考试公共基础知识素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。链式存储方式既可用于表示线性结构链式存储方式既可用于表示线性结构,也可用于表示非线性结也可用于表示非线性结构。构。线性链表，线性链表，HEADHEAD 称为头指针，称为头指针，HEAD=NULLHEAD=NULL（或（或 0 0）称为空表，如）称为空表，如果是两指针：左指针（果是两指针：左指针（LlinkLlink）指向前件结点，右指针）指向
17、前件结点，右指针(Rlink)(Rlink)指向后指向后件结点。件结点。线性链表的基本运算：查找、插入、删除线性链表的基本运算：查找、插入、删除.1 16 6 树与二叉树树与二叉树树是一种简单的非线性结构，树是一种简单的非线性结构，所有元素之间具有明显的层次特性。所有元素之间具有明显的层次特性。ABCDEFGHI在树结构中，每一个结点只有一个前件，称为父结点，没有前件在树结构中，每一个结点只有一个前件，称为父结点，没有前件的结点只有一个的结点只有一个,称为树的根结点，简称树的根。每一个结点可以有称为树的根结点，简称树的根。每一个结点可以有多个后件，称为该结点的子结点。没有后件的结点称为叶子结点
18、多个后件，称为该结点的子结点。没有后件的结点称为叶子结点.在树结构中在树结构中,一个结点所拥有的后件的个数称为该一个结点所拥有的后件的个数称为该 结点的度结点的度,所所有结点中最大的度称为有结点中最大的度称为树的度树的度。树的最大层次称为树的深度。树的最大层次称为树的深度。度为度为 2 2 的树称为二叉树的树称为二叉树.第86页全国计算机等级考试公共基础知识A1B2C3D4E5F6G7HI二叉树的特点：二叉树的特点：（1 1）非空二叉树只有一个根结点；）非空二叉树只有一个根结点；（2)2)每一个结点最多有两棵子树，且分别称为该结点的左子树与每一个结点最多有两棵子树，且分别称为该结点的左子树与右
19、子树。右子树。二叉树的基本性质：二叉树的基本性质：（1 1）在二叉树的第）在二叉树的第 k k 层上层上,最多有最多有 2 2（k k1 1）个结点；）个结点；(2(2）深度为）深度为 m m 的二叉树最多有的二叉树最多有 2 2-1-1 个结点；个结点；（3 3）度为）度为 0 0 的结点的结点(即叶子结点）总是比度为即叶子结点）总是比度为 2 2 的结点多一个；的结点多一个；(4(4）具有）具有 n n 个结点的二叉树个结点的二叉树,其深度至少为其深度至少为 loglog2 2n n+1,+1,其中其中loglog2 2n n 表示取表示取 loglog2 2n n 的整数部分的整数部分;
20、满二叉树是指除最后一层外，满二叉树是指除最后一层外，每一层上的所有结点有两个子结点，每一层上的所有结点有两个子结点，A1B2D4HIJE5KLC3F6MNG7Om mk-1k-1满二叉树的性质：满二叉树的性质：第第 k k 层上有层上有 2 2个结点，深度为个结点，深度为 m m 的满二叉树有的满二叉树有 2 2-1-1 个结点。个结点。第87页k-1k-1m m全国计算机等级考试公共基础知识完全二叉树是指除最后一层外，每一层上的结点数均达到最大值完全二叉树是指除最后一层外，每一层上的结点数均达到最大值,在最后一层上只缺少右边的若干结点。在最后一层上只缺少右边的若干结点。A1B2D4HIJE5
21、C3F6G7由满二叉树与完全二叉树的特点可以看出，满二叉树也是完全二由满二叉树与完全二叉树的特点可以看出，满二叉树也是完全二叉树，完全二叉树一般不是满二叉树。叉树，完全二叉树一般不是满二叉树。完全二叉树的性质：完全二叉树的性质：（1)1)具有具有 n n 个结点的完全二叉树的深度为个结点的完全二叉树的深度为log2log2+1+1；（2)2)设完全二叉树共有设完全二叉树共有 n n 个结点个结点.如果从根结点开始，按层序如果从根结点开始，按层序(每每一层从左到右）用自然数一层从左到右）用自然数 1,21,2，n n 给结点进行编号（给结点进行编号（k=1,2k=1,2。n n），有以下结论：有
