1、第 1 页 共 6 页二级公共基础知识总结第一章 数据结构与算法1.1 算法算法 ：是解题方案的准确而完整的描述。通俗地说，算法就是计算机解题的过程。程序的编制不可能优于算法的设计。其四个基本特征包括：（1）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，不允许有多义性； （2）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；（3）可行性，算法原则上能够精确地执行；（4）拥有足够的情报。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、数据传输。算法的三种基本控制结构： 顺序结构、选择结构、循环结
2、构 。算法效率的度量算法复杂度： 算法时间复杂度 和 算法空间复杂度 。算法时间复杂度：指执行算法所需要的计算工作量。即算法执行过程中所需要的基本运算次数。算法空间复杂度：指执行这个算法所需要的内存空间。包括算法程序所占的空间，输入的初始数据所占的空间，算法执行过程中所需的额外空间。1.2 数据结构的基本概念数据结构：指相互有关联的数据元素的集合。数据结构研究的三个方面：（1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即 数据的逻辑结构 ；（2）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 数据的存储结构 ；（3）对各种数据结构进行的运算。数据的逻辑结构应包含：（1）表示数据元素的信
3、息；（2）表示各数据元素之间的前后件关系(指逻辑关系，与存储位置无关)。数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式称为数据的存储结构,也称数据物理结构。数据的存储结构有顺序、链式等。线性结构的条件，(一个非空数据结构) ：（1）有且只有一个根结点； （2）每一个结点最多有一个前件，也最多有一个后件。非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。1.3 线性表及其顺序存储结构线性表 是由一组数据元素构成，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线性的。非空线性表的结构特征：（1）且只有一个根结点 a1，它无前件；（2）有且只有一个终端结点 an，它无后件；（3）除根结点与终端结点外，其
4、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 n 称为 线性表的长度 ，当 n=0 时，称为 空表 。线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点：（1）线性表中所有元素所占的存储空间是连续的；（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的。顺序表的基本运算：插入、删除。由于须要大量移动数据，所以效率较低。顺序表适用于元素较少或元素不经常变动的情况。 1.4 线性链表结点由两部分组成：(1) 用于存储数据元素值，称为 数据域 ；(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。特点：在链式存储结构中，存储数据结构的存储空间可以不连续，各数据结点的存储顺序与数
5、据元素之间的逻辑关系可以不一致，而数据元素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。链式存储方式即可用于表示线性结构，也可用于表示非线性结构。线性单链表中，HEAD 称为头指针，HEAD=NULL（或 0）称为 空表 。线性链表的基本运算：插入、删除.由于不须要移动数据，所以其效率较高。1.5 栈和队列栈 ：限定在一端进行插入与删除的线性表。其允许插入与删除的一端称为栈顶，用指针 top 表示栈顶位置。不允许插入与删除的另一端称为栈底，用指针 bottom表示栈底。栈按照 “先进后出” （FILO）或 “后进先出 ”（LIFO）组织数据，栈具有记忆作用。栈的存储方式有顺序存储和链式存储。栈的基本运算：
6、(1) 入栈运算，在栈顶位置插入元素；(top+1)(2) 退栈运算，删除元素(取出栈顶元素并赋给一个指定的变量,top-1) ；(3) 读栈顶元素，将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针无变化。队列 ：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。第 2 页 共 6 页用 rear 指针指向队尾，用 front 指针指向队头元素的前一个位置。队列是 “先进先出” （FIFO ）或 “后进后出” （LILO）的线性表。队列运算包括：(1) 入队运算：从队尾插入一个元素；(2) 退队运算：从队头删除一个元素。队列一般采用循环队列的形式。1.6 树与二叉树树是一种简单的非线性结
7、构，其所有元素之间具有明显的层次特性。没有前件的结点只有一个，称为树的根结点。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。在树结构中，一个结点所拥有的后件的个数称为该结点的度，所有结点中最大的度称为树的度。树的最大层次称为树的深度。二叉树 的特点：(1) 非空二叉树只有一个根结点；(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右子树。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，则 k 层上有 2k-1 个结点深度为 m 的满二叉树有 2m-1 个结点。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
