全國計(jì)算機(jī)等級考試公共基礎(chǔ)知識講義

全國計(jì)算機(jī)等級考試一一二級公共基礎(chǔ)知識輔導(dǎo)講義

第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

1.1算法

1、四是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述。換句話說，算法是對特定問題求解步驟的一種

描述。

*:算法不等于程序，也不等于計(jì)算方法。程序的編制不可能優(yōu)于算法的設(shè)計(jì)。

2、算法的基本特征

（1）可行性。針對實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的算法，執(zhí)行后能夠得到滿意的結(jié)果。

（2）確定性。每一條指令的含義明確，無二義性。并且在任何條件下，算法只有唯一的一

條執(zhí)行路徑，即相同的輸入只能得出相同的輸出。

（3）有窮性。算法必須在有限的時間內(nèi)完成。有兩重含義，一是算法中的操作步驟為有限

個，二是每個步驟都能在有限時間內(nèi)完成。

（4）擁有足夠的情報。算法中各種運(yùn)算總是要施加到各個運(yùn)算對象上，而這些運(yùn)算對象又

可能具有某種初始狀態(tài)，這就是算法執(zhí)行的起點(diǎn)或依據(jù)。因此，一個算法執(zhí)行的結(jié)果總是與

輸入的初始數(shù)據(jù)有關(guān)，不同的輸入將會有不同的結(jié)果輸出。當(dāng)輸入不夠或輸入錯誤時，算法

將無法執(zhí)行或執(zhí)行有錯。一般說來，當(dāng)算法擁有足夠的情報時，此算法才是有效的；而當(dāng)提

供的情報不夠時，算法可能無效。

*：綜上所述，所謂算法，是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運(yùn)算順序的規(guī)則，并且每一個規(guī)則都是有效的，

且是明確的，此順序?qū)⒃谟邢薜拇螖?shù)下終止。

3、算法復(fù)雜度主要包括時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。

（1）算法回回復(fù)卷囹是指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量,可以用執(zhí)行算法的過程中所需基

本運(yùn)算的執(zhí)行次數(shù)來度量。

（2）算法|空間復(fù)雜度|是指執(zhí)行這個算法所需要的內(nèi)存空間。

1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念

1、擻據(jù)結(jié)構(gòu)|是指相互有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)元素的集合。

2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究和討論以下三個方面的問題：

（1）數(shù)據(jù)集合中各數(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)。

數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)包含：D表示數(shù)據(jù)元素的信息；2）表示各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系。

（2）在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，各數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)中的存儲關(guān)系，即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等。

1）順序存儲。它是把邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲在物理位置相鄰的存儲單元里，結(jié)點(diǎn)間的邏輯

關(guān)系由存儲單元的鄰接關(guān)系來體現(xiàn)。由此得到的存儲表示稱為順序存儲結(jié)構(gòu)。

2）鏈接存儲。它不要求邏輯上相鄰的結(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。由此得到的存儲表示稱為鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。

3）索引存儲：除建立存儲結(jié)點(diǎn)信息外，還建立附加的索引表來標(biāo)識結(jié)點(diǎn)的地址。

*：數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)反映數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)（也稱數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)）

是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)存儲空間中的存放形式。同一種邏輯結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)可以采用不同的

存儲結(jié)構(gòu)，但影響數(shù)據(jù)處理效率。

（3）對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)算。

3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示

一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)除了用二元關(guān)系表示外，還可以直觀地用圖形表示。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示中，

對于數(shù)據(jù)集合D中的每一個數(shù)據(jù)元素用中間標(biāo)有元素值的方框表示，一般稱之為數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，

并簡稱為結(jié)點(diǎn)；為了進(jìn)一步表示各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系，對于關(guān)系R中的每一個二元

組，用一條有向線段從前件結(jié)點(diǎn)指向后件結(jié)點(diǎn)。

4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為兩大類型:線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)。

（1）|線性結(jié)構(gòu)|（非空的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）條件：1）有且只有一個根結(jié)點(diǎn)；2）每一個結(jié)點(diǎn)最多有

一個前件，也最多有一個后件。

*：常見的線性結(jié)構(gòu)有線性表、棧、隊(duì)列和線性鏈表等。

（2）|非線性結(jié)構(gòu)|：不滿足線性結(jié)構(gòu)條件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

*：常見的非線性結(jié)構(gòu)有樹、二叉樹和圖等。

1.3線性表及其順序存儲結(jié)構(gòu)

