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

1、全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)公共基礎(chǔ)知識(shí)一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指的是數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)反映一個(gè)數(shù)據(jù)的內(nèi)部構(gòu)成，即一個(gè)數(shù)據(jù)由哪些成分構(gòu)成、以什么方式構(gòu)成、呈現(xiàn)什么樣的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之分。邏輯上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，而物理上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)安排。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)存在的形式。算法是解題的步驟，是指令的有限序列。它們規(guī)定了解決某一特定類型問(wèn)題的一系列運(yùn)算，是對(duì)解題方案的準(zhǔn)確與完整的描述。一個(gè)問(wèn)題的解決方案要以算法為基礎(chǔ)。1.1 概念介紹 算法的時(shí)間復(fù)雜度：算法的時(shí)間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量。算法的工作量

2、用算法所執(zhí)行的基本運(yùn)算次數(shù)來(lái)度量，而算法所執(zhí)行的基本運(yùn)算次數(shù)是問(wèn)題規(guī)模的函數(shù)，即 算法的工作量=f(n)其中n是問(wèn)題的規(guī)模。 例如，兩個(gè)n階矩陣相乘所需要的基本運(yùn)算(即兩個(gè)實(shí)數(shù)的乘法)次數(shù)為n3，即計(jì)算工作量為n3，也就是時(shí)間復(fù)雜度為n3。 算法的空間復(fù)雜度：算法的空間復(fù)雜度一般是指執(zhí)行這個(gè)算法所需要的內(nèi)存空間。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)元素相互之間的關(guān)系，稱為結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)：是指反映數(shù)據(jù)元素之間邏輯關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間中的存放形式。也稱數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。各數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間中的位置關(guān)系與它們的邏輯關(guān)系不一定是相同的。同一種數(shù)據(jù)的邏輯

3、結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要表示成任意一種或幾種不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的順序存儲(chǔ)方式：是將邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置上亦相鄰的存儲(chǔ)單元里。也就是將所有存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)相繼存入在一個(gè)連續(xù)相鄰的存儲(chǔ)區(qū)里。數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式：是在存儲(chǔ)每個(gè)結(jié)點(diǎn)信息的同時(shí)，增加一個(gè)指針來(lái)表示結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系。該方式不要求邏輯上相鄰結(jié)點(diǎn)在物理位置上亦相鄰，結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。因此，鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由兩部分組成：一部分用于存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)本身的信息，稱為數(shù)據(jù)域；另一部分用于存儲(chǔ)該結(jié)點(diǎn)的后繼結(jié)點(diǎn)(或前驅(qū)結(jié)點(diǎn))的存儲(chǔ)單元地址，稱為指針域。指針域可以包含一個(gè)或多個(gè)指針，這由結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系所決定。線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)如果在一

4、個(gè)線性結(jié)構(gòu)中，一個(gè)數(shù)據(jù)元素都沒有，則稱該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性結(jié)構(gòu)的邏輯特征：在一個(gè)非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除第一個(gè)數(shù)據(jù)元素只有一個(gè)后繼沒有前驅(qū)、最后一個(gè)數(shù)據(jù)元素只有一個(gè)前驅(qū)沒有后繼外，其他的每一個(gè)數(shù)據(jù)元素僅有一個(gè)前驅(qū)和一個(gè)后繼。線性結(jié)構(gòu)也稱為線性表。注：某個(gè)元素直接相鄰的前一個(gè)元素稱為此元素的前驅(qū)、直接相鄰的后一個(gè)元素稱為此元素的后繼。非線性結(jié)構(gòu)的邏輯特征：在一個(gè)非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，某數(shù)據(jù)元素可能有多于一個(gè)前驅(qū)或后繼。如樹型結(jié)構(gòu)等。習(xí)題：（一）選擇題(單選)1. 算法的時(shí)間復(fù)雜度是指（D）A) 算法的執(zhí)行時(shí)間B) 算法所處理的數(shù)據(jù)量C) 算法程序中的語(yǔ)句或指令條數(shù)D) 算法在執(zhí)行過(guò)程中所需要的基

5、本運(yùn)算次數(shù)1.2線性表線性表是由同一類型的數(shù)據(jù)元素構(gòu)成的一種線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。是一種最基本、最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表常用的存儲(chǔ)方式有兩種：順序存儲(chǔ)方式和鏈接存儲(chǔ)方式。線性表的數(shù)學(xué)定義：L=(a1,a2,a3,an)說(shuō)明：線性表是具有相同類型的n(n0)個(gè)數(shù)據(jù)元素組成的有限序列。L：為表的名稱。ai(i=1,2, ,n)：為表的元素，也稱為線性表中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。它可以是一個(gè)數(shù)、一個(gè)字符、一個(gè)字符串，也可以是一條記錄，還可以是復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)象。a1是a2的前驅(qū)、a2是a1的后繼， a2是a3的前驅(qū)、a3是a2的后繼，依次類推。n：為線性表的長(zhǎng)度(元素個(gè)數(shù))，當(dāng)n=0時(shí)稱線性表為空表。線性表的特點(diǎn)：在非空

6、的線性表中：存在唯一的一個(gè)“第一個(gè)元素”(根結(jié)點(diǎn))。存在唯一的一個(gè)“最后一個(gè)元素”(終端結(jié)點(diǎn))。除第一個(gè)元素外，其他的元素均有唯一的前驅(qū)。除最后一個(gè)元素外，其他的元素均有唯一的后繼。1.3棧和隊(duì)列棧和隊(duì)列本質(zhì)上也是線性表，只是它們的操作受到了限制。1.3.1棧棧是限定僅在表尾進(jìn)行插入和刪除操作的線性表。表尾稱為棧頂(top)，表頭稱為棧底(bottom)。棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，類似于子彈夾，底端是封閉的，最后壓入的子彈總是最先被彈出，最先壓入的子彈只能最后被彈出。棧頂元素總是最后被插入的元素，從而也是最先能被刪除的元素；棧底元素總是最先被插入的元素，從而也是最后能被刪除的元素。即棧是按照“先進(jìn)后出”

