大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第9章

1、.,第9章 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ),.,知識點(diǎn)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 操作系統(tǒng)的分類以及主要功能 軟件與軟件生存周期 軟件工程的框架及開發(fā)過程 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成和數(shù)據(jù)模型 通過對本章的學(xué)習(xí)讀者應(yīng)掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，為應(yīng)用中所涉及的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)倪壿嫿Y(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)，了解操作系統(tǒng)的基本原理，建立軟件開發(fā)的基本思想，掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫，在軟件知識和技術(shù)方面打下基礎(chǔ)。,.,9.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述,9.1.1 相關(guān)概念與術(shù)語 數(shù)據(jù)（Data）是信息的載體，它能夠被計(jì)算機(jī)識別、存儲和加工處理 抽象數(shù)據(jù)類型（Abstruct Data Type，簡稱ADT）是指一個數(shù)學(xué)模型以及定義在該模型上的一組操作 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Dat

2、a Structure）是指互相之間存在著一種或多種關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。各元素之間的關(guān)系稱為結(jié)構(gòu)。,.,四類基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),9.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述,（a）集合結(jié)構(gòu) （b）線性結(jié)構(gòu) （c）樹型結(jié)構(gòu) （d）圖形結(jié)構(gòu) 圖9-1 四類基本結(jié)構(gòu)的示意圖,.,9.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的兩個要素： 1. 數(shù)據(jù)元素的集合 2. 關(guān)系的集合。 通?？梢圆捎靡粋€二元組來表示： Data_Structure （D，R） 其中，D是數(shù)據(jù)元素的有限集，R是D上關(guān)系的有限集。,.,9.1.2 線性表 1線性表的定義 線性表是具有相同數(shù)據(jù)類型的n(n=0)個數(shù)據(jù)元素的有限序列，通常記為：(a1，a2， ai-1，ai

3、，ai+1，an) 其中n為表長， n0 時稱為空表。,.,2線性表的順序存儲和基本操作 線性表的順序存儲是指在內(nèi)存中用地址連續(xù)的一塊存儲空間順序存放線性表的各元素。,圖9-2 線性表的順序存儲,.,順序表上基本操作有線性表初始化、求表長、取表元、按值查找、插入、刪除 。 1) 插入 2) 刪除,（a）刪除前 （b）刪除后,.,3. 線性鏈表的存儲與基本操作 鏈表是通過一組任意的存儲單元來存儲線性表中的數(shù)據(jù)元素，由一個個結(jié)點(diǎn)構(gòu)成。,圖9-5 鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu),.,（1）建立單鏈表,圖9-8 在頭部插入建立單鏈表,.,圖9-9 在尾部插入建立單鏈表,.,（2）插入：設(shè)p指向單鏈表中某結(jié)點(diǎn)，s指向待插

4、入的值為x的新結(jié)點(diǎn)。,1）將*s插入到*p的后面,2）將*s插入到*p的前面,.,（3） 刪除 ：設(shè)p指向單鏈表中某結(jié)點(diǎn)，刪除*p。,圖9-12 刪除*p,.,9.1.3 棧,1棧的定義 棧是限制在表的一端進(jìn)行插入和刪除的線性表。又稱為后進(jìn)先出的線性表（Last In First Out），簡稱 LIFO表。,圖9-13 棧示意圖,.,9.2 操作系統(tǒng)管理,9.2.1 操作系統(tǒng)的發(fā)展和分類,發(fā)展階段,手工操作階段 早期批量處理階段 管理程序階段 多道程序設(shè)計(jì)和多道批處理階段,.,9.2 操作系統(tǒng)管理,按照操作系統(tǒng)的使用環(huán)境和對作業(yè)處理方式可將操作系統(tǒng)的基本類型分為五種： 1批處理操作系統(tǒng)（Ba