1、|線性表|由一組數(shù)據(jù)元素構(gòu)成,數(shù)據(jù)元素的位置只取決于自己的序號，元素之間的相對位

置是線性的。線性表是由n（n2O）個數(shù)據(jù)元素組成的一個有限序列，表中的每一個數(shù)據(jù)元素,

除了第一個外，有且只有一個前件，除了最后一個外，有且只有一個后件。線性表中數(shù)據(jù)元

素的個數(shù)稱為線性表的長度。線性表可以為空表。

*：線性表是一種存儲結(jié)構(gòu)，它的存儲方式：順序和鏈?zhǔn)健?/p>

2、線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)具有兩個基本特點(diǎn)：（1）線性表中所有元素所占的存儲空間是連

續(xù)的；（2）線性表中各數(shù)據(jù)元素在存儲空間中是按邏輯順序依次存放的。

*：由此可以看出，在線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)中，其前后件兩個元素在存儲空間中是緊鄰的，

且前件元素一定存儲在后件元素的前面，可以通過計(jì)算機(jī)直接確定第i個結(jié)點(diǎn)的存儲地址。

3、順序表的插入、刪除運(yùn)算

（1）順序表的插入運(yùn)算：在一般情況下，要在第i（IWiWn）個元素之前插入一個新元素

時，首先要從最后一個（即第n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，移動結(jié)束后，第i個位置就被空出，然后將新元素插入到第i項(xiàng)。插入結(jié)

束后，線性表的長度就增加了1。

*：順性表的插入運(yùn)算時需要移動元素，在等概率情況下，平均需要移動n/2個元素。

（2）順序表的刪除運(yùn)算：在一般情況下，要刪除第i（IWiWn）個元素時，則要從第i+1

個元素開始，直到第n個元素之間共n-i個元素依次向前移動一個位置。刪除結(jié)束后，線性

表的長度就減小了lo

*：進(jìn)行順性表的刪除運(yùn)算時也需要移動元素，在等概率情況下，平均需要移動（n-1）/2

個元素。插入、刪除運(yùn)算不方便。

1.4棧和隊(duì)列

1、棧及其基本運(yùn)算

閥是限定在一端進(jìn)行插入與刪除運(yùn)算的線性表。

在棧中，允許插入與刪除的一端稱為棧頂，不允許插入與刪除的另一端稱為棧底。棧頂元素

總是最后被插入的元素，棧底元素總是最先被插入的元素。即棧是按照“先進(jìn)后出”或“后

進(jìn)先出”的原則組織數(shù)據(jù)的。

棧具有記憶作用。

棧的基本運(yùn)算：1）插入元素稱為入棧運(yùn)算；2）刪除元素稱為退棧運(yùn)算；3）讀棧頂元素是

將棧頂元素賦給一個指定的變量，此時指針無變化。

棧的存儲方式和線性表類似，也有兩種，即順序棧和鏈?zhǔn)綏！?/p>

2、隊(duì)列及其基本運(yùn)算

畫是指允許在一端（隊(duì)尾）進(jìn)入插入，而在另一端（隊(duì)頭）進(jìn)行刪除的線性表。尾指針

（Rear）指向隊(duì)尾元素，頭指針（front）指向排頭元素的前一個位置（隊(duì)頭）。

隊(duì)列是“先進(jìn)先出”或“后進(jìn)后出”的線性表。

隊(duì)列運(yùn)算包括：1）入隊(duì)運(yùn)算：從隊(duì)尾插入一個元素；2）退隊(duì)運(yùn)算：從隊(duì)頭刪除一個元素。

循環(huán)隊(duì)列及其運(yùn)算：所謂循環(huán)隊(duì)列，就是將隊(duì)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(huán)狀空間，供隊(duì)列循環(huán)使用。在循環(huán)隊(duì)列中，用隊(duì)尾指針rear指向隊(duì)列中的

隊(duì)尾元素，用排頭指針front指向排頭元素的前一個位置，因此，從頭指針front指向的后

一個位置直到隊(duì)尾指針rear指向的位置之間，所有的元素均為隊(duì)列中的元素。

*：循環(huán)隊(duì)列中元素的個數(shù)==6@!-丘0111：。

1.5線性鏈表

1、線性表順序存儲的缺點(diǎn)：（1）插入或刪除的運(yùn)算效率很低。在順序存儲的線性表中，插

入或刪除數(shù)據(jù)元素時需要移動大量的數(shù)據(jù)元素；（2）線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)下，線性表的

存儲空間不便于擴(kuò)充；（3）線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)不便于對存儲空間的動態(tài)分配。