8、若干结点。二叉树基本性质：（1）在二叉树的第 k 层上，最多有 2k-1(k1)个结点；（2）深度为 m 的二叉树最多有 2m-1 个结点；（3）度为 0 的结点（即叶子结点）总是比度为 2 的结点多一个；（4）具有 n 个结点的二叉树，其深度至少为 log2n+1,其中log 2n表示取 log2n 的整数部分二叉树存储结构采用 链式存储结构 . 二叉树的遍历：（1） 前序遍历 （DLR ） ，首先访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树；（2） 中序遍历 （LDR ） ，首先遍历左子树，然后访问根结点，最后遍历右子树）（3） 后序遍历 （LRD ）首先遍历左子树，然后访问遍历右子树，最后
9、访问根结点。1.7 查找技术只能使用顺序查找的两种情况：（1）线性表为无序表，不管是顺序存储还是链式存储；（2）表采用链式存储结构，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 ，对于长度为n 的有序线性表，最坏情况只需比较 log2n 次，而顺序查找需要比较 n 次。1.8 排序技术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。交换类排序法：（1）冒泡排序法，需要比较的次数为 n(n-1)/2； (2 ) 快速排序法。插入类排序法：（1）简单插入排序法，最坏情况需要 n(n-1)/2次比较； (2) 希尔排序法，最坏情况需要 O(n1.5)次比较。选择类排序法：（1）简
10、单选择排序法, 最坏情况需要 n(n-1)/2 次比较；(2) 堆排序法，最坏情况需要 O(nlog2n)次比较。第二章 程序设计基础2.1 程序设计设计方法和风格“清晰第一、效率第二”已成为当今主导的程序设计风格。形成良好的程序设计风格需注意： 1、源程序文档化； 2、数据说明的方法； 3、语句的结构； 4、输入和输出。注释分 序言性注释 和 功能性注释 。 2.2 结构化程序设计结构化程序设计方法的四条原则是：1、 自顶向下 ； 2、 逐步求精 ； 3、 模块化 ； 4、 限制使用 goto 语句 。结构化程序设计的特点：只有一个入口和出口2.3 面向对象的程序设计面向对象方法的优点：（1
11、）与人类习惯的思维方法一致； （2）稳定性好； （3）可重用性好；（4）易于开发大型软件产品； （5）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的任何实体，对象是实体的抽象。属性 即对象所包含的信息，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。对象的基本特点：（1）标识惟一性； （2）分类性； （3）多态性； （4）封装性； （5）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。类是对象的抽象，对象是其对应类的一个实例。第 3 页 共 6 页消息 是一个实例与另一个实例之间传递的信息。对象间的通信靠消息传递。继承 是使用已有的类定义作为基础建立新类
12、的定义技术，广义指能够直接获得已有的性质和特征，而不必重复定义他们。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， ；多重继承指一个类允许有多个父类。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第三章 软件工程基础3.1 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。软件的特点包括：（1）软件是一种逻辑实体，具有抽象性；（2）软件的生产与硬件不同，它没有明显的制作过程；（3）软件在运行、使用期间不存在磨损、老化问题；（4）软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性，受计算机系统的限制，这导致了软件移植的问题；（5）软件复杂性高，成本昂贵
13、；（6）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(或工具软件)。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、开发和维护的一整套方法、工具、文档、实践标准和工序。简单的说就是使软件走向工程化。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。软件工程包括 3 个要素： 方法 、 工具 和 过程 。软件工程过程是把软件转化为输出的一组彼此相关的资源活动，包含 4 种基本活动：（1）P(plan)软件规格说明； （2）D(do)软件开发； （3）C(check)软件确认； （4）A(action) 软件演进。软件生命周期 ：软件
