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計算機二級ppt課件

這是計算機二級ppt課件,包括了數據結構與算法,算法的基本特征,數據的邏輯結構,棧的順序存儲及運算,雙向鏈表和循環鏈表,二叉樹的基本性質,排序技術等內容,歡迎點擊下載。

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全國計算機等級考試 二級公共基礎知識 第一章 數據結構與算法(30%) 考試大綱 1. 算法的基本概念;算法復雜度的概念和意義(時間復雜度與空間復雜度)。 2. 數據結構的定義;數據的邏輯結構與存儲結構;數據結構的圖形表示;線性結構與非線性結構的概念。 3. 線性表的定義;線性表的順序存儲結構及其插入與刪除運算。 4. 棧和隊列的定義;棧和隊列的順序存儲結構及其基本運算。 5. 線性單鏈表、雙向鏈表與循環鏈表的結構及其基本運算。 6. 樹的基本概念;二叉樹的定義及其存儲結構;二叉樹的前序、中序和后序遍歷。 7. 順序查找與二分法查找算法;基本排序算法(交換類排序,選擇類排序,插入類排序)。 知識點歸納 算法的基本概念 所謂算法是指解題方案的準確而完整的描述。嚴格來說,一個算法必須具有以下五個主要特征: 算法的基本特征 一個算法應該具有以下五個重要的特征: 算法的基本概念 算法的組成要素 算法中對數據的運算和操作 算法的控制結構 算法設計基本方法 列舉法 歸納法 遞推 遞歸 減半遞推 回溯法 算法的復雜度 算法的復雜度可分為時間復雜度和空間復雜度,是衡量算法優劣的量度。 1.算法的時間復雜度 算法的時間復雜度是指執行算法所需要的工作量。一般情況下,算法中的基本操作重復執行的次數是問題規模n的某個函數f(n)。 算法的復雜度 算法的空間復雜度 算法的空間復雜度是指執行這個算法所需要的內存空間?臻g復雜度作為算法所需存儲空間的量度 數據結構 利用計算機進行數據處理是計算機應用的一個重要領域。數據結構主要研究和討論以下三個方面的問題: 數據集合中各數據元素之間的邏輯關系,即數據的邏輯結構。 在對數據進行處理時,各數據元素在計算機中的存儲關系,即數據的存儲結構。 對各種數據結構進行的運算。 數據的邏輯結構 數據邏輯結構是對數據元素之間存在的邏輯關系的描述,它可以用一個數據元素的集合和定義在此集合上的若干關系表示。 與數據在計算機中的存儲位置無關,是獨立于計算機的。 數據的存儲結構 數據的存儲結構是數據元素及其關系在計算機存儲器中的表示。存儲結構的主要內容是指在存儲空間中使用一個存儲結點來存儲一個數據元素,在存儲空間中建立各存儲結點之間的關聯,來表示數據元素之間的邏輯關系。 常見的存儲結構: 順序存儲結構 鏈式存儲結構 索引存儲結構 散列存儲結構 線性結構和非線性結構 線性結構 在數據元素的非空有限集合中,線性結構的邏輯特征如下: 存在一個唯一的被稱為“第一個”的數據元素 存在一個唯一的被稱為“最后一個”的數據元素 除第一個之外,集合中的每個數據元素均有且只有一個直接前驅 除最后一個之外,集合中的每個數據元素均有且只有一個直接后繼 非線性結構 非線性結構的邏輯特征是:一個結點可能有多個直接前驅和直接后繼,樹和圖都屬于非線性結構。 線性表 通常以下列 n 個數據元素的序列”表示線性表 :    (a1,a2 ,...,ai ,...,an) 序列中數據元素的個數 n 定義為線性表的表長;n=0 時的線性表被稱為空表。稱 i 為ai在線性表中的位序。 線性表的順序存儲 線性表的順序存儲結構用一組地址連續的存儲單元依次存放線性表中的數據元素,即以“存儲位置相鄰”表示“位序相繼的兩個數據元素之間的前驅和后繼的關系,并以表中第一個元素的存儲位置作為線性表的起始地址,稱作線性表的基地址。 