22、以下结论：若若 k=1,k=1,则该结点为根结点则该结点为根结点,它没有父结点；若它没有父结点；若 k1k1，则该结点，则该结点的父结点编号为的父结点编号为 INTINT（k/2k/2）;若若 2k2kn n，则编号为，则编号为 k k 的结点的左子结点编号为的结点的左子结点编号为 2k2k；否则该结；否则该结点无左子结点点无左子结点(也无右子结点）也无右子结点）;若若 2k+12k+1n n，则编号为，则编号为 k k 的结点的右子结点编号为的结点的右子结点编号为 2k+1;2k+1;否则否则该结点无右子结点。该结点无右子结点。二叉树存储结构二叉树存储结构采用链式存储结构，对于满二叉树与完全
23、二叉树可以按层序进行采用链式存储结构，对于满二叉树与完全二叉树可以按层序进行顺序存储顺序存储.二叉树的遍历：二叉树的遍历：第88页n n全国计算机等级考试公共基础知识（1 1）前序遍历（）前序遍历（DLRDLR），首先访问根结点，首先访问根结点,然后遍历左子树，最后然后遍历左子树，最后遍历右子树；遍历右子树；ABDEHICFGABDEHICFG（2 2）中序遍历（）中序遍历（LDRLDR）,首先遍历左子树首先遍历左子树,然后访问根结点，最后然后访问根结点，最后遍历右子树；遍历右子树；DBHEIAFCGDBHEIAFCG（3 3）后序遍历（）后序遍历（LRD)LRD)首先遍历左子树首先遍历左子树
24、,然后访问遍历右子树，最然后访问遍历右子树，最后访问根结点。后访问根结点。DHIEBFGCADHIEBFGCA例：例：设有如下的二叉树设有如下的二叉树A1B2C3D4E5F6G7HI其前序遍历（其前序遍历（DLR)DLR)的结果为的结果为:A B D E H I C F G:A B D E H I C F G其中序遍历（其中序遍历（LDRLDR）的结果为：）的结果为：D B H E I A F C GD B H E I A F C G其后序遍历（其后序遍历（LRDLRD）的结果为）的结果为:D H I E B F G C A:D H I E B F G C A1 17 7 查找技术查找技术顺序
25、查找的使用情况：顺序查找的使用情况：(1)(1)线性表为无序表；线性表为无序表；（不管是顺序存储结构还是链式存储结构（不管是顺序存储结构还是链式存储结构)（2 2）表采用链式存储结构。）表采用链式存储结构。(即使是有序线性表）即使是有序线性表）二分法查找只适用于顺序存储的有序表，二分法查找只适用于顺序存储的有序表，对于长度为对于长度为 n n的有序线性表的有序线性表,二分查找最坏情况只需比较二分查找最坏情况只需比较 loglog2 2n n次次,顺序查找需要比较顺序查找需要比较 n n 次次.1 18 8 排序技术排序技术第89页全国计算机等级考试公共基础知识排序是指将一个无序序列整理成按值非
26、递减顺序排列的有序序排序是指将一个无序序列整理成按值非递减顺序排列的有序序列。列。交换类排序法：交换类排序法：假设线性表的长度为假设线性表的长度为 n n(1(1）冒泡排序法）冒泡排序法在最坏情况下，需要比较的次数为在最坏情况下，需要比较的次数为 n(nn(n1 1）/2/2；（2 2）快速排序法）快速排序法在最坏情况下在最坏情况下,需要比较的次数为需要比较的次数为 n(n-1n(n-1）/2/2插入类排序法插入类排序法:（1 1）简单插入排序法，最坏情况需要）简单插入排序法，最坏情况需要 n n（n-1)/2n-1)/2 次比较；次比较；（2 2）希尔排序法，最坏情况需要）希尔排序法，最坏情
27、况需要 O(nO(n选择类排序法：选择类排序法：（1 1）简单选择排序法，最坏情况需要）简单选择排序法，最坏情况需要 n(n-1n(n-1）/2/2 次比较；次比较；（2 2）堆排序法，最坏情况需要）堆排序法，最坏情况需要 O(nlogO(nlog2 2n n）次比较。）次比较。1 1。5 5）次比较。）次比较。第90页全国计算机等级考试公共基础知识第二章第二章程序设计基础程序设计基础2 21 1 程序设计设计方法和风格程序设计设计方法和风格如何形成良好的程序设计风格如何形成良好的程序设计风格1 1、源程序文档化；、源程序文档化；2 2、数据说明的方法；、数据说明的方法；3 3、语句的结构、语