14、产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的过程。软件生命周期分三个阶段： 软件定义 、 软件开发 、 运行维护 ，主要活动阶段是：（1）可行性研究与计划制定； （2）需求分析；（3）软件设计（概要设计和详细设计） ； （4）软件实现； （5）软件测试； （6）运行和维护。软件工程的目标：在给定成本、进度的前提下，开发出具有有效性、可靠性、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。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；能按时完成开发，及时交付使用。软件工程的理论和技术性研究的内容主
15、要包括： 软件开发技术 和 软件工程管理 。软件开发环境或软件工程环境是指全面支持软件开发全过程的软件工具的集合。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。软件工程基本原则：抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、一致性、完备性和可验证性。3.2 结构化分析方法需求分析阶段的工作：需求获取，需求分析，编写需求规格说明书，需求评审。需求分析方法有：（1） 结构化需求分析方法 ； 面向数据结构的 Jackson 方法（JSD） ；面向数据流的结构化分析方法（SA） ；面向数据结构的结构化数据系统开发方法（DSSD ） ；（2） 面向对象的分析的方法 （OOA ） 。结构化分
16、析的常用工具： 数据流图 ； 数据字典 ； 判定树 ； 判定表 。（1）数据流图（DFD 图）：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。加工（转换）圆框，输入数据经加工变换产生的输出。数据流箭头，沿箭头方向传递数据的通道，一般在旁边标注数据流名。存储文件（数据源）双横线，表示处理过程中存放各种数据的文件。源、潭方框，表示系统和环境的接口，属系统之外的实体。（2）数据字典(DD)：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、存储成分和中间计算结果有共同的理解。数据字典 是结构化分析的核心。（3）
17、判定树：从问题定义的文字描述中分清哪些是判第 4 页 共 6 页定的条件，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系、并列关系、选择关系，根据它们构造判定树。（4）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而引发的，使用判定表描述比较适宜。软件需求规格说明书的特点：正确性； 无岐义性；完整性； 可验证性 一致性； 可理解性；可修改性； 可追踪性。3.3 结构化设计方法软件设计是确定系统的物理模型 。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 。从工程管理角
18、度来看，软件设计分两步： 概要设计 和详细设计 。软件设计的基本原理是：（1）抽象； （2）模块化； （3）信息隐蔽； （4）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。耦合性是模块间相互连接的紧密程度的度量。内聚性是一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度的度量。在程序结构中各模块的内聚性越强，则耦合性越弱。优秀软件应高内聚，低耦合 ，有利于提高模块的独立性。软件概要设计的基本任务是：（1）设计软件系统结构；（2）数据结构及数据库设计；（3）编写概要设计文档；（4）概要设计文档评审。在结构图(SC)中，模块用一个矩形表示，箭头表示模块间的调用关系。 结构图的基
19、本形式：基本形式、顺序形式、重复形式、选择形式。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、输出三部分组成。事务型数据流的特点是：接受一项事务，根据事务处理的特点和性质，选择分派一个适当的处理单元，然后给出结果。详细设计：是为软件结构图中的每一个模块确定实现算法和局部数据结构，用某种选定的表达工具表示算法和数据结构的细节。常见的过程设计工具有：图形工具（程序流程图(PFD)、N-S 图、 PAD 图、 ） ，表格工具（判定表） ，语言工具（PDL） 。程序流程图中：箭头为控制流、方框为加工步骤、菱形为逻辑条件。3.4 软件测试软件测试的目的：为发现错误而执
20、行程序的过程。软件测试方法： 静态测试 和 动态测试 。静态测试包括代码检查、静态结构分析、代码质量度量。不实际运行软件，主要通过人工进行。动态测试：是基本计算机的测试，主要包括白盒测试方法和黑盒测试方法。测试用例 ：【（输入值集） ， （输出值集） 】白盒测试 ：也称结构测试或逻辑测试。在程序内部进行，主要用于完成软件内部操作的验证。白盒测试主要考虑内部的逻辑结构。主要方法有逻辑覆盖、基本路径测试。黑盒测试 ：也称功能测试或数据驱动测试。是在软件接口处进行，完成功能验证。黑盒测试完全不考虑程序内部的逻辑结构和内部特性，只依据程序的需求和功能规格说明，检查程序的功能是否符合它的设计要求。用于软
21、件确认测试。主要方法有等价类划分法、边界值分析法、错误推测法、因果图等。软件测试过程一般按 4 个步骤进行：单元测试、集成测试、验收测试（确认测试）和系统测试。单元测试是对模块（程序单元）进行，静态动态均有，动态时以白盒为主辅之以黑盒。集成测试是测试、组装软件。确认测试的任务是验证软件的功能和性能及其他特性是否满足了需求规格说明中的各项需求以及软件配置是否完全正确，主要使用黑盒测试。3.5 程序的调试 (debug)程序调试的任务是诊断和改正程序中的错误，主要在开发阶段进行。程序调试的基本步骤：（1）错误定位；（2）修改设计和代码，以排除错误；（3）进行回归测试，防止引进新的错误。软件调试可分