7、或“后進(jìn)先出”的原則組織數(shù)據(jù)的。因此，棧也被稱為“先進(jìn)后出”表或“后進(jìn)先出”表。由此可以看出，棧具有記憶作用。1.3.2隊(duì)列隊(duì)列是指只允許在表的一端插入元素、在另一端刪除元素的線性表。允許插入的一端稱為隊(duì)尾(rear)，允許刪除的一端稱為隊(duì)頭(front)。在隊(duì)列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，最先插入的元素將最先能夠被刪除，反之最后插入的元素將最后才能被刪除。因此，隊(duì)列又稱為“先進(jìn)先出”或“后進(jìn)后出”的線性表。1.4樹和二叉樹1.4.1樹樹形結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中一種很重要的非線性結(jié)構(gòu)。在樹形結(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。樹形結(jié)構(gòu)很像自然界中的樹，像一棵倒長(zhǎng)的樹。在現(xiàn)實(shí)生活中，能用樹形結(jié)構(gòu)表示

8、的例子很多。參見下面的圖形：樹形結(jié)構(gòu)的基本特征及基本術(shù)語(yǔ)：以下圖為例：樹的根：在樹形結(jié)構(gòu)中，沒有前驅(qū)的結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)，稱為樹的根結(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)稱為樹的根。如：上圖中的“R”。父結(jié)點(diǎn)：在樹形結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)(除了樹的根結(jié)點(diǎn))只有一個(gè)前驅(qū)，稱為父結(jié)點(diǎn)。如：上圖中的“R”是K、P、Q、D的父結(jié)點(diǎn)；“N”是X、Y的父結(jié)點(diǎn)。子結(jié)點(diǎn)：在樹形結(jié)構(gòu)中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)后繼，稱為該結(jié)點(diǎn)的子結(jié)點(diǎn)。如：上圖中的K、P、Q、D是“R”的子結(jié)點(diǎn)；X、Y是“N”的子結(jié)點(diǎn)。葉子結(jié)點(diǎn)：在樹形結(jié)構(gòu)中，沒有后繼的結(jié)點(diǎn)稱為葉子結(jié)點(diǎn)，也稱終端結(jié)點(diǎn)。如：上圖中的C、M、F、E、X、G、S、L、Z、A均為葉子結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)的度：在樹形結(jié)構(gòu)中，一

9、個(gè)結(jié)點(diǎn)所擁有的后繼個(gè)數(shù)稱為該結(jié)點(diǎn)的度。如：上圖中根結(jié)點(diǎn)R的度是4；結(jié)點(diǎn)T的度是3；結(jié)點(diǎn)P、Q、D、O、Y、W的度都為1。葉子結(jié)點(diǎn)的度為0。樹的度：在樹形結(jié)構(gòu)中，所有結(jié)點(diǎn)中的最大的度稱為樹的度。如：上圖中樹的度為4，因?yàn)榻Y(jié)點(diǎn)R的度最大，是4。樹的深度：在樹形結(jié)構(gòu)中，樹的最大層數(shù)稱為樹的深度(或高度)。如：上圖中樹的深度是5。說(shuō)明：樹形結(jié)構(gòu)具有明顯的層次關(guān)系，即樹是一種層次結(jié)構(gòu)。在樹形結(jié)構(gòu)中一般按如下原則分層：1) 根結(jié)點(diǎn)在第1層。2) 其余結(jié)點(diǎn)的層數(shù)等于其父結(jié)點(diǎn)的層數(shù)加1。子樹：在樹形結(jié)中，以某結(jié)點(diǎn)的一個(gè)子結(jié)點(diǎn)為根構(gòu)成的樹稱為該結(jié)點(diǎn)的一棵子樹。如：上圖中，結(jié)點(diǎn)R有4棵子樹，它們分別以K、P、Q、

10、D為根結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)P有1棵子樹，其根結(jié)點(diǎn)為N；結(jié)點(diǎn)T有3棵子樹，它們分別以W、Z、A為根結(jié)點(diǎn)。在樹形結(jié)構(gòu)中，子樹間互不相交，葉子結(jié)點(diǎn)沒有子樹。森林：森林是M(M0)棵互不相交的樹的集合。刪去一棵樹的根，就得到一個(gè)森林；反之，加上一個(gè)結(jié)點(diǎn)作樹根，森林就變?yōu)橐豢脴洹?.4.2二叉樹(1) 二叉樹的特點(diǎn) 非空二叉樹只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)。 二叉樹中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)，最多有兩棵子樹，分另稱為該結(jié)點(diǎn)的左子樹與右子樹。當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)即沒有左子樹也沒有右子樹時(shí)，該結(jié)點(diǎn)就是葉子結(jié)點(diǎn)。在下面的圖中，左面是只有根結(jié)點(diǎn)的二叉樹，右面是深度為4的二叉樹： (2) 滿二叉樹與完全二叉樹1) 滿二叉樹：滿二叉樹是指除最后一層外，每一層上的所

11、有結(jié)點(diǎn)都有兩個(gè)子結(jié)點(diǎn)。就是說(shuō)，在滿二叉樹中，每一層上的結(jié)點(diǎn)數(shù)都達(dá)到最大值，即在滿二叉樹的第k層上有2i-1(k1)個(gè)結(jié)點(diǎn)，且深度為k的滿二叉樹有2k-1(k1)個(gè)結(jié)點(diǎn)。在下圖中分別是深度為2、3、4的滿二叉樹：滿二叉樹中不存在度數(shù)為1的結(jié)點(diǎn)，每個(gè)分支結(jié)點(diǎn)均有兩棵深度相同的子樹，且葉子結(jié)點(diǎn)都在最下一層。2) 完全二叉樹：若一棵二叉樹最多只有最下面的兩層上結(jié)點(diǎn)的度數(shù)可以小于2，并且最下一層上的所有結(jié)點(diǎn)都集中在該層最左邊的若干位置上，則此二叉樹稱為完全二叉樹。在下圖的4棵二叉樹中，分別是深度為3和4的完全二叉樹：滿二叉樹是完全二叉樹，完全二叉樹不一定是滿二叉樹。在滿二叉樹的最下一層上，從最右邊開始連