28、句的结构;4;4、输入和输出。、输入和输出。注释分注释分序言性注释和功能性序言性注释和功能性注释，注释，语句结构清晰第一、语句结构清晰第一、效率第二。效率第二。2 22 2 结构化程序设计结构化程序设计结构化程序设计方法的四条原则是：结构化程序设计方法的四条原则是：1.1.自顶向下自顶向下;2.;2.逐步求精逐步求精;3.;3.模块化；模块化；4.4.限制使用限制使用 gotogoto 语句。语句。结构化程序的基本结构和特点：结构化程序的基本结构和特点：（1)1)顺序结构：一种简单的程序设计，最基本、最常用的结构；顺序结构：一种简单的程序设计，最基本、最常用的结构；(2(2）选择结构）选择结构
29、:又称分支结构又称分支结构,包括简单选择和多分支选择结构，包括简单选择和多分支选择结构，可根据条件，判断应该选择哪一条分支来执行相应的语句序列；可根据条件，判断应该选择哪一条分支来执行相应的语句序列；（3 3）重复结构：又称循环结构，可根据给定条件，判断是否需）重复结构：又称循环结构，可根据给定条件，判断是否需要重复执行某一相同程序段。要重复执行某一相同程序段。2 23 3 面向对象的程序设计面向对象的程序设计面向对象的程序设计面向对象的程序设计:以以 6060 年代末挪威奥斯陆大学和挪威计算机年代末挪威奥斯陆大学和挪威计算机中心研制的中心研制的 SIMULASIMULA 语言为标志。语言为标
30、志。面向对象方法的优点：面向对象方法的优点：（1)1)与人类习惯的思维方法一致；与人类习惯的思维方法一致；（2)2)稳定性好；稳定性好；（3 3）可重用性好；）可重用性好；（4)4)易于开发大型软件产品；易于开发大型软件产品；第91页全国计算机等级考试公共基础知识（5 5）可维护性好。）可维护性好。对象是面向对象方法中最基本的概念，可以用来表示客观世界中对象是面向对象方法中最基本的概念，可以用来表示客观世界中的任何实体，的任何实体，对象是实体的抽象对象是实体的抽象。面向对象的程序设计方法中的对象是系统中用来描述客观事物的面向对象的程序设计方法中的对象是系统中用来描述客观事物的一个实体一个实体,
31、是构成系统的一个基本单位是构成系统的一个基本单位,由一组表示其静态特征的属由一组表示其静态特征的属性和它可执行的一组操作组成。性和它可执行的一组操作组成。属性即对象所包含的信息，操作描述了对象执行的功能属性即对象所包含的信息，操作描述了对象执行的功能,操作也操作也称为方法或服务称为方法或服务.对象的基本特点：对象的基本特点：(1(1）标识惟一性；）标识惟一性；（2)2)分类性；分类性；（3 3）多态性；）多态性；(4(4）封装性；）封装性；（5)5)模块独立性好模块独立性好.类是指具有共同属性、共同方法的对象的集合。所以类是指具有共同属性、共同方法的对象的集合。所以类是对象的类是对象的抽象，对
32、象是对应类的一个实例抽象，对象是对应类的一个实例。消息消息是一个实例与另一个实例之间传递的信息。是一个实例与另一个实例之间传递的信息。消息的组成包括（消息的组成包括（1 1）接收消息的对象的名称）接收消息的对象的名称;(2);(2)消息标识符消息标识符,也也称消息名称消息名;(3);(3)零个或多个参数。零个或多个参数。继承继承是指能够直接获得已有的性质和特征是指能够直接获得已有的性质和特征,而不必重复定义他而不必重复定义他们。们。继承分单继承和多重继承。单继承指一个类只允许有一个父类继承分单继承和多重继承。单继承指一个类只允许有一个父类,多重继承指一个类允许有多个父类多重继承指一个类允许有多
33、个父类.第92页全国计算机等级考试公共基础知识多态性是指同样的消息被不同的对象接受时可导致完全不同的行多态性是指同样的消息被不同的对象接受时可导致完全不同的行动的现象。动的现象。第93页全国计算机等级考试公共基础知识第三章第三章软件工程基础软件工程基础3 31 1 软件工程基本概念软件工程基本概念计算机软件是包括程序、数据及相关文档的完整集合计算机软件是包括程序、数据及相关文档的完整集合.软件的特点包括：软件的特点包括：(1(1）软件是一种逻辑实体；）软件是一种逻辑实体；（2 2）软件的生产与硬件不同）软件的生产与硬件不同,它没有明显的制作过程；它没有明显的制作过程；（3 3）软件在运行、使用