線性表的插入和刪除運算 插入運算是指在線性表的某個指定位置增加一個新結點。 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,然后將新元素插入到第i項。 刪除運算是指撤銷結構中的某個結點。 一般情況,要刪除第i(1≤i≤n)個元素,要從第i+1個元素開始,直到第n個元素,共n-i個元素依次向前移動一個位置。 棧 棧是限定僅在表的一端進行插入和刪除操作的線性表。允許插入和刪除的一端稱為棧頂,另一端稱為棧底。 棧頂元素總是最后被插入的元素,從而也是最先被刪除的元素;棧底元素總是最先被插入,也是最后被刪除的元素。因此,棧是一種后進先出的線性表。 通常用指針top指示棧頂位置,用指針bottom指示棧底位置。 棧的順序存儲及運算 用一維數組S(1:m)作為棧的順序存儲空間,m為棧的最大容量。top=0表示棧為空,top=m表示棧滿。 棧的操作 入棧:在棧頂位置插入一個新元素,棧頂指針top加1。 退棧:取出棧頂元素并賦值給一個指定的變量,棧頂指針top減1。 取棧頂元素:將棧頂元素的值賦給一個指定的變量,不刪除棧頂元素,棧頂指針不變。 隊列 隊列是一種先進先出的線性表,它只允許在表的一端插入元素(隊尾),在另一端刪除元素(隊頭)。通常定義頭指針front指向隊頭元素的前一個位置,定義尾指針rear指向隊尾元素的位置。 隊列是一種先進先出的數據結構。 向隊尾插入一個元素的操作稱為入隊,從隊頭刪除一個元素的操作稱為退隊。 循環隊列 將隊列存儲空間的最后一個位置繞到第一個位置,形成邏輯上的環狀空間。 循環隊列初始狀態為空,即front=rear=m。 入隊操作時,rear加1,若rear=m+1,則置rear=1; 退隊操作時,front加1,若front=m+1,則置front=1。 在循環隊列為空或為滿時,均有front=rear,因此需要設置標志s進行區分,定義s=0表示隊列為空,s=1表示隊列非空。 單鏈表 線性表的鏈式存儲結構的特點是用一組任意的存儲單元(可以連續,也可以不連續)存儲線性表的數據元素,為了表示每個數據元素ai與其直接后繼元素ai+1之間的邏輯關系,對數據元素ai來說,除了存儲其本身的信息(數據域)之外,還需要存儲其后繼元素的存儲位置信息(指針域)。 指針域中存儲的信息稱為指針或鏈,N個結點鏈接成一個鏈表,即為線性表的鏈式存儲結構。由于結點中只包含一個指針域,故稱為單鏈表。 單鏈表 通常以單鏈表中第一個數據元素的存儲地址作為作為單鏈表的地址,稱為頭指針。整個鏈表的存儲必須從頭指針開始(順序存取),頭指針指示鏈表中第一個結點的存儲位置。最后一個數據元素沒有直接后繼,其指針域為空。 單鏈表的插入和刪除 雙向鏈表和循環鏈表 在雙向鏈表中的結點包含兩個指針域,其中一個指向直接后繼,另一個指向直接前驅。 循環鏈表的特點是表中最后一個結點的指針域指向第一個結點,整個鏈表成為一個由鏈指針相鏈接的環。據此,從表中任一節點出發均可找到表中其它結點。在循環鏈表中增加了一個表頭結點,其指針域指向第一個元素結點,頭指針則指向頭結點。 樹及其基本概念 樹是一種簡單的非線性結構,在樹中,所有的數據元素之間具有明顯的層次性關系。 樹是(n≥0)個結點的有限集合,在任意一棵非空樹中: (1)有且僅有一個特定的結點稱為根結點。 (2)當n>1時,其余的結點可分為m個互不相交的子集T1,T2,…Tm,其中每個有限子集本身又是一棵樹,并且稱為根的子樹。 集合為空的樹簡稱為空樹;樹中的元素稱為結點。 樹的主要術語 結點的度:結點擁有的子樹數。 葉節點(終端結點):度為0的結點。 雙親、孩子和兄弟:結點的子樹的根節點稱為該結點的孩子,該結點稱為孩子結點的雙親結點。