12、續(xù)刪去若干結(jié)點(diǎn)后得到的二叉樹仍然是一棵完全二叉樹。在完全二叉樹中，若某個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有左子結(jié)點(diǎn)，則它一定沒有右子結(jié)點(diǎn)，即該結(jié)點(diǎn)必是葉子結(jié)點(diǎn)。(3) 二叉樹的性質(zhì)假設(shè)定義根結(jié)點(diǎn)的層數(shù)為1(注意：有些資料中規(guī)定根結(jié)點(diǎn)的層數(shù)為0)。性質(zhì)1：在二叉樹的第i層上，最多有2i-1(i1)個(gè)結(jié)點(diǎn)。性質(zhì)2：深度為k的二叉樹最多有2k-1(k1)個(gè)結(jié)點(diǎn)。性質(zhì)3：在任意二叉樹中，若度為0的結(jié)點(diǎn)(即葉子結(jié)點(diǎn))的個(gè)數(shù)為n0，度為2的結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為n2，則：n0= n2+1(對(duì)于完全二叉樹還有如下屬性)性質(zhì)4：具有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹，其深度為log2n+1。注：log2n表示取log2n的整數(shù)部分。性質(zhì)5：如果將一棵有n個(gè)結(jié)

13、點(diǎn)的完全二叉樹自頂向下、同一層自左向右連續(xù)給結(jié)點(diǎn)編號(hào)1、2、3、n，則對(duì)于任意結(jié)點(diǎn)i(1in)有如下結(jié)論：1) 如果i=1，此結(jié)點(diǎn)為根結(jié)點(diǎn)，無(wú)前驅(qū)(即無(wú)父結(jié)點(diǎn))；如果i>1，則該結(jié)點(diǎn)的父結(jié)點(diǎn)編號(hào)為Int(i/2)。也可表示成i/2，都表示取整數(shù)。2)如果2i>n，則結(jié)點(diǎn)i無(wú)左子結(jié)點(diǎn)，顯然也沒有右子結(jié)點(diǎn)，是葉子結(jié)點(diǎn)。如果2in，則結(jié)點(diǎn)i的左子結(jié)點(diǎn)是編號(hào)為2i的結(jié)點(diǎn)。3) 如果2i+1>n，則結(jié)點(diǎn)i無(wú)右子結(jié)點(diǎn)。如果2i+1n，則結(jié)點(diǎn)i的右子結(jié)點(diǎn)的編號(hào)為2i+1。(4) 二叉樹的遍歷二叉樹的遍歷就是遵從某種次序，訪問(wèn)二叉樹中的所有結(jié)點(diǎn)，使得每個(gè)結(jié)點(diǎn)僅被訪問(wèn)一次。一棵非空二叉樹是由根

14、結(jié)點(diǎn)、左子樹和右子樹三部分組成。因此遍歷一棵非空二叉樹的問(wèn)題就可以分解為三項(xiàng)“子任條”： 訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn)(假設(shè)用D表示)。 遍歷左子樹(假設(shè)用L表示)。 遍歷右子樹(假設(shè)用R表示)。在遍歷二叉樹的過(guò)程中，一般先遍歷左子樹，然后再遍歷右子樹。在先左后右的原則下，根據(jù)訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn)的次序，二叉樹的遍歷可分為三種：前序遍歷(DLR)、中序遍歷(LDR)、后序遍歷(LRD)。 以下圖中的二叉樹為例： 前序遍歷(DLR)： 首先訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn)，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹。在遍歷左、右子樹時(shí)，仍然先訪問(wèn)子樹的根結(jié)點(diǎn)，然后遍歷其左子樹，最后遍歷其右子樹。即，前序遍歷是指訪問(wèn)所有的根結(jié)點(diǎn)(包括子樹的根結(jié)點(diǎn))都在遍歷其

15、左、右子樹之前。 前序遍歷的操作： 若二叉樹為空，則結(jié)束反返回。否則： 訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn) 前序遍歷左子樹 前序遍歷右子樹如，對(duì)上圖中的二叉樹進(jìn)行前序遍歷的結(jié)果是：F C A D B E G H P 中序遍歷(LDR)： 首先遍歷左子樹，然后訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn)，最后遍歷右子樹。在遍歷左、右子樹時(shí)，仍然先遍歷其左子樹，然后訪問(wèn)子樹的根結(jié)點(diǎn)，最后遍歷其右子樹。即，中序遍歷是指訪問(wèn)所有的根結(jié)點(diǎn)(包括子樹的根結(jié)點(diǎn))都在遍歷其左子樹之后、在遍歷其右子樹之前。 中序遍歷的操作： 若二叉樹為空，則結(jié)束反返回。否則： 中序遍歷左子樹 訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn) 中序遍歷右子樹如，對(duì)上圖中的二叉樹進(jìn)行中序遍歷的結(jié)果是：A C B D F E

16、H G P 后序遍歷(LRD)： 首先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn)。在遍歷左、右子樹時(shí)，仍然先遍歷其左子樹，然后遍歷其右子樹，最后訪問(wèn)子樹的根結(jié)點(diǎn)。即，后序遍歷是指訪問(wèn)所有的根結(jié)點(diǎn)(包括子樹的根結(jié)點(diǎn))都在遍歷其左、右子樹之后。 后序遍歷的操作： 若二叉樹為空，則結(jié)束反返回。否則： 后序遍歷左子樹 后序遍歷右子樹 訪問(wèn)根結(jié)點(diǎn)如，對(duì)上圖中的二叉樹進(jìn)行后序遍歷的結(jié)果是：A B D C H P G E F1.5查找查找又稱檢索。查找是指在一個(gè)給定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找某個(gè)指定的元素。通常，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用不同的查找方法。1.5.1 順序查找順序查找又稱順序搜索或線性查找。順序查找一般