34、期间不存在磨损、老化问题）软件在运行、使用期间不存在磨损、老化问题;(4(4）软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性，受计算机系统）软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性，受计算机系统的限制，这导致了软件移植的问题；的限制，这导致了软件移植的问题；（5 5）软件复杂性高，成本昂贵；）软件复杂性高，成本昂贵；(6)(6)软件开发涉及诸多的社会因素。软件开发涉及诸多的社会因素。软件按功能分为应用软件、系统软件、支撑软件软件按功能分为应用软件、系统软件、支撑软件(或工具软件）或工具软件）。软件危机是泛指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系软件危机是泛指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系
35、列严重问题（软件开发成本和进度无法控制；质量难以保证列严重问题（软件开发成本和进度无法控制；质量难以保证;软件维软件维护程度低）护程度低）软件危机主要表现在成本、质量、生产率等问题。软件危机主要表现在成本、质量、生产率等问题。软件工程是应用于计算机软件的定义、软件工程是应用于计算机软件的定义、开发和维护的一整套方法、开发和维护的一整套方法、工具、文档、实践标准和工序。工具、文档、实践标准和工序。软件工程包括软件工程包括 3 3 个要素：方法、工具和过程。个要素：方法、工具和过程。方法是完成软件工程项目的技术手段；方法是完成软件工程项目的技术手段；工具支持软件的开发、管理、文档生成；工具支持软件
36、的开发、管理、文档生成；过程支持软件开发的各个环节的控制和管理。过程支持软件开发的各个环节的控制和管理。软件工程的核心思想是把软件产品看作是一个工程产品来处理软件工程的核心思想是把软件产品看作是一个工程产品来处理.第94页全国计算机等级考试公共基础知识软件工程过程：是把输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活软件工程过程：是把输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活动，包含动，包含 4 4 种基本活动：种基本活动：（1)P(Plan)1)P(Plan)软件规格说明；软件规格说明；（功能及其运行时的限制）（功能及其运行时的限制）（2 2）D D（DoDo）软件开发；）软件开发；（产生满足规格说明的软
37、件）（产生满足规格说明的软件）（3 3）C(Check)C(Check)软件确认；软件确认；(确认软件能够满足客户提出的要确认软件能够满足客户提出的要求求)（4)A(Action)4)A(Action)-软件演进。软件演进。软件周期软件周期:软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的过程过程.软件生命周期三个阶段软件生命周期三个阶段:软件定义、软件开发、运行维护软件定义、软件开发、运行维护软件定义阶段软件定义阶段:(1)(1)可行性研究与计划制定；可行性研究与计划制定；（2 2）需求分析；）需求分析；软件开发阶段：软件开发阶段：(3)(3)软件
38、设计；软件设计；（概要设计和详细设计）（概要设计和详细设计）（4 4）软件实现；）软件实现；（5 5）软件测试；）软件测试；软件维护阶段：软件维护阶段：（6 6）运行和维护。）运行和维护。(7(7）退役）退役软件工程的目标与原则软件工程的目标与原则:目标：在给定成本、进度的前提下目标：在给定成本、进度的前提下,开发出具有有效性、可靠性、开发出具有有效性、可靠性、第95页全国计算机等级考试公共基础知识可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性且满足用户需求的产品。可互操作性且满足用户需求的产品。基本目标：付出
39、较低的开发成本；达到要求的软件功能；取得较基本目标：付出较低的开发成本；达到要求的软件功能；取得较好的软件性能；开发软件易于移植；需要较低的费用；能按时完成开好的软件性能；开发软件易于移植；需要较低的费用；能按时完成开发发,及时交付使用。及时交付使用。基本原则：基本原则：抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、一致性、完备性抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、一致性、完备性和可验证性。和可验证性。软件工程的理论和技术性研究的内容主要包括：软件开发技术和软件工程的理论和技术性研究的内容主要包括：软件开发技术和软件工程管理。软件工程管理。软件开发技术包括：软件开发方法学、开发过程、开发工具和软