同一個雙親結點的孩子互稱為兄弟。 層次:結點的層次從根開始定義,根為第一層,根的孩子為第二層。 深度:樹中結點的最大層次稱為樹的深度或高度。 樹型結構的常用術語 樹型結構的常用術語 二叉樹 二叉樹是n(n≥0)個數據元素的有限集,它或為空集,或者含有唯一的稱為根的元素,且其余元素分成兩個互不相交的子集,每個子集自身也是一棵二叉樹,分別稱為根的左子樹和右子樹。 二叉樹是另一種樹型結構,其特點是每個結點至多有兩棵子樹,并且二叉樹的子樹有左右之分,其順序不能任意顛倒。 二叉樹的基本性質 性質1 在二叉樹的第i層上至多有2i-1個結點(i≥1) 性質2 深度為k的二叉樹至多有2k -1個結點(k≥1) 性質3 對任何一棵二叉樹T,如果其終端結點數為n0,度為2的結點數為n2 ,則:n0 =n2+1 性質4 具有n個結點的二叉樹,其深度至少為[log2n] +1 滿二叉樹和完全二叉樹 滿二叉樹除最后一層外,每一層上的所有結點都有兩個子節點,也就是說每一層上的結點數都達到最大值,即在滿二叉樹的第k層上有2k-1個結點,且深度為m的滿二叉樹有2m-1個結點。 完全二叉樹除最后一層外,每一層上的結點數均達到最大值,在最后一層上只缺少右邊的若干結點。具有n個結點的完全二叉樹,其深度為[log2n] +1。 從以上定義可知,滿二叉樹也是完全二叉樹,反之則不然。 二叉樹的基本性質 性質5 如果對一棵有 n 個結點的完全二叉樹(其深度為[log2n] +1)的結點按層序(從第1層到第[log2n] +1 層,每層從左到右)從1起開始編號,則對任一編號為 i 的結點(1≤i≤n),則:  (1) 如果 i=1,則編號為 i 的結點是二叉樹的根,無雙親;如果 i>1,則其雙親結點 parent(i)的編號是[i/2]。  (2) 如果 2i>n,則編號為 i 的結點無左孩子(編號為 i 的結點為葉子結點);否則其左孩子結點 lChild(i) 的編號是 2i 。  (3) 如果 2i+1>n,則編號為 i 的結點無右孩子;否則其右孩子結點 rChild(i) 的編號是結點 2i+1。 二叉樹的鏈式存儲結構 在二叉樹的鏈式存儲結構中,每個結點設置三個域,即數據域,左指針域和右指針域,兩個指針域分別存儲左右子樹根節點的存儲位置,即指針。 二叉樹的鏈式存儲結構 二叉樹的遍歷 二叉樹的遍歷指不重復地訪問二叉樹的所有結點。從二叉樹的結構定義得知,二叉樹是由"根結點"、"左子樹"和"右子樹"三部分構成,則遍歷二叉樹的操作可分解為"訪問根結點"、"遍歷左子樹"和"遍歷右子樹"三個子操作,并且由二叉樹的遞歸定義可知,遍歷左子樹和遍歷右子樹可如同遍歷二叉樹一樣"遞歸"進行。 二叉樹的遍歷 查找 查找是指在一個給定的數據結構中查找某個指定的元素。 順序查找 順序查找一般是指在線性表中查找指定元素,基本方法如下:從線性表的第一個元素開始,依次將線性表中的元素與被查找元素進行比較,若相等則表示找到,即查找成功;若線性表中的所有元素與被查找元素都不相等,則查找失敗。 順序查找:最好情況比較1次,最壞情況比較n次 如果線性表為無序表,即表中元素的排列是無序的,則不管線性表采用順序存儲還是鏈式存儲,都必須使用順序查找。 如果線性表有序,但采用鏈式存儲結構,則也必須使用順序查找。 查找 二分查找(折半查找) 二分查找法只適用于順序存儲的有序表。先確定待查目標元素所在范圍(區間),然后逐步縮小范圍直至找到該元素,或者當查找區間縮小到0也沒有找到目標元素為止。 查找過程中,給定值首先和處于待查區間"中間位置"的關鍵字進行比較,若相等,則查找成功,否則將查找區間縮小到"前半個區間" 或 "后半個區間" 之后繼續進行查找。 