2、線性鏈表：線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)稱為線性鏈表，是一種物理存儲單元上非連續(xù)、非順

度的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接來實(shí)現(xiàn)的。因此，在鏈?zhǔn)酱鎯?/p>

方式中，每個結(jié)點(diǎn)由兩部分組成：一部分用于存放數(shù)據(jù)元素的值，稱為數(shù)據(jù)域；另一部分用

于存放指針，稱為指針域，用于指向該結(jié)點(diǎn)的前一個或后一個結(jié)點(diǎn)（即前件或后件），如下

圖所示：

數(shù)據(jù)域指針域

datanextHEAD-?a<|--------a>--------------?--------|--------?a.A

（a）結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)（b）一個非空的線性鏈表示意圖

線性鏈表分為單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表三種類型。

在單鏈表中，每一個結(jié)點(diǎn)只有一個指針域，由這個指針只能找到其后件結(jié)點(diǎn)，而不能找到其

前件結(jié)點(diǎn)。因此，在某些應(yīng)用中，對于線性鏈表中的每個結(jié)點(diǎn)設(shè)置兩個指針，一個稱為左指

針，指向其前件結(jié)點(diǎn)；另一個稱為右指針，指向其后件結(jié)點(diǎn)，這種鏈表稱為雙向鏈表，如下

圖所示：

左指針，數(shù)據(jù)域，右指針

||HEAD—?]A[a,]L?a：|????（?|A|

（a）結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)（b）一個非空的雙向鏈表示意圖

3、線性鏈表的基本運(yùn)算

（1）在線性鏈表中包含指定元素的結(jié)點(diǎn)之前插入一個新元素。

*:在線性鏈表中插入元素時，不需要移動數(shù)據(jù)元素，只需要修改相關(guān)結(jié)點(diǎn)指針即可，也不

會出現(xiàn)“上溢”現(xiàn)象。

（2）在線性鏈表中刪除包含指定元素的結(jié)點(diǎn)。

*:在線性鏈表中刪除元素時，也不需要移動數(shù)據(jù)元素，只需要修改相關(guān)結(jié)點(diǎn)指針即可。

（3）將兩個線性鏈表按要求合并成一個線性鏈表。

（4）將一個線性鏈表按要求進(jìn)行分解。

（5）逆轉(zhuǎn)線性鏈表。

（6）復(fù)制線性鏈表。

（7）線性鏈表的排序。

（8）線性鏈表的查找。

*：線性鏈表不能隨機(jī)存取。

4、循環(huán)鏈表及其基本運(yùn)算

在線性鏈表中，其插入與刪除的運(yùn)算雖然比較方便，但還存在一個問題，在運(yùn)算過程中對于

空表和對第一個結(jié)點(diǎn)的處理必須單獨(dú)考慮，使空表與非空表的運(yùn)算不統(tǒng)一。為了克服線性鏈

表的這個缺點(diǎn)，可以采用另一種鏈接方式，即循環(huán)鏈表。

與前面所討論的線性鏈表相比，循環(huán)鏈表具有以下兩個特點(diǎn)：1）在鏈表中增加了一個表頭

結(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)域?yàn)槿我饣蛘吒鶕?jù)需要來設(shè)置，指針域指向線性表的第一個元素的結(jié)點(diǎn)，而循

環(huán)鏈表的頭指針指向表頭結(jié)點(diǎn)；2）循環(huán)鏈表中最后一個結(jié)點(diǎn)的指針域不是空，而是指向表

頭結(jié)點(diǎn)。即在循環(huán)鏈表中，所有結(jié)點(diǎn)的指針構(gòu)成了一個環(huán)狀鏈。

下圖a是一個非空的循環(huán)鏈表，圖b是一個空的循環(huán)鏈表：

呢」一^^二l-Hai|a?IT■一Uaj平第

（a）非空表（b）空表

循環(huán)鏈表的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在循環(huán)鏈表中，只要指出表中任何一個結(jié)點(diǎn)的位

置，就可以從它出發(fā)訪問到表中其他所有的結(jié)點(diǎn)，而線性單鏈表做不到這一點(diǎn)；二是由于在

循環(huán)鏈表中設(shè)置了一個表頭結(jié)點(diǎn)，在任何情況下，循環(huán)鏈表中至少有一個結(jié)點(diǎn)存在，從而使

空表與非空表的運(yùn)算統(tǒng)一。

*：循環(huán)鏈表是在單鏈表的基礎(chǔ)上增加了一個表頭結(jié)點(diǎn)，其插入和刪除運(yùn)算與單鏈表相同。

但它可以從任一結(jié)點(diǎn)出發(fā)來訪問表中其他所有結(jié)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)空表與非空表的運(yùn)算的統(tǒng)一。

