第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法詳細重點學(xué)習(xí)知識點：1.算法的概念、算法時間復(fù)雜度及空間復(fù)雜度的概念2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)及物理結(jié)構(gòu)的定義3.棧的定義及其運算、線性鏈表的存儲方式4.樹與二叉樹的概念、二叉樹的基本性質(zhì)、完全二叉樹的概念、二叉樹的遍歷5.二分查找法6.冒泡排序法1.1算法考點1 算法的基本概念1.算法的基本特征：可行性、確定性、有窮性、擁有足夠的情報。2.算法的基本要素：(1)算法中對數(shù)據(jù)的運算和操作一個算法由兩種基本要素組成：一是對數(shù)據(jù)對象的運算和操作;二是算法的控制結(jié)構(gòu)。在一般的計算機系統(tǒng)中，基本的運算和操作有以下4類：算術(shù)運算、邏輯運算、關(guān)系運算和數(shù)

2、據(jù)傳輸。(2)算法的控制結(jié)構(gòu)：算法中各操作之間的執(zhí)行順序稱為算法的控制結(jié)構(gòu)。描述算法的工具通常有傳統(tǒng)流程圖、N-S結(jié)構(gòu)化流程圖、算法描述語言等。一個算法一般都可以用順序、選擇、循環(huán)3種基本控制結(jié)構(gòu)組合而成?？键c2 算法復(fù)雜度1.算法的時間復(fù)雜度算法的時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計算工作量。同一個算法用不同的語言實現(xiàn)，或者用不同的編譯程序進行編譯，或者在不同的計算機上運行，效率均不同。這表明使用絕對的時間單位衡量算法的效率是不合適的。撇開這些與計算機硬件、軟件有關(guān)的因素，可以認為一個特定算法"運行工作量"的大小，只依賴于問題的規(guī)模(通常用整數(shù)n表示)，它是問題規(guī)模的函數(shù)。即

3、算法的工作量=f(n)2.算法的空間復(fù)雜度算法的空間復(fù)雜度是指執(zhí)行這個算法所需要的內(nèi)存空間。一個算法所占用的存儲空間包括算法程序所占的空間、輸入的初始數(shù)據(jù)所占的存儲空間以及算法執(zhí)行過程中所需要的額外空間。其中額外空間包括算法程序執(zhí)行過程中的工作單元以及某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所需要的附加存儲空間。如果額外空間量相對于問題規(guī)模來說是常數(shù)，則稱該算法是原地工作的。在許多實際問題中，為了減少算法所占的存儲空間，通常采用壓縮存儲技術(shù)，以便盡量減少不必要的額外空間。疑難解答：算法的工作量用什么來計算?算法的工作量用算法所執(zhí)行的基本運算次數(shù)來計算，而算法所執(zhí)行的基本運算次數(shù)是問題規(guī)模的函數(shù)，即算法的工作量=f(n)，

4、其中n是問題的規(guī)模。1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念考點3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機的一門學(xué)科，主要研究和討論以下三個方面：(1)數(shù)據(jù)集合中個數(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)在對數(shù)據(jù)元素進行處理時，各數(shù)據(jù)元素在計算機中的存儲關(guān)系，即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu);(3)對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行的運算。數(shù)據(jù)：是對客觀事物的符號表示，在計算機科學(xué)中是指所有能輸入到計算機中并被計算機程序處理的符號的總稱。數(shù)據(jù)元素：是數(shù)據(jù)的基本單位，在計算機程序中通常作為一個整體進行考慮和處理。數(shù)據(jù)對象：是性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)元素的集合，是數(shù)據(jù)的一個子集。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是對數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系的描述，它可以用一個數(shù)據(jù)元素

5、的集合和定義在此集合中的若干關(guān)系來表示。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)有兩個要素：一是數(shù)據(jù)元素的集合，通常記為D;二是D上的關(guān)系，它反映了數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系，通常記為R。一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以表示成B=(D，R)其中B表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了反映D中各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系，一般用二元組來表示。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計算機存儲空間中的存放形式稱為數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)(也稱數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu))。由于數(shù)據(jù)元素在計算機存儲空間中的位置關(guān)系可能與邏輯關(guān)系不同，因此，為了表示存放在計算機存儲空間中的各數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系(即前后件關(guān)系)，在數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)中，不僅要存放各數(shù)據(jù)元素的信息，還需要存放各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系的信息。一種數(shù)據(jù)