折半查找 查找 二分查找(折半查找):由于每次都可以減少一半的元素,所以最壞時間復雜度為log(2n) 排序 排序是指將一個無序序列整理成按值遞增或遞減(本章均采用遞增規則)的有序序列。 排序可以在各種不同的存儲結構上實現,本章所介紹的算法以順序存儲的線性表為排序對象,在程序設計語言中就是一維數組。 排序的算法種類很多,主要包括交換類排序、插入類排序、選擇類排序等。 排序技術 交換類排序法 冒泡排序 快速排序 插入類排序法 簡單插入排序 希爾排序 選擇類排序法 簡單選擇排序 堆排序 排序法小結: 最壞時間復雜度: 冒泡排序法、快速排序、簡單選擇排序法、簡單插入排序:  最壞情況需要n(n-1)/2次比較; 希爾排序法: 最壞情況需要O(n1.5)次比較; 堆排序法, 最壞情況需要O(nlog2n)次比較; 平均速度最快排序:快速排序 最好、最壞、平均三種復雜度都相同的排序方法: 堆排序 第二章 程序設計基礎(15%) 考試大綱 1. 程序設計方法與風格。 2. 結構化程序設計。 3. 面向對象的程序設計方法,對象,方法,屬性及繼承與多態性。 知識點歸納 程序設計方法 程序設計是一門技術,需要相應的理論、方法和工具來支持。就程序設計方法和技術的發展而言,主要經歷了結構化的程序設計和面向對象的程序設計階段。 在程序設計中,通常采用“自頂向下,逐步求精”的方法,即把一個模塊的功能逐步分解,細化為一系列具體的步驟,進而轉換成一系列用某種程序設計語言編寫的程序。 程序設計風格 除了程序設計設計方法和技術之外,程序風格也是非常重要的。良好的程序設計風格概括起來包括以下及格方面: 源程序文檔化 數據說明的方法 語句的結構 輸入和輸出 程序設計風格 源程序文檔化 標識符的命名 程序的注釋 序言性注釋 功能性注釋 程序的視覺組織 數據的說明 數據說明的次序應該規范化 說明語句中變量的安排有序化 使用注釋說明復雜的數據結構 程序設計風格 語句結構 在一行內只寫一條語句 程序編寫應優先考慮清晰性 除非對效率有特殊要求,程序編寫要做到清晰第一,效率第二 首先要保證程序正確,然后才要求提高速度 避免使用臨時變量而使程序的可讀性下降 避免不必要的轉移 盡可能使用庫函數 避免使用復雜的條件語句 盡量減少使用“否定”條件的條件語句 數據結構要有利于程序的簡化 要模塊化,使模塊功能盡可能單一化 利用信息隱蔽,確保每一個模塊的獨立性 從數據出發構造程序 不要修補不好的程序,要重寫編寫 程序設計風格 輸入和輸出 對所有輸入數據檢驗合法性 檢查輸入項的各種重要組合的合法性 輸入格式要簡單,以使輸入的步驟和操作盡可能簡單 輸入數據時,應允許使用自由格式 應允許缺省值 輸入一批數據時,最好使用輸入結束標志 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,同時在數據輸入結束時,應在屏幕上給出狀態信息 當程序設計語言對輸入格式有嚴格要求時,應保持輸入格式與輸入語句的一致性;給所有的輸出加注釋,并設計輸出報表格式。 結構化程序設計 結構化程序設計的原則 自頂向下。程序設計時,應先考慮總體,后考慮細節;先考慮全局目標,后考慮局部目標。不要一開始就過多追求細節,先從最上層總目標開始設計,逐步使問題具體化。 逐步求精。對復雜的問題,應設計一些子目標過渡,逐步細化。 模塊化。一個復雜問題肯定是有若干簡單問題構成。模塊化是把程序要解決的總目標分解為分目標,再進一步分解為具體的小目標,每個小目標成為一個模塊。 嚴格限制GOTO語句的使用。 結構化程序設計的基本結構和特點 程序由一些基本結構組成,任何一個程序都可以用三種基本控制結構組成:順序結構、選擇結構和循環結構,并且具有如下特點:單入口、單出口、結構中無死循環,程序中三種基本控制結構之間形成順序執行關系。 