1.6樹與二叉樹

1、樹的基本概念

網(wǎng)是一種簡單的非線性結(jié)構(gòu)。在樹這種數(shù)據(jù)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。

在樹結(jié)構(gòu)中，每一個結(jié)點(diǎn)只有一個前件，稱為|父結(jié)點(diǎn)沒有前件的結(jié)點(diǎn)只有一個,稱為樹

的根結(jié)點(diǎn)，簡稱樹的根。每一個結(jié)點(diǎn)可以有多個后件，稱為該結(jié)點(diǎn)的|子結(jié)點(diǎn)|。沒有后件的

結(jié)點(diǎn)稱為葉子結(jié)畫。

在樹結(jié)構(gòu)中，一個結(jié)點(diǎn)所擁有的后件的個數(shù)稱為該|結(jié)點(diǎn)的度|,所有結(jié)點(diǎn)中最大的度稱為網(wǎng)

隨固。樹的最大層次稱為|樹的深度|。

2、二叉樹及其基本性質(zhì)

（1）什么是二叉樹

|二叉樹|是一種很有用的非線性結(jié)構(gòu),它具有以下兩個特點(diǎn)：1）非空二叉樹只有一個根結(jié)點(diǎn)；

2）每一個結(jié)點(diǎn)最多有兩棵子樹，且分別稱為該結(jié)點(diǎn)的左子樹與右子樹。

*：根據(jù)二叉樹的概念可知，二叉樹的度可以為0（葉結(jié)點(diǎn)）、1（只有一棵子樹）或2（有

2棵子樹）。

（2）二叉樹的基本性質(zhì)

性質(zhì)1在二叉樹的第k層上，最多有結(jié)點(diǎn)。

性質(zhì)2深度為m的二叉樹最多有個2'"-小結(jié)點(diǎn)。

性質(zhì)3在任意一棵二叉樹中，度數(shù)為0的結(jié)點(diǎn)（即葉子結(jié)點(diǎn)）總比度為2的結(jié)點(diǎn)多一個。

性質(zhì)4具有n個結(jié)點(diǎn)的二叉樹，其深度至少為［log2〃］+1，其中［log2〃］表示取log2〃

的整數(shù)部分。

3、滿二叉樹與完全二叉樹

滿二叉樹：除最后一層外，每一層上的所有結(jié)點(diǎn)都有兩個子結(jié)點(diǎn)。

完全二叉樹：除最后一層外，每一層上的結(jié)點(diǎn)數(shù)均達(dá)到最大值；在最后一層上只缺少右邊的

若干結(jié)點(diǎn)。

*：根據(jù)完全二叉樹的定義可得出：度為1的結(jié)點(diǎn)的個數(shù)為?；?。

下圖a表示的是滿二叉樹，下圖b表示的是完全二叉樹：

⑸滿二叉樹（b）完全二叉樹

完全二叉樹還具有如下兩個特性：

性質(zhì)5具有n個結(jié)點(diǎn)的完全二叉樹深度為[log?〃]+1。

性質(zhì)6設(shè)完全二叉樹共有n個結(jié)點(diǎn)，如果從根結(jié)點(diǎn)開始，按層序（每一層從左到右）用自

然數(shù)1,2,…，n給結(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號，則對于編號為k（k=l,2,…，n）的結(jié)點(diǎn)有以下結(jié)論:

①若k=l,則該結(jié)點(diǎn)為根結(jié)點(diǎn)，它沒有父結(jié)點(diǎn)；若k>l,則該結(jié)點(diǎn)的父結(jié)點(diǎn)的編號為INT（k/2）。

②若2kWn,則編號為k的左子結(jié)點(diǎn)編號為2k；否則該結(jié)點(diǎn)無左子結(jié)點(diǎn)（顯然也沒有右子結(jié)

點(diǎn)）。

③若2k+lWn,則編號為k的右子結(jié)點(diǎn)編號為2k+l；否則該結(jié)點(diǎn)無右子結(jié)點(diǎn)。

4、二叉樹的存儲結(jié)構(gòu)