6、的邏輯結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以表示成多種存儲結(jié)構(gòu)，常用的存儲結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等存儲結(jié)構(gòu)。而采用不同的存儲結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)處理的效率是不同的。因此，在進行數(shù)據(jù)處理時，選擇合適的存儲結(jié)構(gòu)是很重要的?？键c4 線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各數(shù)據(jù)元素之間前后件關(guān)系的復(fù)雜程度，一般將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為兩大類型：線性結(jié)構(gòu)與非線性結(jié)構(gòu)。如果一個非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)滿足下列兩個條件：(1)有且只有一個根結(jié)點;(2)每一個結(jié)點最多有一個前件，也最多有一個后件。則稱該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為線性結(jié)構(gòu)。線性結(jié)構(gòu)又稱線性表。在一個線性結(jié)構(gòu)中插入或刪除任何一個結(jié)點后還應(yīng)是線性結(jié)構(gòu)。如果一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是線性結(jié)構(gòu)，則稱之為非線性結(jié)構(gòu)。疑難解答：空的數(shù)

7、據(jù)結(jié)構(gòu)是線性結(jié)構(gòu)還是非線性結(jié)構(gòu)?一個空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)究竟是屬于線性結(jié)構(gòu)還是屬于非線性結(jié)構(gòu)，這要根據(jù)具體情況來確定。如果對該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法是按線性結(jié)構(gòu)的規(guī)則來處理的，則屬于線性結(jié)構(gòu);否則屬于非線性結(jié)構(gòu)。1.3棧及線性鏈表考點5 棧及其基本運算1.棧的基本概念棧是限定只在一端進行插入與刪除的線性表，通常稱插入、刪除的這一端為棧頂，另一端為棧底。當表中沒有元素時稱為空棧。棧頂元素總是后被插入的元素，從而也是最先被刪除的元素;棧底元素總是最先被插入的元素，從而也是最后才能被刪除的元素。棧是按照"先進后出"或"后進先出"的原則組織數(shù)據(jù)的。2.棧的順序存儲及其運算用一維

8、數(shù)組S(1m)作為棧的順序存儲空間，其中m為最大容量。在棧的順序存儲空間S(1m)中，S(bottom)為棧底元素，S(top)為棧頂元素。top=0表示棧空;top=m表示棧滿。棧的基本運算有三種：入棧、退棧與讀棧頂元素。(1)入棧運算：入棧運算是指在棧頂位置插入一個新元素。首先將棧頂指針加一(即top加1)，然后將新元素插入到棧頂指針指向的位置。當棧頂指針已經(jīng)指向存儲空間的最后一個位置時，說明?？臻g已滿，不可能再進行入棧操作。這種情況稱為棧"上溢"錯誤。(2)退棧運算：退棧是指取出棧頂元素并賦給一個指定的變量。首先將棧頂元素(棧頂指針指向的元素)賦給一個指定的變量，然后

9、將棧頂指針減一(即top減1)。當棧頂指針為0時，說明?？?，不可進行退棧操作。這種情況稱為棧的"下溢"錯誤。(3)讀棧頂元素：讀棧頂元素是指將棧頂元素賦給一個指定的變量。這個運算不刪除棧頂元素，只是將它賦給一個變量，因此棧頂指針不會改變。當棧頂指針為0時，說明棧空，讀不到棧頂元素。小技巧：棧是按照"先進后出"或"后進先出"的原則組織數(shù)據(jù)，但是出棧方式有多種選擇，在考題中經(jīng)?？疾楦鞣N不同的出棧方式?？键c6 線性鏈表的基本概念在鏈式存儲方式中，要求每個結(jié)點由兩部分組成：一部分用于存放數(shù)據(jù)元素值，稱為數(shù)據(jù)域，另一部分用于存放指針，稱為指針域