一個大型程序應按功能分割成一些模塊,并把這些模塊按層次關系進行組織。 在程序設計時應采用自頂向下、逐步細化的實施方法。 面向對象程序設計 面向對象方法的基本概念 1.對象、類和屬性 在面向對象程序設計中,對象是程序的基本單位。對象可以表示客觀世界中的任何實體,是對問題域中某個實體的抽象。每個對象可以用它本身的一組屬性和它可以執行的一組操作來定義。類是對一組具有共同屬性和相似行為的對象的一種抽象,描述了屬于該類的所有對象的性質。 2.方法 方法有稱為操作或服務,它描述了對象執行的功能,若通過消息傳遞,還可為其他對象使用。 面向對象方法的基本概念 3.繼承:繼承是對象方法的一個重要特征。指一個類(子類)直接使用另一個類(父類)的所有屬性和方法。它可以減少相似類的重復說明,從而體現一般性和特殊性的原則。 4.多態性:多態性可以用“一個對外界面,多個內部實現”來表示?梢酝ㄟ^方法重載和方法重寫來實現多態。重載指一個類中可以有多個具有相同名稱的方法,由傳遞給它們的不同個數和類型的參數來決定執行那個方法。重寫指子類可以重新實現父類的某些方法,使其具有自己的特征。多態性機制增加了面向對象軟件系統的靈活性,提高了軟件的可重用性和可擴充性。 5.消息:面向對象系統中的對象之間是通過消息機制彼此相互合作的,消息是一個對象與另一個對象之間傳遞的信息,它請求對象執行某一處理或回答某一要求的信息。 面向對象程序設計的特點 按照人的思維方式對客觀世界進行抽象 穩定性好 可重用性好 易于開發大型軟件 可維護性好 第三章 軟件工程基礎 考試大綱 1. 軟件工程基本概念,軟件生命周期的概念,軟件工具與軟件開發環境。 2. 結構化分析方法,數據流圖,數據字典,軟件需求規格說明書。 3. 結構化設計方法,總體設計與詳細設計。 4. 軟件測試的方法,白盒測試與黑盒測試,測試用例設計,軟件測試的實施,單元測試、集成測試和系統測試。 5. 程序的調試,靜態調試與動態調試。 知識點歸納 軟件定義和特點 計算機軟件式計算機系統中與硬件相互依存的另一部分,是包括程序、數據及相關文檔的完整集合。計算機軟件具有如下特點: 軟件是一種邏輯實體,具有抽象性 軟件生產沒有明顯的制造過程 軟件在運行、使用期間不存在磨損、老化問題 軟件的開發、運行對計算機系統具有依賴性 軟件復雜性高,成本昂貴 軟件開發涉及諸多社會因素 軟件危機 所謂軟件危機是指在計算機軟件開發和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題,包括: 軟件需求的增長得不到滿足 軟件開發成本和進度無法控制 軟件質量難以保證 軟件不可維護或可維護性低 軟件成本不斷提高 軟件開發生產率的提高趕不上硬件的發展和應用需求的增長。 軟件工程 為了消除軟件危機,提出了軟件工程學。軟件工程是應用于計算機軟件定義、開發和維護的一整套方法、工具、文檔、實踐標準和工序。 軟件工程的三要素 方法 工具 過程 軟件工程過程 軟件工程過程是把輸入轉化為輸出的一組彼此相關的資源和活動。它包括兩方面含義: 1. 軟件工程過程是指為獲得軟件產品,在軟件工具支持下由軟件工程師完成的一系列工程活動。通常包括四種基本活動: P(Plan):軟件規格說明 D(Do):軟件開發 C(Check):軟件確認 A(Action):軟件演進 2.從軟件開發的觀點看,軟件工程過程是使用適當的資源,為開發軟件進行的一組開發活動,在活動結束時將輸入(用戶需求)轉化為輸出(軟件產品)。 軟件生命周期 軟件從提出、實現、使用、維護到停止使用的過程稱為軟件的生命周期。