在計(jì)算機(jī)中，二叉樹通常采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。

與線性鏈表類似，用于存儲二叉樹中各元素的存儲結(jié)點(diǎn)也由兩部分組成：數(shù)據(jù)域和指針域。

但在二叉樹中，由于每一個元素可以有兩個后件（即兩個子結(jié)點(diǎn)），因此，用于存儲二叉樹

的存儲結(jié)點(diǎn)的指針域有兩個：一個用于指向該結(jié)點(diǎn)的左子結(jié)點(diǎn)的存儲地址，稱為左指針域；

另一個用于指向該結(jié)點(diǎn)的右子結(jié)點(diǎn)的存儲地址，稱為右指針域。

*：一般二叉樹通常采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，對于滿二叉樹與完全二叉樹來說，可以按層序進(jìn)行

順序存儲。

5、二叉樹的遍歷二一、

（c）二叉樹

二叉樹的遍歷是指不重復(fù)地訪問二叉樹中的所有結(jié)點(diǎn)。二叉樹的遍歷可以分為以下三種：

（1）前序遍歷（DLR）：若二叉樹為空，則結(jié)束返回。否則：首先訪問根結(jié)點(diǎn)，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(diǎn)，然后遍歷左子樹，

最后遍歷右子樹。圖C二叉樹前序的遍歷結(jié)果為:F,C,A,D,B,E,G,H,P。

（2）中序遍歷（LDR）：若二叉樹為空，則結(jié)束返回。否則：首先遍歷左子樹，然后訪問根

結(jié)點(diǎn)，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(diǎn),

最后遍歷右子樹。圖C二叉樹中序的遍歷結(jié)果為：A,C,B,D,F,E,H,G,P。

（3）后序遍歷（LRD）：若二叉樹為空，則結(jié)束返回.否則：首先遍歷左子樹，然后遍歷右

子樹，最后訪問根結(jié)點(diǎn)，并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹,

最后訪問根結(jié)點(diǎn)。圖C二叉樹后序的遍歷結(jié)果為:A,B,D,C.H,P,G,E,F。

1.7查找技術(shù)

查找：根據(jù)給定的某個值，在查找表中確定一個其關(guān)鍵字等于給定值的數(shù)據(jù)元素。

查找結(jié)果：（查找成功：找到；查找不成功：沒找到。）

平均查找長度：查找過程中關(guān)鍵字和給定值比較的平均次數(shù)。

1、順序查找

基本思想：從表中的第一個元素開始，將給定的值與表中逐個元素的關(guān)鍵字進(jìn)行比較，直到

兩者相符，查到所要找的元素為止。否則就是表中沒有要找的元素，查找不成功。

在平均情況下，利用順序查找法在線性表中查找一個元素，大約要與線性表中一半的元素進(jìn)

行比較，最壞情況下需要比較&次。

順序查找一個具有n個元素的線性表，其平均復(fù)雜度為0（n）o

下列兩種情況下只能采用順序查找：

1）如果線性表是無序表（即表中的元素是無序的），則不管是順序存儲結(jié)構(gòu)還是鏈?zhǔn)酱鎯?/p>

結(jié)構(gòu)，都只能用順序查找。

2）即使是有序線性表，如果采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，也只能用順序查找。

2、二分法查找

思想：先確定待查找記錄所在的范圍，然后逐步縮小范圍，直到找到或確認(rèn)找不到該記錄為

止。

前提：必須在具有順序存儲結(jié)構(gòu)的有序表中進(jìn)行。

查找過程：

1）若中間項(xiàng)（中間項(xiàng)mid=（nT）/2,mid的值四舍五入取整）的值等于x,則說明已查到；

2）若x小于中間項(xiàng)的值，則在線性表的前半部分查找；

3）若x大于中間項(xiàng)的值，則在線性表的后半部分查找。

特點(diǎn)：比順序查找方法效率高。最壞的情況下，需要比較log2n次。

*：二分法查找只適用于順序存儲的線性表,且表中元素必須按關(guān)鍵字有序（升序）排列。

對于無序線性表和線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)只能用順序查找。在長度為n的有序線性表中進(jìn)行

二分法查找，其時間復(fù)雜度為0（log2n）o

1.8排序技術(shù)

排序是指將一個無序序列整理成按值非遞減順序排列的有序序列，即是將無序的記錄序列調(diào)

整為有序記錄序列的一種操作。

1、交換類排序法（方法：冒泡排序，快速排序）。

2、插入類排序法（方法：簡單插入排序，希爾排序）。

3、選擇類排序法（方法：簡單選擇排序，堆排序）。

總結(jié)：各種排序法比較：

類別排序方法基本思想時間復(fù)雜度

冒泡排序相鄰元素比較，不滿足條件時交換n(n-l)/2

交換類

快速排序選擇基港元素，通過交換，劃分成兩個子序列。仙臥）

待排序的元素看成為1個有序表和一個無序表，

簡單插入排序n(n-l)/2

插入類將無序表中元素插入到有序表中

希爾排序分割成若干個子序列分別進(jìn)行直接插入排序0(n1J)