10、。其中指針用于指向該結(jié)點的前一個或后一個結(jié)點(即前件或后件)。鏈式存儲方式既可用于表示線性結(jié)構(gòu)，也可用于表示非線性結(jié)構(gòu)。(1)線性鏈表線性表的鏈式存儲結(jié)構(gòu)稱為線性鏈表。在某些應(yīng)用中，對線性鏈表中的每個結(jié)點設(shè)置兩個指針，一個稱為左指針，用以指向其前件結(jié)點;另一個稱為右指針，用以指向其后件結(jié)點。這樣的表稱為雙向鏈表。(2)帶鏈的棧棧也是線性表，也可以采用鏈式存儲結(jié)構(gòu)。帶鏈的?？梢杂脕硎占嬎銠C存儲空間中所有空閑的存儲結(jié)點，這種帶鏈的棧稱為可利用棧。疑難解答：在鏈式結(jié)構(gòu)中，存儲空間位置關(guān)系與邏輯關(guān)系是什么?在鏈式存儲結(jié)構(gòu)中，存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲空間可以不連續(xù)，各數(shù)據(jù)結(jié)點的存儲順序與數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)

11、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。1.4樹與二叉樹考點7 樹與二叉樹及其基本性質(zhì)誤區(qū)警示：滿二叉樹也是完全二叉樹，而完全二叉樹一般不是滿二叉樹。應(yīng)該注意二者的區(qū)別。1、樹的基本概念樹是一種簡單的非線性結(jié)構(gòu)。在樹結(jié)構(gòu)中，每一個結(jié)點只有一個前件，稱為父結(jié)點，沒有前件的結(jié)點只有一個，稱為樹的根結(jié)點。每一個結(jié)點可以有多個后件，它們稱為該結(jié)點的子結(jié)點。沒有后件的結(jié)點稱為葉子結(jié)點。在樹結(jié)構(gòu)中，一個結(jié)點所擁有的后件個數(shù)稱為該結(jié)點的度。葉子結(jié)點的度為0。在樹中，所有結(jié)點中的最大的度稱為樹的度。2、二叉樹及其基本性質(zhì)(1)二叉樹的定義二叉樹是一種很有用的非線性結(jié)構(gòu)，具有以下兩個特點：非空

12、二叉樹只有一個根結(jié)點;每一個結(jié)點最多有兩棵子樹，且分別稱為該結(jié)點的左子樹和右子樹。由以上特點可以看出，在二叉樹中，每一個結(jié)點的度最大為2，即所有子樹(左子樹或右子樹)也均為二叉樹，而樹結(jié)構(gòu)中的每一個結(jié)點的度可以是任意的。另外，二叉樹中的每個結(jié)點的子樹被明顯地分為左子樹和右子樹。在二叉樹中，一個結(jié)點可以只有左子樹而沒有右子樹，也可以只有右子樹而沒有左子樹。當一個結(jié)點既沒有左子樹也沒有右子樹時，該結(jié)點即為葉子結(jié)點。(2)二叉樹的基本性質(zhì)二叉樹具有以下幾個性質(zhì)：性質(zhì)1：在二叉樹的第k層上，最多有2k-1(k1)個結(jié)點;性質(zhì)2：深度為m的二叉樹最多有2m-1個結(jié)點;性質(zhì)3：在任意一棵二叉樹中，度為0的

13、結(jié)點(即葉子結(jié)點)總是比度為2的結(jié)點多一個。性質(zhì)4：具有n個結(jié)點的二叉樹，其深度至少為log2n+1，其中l(wèi)og2n表示取log2n的整數(shù)部分。小技巧：在二叉樹的遍歷中，無論是前序遍歷，中序遍歷還是后序遍歷，二叉樹的葉子結(jié)點的先后順序都是不變的。3、滿二叉樹與完全二叉樹滿二叉樹是指這樣的一種二叉樹：除最后一層外，每一層上的所有結(jié)點都有兩個子結(jié)點。在滿二叉樹中，每一層上的結(jié)點數(shù)都達到最大值，即在滿二叉樹的第k層上有2k-1個結(jié)點，且深度為m的滿二叉樹有2m-1個結(jié)點。完全二叉樹是指這樣的二叉樹：除最后一層外，每一層上的結(jié)點數(shù)均達到最大值;在最后一層上只缺少右邊的若干結(jié)點。對于完全二叉樹來說，葉子