17、是指在線性表中查找指定的元素。順序查找的基本思想：在n個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的線性表中，從線性表的一端開始，依次將線性表中的元素與被查元素進(jìn)行比較，若相等則表示找到，即查找成功；若線性表中所有的元素都與被查元素進(jìn)行了比較但都不相等，則表示線性表中沒有要找的元素，即查找失敗。在順序查找中，查找成功時(shí)最多需要比較n次、最少比較1次、平均比較次數(shù)約為表長(zhǎng)的一半。查找失敗時(shí)比較n+1次。順序查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。對(duì)于無(wú)序表(即表中的元素的排列是無(wú)序的)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的線性表(有序的和無(wú)序的)，只能用順序查找。順序查找的優(yōu)點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單而適用范圍廣。對(duì)表中元素的排列次序無(wú)要求，既可以是按關(guān)鍵字排列的有序表，也可

18、以是無(wú)序表；對(duì)表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也無(wú)任何要求，既適用于順序存儲(chǔ)的順序表，也適用于鏈接存儲(chǔ)的鏈表。 順序查找的缺點(diǎn)： 查找效率低，平均查找長(zhǎng)度較大。當(dāng)n很大時(shí)不宜采用順序查找。1.5.2 二分查找二分查找又稱折半查找。它是一種查找效率較高的查找方法。該方法只適用于順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的有序表。通常是指有序表中的元素按值升序排列(非遞減有序排列)。二分查找不能用于鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)的線性表。 二分查找的基本思想：參見“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”或“VB程序設(shè)計(jì)”課件的相應(yīng)內(nèi)容動(dòng)畫。 對(duì)于長(zhǎng)度為n的有序線性表，查找成功時(shí)最多需要比較log2(n+1)次、最少比較1次、平均查找長(zhǎng)度近似log2n。當(dāng)查找失敗時(shí)，比較log2n或lo

19、g2(n+1)次。 不管二分查找成功與否，其時(shí)間復(fù)雜度均為O(log2n)。 二分查找的最壞性能和平均性能相當(dāng)接近。1.6 排序 排序就是將文件中的記錄進(jìn)行整理，使之按照關(guān)鍵字進(jìn)行遞增或遞減的順序排列起來(lái)，成為一個(gè)有序序列的過(guò)程。在本節(jié)所介紹的排序方法中，其排序的對(duì)象一般認(rèn)為是順序存儲(chǔ)的線性表，在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中就是一維數(shù)組。 這里的排序算法，都是針對(duì)升序排序。1.6.1 交換排序 交換排序是兩兩比較待排序記錄的關(guān)鍵字，若發(fā)現(xiàn)兩個(gè)記錄關(guān)鍵字的次序相反時(shí)即進(jìn)行交換，直到?jīng)]有反序的記錄為止。下面介紹兩種常用的交換排序。(1) 冒泡排序冒泡排序的基本思想：參見“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”或“VB程序設(shè)計(jì)”課件的

20、相應(yīng)內(nèi)容動(dòng)畫。 對(duì)于長(zhǎng)度為n的線性表，在最壞情況下，冒泡排序需要經(jīng)過(guò)n/2遍的掃描，比較次數(shù)為n(n-1)/2。 冒泡排序算法的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，空間復(fù)雜度為O(1)。(2) 快速排序快速排序的基本思想： 參見下圖： 從線性表中選取一個(gè)元素，設(shè)為T，將線性表后面小于T的元素移到前面，將線性表前面大于T的元素移到后面，結(jié)果就把線性表分成了兩部分(稱為兩個(gè)子表)，T插入到其分界線的位置處，這個(gè)過(guò)程稱為線性表的分割。通過(guò)對(duì)線性表的一次分割，就以T為分界線，將線性表分成了前后兩個(gè)子表，且前面子表中的所有元素均不大于T，后面子表中的所有元素均不小于T。 如果對(duì)分割后的各子表再按上述原則進(jìn)行分割

21、，并且這種分割過(guò)程可以一直做下去，隨著對(duì)各子表不斷地進(jìn)行分割，劃分出的子表會(huì)越來(lái)越多(一次只能對(duì)一個(gè)子表進(jìn)行再分割處理)，直到所有子表中的元素都排好序?yàn)橹梗瑒t此時(shí)的線性表就變成了有序表。 對(duì)于長(zhǎng)度為n的線性表：在最壞情況下，快速排序比較次數(shù)為n(n-1)/2。算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，空間復(fù)雜度為O(n)。 在最好情況下，快速排序算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlog2n)，空間復(fù)雜度為O(log2n)?？焖倥判蛩惴ǖ钠骄鶗r(shí)間復(fù)雜度是O(nlog2n)，平均比較次數(shù)不大于(n+1)log2n1.6.2 插入排序 插入排序是每次將一個(gè)待排序的記錄按其關(guān)鍵字大小，插入到前面已排好的序列中的適當(dāng)位置，直

22、到全部記錄插入為止。(1) 直接插入排序 快速排序的基本思想：請(qǐng)查看相關(guān)資料。 對(duì)于長(zhǎng)度為n的線性表：在最壞情況下，直接插入排序比較次數(shù)為n(n-1)/2。算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)。(2) 希爾排序 希爾排序的基本思想：請(qǐng)查看相關(guān)資料。 對(duì)于長(zhǎng)度為n的線性表：在最壞情況下希爾排序比較次數(shù)為O(n1.5)。1.6.3 選擇排序 選擇排序的基本思想是：每一遍在n-i+1(i=1,2,n-1)個(gè)待排序記錄中選取關(guān)鍵字最小的記錄作為有序序列中第i個(gè)記錄，直到全部記錄排完為止。(1) 直接選擇排序 選擇排序的基本思想：參見“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”或“VB程序設(shè)計(jì)”課件的相應(yīng)內(nèi)容動(dòng)畫。 在最壞情況下，直接選