掃描整個線性表，從中選出最小的元素，將它交

簡單選擇排序n(n-l)/2

換到表的最前面

選擇類

選建堆，然后將堆頂元素與堆中最后一個元素交

堆排序O(nlog)n)

換，再調(diào)整為堆

本章應(yīng)考點(diǎn)撥：本章內(nèi)容在筆試中會出現(xiàn)5-6個題目，是公共基礎(chǔ)知識部分出題量比較多

的一章，所占分值也比較大，約10分。

1.9全真試題訓(xùn)練

一、選擇題

（1）下列敘述中正確的是（）

A）程序執(zhí)行的效率與數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)密切相關(guān)

B）程序執(zhí)行效率只取決于程序的控制結(jié)構(gòu)

C）程序執(zhí)行的效率只取決于所處理的數(shù)據(jù)量

D）以上三種說法都不對

（2）下列敘述中正確的是（）

A）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)必定是一一對應(yīng)的

B）由于計(jì)算機(jī)存儲空間是向量式的存儲結(jié)構(gòu)，因此，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)一定是線性結(jié)構(gòu)

C）程序設(shè)計(jì)語言中的數(shù)組一般是順序存儲結(jié)構(gòu)，因此，利用數(shù)組只能處理線性結(jié)構(gòu)

D）以上三種說法都不對

（3）冒泡排序在最壞情況下的比較次數(shù)是（）

A）n（n+l）/2B）nlog2nC）n（n-1）/2D）n/2

（4）一棵二叉樹中共有70個葉子結(jié)點(diǎn)與80個度為1的結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹中的總結(jié)點(diǎn)數(shù)為

（）

A)219B)2211C)229D)231

（5）下列敘述中正確的是（）

A）算法的效率只是與問題的規(guī)模有關(guān)，而與數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)無關(guān)

B）算法的時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量

C）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲是一一對應(yīng)的

D）算法的時間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度一定相關(guān)

（6）下列對隊(duì)例的敘述正確的是（）

A）隊(duì)列屬于非線性表B）隊(duì)列按“先進(jìn)后出”原則組織數(shù)據(jù)

C）隊(duì)列在隊(duì)尾刪除數(shù)據(jù)D）隊(duì)列按“先進(jìn)先出”原則組織數(shù)據(jù)

（7）對右圖二叉樹進(jìn)行前序遍歷的結(jié)果為（）

A）DYBEAFCZXB）YDEBFZXCA

C）ABDYECFXZD）ABCDEFXYZ

選擇題第（7）題圖

（8）某二叉樹中有n個度為2的結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹中的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)為（）

A）n+1B）n-1C）2nD）n/2

（9）下列敘述中正確的是（）

A）一個算法的空間復(fù)雜度大,則其時間復(fù)雜度也必定大

B）一個算法的空間復(fù)雜度大,則其時間復(fù)雜度必定小

C）一個算法的時間復(fù)雜度大,則其空間復(fù)雜度必定小

D）上述三種說法都不對

（10）在長度為64的有序線性表中進(jìn)行順序查找，最壞情況下需要比較的次數(shù)為（）

A)63B)64C)6D)7

（11）下列敘述中正確的是（）

A）線性鏈表層是線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)

B）棧與隊(duì)列是非線性結(jié)構(gòu)

C）雙向鏈表是非線性結(jié)構(gòu)

D）只有根結(jié)點(diǎn)的二叉樹是線性結(jié)構(gòu)

（12）對右圖二叉樹進(jìn)行后序遍歷的結(jié)果為（）

A）ABCDEFB）DBEAFCC）ABDECFD)DEBFCA

選擇題第（12）題圖

（13）在深度為7的滿二叉樹中，葉子結(jié)點(diǎn)的個數(shù)為（）

A）32B）31C）64D）63

（14）下列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，能用二分法進(jìn)行查找的是（）

A）順序存儲的有序線性表B）線性鏈表

C）二叉鏈表D）有序線性鏈表

（15）下列關(guān)于棧的描述正確的是（）

A）在棧中只能插入元素而不能刪除元素

B）在棧中只能刪除元素而不能插入元素

C）棧是特殊的線性表，只能在一端插入或刪除元素

D）棧是特殊的線性表，只能在一端插入元素，而在另一端刪除元素

二、填空題

（1）按“先進(jìn)后出”原則組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是_LLL。

（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)，帶鏈的隊(duì)列屬于12］。

（3）對長度為10的線性表進(jìn)行冒泡排序，最壞情況下需要比較的次數(shù)為Q）o

（4）算法復(fù)雜度主要包括時間復(fù)雜度和」4L復(fù)雜度。

（5）一棵二叉樹第六層（根結(jié)點(diǎn)為第一層）的結(jié)點(diǎn)數(shù)最多為」5L個。

（6）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，循環(huán)隊(duì)列屬于［6］結(jié)構(gòu)。