一般包括以下幾個階段: 可行性研究與計劃制定 需求分析 軟件設計 軟件實現 軟件測試 運行和維護 軟件工程目標與原則 軟件工程的目標是在給定成本、進度的前提下,開發出具有有效性、可靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可適應性、可移植性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶需求的軟件產品。 為達到上述目標,在軟件開發的過程中,必須遵循軟件工程的基本原則: 抽象 信息隱蔽 模塊化 局部化 確定性 一致性 完備性 可驗證性 軟件開發工具與軟件開發環境 軟件開發工具對過程和方法提供自動或半自動的支持。當這些工具被集成起來使得一個工具產生的信息可以被另外一個工具使用時,一個支持軟件開發的系統就建立起來了,稱為計算機輔助軟件工程(CASE)。CASE集成了軟件、硬件和一個軟件工程數據庫(包含了有關分析、設計、程序構造和測試的重要信息)從而創建了一個軟件開發環境。 結構化分析方法 結構化分析方法大多使用自頂向下、逐層分解的系統分析方法來定義系統需求。在結構化分析的基礎上,完成系統的規格說明,建立系統的一個自頂向下的任務分析模型。結構化分析方法是一種建模技術,模型的核心是數據辭典,它描述了所有在目標系統中使用和生成的數據對象。結構化分析常用的工具: 數據流圖(DFD):描述數據在系統中如何被傳送或變換以及描述如何對數據流進行變換的功能,用于功能建模。 數據字典 判定樹 判定表 數據流圖 數據流圖是描述數據處理過程的工具,它從數據傳遞和加工的角度,來刻畫數據流從輸入系統到從系統輸入的移動變換過程。 數據流圖的基本元素 外部實體 數據流 處理(加工) 數據存儲 數據字典 數據字典是關于數據的信息的集合,對數據流圖中的各個元素進行完整的定義和說明。數據流圖和數據字典共同構成系統的邏輯模型。 數據字典通常包含的信息有:名稱、別名、何處使用、如何使用、內容描述以及補充信息等。 軟件需求 軟件需求包括:功能需求、性能需求、環境需求、可靠性需求、安全保密需求、用戶界面需求、資源使用需求、成本消耗需求、開發進度需求等。 需求分析應交付的主要文檔是軟件需求規格說明書(SRS)。 結構化設計 結構化設計就是采用最佳的可能方法設計系統的各個組成部分以及個成分之間的內部聯系的技術。也就是說,結構化設計是這樣一個過程:它決定用哪些方法把哪些部分聯系起來,才能解決好某個具體的有清楚定義的問題。從工程管理的角度看,軟件設計分兩步完成: 1.概要設計,即總體設計。將軟件需求轉化為數據結構和軟件的系統結構。常用的軟件結構設計工具是結構圖(Structure Chart)。 2.詳細設計:即過程設計。通過對結構表示進行細化,得到軟件詳細的數據結構和算法。過程設計常用的工具有:程序流程圖、N-S圖、PAD圖、過程設計語言PDL(偽碼)。 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的過程,其目的在于檢驗它是否滿足規定的需求或弄清預期結果與實際結果之間的差別。 軟件測試是為了發現錯誤而執行程序的過程。 一個好的測試用例是指可能找到迄今為止尚未發現的錯誤的用例。 一個成功的測試是發現了至今尚未發現的錯誤的測試。 測試不能表明軟件中不存在錯誤,它只能說明軟件中存在錯誤。 測試技術與方法綜述 從是否需要執行被測試軟件的角度,可將測試分為靜態測試和動態測試。 靜態測試主要包括代碼檢查、靜態結構分析、代碼質量度量等。 動態測試是基于計算機的測試,是為了發現錯誤而執行程序的過程,或者說,是根據軟件開發的各個階段的規格說明和程序的內部結構而精心設計的一批測試用例,并利用這些測試用例去運行程序,以發現程序錯誤的過程。 測試技術與方法綜述 按照功能劃分,可將軟件測試分為黑盒測試和白盒測試。 