23、擇排序比較次數(shù)為n(n-1)/2。(2) 堆排序 希爾排序的基本思想：請(qǐng)查看相關(guān)資料。 在最壞情況下，堆排序比較次數(shù)為O(nlog2n)。習(xí)題：（一）選擇題(單選)1. 下列敘述中正確的是( D )A）棧是“先進(jìn)先出”的線性表B）隊(duì)列是“先進(jìn)后出”的線性表C）循環(huán)隊(duì)列是非線性結(jié)構(gòu)D）有序線性表既可以采用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，也可以采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)2. 下列關(guān)于棧的敘述中正確的是( A )A) 棧頂元素最先被刪除 B) 棧頂元素最后才能被刪除C) 棧底元素永遠(yuǎn)不能被刪除 D) 以上三種說(shuō)法都不對(duì)3. 下列敘述中正確的是( B )A) 有一個(gè)以上根結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定是非線性結(jié)構(gòu)B) 只有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)

24、結(jié)構(gòu)不一定是線性結(jié)構(gòu)C) 循環(huán)鏈表是非線性結(jié)構(gòu)D) 雙向鏈表是非線性結(jié)構(gòu)4. 支持子程序調(diào)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是( A )A) 棧 B) 樹 C) 隊(duì)列 D) 二叉樹5. 某二叉樹有5個(gè)度為2的結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹中的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)是( C )A）10 B）8 C）6 D）4提示：在任意二叉樹中，若度為0的結(jié)點(diǎn)(即葉子結(jié)點(diǎn))的個(gè)數(shù)為n0，度為2的結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為n2，則：n0= n2+1 即 n0(葉子結(jié)點(diǎn)數(shù))=5+1=66. 某二叉樹共有7個(gè)結(jié)點(diǎn)，其中葉子結(jié)點(diǎn)只有1個(gè)，則該二叉樹的深度為(假設(shè)根結(jié)點(diǎn)在第一層)( D )A) 3 B) 4 C) 6 D)77. 下列排序方法中，最壞情況下比較次數(shù)最少的是( D )

25、A）冒泡排序 B）簡(jiǎn)單選擇排序 C）直接插入排序 D）堆排序8. 下列敘述中正確的是( A )A) 對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為nB) 對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行對(duì)分查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為（n/2）C) 對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行對(duì)分查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為(log2n)D) 對(duì)長(zhǎng)度為n的有序鏈表進(jìn)行對(duì)分查找，最壞的情況下需要的比較次數(shù)為(nlog2n)(二) 填空題1. 假設(shè)用一個(gè)長(zhǎng)度為50的數(shù)組（數(shù)組元素的下標(biāo)從0到49）作為棧的存儲(chǔ)空間，棧底指針bottom指向棧底元素，棧頂指針top指向棧頂元素，如果bottom=49,top=30(數(shù)組

26、下標(biāo))，則棧中具有_個(gè)元素。 答案：202. 一個(gè)隊(duì)列的初始狀態(tài)為空。現(xiàn)將元素A、B、C、D、E、F、5、4、3、2、1一次入隊(duì)，然后再一次退隊(duì)，則元素退隊(duì)的順序?yàn)開。答案：A、B、C、D、E、F、5、4、3、2、13. 設(shè)某循環(huán)隊(duì)列的容量為50，如果頭指針front=45(指向隊(duì)頭元素的前一個(gè)位置)，尾指針rear=10（指向隊(duì)尾元素），則該循環(huán)隊(duì)列中共有_個(gè)元素。答案：154. 設(shè)二叉樹如下：ABCDEFGH對(duì)該二叉樹進(jìn)行后序遍歷的結(jié)果為_。答案：E、D、B、G、H、F、C、A5. 一棵二叉樹的中序遍歷結(jié)果為DBEAFC，前序遍歷結(jié)果為ABDECF，則后序遍歷結(jié)果為_。答案：DEBFCA6

27、. 有序線性表能進(jìn)行二分查找的前提是該線性表必須是_存儲(chǔ)。答案：順序二、軟件工程基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。軟件由兩部分組成：一是機(jī)器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)；二是機(jī)器不可執(zhí)行的，與軟件開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、使用等有關(guān)的文檔。軟件的分類 軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件(或工具軟件)。 應(yīng)用軟件：是為解決特定領(lǐng)域的應(yīng)用而開發(fā)的軟件。 系統(tǒng)軟件：是計(jì)算機(jī)管理自身資源，提高計(jì)算機(jī)使用效率并為計(jì)算機(jī)用戶提供各種服務(wù)的軟件。支撐軟件：是介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性軟件。軟件生命周期通常將軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)現(xiàn)、

28、使用維護(hù)到停止使用退役的過(guò)程稱為軟件生命周期。參見下圖： 結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析的常用工具：數(shù)據(jù)流圖(DFD)：是描述數(shù)據(jù)處理過(guò)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)的功能建模。數(shù)據(jù)字典(DD)：是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心。判定樹判定表結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法常見的過(guò)程設(shè)計(jì)工具：圖形工具：程序流程圖，N-S圖，PAD圖(問(wèn)題分析圖)，HIPO表格工具：判定表。語(yǔ)言工具：PDL(偽碼)軟件設(shè)計(jì)的基本原理 1) 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(lái)而不考慮其他細(xì)節(jié)。 2) 模塊化：是指把一個(gè)待開發(fā)的軟件分解成若干小的簡(jiǎn)單的部分。如高級(jí)語(yǔ)言中的過(guò)程、函數(shù)、子程序等。每個(gè)模塊可