14、結(jié)點只可能在層次最大的兩層上出現(xiàn)：對于任何一個結(jié)點，若其右分支下的子孫結(jié)點的最大層次為p，則其左分支下的子孫結(jié)點的最大層次或為p，或為p+1。完全二叉樹具有以下兩個性質(zhì)：性質(zhì)5:具有n個結(jié)點的完全二叉樹的深度為log2n+1。性質(zhì)6:設(shè)完全二叉樹共有n個結(jié)點。如果從根結(jié)點開始，按層次(每一層從左到右)用自然數(shù)1，2，n給結(jié)點進行編號，則對于編號為k(k=1，2，n)的結(jié)點有以下結(jié)論：若k=1，則該結(jié)點為根結(jié)點，它沒有父結(jié)點;若k>1，則該結(jié)點的父結(jié)點編號為INT(k/2)。若2kn，則編號為k的結(jié)點的左子結(jié)點編號為2k;否則該結(jié)點無左子結(jié)點(顯然也沒有右子結(jié)點)。若2k+1n，則編號為k

15、的結(jié)點的右子結(jié)點編號為2k+1;否則該結(jié)點無右子結(jié)點?？键c8 二叉樹的遍歷在遍歷二叉樹的過程中，一般先遍歷左子樹，再遍歷右子樹。在先左后右的原則下，根據(jù)訪問根結(jié)點的次序，二叉樹的遍歷分為三類：前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷。(1)前序遍歷：先訪問根結(jié)點、然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹;并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先訪問根結(jié)點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹。(2)中序遍歷：先遍歷左子樹、然后訪問根結(jié)點，最后遍歷右子樹;并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子樹，然后訪問根結(jié)點，最后遍歷右子樹。(3)后序遍歷：先遍歷左子樹、然后遍歷右子樹，最后訪問根結(jié)點;并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子

16、樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根結(jié)點。疑難解答：樹與二叉樹的不同之處是什么?在二叉樹中，每一個結(jié)點的度最大為2，即所有子樹(左子樹或右子樹)也均為二叉樹，而樹結(jié)構(gòu)中的每一個結(jié)點的度可以是任意的。1.5查找技術(shù)考點9 順序查找查找是指在一個給定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找某個指定的元素。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的元素相比較，若相等則表示查找成功;若線性表中所有的元素都與被查找元素進行了比較但都不相等，則表示查找失敗。在下列兩種情況下也只能采用順序查找：(1)如果線性表為無序表，則不管是順序存儲結(jié)構(gòu)還是鏈式存儲結(jié)構(gòu)，只能用順序查找。(2)即使是有序線性表，如果采用鏈式存儲結(jié)構(gòu)，也只

17、能用順序查找?？键c10 二分法查找二分法只適用于順序存儲的，按非遞減排列的有序表，其方法如下：設(shè)有序線性表的長度為n，被查找的元素為i，(1)將i與線性表的中間項進行比較;(2)若i與中間項的值相等，則查找成功;(3)若i小于中間項，則在線性表的前半部分以相同的方法查找;(4)若i大于中間項，則在線性表的后半部分以相同的方法查找。疑難解答：二分查找法適用于哪種情況?二分查找法只適用于順序存儲的有序表。在此所說的有序表是指線性表中的元素按值非遞減排列(即從小到大，但允許相鄰元素值相等)。這個過程一直進行到查找成功或子表長度為0為止。對于長度為n的有序線性表，在最壞情況下，二分查找只需要比較log