黑盒測試將測試對象看作一個黑盒,不考慮程序內部的邏輯結構和內部特性,只依據程序的需求規格說明,檢查程序的功能是否符合它的功能說明。這種測試又稱為功能測試或數據驅動測試。 白盒測試把測試對象看作一個透明的盒子,利用程序內部的邏輯機構及有關信息,設計或選擇測試用例,對程序的所有邏輯路徑進行測試。通過在不同點檢查程序的狀態,確定實際的狀態是否與預期的一致。這種測試又稱為結構測試或邏輯驅動測試。 軟件測試的實施 軟件測試按四個步驟進行: 單元測試:對軟件設計的最小單位-模塊進行正確性的測試,其目的是發現各模塊內部可能存在的各種錯誤。 集成測試:是測試和組裝軟件的過程,它是在把模塊按照設計要求組裝起來的同時進行測試,主要目的是發現與接口有關的錯誤。 確認測試:任務是驗證軟件的功能和性能以及其他特性是否滿足了需求規格說明中確定的各種需求,以及軟件配置是否完全、正確。 系統測試:將通過確認測試的軟件,作為整個計算機系統的一個元素,與計算機硬件、外設、支持軟件、數據以及人員等其他系統元素組合在一起,在實際運行環境中對其進行一系列的集成測試和確認測試。 程序調試 程序調試的任務是診斷和修正程序中的錯誤。 調試的方法: 強行排錯法 回溯法 原因排除法 第四章 數據庫設計基礎 考試大綱 1. 數據庫的基本概念:數據庫,數據庫管理系統,數據庫系統。 2. 數據模型,實體聯系模型及E-R圖,從E-R圖導出關系數據模型。 3. 關系代數運算,包括集合運算及選擇、投影、連接運算,數據庫規范化理論。 4. 數據庫設計方法和步驟:需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計的相關策略。 知識點歸納 數據庫的定義 1.長期存放在計算機內,有組織的、可共享的數據集合。數據庫中的數據按一定的數據模型組織、描述和存儲,具有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性。 2.數據庫是由一個互相關聯的數據的集合和一組用以訪問這些數據的程序組成的。 數據庫管理系統(DBMS) 數據庫管理系統是一個幫助用戶創建和管理數據庫的應用程序的集合。因此,數據庫管理系統也就是一個可以幫助完成定義、構造和操縱數據庫等處理目的的通用軟件系統。其主要功能如下: 數據模式定義 數據存取的物理構建 數據操縱 數據的完整性、安全性定義和檢查 數據庫的并發控制和故障恢復 數據的服務 為完成上述功能,DBMS提供了相應的語言: 數據定義語言(DDL) 數據操縱語言(DML) 數據控制語言(DCL) 數據庫系統 數據庫系統是由數據庫、數據庫管理系統、數據庫管理員、硬件平臺和軟件平臺等幾個部分組成的完整的運行實體。 數據庫系統的特點 數據的集成性 數據的高共享性和低冗余性 數據的獨立性 數據統一管理和控制 數據庫系統的內部體系結構 三級模式 概念模式:數據庫系統中全局數據邏輯結構的描述,全體用戶的數據視圖 外模式:又稱為用戶模式,是每個用戶的局部數據描述,用戶的數據視圖 內模式:又稱為物理模式,是數據庫物理存儲結構和物理存取方法的描述 二級映射 概念模式到內模式的映射 外模式到概念模式的映射 數據模型 數據是現實世界符號的抽象,數據模型是現實世界數據特征的抽象,它從抽象層次上描述了系統的靜態特征、動態行為和約束條件,為數據庫系統的信息表示和操作提供一個抽象的框架。數據模型描述的內容包括三部分: 數據結構 數據操作 數據約束 數據模型按不同的應用層次分成三種類型: 概念數據模型 邏輯數據模型 物理數據模型 實體聯系(ER)模型 概念模型是面向現實世界的,其出發點是有效地模擬顯示世界,給出數據的概念化結構。實體聯系模型是一種廣泛使用的概念模型,該模型將現實世界的要求轉化為實體、聯系和屬性等幾個基本概念,并用ER圖直觀地表示出來。 