29、以完成一個(gè)特定的子功能，各個(gè)模塊可以按一定的方法組裝起來(lái)成為一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。 3) 信息隱蔽：是指在一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息(過(guò)程或數(shù)據(jù))，對(duì)于不需要這些信息的其他模塊來(lái)說(shuō)是不能訪問(wèn)的。4) 模塊獨(dú)立性：是指每個(gè)模塊只完成系統(tǒng)要求的獨(dú)立的子功能，并且與其他模塊的聯(lián)系最少且接口簡(jiǎn)單。模塊的獨(dú)立程度是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)好壞的重要度量標(biāo)準(zhǔn)。衡量軟件的模塊獨(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)。內(nèi)聚性：是一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素間彼此結(jié)合的緊密程度的度量。內(nèi)聚是從功能角度來(lái)度量模塊內(nèi)的聯(lián)系。內(nèi)聚性是信息隱蔽和局部化概念的自然擴(kuò)展。一個(gè)模塊的內(nèi)聚性越強(qiáng)則該模塊的模塊獨(dú)立性越強(qiáng)。作為軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)

30、原則，要求每一個(gè)模塊的內(nèi)部都具有很強(qiáng)的內(nèi)聚性，它的各個(gè)組成部分彼此都密切相關(guān)。耦合性：耦合性是模塊間相互連接的緊密程度的度量。一個(gè)模塊與其他模塊的耦合性越強(qiáng)則該模塊的模塊獨(dú)立性越弱。原則上講，模塊化設(shè)計(jì)總是希望模塊間的耦合表現(xiàn)為非直接耦合方式。但是，由于問(wèn)題所固有的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的原則，非直接耦合往往是不存在的。耦合性與內(nèi)聚性是模塊獨(dú)立性的兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)，耦合性與內(nèi)聚性是相互聯(lián)系的。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。一般優(yōu)秀的軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量做到高內(nèi)聚，低耦合，即減弱模塊之間的耦合性和提高模塊內(nèi)的的內(nèi)聚性，有利于提高模塊的獨(dú)立性。軟件測(cè)試軟件測(cè)試是在軟件投入運(yùn)行前對(duì)軟件需求、設(shè)

31、計(jì)、編碼的最后審核。軟件測(cè)試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程。軟件測(cè)試應(yīng)當(dāng)制定明確的測(cè)試計(jì)劃并按計(jì)劃執(zhí)行。軟件測(cè)試的目的：是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。軟件測(cè)試方法和技術(shù)：若從是否需要執(zhí)行被測(cè)軟件的角度，可以分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試方法。若按照功能劃分可以分為白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試方法。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)量度量等。靜態(tài)測(cè)試不實(shí)際運(yùn)行軟件，主要通過(guò)人工進(jìn)行。動(dòng)態(tài)測(cè)試：是基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試，是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過(guò)程。需要精心設(shè)計(jì)一批測(cè)試用例，并利用這些測(cè)試用例去運(yùn)行程序，以發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤的過(guò)程。測(cè)試用例的格式為： (輸入值集),(輸出值集)白盒測(cè)試：也稱結(jié)構(gòu)測(cè)試或邏輯驅(qū)動(dòng)測(cè)試。它是根據(jù)軟件產(chǎn)品的

32、內(nèi)部工作過(guò)程，檢查內(nèi)部成分，以確認(rèn)每種內(nèi)部操作符合設(shè)計(jì)規(guī)格要求。白盒測(cè)試把測(cè)試對(duì)象看作一個(gè)打開的盒子，允許測(cè)試人員利用程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)及有關(guān)信息來(lái)設(shè)計(jì)或選擇測(cè)試用例，對(duì)程序所有的邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)在不同點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)來(lái)了解實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)是否與預(yù)期的一致。所以，白盒測(cè)試是在程序內(nèi)部進(jìn)行，主要用于完成軟件內(nèi)部操作的驗(yàn)證。白盒測(cè)試的主要方法有邏輯覆蓋、基本路徑測(cè)試等。黑盒測(cè)試：也稱功能測(cè)試或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試。黑盒測(cè)試是對(duì)軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能是否滿足需求進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。黑盒測(cè)試完全不考慮程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特征，只依據(jù)程序的需求和功能規(guī)格說(shuō)明，檢查程序的功能是否符合它的功能說(shuō)明。所以，黑盒測(cè)試是

33、在軟件接口處進(jìn)行，完成功能驗(yàn)證。黑盒測(cè)試只檢查程序功能是否按照需求規(guī)格說(shuō)明書的規(guī)定正常使用，程序是否能適當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息，并且保持外部信息(如數(shù)據(jù)庫(kù)或文件)的完整性。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(kù)訪問(wèn)錯(cuò)誤、性能錯(cuò)誤、初始化和終止條件錯(cuò)誤。黑盒測(cè)試方法主要有等價(jià)類劃分法、邊界值分析法、錯(cuò)誤推測(cè)法、因果圖等，主要用于軟件確認(rèn)測(cè)試。程序調(diào)試在對(duì)程序進(jìn)行了成功的測(cè)試之后，將進(jìn)入程序調(diào)試(通常稱Debug，即排錯(cuò))。程序調(diào)試的任務(wù)是診斷和改正程序中的錯(cuò)誤。它與軟件測(cè)試不同，軟件測(cè)試是盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤，并找出軟件錯(cuò)誤的具體位置。軟件測(cè)試貫穿整個(gè)