18、2n次。1.6排序技術(shù)考點11 交換類排序法冒泡排序法和快速排序法都屬于交換類排序法。(1)冒泡排序法首先，從表頭開始往后掃描線性表，逐次比較相鄰兩個元素的大小，若前面的元素大于后面的元素，則將它們互換，不斷地將兩個相鄰元素中的大者往后移動，最后最大者到了線性表的最后。然后，從后到前掃描剩下的線性表，逐次比較相鄰兩個元素的大小，若后面的元素小于前面的元素，則將它們互換，不斷地將兩個相鄰元素中的小者往前移動，最后最小者到了線性表的最前面。對剩下的線性表重復(fù)上述過程，直到剩下的線性表變空為止，此時已經(jīng)排好序。在最壞的情況下，冒泡排序需要比較次數(shù)為n(n-1)/2。(2)快速排序法它的基本思想是：任

19、取待排序序列中的某個元素作為基準(一般取第一個元素)，通過一趟排序，將待排元素分為左右兩個子序列，左子序列元素的排序碼均小于或等于基準元素的排序碼，右子序列的排序碼則大于基準元素的排序碼，然后分別對兩個子序列繼續(xù)進行排序，直至整個序列有序。疑難解答：冒泡排序和快速排序的平均執(zhí)行時間分別是多少?冒泡排序法的平均執(zhí)行時間是O(n2)，而快速排序法的平均執(zhí)行時間是O(nlog2n)。第二章程序設(shè)計基礎(chǔ)詳細重點學(xué)習(xí)知識點：1.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的四個原則2.對象、類、消息、繼承的概念、類與實例的區(qū)別2.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計考點1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的原則20世紀70年代提出了"結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計&quo

20、t;的思想和方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法引入了工程化思想和結(jié)構(gòu)化思想，使大型軟件的開發(fā)和編程得到了極大的改善。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的主要原則為：自頂向下、逐步求精、模塊化和限制使用goto語句。疑難解答：如何進行自頂向下設(shè)計方法?程序設(shè)計時，應(yīng)先考慮總體，后考慮細節(jié);先考慮全局目標，后考慮局部目標;不要一開始就過多追求眾多的細節(jié)，先從最上層總目標開始設(shè)計，逐步使問題具體化。2.2面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計考點2 面向?qū)ο蠓椒ǖ幕靖拍钫`區(qū)警示：當使用"對象"這個術(shù)語時，既可以指一個具體的對象，也可以泛指一般的對象，但是當使用"實例"這個術(shù)語時，必須是指一個具體的對象。

21、面向?qū)ο蠓椒êw對象及對象屬性與方法、類、繼承、多態(tài)性幾個基本要素。(1)對象通常把對對象的操作也稱為方法或服務(wù)。屬性即對象所包含的信息，它在設(shè)計對象時確定，一般只能通過執(zhí)行對象的操作來改變。屬性值應(yīng)該指的是純粹的數(shù)據(jù)值，而不能指對象。操作描述了對象執(zhí)行的功能，若通過信息的傳遞，還可以為其他對象使用。對象具有如下特征：標識惟一性、分類性、多態(tài)性、封裝性、模塊獨立性。(2)類和實例類是具有共同屬性、共同方法的對象的集合。它描述了屬于該對象類型的所有對象的性質(zhì)，而一個對象則是其對應(yīng)類的一個實例。類是關(guān)于對象性質(zhì)的描述，它同對象一樣，包括一組數(shù)據(jù)屬性和在數(shù)據(jù)上的一組合法操作。(3)消息消息是實例之間

22、傳遞的信息，它請求對象執(zhí)行某一處理或回答某一要求的信息，它統(tǒng)一了數(shù)據(jù)流和控制流。一個消息由三部分組成：接收消息的對象的名稱、消息標識符(消息名)和零個或多個參數(shù)。(4)繼承廣義地說，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)定義它們。繼承分為單繼承與多重繼承。單繼承是指，一個類只允許有一個父類，即類等級為樹形結(jié)構(gòu)。多重繼承是指，一個類允許有多個父類。(5)多態(tài)性對象根據(jù)所接收的消息而做出動作，同樣的消息被不同的對象接收時可導(dǎo)致完全不同的行動，該現(xiàn)象稱為多態(tài)性。疑難解答：能舉一下現(xiàn)實中的對象及其屬性和操作嗎?一輛汽車是一個對象，它包含了汽車的屬性(如顏色、型號等)及其操作(如啟動、剎車等)