（7）某二叉樹中度為2的結(jié)點(diǎn)有18個，則該二叉樹中有【71個葉子結(jié)點(diǎn)。

1.9.1全真試題參考答案

一、選擇題

（1）A［分析］程序的執(zhí)行效率與算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，瑞士科學(xué)家沃士說過

“程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。所以程序執(zhí)行的效率與數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；程序執(zhí)行的

效率與程序的控制結(jié)構(gòu)、所處理的數(shù)據(jù)量有關(guān)，但不絕對相關(guān)。因此本題的正確答案是A。

（2）D［分析］數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)是一對多關(guān)系，一般來說，一種數(shù)據(jù)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；計(jì)算機(jī)

存儲空間是向量式的存儲結(jié)構(gòu)，但數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)可以是線性結(jié)構(gòu)（順序結(jié)構(gòu)），也可以是

非線性結(jié)構(gòu)（鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)），現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的存儲結(jié)構(gòu)往往是非線性（鏈?zhǔn)剑┑?；利用?shù)組既可

以處理線性結(jié)構(gòu)，也可以處理非線性結(jié)構(gòu)，比如二叉樹，可以使用數(shù)組來保存，可以使用

數(shù)組來解決二叉樹中數(shù)據(jù)處理的問題。因此本題的正確答案是D

（3）C［分析］對于長度為N的線性表，在最壞情況下，冒泡排序需要進(jìn)行的比較次數(shù)是

N（N-1）/2。因此本題的正確答案是C

（4）A［分析］二叉樹具有這樣一個性質(zhì)：在任意一顆二叉樹中，度為0的結(jié)點(diǎn)（即葉

子結(jié)點(diǎn)）總是比度為2的結(jié)點(diǎn)多一個。本題告知，葉子結(jié)點(diǎn)有70個，那度為2的結(jié)點(diǎn)就有

69個，度為1的結(jié)點(diǎn)有80個，這顆二叉樹共有70+69+80=219個結(jié)點(diǎn)。因此本題的正確答

案是Ao

（5）B［分析］算法的效率不僅與問題的規(guī)模有關(guān)，而且與數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)有關(guān)；算法

的時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算工作量；一般來說一種數(shù)據(jù)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)；算法的時間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度沒有必然的聯(lián)系。因此本題正

確答案為B。

（6）D［分析］隊(duì)列是按“先進(jìn)先出”原則組織數(shù)據(jù)的線性表。對隊(duì)列實(shí)施的操作有：

入隊(duì)和出隊(duì)，入隊(duì)只能在隊(duì)列的隊(duì)尾進(jìn)行，出隊(duì)只能在隊(duì)列的隊(duì)頭進(jìn)行。因此本題的正確

答案是D。

（7）C［分析］前序遍歷（DLR）的基本思想是：先訪問根結(jié)點(diǎn)，后前序遍歷左子樹，

再前序遍歷右子樹。本題根結(jié)點(diǎn)是A,前序遍歷左子樹得到的序列為BDYE,前序遍歷右

子樹得到的序列是CFXZ,所以本題二叉樹前序遍歷的結(jié)果為ABDYECFXZ。因此本題的

正確答案是C。

（8）A［分析］二叉樹具有這樣一個性質(zhì)：在任意一顆二叉樹中，度為0的結(jié)點(diǎn)（即葉

子結(jié)點(diǎn)）總是比度為2的結(jié)點(diǎn)多一個。所以某二叉樹有N個度為2的結(jié)點(diǎn)，則該二叉樹中

的葉子結(jié)點(diǎn)數(shù)為N+1。因此本題的正確答案是A。

（9）D［分析］一個算法的好壞一般用時間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度這兩個指標(biāo)來衡量。一

般一個算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度越小，這個算法就越好。若某算法用時最少，占用

空間最小，我們就稱此算法為最佳算法。比如二分查找算法在數(shù)學(xué)上就可以證明是最佳查

找算法。一個算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度之間沒有必然的聯(lián)系，也就是說一個算法的