22、为静态调试和动态调试。静态调试主要是指通过人的思维来分析源程序代码和排错，是主要的设计手段，而动态调试是辅助静态调试。主要调试方法有：（1）强行排错法； （2）回溯法；（3）原因排除法。第四章 数据库设计基础4.1 数据库系统的基本概念数据：实际上就是描述事物的符号记录。软件的数据是有一定的结构，有型与值之分，如整型、第 5 页 共 6 页实型、字符型等。而数据的值给出了符合定型的值，如整型值 15。数据库 ：是指在已有数据库管理系统的基础上建立数据库，是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享。数据库存放数据是按数据所提供的数据模式
23、存放的，具有集成与共享的特点。数据库管理系统 ：一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，数据库系统中实现各种数据管理功能的核心软件称为数据库管理系统。数据库管理系统的六大功能：（1）数据模式定义：即为数据库构建其数据框架；（2）数据存取的物理构建：为数据模式的物理存取与构建提供有效的存取方法与手段；（3）数据操纵：为用户使用数据库的数据提供方便，如查询、插入、修改、删除等以及简单的算术运算及统计；（4）数据的完整性、安全性定义与检查；（5）数据库的并发控制与故障恢复；（6）数据的服务：如拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。为完成以上功能，数据库管理系统
24、提供以下的数据语言：（1）数据定义语言(DDL)：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建；（2）数据操纵语言(DML)：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等；（3）数据控制语言(DCL)：负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。数据库管理员：对数据库进行规划、设计、维护、监视等的专业管理人员。数据库系统 ：由数据库（数据） 、数据库管理系统（软件） 、数据库管理员（人员） 、硬件平台（硬件） 、软件平台（软件）五个部分构成的运行实体。对数据库系统需要操作系统的支持.数据库应用系统：由数据库系统、应用软件及应用界面三者组成。数据管理发展的三个阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，
25、数据库系统阶段。而数据独立性最高的是数据库系统。数据库系统的基本特点：数据的集成性 、数据的高共享性与低冗余性 、数据独立性（物理独立性与逻辑独立性） 、数据统一管理与控制。独立性：程序与数据互不依赖。物理独立性：存储设备不会影响数据库的内容。逻辑独立性：数据库被修改后，无需修改相应的应用程序。 数据库系统的三级模式：（1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，全体用户公共数据视图；（2）外模式：也称子模式与用户模式。是用户的数据视图，也就是用户所见到的数据模式；（3）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。数据库系统的两级映射：（1）概念模式到内模式的映射；（
26、2）外模式到概念模式的映射。4.2 数据模型分为：概念数据模型(E-R 模型)逻辑数据模型(关系模型)物理数据模型E-R 模型(实体联系模型)的基本概念（1） 实体 ：现实世界中的事物；(记录)（2） 属性 ：事物的特性；（字段）（3） 联系 ：现实世界中事物间的关系。实体集间的联系有一对一、一对多、多对多的联系。E-R 模型基本概念之间的联接关系：实体是概念世界中的基本单位，属性有属性域，每个实体可取属性域内的值。一个实体的所有属性值叫元组。E-R 模型的图示法：（1）实体集表示法矩形； （2）属性表法椭圆形； （3）联系表示法菱形。关系模型采用二维表来表示，简称 表 ，由表框架及表的元组组
27、成。 一个二维表就是一个关系 。每行数据称为元组。在二维表中凡能唯一标识元组的最小属性称为 键或码 。从所有侯选键中选取一个作为用户使用的键称主键。表 A 中的某属性是某表 B 的键，则称该属性集为 A 的外键或外码。关系中的数据约束：（1）实体完整性约束：约束关系的主键中属性值不能为空值；（2）参照完全性约束：是关系之间的基本约束；（3）用户定义的完整性约束：它反映了具体应用中数据的语义要求。4.3 关系代数关系数据库管理系统能实现的专门关系运算包括：选择、投影、连接。关系模型的基本运算：第 6 页 共 6 页（1） 插入 （2 ） 删除 (3)修改 （4） 查询（包括投影、选择、笛卡尔积运算）还有扩充运算交、除、连接及自然连接运算。在关系运算中，连接运算后得到的新表的属性是运算前表中属性相加。即多于原来关系中属性的个数。4.4 数据库设计与管理数据库设计是数据应用的核心 。数据库设计的根本目标是解决数据共享问题.数据库应用系统的开发阶段 ：需求分析阶段、概念设计阶段、逻辑设计阶段、物理设计阶段、编码阶段、测试阶段、运行阶段、进一步修改阶段。数据库设计分为四个阶段：需求分析阶段，概念设计阶段，逻辑设计阶段，物理设计阶段。