23、。一個窗口是對象，它包含了窗口的屬性(如大小、顏色等)及其操作(如打開、關(guān)閉等)。第三章 軟件工程基礎(chǔ)詳細重點學(xué)習(xí)知識點：1.軟件的概念、軟件生命周期的概念及各階段所包含的活動2.概要設(shè)計與詳細設(shè)計的概念、模塊獨立性及其度量的標準、詳細設(shè)計常用的工具3.軟件測試的目的、軟件測試的4個步驟、4.軟件調(diào)試的任務(wù)3.1軟件工程基本概念考點1 軟件定義與軟件特點軟件指的是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，包括程序、數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的完整集合。程序是軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶需求開發(fā)的、用程序設(shè)計語言描述的、適合計算機執(zhí)行的指令序列。數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文檔是與程序的開發(fā)、維護和使用有關(guān)的

24、圖文資料?？梢?，軟件由兩部分組成：(1)機器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù);(2)機器不可執(zhí)行的，與軟件開發(fā)、運行、維護、使用等有關(guān)的文檔。軟件的特點：(1)軟件是邏輯實體，而不是物理實體，具有抽象性;(2)沒有明顯的制作過程，可進行大量的復(fù)制;(3)使用期間不存在磨損、老化問題;(4)軟件的開發(fā)、運行對計算機系統(tǒng)具有依賴性;(5)軟件復(fù)雜性高，成本昂貴;(6)軟件開發(fā)涉及諸多社會因素。根據(jù)應(yīng)用目標的不同，軟件可分應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件(或工具軟件)。小提示：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)軟件是計算機管理自身資源，提高計算機使用效率并為計算機用戶提供各種服務(wù)的軟件;支撐軟件是介于兩

25、者之間，協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性軟件?？键c2 軟件工程過程與軟件生命周期軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護到停止使用退役的過程稱為軟件生命周期。一般包括可行性分析研究與需求分析、設(shè)計、實現(xiàn)、測試、交付使用以及維護等活動，如圖3-1所示。還可以將軟件生命周期分為如上圖所示的軟件定義、軟件開發(fā)和軟件運行維護3個階段。生命周期的主要活動階段是：可行性研究與計劃制定、需求分析、軟件設(shè)計、軟件實施、軟件測試及運行與維護。3.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法考點3 軟件設(shè)計的基本概念誤區(qū)警示：在程序結(jié)構(gòu)中，各模塊的內(nèi)聚性越強，則耦合性越弱。軟件設(shè)計應(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)的內(nèi)聚性，有利于提

26、高模塊的獨立性。1.軟件設(shè)計的基礎(chǔ)從技術(shù)觀點上看，軟件設(shè)計包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)設(shè)計、接口設(shè)計、過程設(shè)計。(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計定義軟件系統(tǒng)各主要部件之間的關(guān)系;(2)數(shù)據(jù)設(shè)計將分析時創(chuàng)建的模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義;(3)接口設(shè)計是描述軟件內(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;(4)過程設(shè)計則是把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換為軟件的過程性描述。從工程管理角度來看，軟件設(shè)計分兩步完成：概要設(shè)計和詳細設(shè)計。(1)概要設(shè)計將軟件需求轉(zhuǎn)化為軟件體系結(jié)構(gòu)、確定系統(tǒng)級接口、全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫模式;(2)詳細設(shè)計確立每個模塊的實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用適當方法表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細節(jié)。2.軟件設(shè)計的基本原理(1)

27、抽象：軟件設(shè)計中考慮模塊化解決方案時，可以定出多個抽象級別。抽象的層次從概要設(shè)計到詳細設(shè)計逐步降低。(2)模塊化：模塊是指把一個待開發(fā)的軟件分解成若干小的簡單的部分。模塊化是指解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐層把軟件系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程。(3)信息隱蔽：信息隱蔽是指在一個模塊內(nèi)包含的信息(過程或數(shù)據(jù))，對于不需要這些信息的其他模塊來說是不能訪問的。(4)模塊獨立性：模塊獨立性是指每個模塊只完成系統(tǒng)要求的獨立的子功能，并且與其他模塊的聯(lián)系最少且接口簡單。模塊的獨立程度是評價設(shè)計好壞的重要度量標準。衡量軟件的模塊獨立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個定性的度量標準。內(nèi)聚性是信息隱蔽和局部化概念的自然擴展。一