40、软件开发技术包括：软件开发方法学、开发过程、开发工具和软件工程环境。件工程环境。软件工程管理包括软件工程管理包括:软件管理学、软件工程经济学、软件心理学软件管理学、软件工程经济学、软件心理学等内容。等内容。软件管理学包括人员组织、进度安排、质量保证、配置管理、项软件管理学包括人员组织、进度安排、质量保证、配置管理、项目计划等。目计划等。软件工程原则包括抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、软件工程原则包括抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、一致性、完备性和可验证性。一致性、完备性和可验证性。现代软件工程方法之所以得以实施现代软件工程方法之所以得以实施,其重要的保证是软件开发工其重要的保证
41、是软件开发工具和环境的保证。具和环境的保证。软件开发工具软件开发工具软件开发环境（全面支持软件开发全过程的软件工具的集合）软件开发环境（全面支持软件开发全过程的软件工具的集合）3 32 2 结构化分析方法结构化分析方法第96页全国计算机等级考试公共基础知识软件开发方法是软件开发过程所遵循的方法和步骤软件开发方法是软件开发过程所遵循的方法和步骤,包括分析方包括分析方法、设计方法和程序设计方法。法、设计方法和程序设计方法。结构化方法的核心和基础是结构化程序设计理论。结构化方法的核心和基础是结构化程序设计理论。需求分析阶段的工作：需求分析阶段的工作：（1 1）需求获取：确定对目标系统的各方面需求需求
42、获取：确定对目标系统的各方面需求（2 2）需求分析：确定给出系统的解决方案和目标系统的逻辑模型需求分析：确定给出系统的解决方案和目标系统的逻辑模型（3 3）编写需求规格说明书编写需求规格说明书（4 4）需求评审需求评审需求分析方法有（需求分析方法有（1 1）结构化需求分析方法；）结构化需求分析方法；（2 2）面向对象的分）面向对象的分析的方法。析的方法。结构化分析方法结构化分析方法结构化分析方法的实质：着眼于数据流结构化分析方法的实质：着眼于数据流,自顶向下，逐层分解自顶向下，逐层分解,建建立系统的处理流程立系统的处理流程,以数据流图和数据字典为主要工具，建立系统的以数据流图和数据字典为主要工
43、具，建立系统的逻辑模型逻辑模型.结构化分析的常用工具结构化分析的常用工具（1 1）数据流图）数据流图;（2 2）数据字典；）数据字典；（3)3)判定树判定树;（4 4）判定表。）判定表。数据流图数据流图:描述数据处理过程的工具，是需求理解的逻辑模型的描述数据处理过程的工具，是需求理解的逻辑模型的图形表示，它直接支持系统功能建模。图形表示，它直接支持系统功能建模。数据字典：对所有与系统相关的数据元素的一个有组织的列表，数据字典：对所有与系统相关的数据元素的一个有组织的列表，以及精确的、严格的定义，使得用户和系统分析员对于输入、输出、以及精确的、严格的定义，使得用户和系统分析员对于输入、输出、存储
44、成分和中间计算结果有共同的理解。存储成分和中间计算结果有共同的理解。判定树：从问题定义的文字描述中分清哪些是判定的条件判定树：从问题定义的文字描述中分清哪些是判定的条件,哪些哪些是判定的结论，根据描述材料中的连接词找出判定条件之间的从属关是判定的结论，根据描述材料中的连接词找出判定条件之间的从属关第97页全国计算机等级考试公共基础知识系、并列关系、选择关系系、并列关系、选择关系,根据它们构造判定树根据它们构造判定树.判定表：与判定树相似判定表：与判定树相似,当数据流图中的加工要依赖于多个逻辑当数据流图中的加工要依赖于多个逻辑条件的取值条件的取值,即完成该加工的一组动作是由于某一组条件取值的组合