5、tch Processing System） 2分時操作系統(tǒng)（Time-Sharing System） 3實(shí)時操作系統(tǒng) 4網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 5分布式操作系統(tǒng),.,9.2 操作系統(tǒng)管理,9.2.2 操作系統(tǒng)的功能 按照資源管理和用戶接口的觀點(diǎn)，操作系統(tǒng)主要有 以下功能： 1處理機(jī)管理 （1）進(jìn)程控制： （2）進(jìn)程同步： （3）進(jìn)程通信 （4）進(jìn)程調(diào)度：,.,9.2 操作系統(tǒng)管理,2存儲器管理 （1）內(nèi)存分配與回收 （2）存儲保護(hù) （3）地址映射 （4）內(nèi)存擴(kuò)充 3設(shè)備管理 4文件管理 5作業(yè)管理,.,9.3 軟件工程方法,9.3.1 軟件工程概述 軟件工程是一門指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科，應(yīng)

6、用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等原理，借鑒傳統(tǒng)工程的原則、方法，創(chuàng)建軟件以達(dá)到提高質(zhì)量，降低成本的目的。1945年，第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生，自此軟件開發(fā)方法從機(jī)器碼編程到軟件工程方法，經(jīng)歷了三個階段： 1程序設(shè)計(jì)時期（1946年到60年代中） 2軟件時期（60年代中到70年代中） 3軟件工程時期（70年代至今）,.,9.3 軟件工程方法,“軟件危機(jī)”的產(chǎn)生 由于軟件的需求和規(guī)模不斷的增大，以及軟件本身的特點(diǎn)，在軟件開發(fā)的過程中，用戶對軟件需求的描述不精確以及軟件開發(fā)人員對用戶需求的理解與用戶本來的愿望有差異導(dǎo)致了軟件危機(jī)的產(chǎn)生。主要表現(xiàn)在以下幾個方面； 1.開發(fā)成本高 2.研制周期長 3.軟件

7、質(zhì)量差 4.文檔資料缺乏 5.維護(hù)困難 6.不能滿足發(fā)展需要,.,9.3 軟件工程方法,9.3.2 軟件生命周期 1軟件定義階段 2軟件開發(fā)階段 3軟件維護(hù)階段,.,9.3 軟件工程方法,9.3.3 軟件工程框架,軟件開發(fā)過程,目標(biāo) 需求分析：書寫需求分析說明書 總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)過程 活動 詳細(xì)設(shè)計(jì) 測試與維護(hù),.,9.3 軟件工程方法,圖9-16 需求分析任務(wù)與其實(shí)現(xiàn)步驟,.,9.3 軟件工程方法,1.概述 說明開發(fā)本軟件的目的、意義和背景。 2.需求說明 （1）功能說明：逐項(xiàng)列出個中功能需求的序號、名稱和簡要說明。 （2）性能說明：說明處理速度，響應(yīng)時間、精度等。,需求說明書的內(nèi)容,.,9.

8、3 軟件工程方法,3.數(shù)據(jù)描述 （1）數(shù)據(jù)流圖 （2）數(shù)據(jù)字典 （3）接口說明 4.運(yùn)行環(huán)境 （1）設(shè)備：說明軟件運(yùn)行所需的硬件設(shè)備。 （2）支持軟件：說明軟件運(yùn)行所需的系統(tǒng)軟件和軟件工具。 5.限制 說明軟件開發(fā)的成本、進(jìn)度、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面的限制。,.,9.3 軟件工程方法,圖9-17 設(shè)計(jì)流程圖,.,9.3 軟件工程方法,軟件測試與維護(hù) 單位測試 人工測試 組裝測試 軟件測試 動態(tài)測試 測試步驟 確認(rèn)測試 自動測試 系統(tǒng)測試 常用測試方法：黑盒測試與白盒測試,.,9.3 軟件工程方法,糾錯性維護(hù) 適應(yīng)性維護(hù) 軟件維護(hù) 完善性維護(hù) 預(yù)防性維護(hù),.,9.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)理論,9.4.1 數(shù)據(jù)管理