34、軟件生命期，調(diào)試主要在開發(fā)階段。習(xí)題：（一）選擇題(單選)1. 軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件（或工具軟件）。下面屬于應(yīng)用軟件的是( C )A) 編譯程序 B) 操作系統(tǒng) C) 教務(wù)管理系統(tǒng) D) 匯編程序2. 軟件按功能可分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、和支撐軟件（或工具軟件）。下面屬于系統(tǒng)軟件的是( B )A) 編輯軟件 B)操作系統(tǒng) C)教務(wù)管理系統(tǒng) D)瀏覽器、3. 軟件(程序)調(diào)試的任務(wù)是( A )A) 診斷和改正程序中的錯(cuò)誤 B) 盡可能多的發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤C) 發(fā)現(xiàn)并改正程序中的所有錯(cuò)誤 D) 確定程序中錯(cuò)誤的性質(zhì)4. 下面敘述中錯(cuò)誤的是( A )A) 軟件測(cè)試的目的

35、是發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正錯(cuò)誤B) 對(duì)被調(diào)試的程序進(jìn)行“錯(cuò)誤定位”是程序調(diào)試的必要步驟C) 程序調(diào)試通常也稱為DebugD) 軟件測(cè)試應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)試計(jì)劃，排除測(cè)試的隨意性5. 耦合性和內(nèi)聚性是對(duì)模塊獨(dú)立性度量的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。下列敘述中正確的是( B )A) 提高耦合性、降低內(nèi)聚性有利于提高模塊的獨(dú)立性B) 降低耦合性、提高內(nèi)聚性有利于提高模塊的獨(dú)立性C) 耦合性是指一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素間彼此結(jié)合的緊密程度D) 內(nèi)聚性是指模塊間互相連接的緊密程度6. 數(shù)據(jù)流圖(DFD圖)是( C )A) 軟件概要設(shè)計(jì)的工具 B) 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)的工具C) 結(jié)構(gòu)化方法的需求分析工具 D) 面向?qū)ο蠓椒ǖ男枨蠓治龉ぞ?. 軟件生命

36、周期可分為定義階段，開發(fā)階段和維護(hù)階段。詳細(xì)設(shè)計(jì)屬于( B )A) 定義階段 B) 開發(fā)階段 C) 維護(hù)階段 D) 上述三個(gè)階段8. 在軟件開發(fā)中，需求分析階段產(chǎn)生的主要文檔是( D )A) 軟件集成測(cè)試計(jì)劃 B) 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 C) 用戶手冊(cè) D) 軟件需求規(guī)格說(shuō)明書9. 結(jié)構(gòu)化程序所要求的基本結(jié)構(gòu)不包括( B )A) 順序結(jié)構(gòu) B) GOTO跳轉(zhuǎn) C) 選擇(分支)結(jié)構(gòu) D) 重復(fù)(循環(huán))結(jié)構(gòu)10. 下面描述中錯(cuò)誤的是( A )A) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖支持軟件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)B) 軟件設(shè)計(jì)是將軟件需求轉(zhuǎn)換為軟件表示的過(guò)程C) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)之一D) PAD圖是軟件詳細(xì)

37、設(shè)計(jì)的表示工具(二) 填空題1. 軟件測(cè)試可分為白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試?；韭窂綔y(cè)試屬于_測(cè)試。答案：白盒2. 符合結(jié)構(gòu)化原則的三種基本控制結(jié)構(gòu)是：選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和_。答案：順序結(jié)構(gòu)3. 軟件是_、數(shù)據(jù)和文檔的集合。答案：程序4. 對(duì)軟件設(shè)計(jì)的最小單位(模塊或程序單元)進(jìn)行的測(cè)試通常為_測(cè)試。答案：?jiǎn)卧?或 模塊三、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的三大領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)(Data)：就是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)：是數(shù)據(jù)的集合，它具有統(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)用程序所共享。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有“集成”、“

38、共享”的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)：是數(shù)據(jù)庫(kù)的機(jī)構(gòu)，是一種系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)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。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)語(yǔ)言(Data Language)來(lái)完成相應(yīng)的功能：數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)：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。數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱，包括查詢及增、刪、改等操作。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言(DCL)：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)等功能，包括系統(tǒng)初啟程序、文件讀寫與維護(hù)程序、存取路徑管理程序、緩沖區(qū)管理程序、安全性控制程序、完整性檢查程序、并發(fā)控制程序、事

39、務(wù)管理程序、運(yùn)行日志管理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)程序等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DBA)：由于數(shù)據(jù)庫(kù)的共享性，因此對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、維護(hù)、監(jiān)視等需要有專人管理，稱他們?yōu)閿?shù)據(jù)庫(kù)管理員。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)：由數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(軟件)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(人員)、系統(tǒng)硬件平臺(tái)(硬件)、系統(tǒng)軟件平臺(tái)(軟件)這五部分組成，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS)：是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)再加上應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面這三者所組成。E-R模型該模型將現(xiàn)實(shí)世界的要求轉(zhuǎn)化成實(shí)體、聯(lián)系、屬性等幾個(gè)基本概念，以及它們間的兩種基本聯(lián)接關(guān)系，并且可以用一種圖非常直觀地表示出來(lái)。下面是E-R模型的基本概念。目前較為有名的概念模型有E-R模

40、型、擴(kuò)充的E-R模型、面向?qū)ο竽Ｐ图爸^詞模型等。實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中的事物可以抽象成為實(shí)體。實(shí)體是概念世界中的基本單位，它們是客觀存在的且又相互區(qū)別的事物。凡是有共性的實(shí)體可組成一個(gè)集合稱實(shí)體集。如學(xué)生A和學(xué)生B，他們都是實(shí)體，他們又都是學(xué)生，從而組成一個(gè)學(xué)生實(shí)體集。 屬性：現(xiàn)實(shí)世界中的事物均有一些特性，這些特性可以用屬性來(lái)表示。屬性刻畫了實(shí)體的特征。一個(gè)實(shí)體往往可以有若干個(gè)屬性。 聯(lián)系：現(xiàn)實(shí)世界中事物間的關(guān)聯(lián)稱為聯(lián)系。在概念世界中聯(lián)系反映了實(shí)體集間的一定關(guān)系。如工人與設(shè)備間的操作關(guān)系，上、下級(jí)間的領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系等。 實(shí)體集間的聯(lián)系有多種，就實(shí)體集的個(gè)數(shù)而言有： 1) 兩個(gè)實(shí)體集間的聯(lián)系。2) 多個(gè)實(shí)體