ER模型的基本概念 實體:概念世界中的基本單位,它們是客觀存在且能相互區別的事物。凡具有共性的實體可以組成一個集合稱為實體集。 屬性:屬性用來描述實體的特征。一個實體可以有多個屬性,每個屬性可以有值,一個屬性的取值范圍稱為該屬性的值域。 聯系:聯系反映概念世界中的實體集之間存在的一定關系。 一對一聯系(1:1) 一對多聯系(1:M) 多對多聯系(M:N) ER圖 ER圖是實體聯系模型的直觀圖形表示。 實體用矩形表示,并在矩形中標明實體的名稱。 屬性用標有屬性名稱的橢圓表示,而且必須用線將屬性與其所屬的實現相連。 關系用標明關系名稱的菱形表示,關系的名稱一般是動詞。關系將相關的實體連接在一起并在實體旁標注關系的基數。 關系模型 1. 關系模型的數據結構 在用戶觀點下,關系模型中數據的邏輯結構是一張二維表,它由行和列組成。在關系數據庫管理系統中,數據的外部視圖就是關系或表的集合。關系數據庫中,每一種關系都有唯一的名稱。 關系模型的基本概念 屬性:關系中的每一列都稱為屬性,每一個屬性表示了其下數據的含義。表中的每一列在關系范圍內有唯一的名稱。 元組:關系中的行稱為元組。元組定義了一組屬性值。 主碼:表中的某個屬性組,它可以唯一確定一個元組。 關系的基本性質 元組的個數是有限的。 列是同質的,即每一列中的分量是同一類型的數據,來自同一個域。 不同的列可以出自同一個域,稱其中的每一列為一個屬性,不同的屬性要給予不同的屬性名。 列的順序無所謂,即列的次序可以任意交換。 任意兩個元組不能完全相同。 行的順序無所謂,即行的次序可以任意交換。 分量必須取原子值,即每一個分量都必須是不可分的數據項。 關系模型 2.關系操縱 關系模型的數據操縱即建立在關系上的數據操縱,一般有查詢、增加、刪除及修改四種操作。 3.關系模型的約束 實體完整性約束 參照完整性約束 用戶自定義完整性約束 關系模型的基本運算 查詢 選擇、投影、連接、并、交、差 數據更新 插入、刪除、更新 關系操作的特點 集合操作方式,即操作的對象和結果都是集合。 關系操作:插入、刪除、更新 關系操作:選擇 選擇操作:應用于一個關系并產生一個新關系,新關系中的元組是元關系中元組的子集。選擇操作根據要求從原關系中選擇部分元組,屬性的數量保持不變。 關系操作:投影 投影:用于一個關系并產生一個新關系,新關系中的屬性是原關系中屬性的子集。投影操作中元組的數量保持不變。 關系操作:連接 連接:基于共有屬性將兩個關系組合。 關系的操作(集合操作:并、交、差) 數據庫設計 數據庫設計的基本任務是根據用戶對象的信息需求、處理需求和數據的支持環境設計出數據模式。數據庫的設計通常分為幾個階段:需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計。 數據庫設計 需求分析:通過詳細調查現實世界要處理的對象,充分了解原系統的工作概況,明確用戶的各種需求,然后在此基礎上確定新系統的功能。 概念設計:目的是分析數據間內在語義關聯,在此基礎上建立一個數據庫的抽象模型。方法有以下兩種: 集中式模式設計法 視圖集成設計法 數據庫設計 邏輯設計:主要工作是將ER圖轉換成指定的RDBMS中的關系模式,并利用規范化理論對邏輯數據模型進行優化。 ER圖中的實體和聯系都可以表示成關系,ER圖中的屬性也可以轉換成關系的屬性。 物理設計:主要目標是對數據內部物理結構作調整并選擇合理的存取路徑,以提高數據庫訪問速度及有效利用存儲空間。 數據庫管理 數據庫的建立 數據庫的調整 數據庫的重組 數據庫安全性控制與完整性控制 數據庫的故障恢復 數據庫監控

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