28、個模塊的內(nèi)聚性越強則該模塊的模塊獨立性越強。一個模塊與其他模塊的耦合性越強則該模塊的模塊獨立性越弱。內(nèi)聚性是度量一個模塊功能強度的一個相對指標。內(nèi)聚是從功能角度來衡量模塊的聯(lián)系，它描述的是模塊內(nèi)的功能聯(lián)系。內(nèi)聚有如下種類，它們之間的內(nèi)聚度由弱到強排列：偶然內(nèi)聚、邏輯內(nèi)聚、時間內(nèi)聚、過程內(nèi)聚、通信內(nèi)聚、順序內(nèi)聚、功能內(nèi)聚。耦合性是模塊之間互相連接的緊密程度的度量。耦合性取決于各個模塊之間接口的復(fù)雜度、調(diào)用方式以及哪些信息通過接口。耦合可以分為下列幾種，它們之間的耦合度由高到低排列：內(nèi)容耦合、公共耦合、外部耦合、控制耦合、標記耦合、數(shù)據(jù)耦合、非直接耦合。在程序結(jié)構(gòu)中，各模塊的內(nèi)聚性越強，則耦合性越

29、弱。一般較優(yōu)秀的軟件設(shè)計，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)的內(nèi)聚性，有利于提高模塊的獨立性。小提示：上面僅是對耦合機制進行的一個分類?？梢娨粋€模塊與其他模塊的耦合性越強則該模塊獨立性越弱。原則上講，模塊化設(shè)計總是希望模塊之間的耦合表現(xiàn)為非直接耦合方式。但是，由于問題所固有的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)化設(shè)計的原則，非直接耦合是不存在的?？键c4 詳細設(shè)計詳細設(shè)計的任務(wù)是為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每個模塊確定實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用某種選定的表達表示工具算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細節(jié)。詳細過程設(shè)計的常用工具有：(1)圖形工具：程序流程圖，N-S，PAD，HIPO。(2)表格工具：判定表。(3)語言工具：

30、PDL(偽碼)。程序流程圖的5種控制結(jié)構(gòu)：順序型、選擇型、先判斷重復(fù)型、后判斷重復(fù)型和多分支選擇型。方框圖中僅含5種基本的控制結(jié)構(gòu)，即順序型、選擇型、多分支選擇型、WHILE重復(fù)型和UNTIL重復(fù)型。PAD圖表示5種基本控制結(jié)構(gòu)，即順序型、選擇型、多分支選擇型、WHILE重復(fù)型和UNTIL重復(fù)型。過程設(shè)計語言(PDL)也稱為結(jié)構(gòu)化的語言和偽碼，它是一種混合語言，采用英語的詞匯和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，類似編程語言。PDL可以由編程語言轉(zhuǎn)換得到，也可以是專門為過程描述而設(shè)計的。疑難解答：程序流程圖，N-S圖，PAD圖的控制結(jié)構(gòu)的異同點是什么?相同點是三種圖都有順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)和多分支選擇，并且N-

31、S圖和PAD圖還有相同的WHILE重復(fù)型、UNTIL重復(fù)型;不同點是程序流程圖沒有WHILE重復(fù)型、UNTIL重復(fù)型而有后判斷重復(fù)型和先判斷重復(fù)型。3.3軟件測試考點5 軟件測試的目的軟件測試是在軟件投入運行前對軟件需求、設(shè)計、編碼的最后審核。其工作量、成本占總工作量、總成本的40%以上，而且具有較高的組織管理和技術(shù)難度。(1)軟件測試是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程;(2)一個好的測試用例是能夠發(fā)現(xiàn)至今尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的用例;(3)一個成功的測試是發(fā)現(xiàn)了至今尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的測試。考點6 軟件測試的實施軟件測試過程分4個步驟，即單元測試、集成測試、驗收測試和系統(tǒng)測試。單元測試是對軟件設(shè)計的最小單位-模塊(程序