41、集間的聯(lián)系。3) 一個(gè)實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系：是一個(gè)實(shí)體集內(nèi)的不同實(shí)體間的聯(lián)系。實(shí)體集間聯(lián)系的個(gè)數(shù)可以是單個(gè)也可以是多個(gè)，包括：一對(duì)一的聯(lián)系，簡(jiǎn)記為1:1一對(duì)多或多對(duì)一的聯(lián)系，簡(jiǎn)記為1:M或M:1 (其中M也可以小寫)多對(duì)多的聯(lián)系，簡(jiǎn)記為M:N 或 m:n E-R模型由上面三個(gè)基本概念組成。由實(shí)體、聯(lián)系、屬性三者結(jié)合起來(lái)才能表示現(xiàn)實(shí)世界。 E-R圖：E-R模型可以用一種非常直觀的圖的形式表示，這種圖稱為E-R圖。在E-R圖中我們分別用下面不同的幾何圖形表示E-R模型中的三個(gè)概念與兩個(gè)聯(lián)接關(guān)系。 1) 實(shí)體集表示法 用矩形表示實(shí)體集，在矩形內(nèi)寫上該實(shí)體集的名字。如實(shí)體集學(xué)生(student)、課程(c

42、ourse)可表示為： 2) 屬性表示法 用橢圓形表示屬性，在橢圓形內(nèi)寫上該屬性的名稱。如學(xué)生有屬性：學(xué)號(hào)(S#)、姓名(Sn)及年齡(Sa)，可表示為： 3) 聯(lián)系表示法 用菱形表示聯(lián)系，在菱形內(nèi)寫上聯(lián)系名。如學(xué)生與課程間的聯(lián)系SC，可表示為： 上面是三個(gè)基本概念分別用三種幾何圖形表示。下面是它們之間的聯(lián)接關(guān)系的圖形表示。 4) 實(shí)體集或聯(lián)系與屬性間的聯(lián)接關(guān)系屬性依附于實(shí)體集，屬性也依附于聯(lián)系，因此它們之間分別有聯(lián)接關(guān)系。參見下圖： 其中：C#(課程號(hào))、Cn(課程名)、P#(預(yù)修課號(hào)) 5) 實(shí)體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系 如下圖表示實(shí)體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系： 還可以在線段邊上注明其對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)

43、系，如1:1、1:n、n:m等。下圖表示student與course間有多對(duì)多聯(lián)系： 兩個(gè)實(shí)體集間聯(lián)系叫二元聯(lián)系，多個(gè)實(shí)體集間聯(lián)系叫多元聯(lián)系。下圖聯(lián)系FPU是一種三元聯(lián)系(工廠、產(chǎn)品與用戶間的聯(lián)系)： 下面是實(shí)體間多種聯(lián)系圖： (a)圖：公司職工(enployee)間上、下級(jí)管理(manage)的聯(lián)系。即一個(gè)實(shí)體集內(nèi)部可以有多種聯(lián)系。(b)圖：教師(T)與學(xué)生(S)之間可以有教學(xué)(E)聯(lián)系也可以有管理(M)聯(lián)系。即實(shí)體集間可以有多種聯(lián)系。 下面是E-R圖的一個(gè)實(shí)例圖 關(guān)系模型關(guān)系模型采用二維表來(lái)表示，簡(jiǎn)稱表。二維表由表框架(Frame)及表的元組(Tuple)組成。表框架由n個(gè)命名的屬性(At

44、tribute)組成，n稱為屬性元數(shù)(Arity)。每個(gè)屬性有一個(gè)取值范圍，稱為值域(Domain)。表框架對(duì)應(yīng)了關(guān)系的模式，即類型的概念。在表框架中按行可以存放數(shù)據(jù)，每行數(shù)據(jù)稱為元組，實(shí)際上，一個(gè)元組是由n個(gè)元組分量所組成，每個(gè)元組分量是表框架中每個(gè)屬性的投影值。一個(gè)表框架可以存放m個(gè)元組，m稱為表的基數(shù)(Cardinality)。一個(gè)n元表框架及框架內(nèi)m個(gè)元組構(gòu)成了一個(gè)完整的二維表。 關(guān)系框架與關(guān)系元組構(gòu)成了一個(gè)關(guān)系。一個(gè)語(yǔ)義相關(guān)的關(guān)系集合構(gòu)成一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系的框架稱為關(guān)系模式，而語(yǔ)義相關(guān)的關(guān)系模式集合構(gòu)成了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式。 滿足下面7個(gè)性質(zhì)的二維表稱為關(guān)系(Relation)： 1)

45、 元組個(gè)數(shù)有限性：二維表中元組個(gè)數(shù)是有限的。2) 元組的惟一性：二維表中元組均不相同。3) 元組的次序無(wú)關(guān)性：二維表中元組的次序可以任意交換。4) 元組分量的原子性：二維表中元組的分量是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。5) 屬性名惟一性：二維表中屬性名各不相同。6) 屬性的次序無(wú)關(guān)性：二維表中屬性與次序無(wú)關(guān)，可任意交換。7) 分量值域的同一性：二維表屬性的分量具有與該屬性相同的值域。以二維表(關(guān)系)為基本結(jié)構(gòu)所建立的模型稱為關(guān)系模型。 在關(guān)系模型中的一個(gè)重要概念是鍵(Key)或碼。鍵具有標(biāo)識(shí)元組、建立元組間聯(lián)系等重要作用。鍵或碼：在二維表中凡能惟一標(biāo)識(shí)元組的最小屬性集稱為該表的鍵或碼。候選鍵或候選碼：二維表中可