45、即完成该加工的一组动作是由于某一组条件取值的组合而引发的，使用判定表描述比较适宜。而引发的，使用判定表描述比较适宜。数据字典是结构化分析的核心。数据字典是结构化分析的核心。软件需求规格说明书的特点：软件需求规格说明书的特点：(1(1）正确性；）正确性；（2)2)无岐义性无岐义性;（3 3）完整性）完整性;（4 4）可验证性；）可验证性；（5)5)一致性一致性;（6)6)可理解性可理解性;（7 7）可追踪性）可追踪性.3 33 3 结构化设计方法结构化设计方法软件设计的基本目标是用比较抽象概括的方式确定目标系统如何软件设计的基本目标是用比较抽象概括的方式确定目标系统如何完成预定的任务，软件设计是
46、确定系统的物理模型完成预定的任务，软件设计是确定系统的物理模型.软件设计是开发阶段最重要的步骤软件设计是开发阶段最重要的步骤,是将需求准确地转化为完整是将需求准确地转化为完整的软件产品或系统的唯一途径。的软件产品或系统的唯一途径。从技术观点来看，软件设计包括软件结构设计、数据设计、接口从技术观点来看，软件设计包括软件结构设计、数据设计、接口设计、过程设计设计、过程设计.结构设计：定义软件系统各主要部件之间的关系。结构设计：定义软件系统各主要部件之间的关系。数据设计：将分析时创建的模型转化为数据结构的定义。数据设计：将分析时创建的模型转化为数据结构的定义。接口设计接口设计:描述软件内部、软件和协
47、作系统之间以及软件与人之描述软件内部、软件和协作系统之间以及软件与人之第98页全国计算机等级考试公共基础知识间如何通信。间如何通信。过程设计：把系统结构部件转换成软件的过程描述。过程设计：把系统结构部件转换成软件的过程描述。从工程管理角度来看：概要设计和详细设计从工程管理角度来看：概要设计和详细设计.软件设计的一般过程：软件设计是一个迭代的过程软件设计的一般过程：软件设计是一个迭代的过程;先进行高层先进行高层次的结构设计；后进行低层次的过程设计；穿插进行数据设计和接口次的结构设计；后进行低层次的过程设计；穿插进行数据设计和接口设计设计.软件设计的基本原理：软件设计的基本原理：（1)1)抽象抽象
48、（2)2)模块化模块化（3 3）信息屏蔽）信息屏蔽（4)4)模块独立性模块独立性衡量软件模块独立性使用耦合性和内聚性两个定性的度量标准。衡量软件模块独立性使用耦合性和内聚性两个定性的度量标准。在程序结构中各模块的内聚性越强，则耦合性越弱。在程序结构中各模块的内聚性越强，则耦合性越弱。优秀软件应优秀软件应高内聚，低耦合。高内聚，低耦合。软件概要设计的基本任务是软件概要设计的基本任务是:（1 1）设计软件系统结构；）设计软件系统结构；(2(2）数据结构及数据库设计；）数据结构及数据库设计；（3 3）编写概要设计文档；）编写概要设计文档；(4(4）概要设计文档评审。）概要设计文档评审。常用的软件结构
49、设计工具是程序结构图（常用的软件结构设计工具是程序结构图（SC),SC),使用它描述软件系使用它描述软件系统的层次和结构关系。统的层次和结构关系。模块用一个矩形表示模块用一个矩形表示,箭头表示模块间的调用关系。箭头表示模块间的调用关系。在结构图中还可以用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递在结构图中还可以用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递的信息。还可用带实心圆的箭头表示传递的是控制信息，带空心圆的的信息。还可用带实心圆的箭头表示传递的是控制信息，带空心圆的箭心表示传递的是数据。箭心表示传递的是数据。第99页全国计算机等级考试公共基础知识结构图的基本形式：基本形式、结构图的基本形式：基本
50、形式、顺序形式、顺序形式、重复形式、重复形式、选择形式。选择形式。结构图有四种模块类型：传入模块、传出模块、变换模块和协调结构图有四种模块类型：传入模块、传出模块、变换模块和协调模块模块.面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法在需求分析阶段，主要分析信息在系统中加工和流动的情况。在需求分析阶段，主要分析信息在系统中加工和流动的情况。面向数据流的设计方法定义一些映射方法，把数据流图变换成结面向数据流的设计方法定义一些映射方法，把数据流图变换成结构图表示的软件结构。构图表示的软件结构。典型的数据流类型有两种：变换型和事务型典型的数据流类型有两种：变换型和事务型.变换型系统结构图由输入、中心变换、