9、技術(shù)的發(fā)展 1相關(guān)概念 數(shù)據(jù)處理：對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、加工和傳播的一系列活 動的總和。 數(shù)據(jù)管理：是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲、檢索 和維護(hù)工作。 2數(shù)據(jù)管理的三個階段 1) 人工管理階段 2) 文件系統(tǒng)階段 3) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,.,9.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)理論,9.4.2 數(shù)據(jù)模型 模型是對現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象，它能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界，容易為人所理解，并且便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 1. 概念模型 概念模型是按用戶觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。 2. 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。包括網(wǎng)狀、層次和關(guān)系模型三種。,.,9.4 數(shù)據(jù)

10、庫技術(shù)理論,關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常用術(shù)語： （1）關(guān)系（Relation）：一個關(guān)系對應(yīng)通常所說的一張二維表; （2）元組（Tuple）：表中的一行即為一個元組; （3）屬性（Attribute）：給每一個屬性起一個名稱即屬性名。 （4）域（Domain）：屬性的取值范圍，所以又稱“值域”； （5）分量：元組中的一個屬性值；,.,（6）關(guān)系模式：對關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性n） （7）關(guān)鍵字或碼（Key）：表中用來唯一確定（標(biāo)識）一個元組的某個屬性或?qū)傩越M合。 （8）關(guān)系模型（Relational model）：用二維表結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型。,.,9.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

11、理論,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱 1）查詢 2）插入 3）刪除 4）修改 關(guān)系運(yùn)算 1）并 2）交 3）差,.,9.5 本章小結(jié),本章對軟件技術(shù)基礎(chǔ)所涉及的四個方面：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、軟件工程和數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行了簡單闡述。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概述中重點(diǎn)以線性表、棧這些常見而簡單的結(jié)構(gòu)類型為例討論了其在計(jì)算機(jī)中的存儲結(jié)構(gòu)及基本操作。在操作系統(tǒng)管理一節(jié)中，介紹了操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史，特點(diǎn)及功能，從資源管理和用戶角度探討了操作系統(tǒng)的主要功能。在軟件工程中根據(jù)其框架結(jié)構(gòu)介紹了軟件工程開發(fā)的一般過程。并簡單介紹了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成和數(shù)據(jù)模型的相關(guān)概念。,.,9.6 實(shí)踐檢驗(yàn),理論鞏固 （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究哪些內(nèi)容？ （2）

12、什么是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，主要可分為哪幾種？ （3）設(shè)有編號為1，2，3，4的四輛列車，順序進(jìn)入一個棧式結(jié)構(gòu)的站臺，具體寫出這四輛車開出站的所有可能順序。 （4）二維數(shù)組A的元素是6個字符組成的串，行下標(biāo)i的范圍從08，列小標(biāo)j的范圍從110。從供選擇的答案中選出應(yīng)填入下列關(guān)于數(shù)組存儲的敘述中括號內(nèi)的正確答案。 存放A至少需要（）個字節(jié)。 A的第8列和第5行共占（）個字節(jié)。 若A按行存放，元素A8，5的起始地址與當(dāng)A按列存放的元素（）的起始地址一致。 【供選擇的答案】 A.90 B.180 C.240 D.270 E.540 A.108 B.114 C.54 D.60 E.150 A.A8，5 B.A3，10 C.A5，8D.A0，9,.,（5）操作系統(tǒng)有哪些基本類型？它們各自的特點(diǎn)是什么？ （6）作業(yè)管理主要包括哪些內(nèi)容？ （7）什么是軟件危機(jī)？產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因是什么？ （8）什么是軟件生命周期？軟件生命周期為什么要劃分階段？ （9）需求分析的主要任務(wù)是什么？怎樣作好需求分析？ （10）軟件設(shè)計(jì)分為哪兩個步驟？每個步驟的任務(wù)是什么？ （11）簡述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程。 （12）數(shù)據(jù)