時間復(fù)雜度小，它的空間復(fù)雜度不一定也小，反之依然。因此本題的正確答案是D。

（10）B［分析］只要是順序查找都是從表頭到表尾逐個比較，若相同則結(jié)束查找，否則

一直比較下一個表中元素，直到整個表都遍歷完。對于長度為64的線性表，平均要進(jìn)行

64/2=32次比較，在最壞情況下要進(jìn)行64次比較，若采用二分查找，則最壞情況下需要比

較的次數(shù)為log264=6次，但要注意采用二分查找的條件，必須是線性表采用順序存儲結(jié)構(gòu)，

而且線性表中的元素要有序，這兩個條件缺一不可，若對線性鏈表進(jìn)行查找，則不管線性

鏈表中的元素是有序還是無序只能采用順序查找。因此本題正確答案為B。

（11）A［分析］線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)稱為線性鏈表，棧、隊(duì)列、雙向鏈表都是線性結(jié)

構(gòu)；樹、二叉樹都是非線性結(jié)構(gòu)。因此本題的正確答案是A。

（12）D『分析］后序遍歷的方法是：若二叉樹為空，則結(jié)束返回。否則先后序遍歷左子

樹，再后序遍歷右子樹，最后訪問根結(jié)點(diǎn)。本題后序遍歷左子樹的結(jié)果是DEB,后序遍歷

右子樹的結(jié)果是FC,最后根是A,所以后序遍歷的結(jié)果是DEBFCA,因此本題正確答案

是D。

（13）C［分析］在滿二叉樹中每層的結(jié)點(diǎn)數(shù)都達(dá)到最大值，而且葉子結(jié)點(diǎn)全部出現(xiàn)在最

底層，第一層有20個結(jié)點(diǎn)，第2層有）個結(jié)點(diǎn)，……第N層有2加個結(jié)點(diǎn)。在深度為7

的滿二叉樹中，第7層有2"個結(jié)點(diǎn)。在深度為7的滿二叉樹中，共有2乙1個結(jié)點(diǎn)，因此

本題正確答案為C。

（14）A［分析］二分法又叫折半查找法，只適合于順序存儲的有序表。二分法的基本思

想是：設(shè)有序線性表的長度為N,被查元素為X,則二分查找的方法如下：

將X與線性表的中間項(xiàng)進(jìn)行比較：若中間項(xiàng)的值等于X,則說明找到，查找結(jié)束；

若X小于中間項(xiàng)的值，則在線性表的前半部分以相同的方法進(jìn)行查找；若X大于中間項(xiàng)的

值，則在線性表的后半部分以相同的方法進(jìn)行查找。這個過程一直進(jìn)行到查找成功或子表

長度為0為止。順序存儲的線性表在計(jì)算機(jī)中一般用一個一維數(shù)組來表示，在數(shù)組中我們

可以通過數(shù)組名和下標(biāo)來對數(shù)組中的任意一個元素進(jìn)行訪問，而在鏈表（不管是有序還是

無序）中，要對元素進(jìn)行訪問必須從表頭結(jié)點(diǎn)開始，順著鏈條一個一個結(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索。因

此選項(xiàng)A正確。

（15）C［分析］棧是一個特殊的線性表，只能在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作；隊(duì)列是一個

允許在隊(duì)尾插入元素，在隊(duì)頭刪除元素的線性表。因此選擇C

二、填空題

（1）棧［分析］棧是按照“先進(jìn)后出”（或“后進(jìn)先出”）原則組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，

隊(duì)列是按“先進(jìn)先出”原則組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（2）線性［分析］帶鏈的隊(duì)列如下圖所示。從圖中可以看出帶鏈的隊(duì)列是線性結(jié)構(gòu)?？?/p>

結(jié)：常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如：線性表、棧、隊(duì)列是結(jié)性結(jié)構(gòu)；樹、二叉樹、圖都是非線性結(jié)構(gòu)。

Front

（3）45［分析］假設(shè)線性表的長度為N,則在最壞情況下，冒泡排序需要經(jīng)過N/2遍的

從前往后的掃描和N/2遍的從后往前的掃描，需要比較的次數(shù)為N（N-1）/2。因此本題的

答案是10X（10-1）+2=45

（4）空間［分析］算法復(fù)雜度主要包括時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，算法的時間復(fù)雜度是

指執(zhí)行算法所需要的計(jì)算機(jī)工作量；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。

（5）32［分析］根據(jù)二叉樹的性質(zhì)，我們可以得出一棵二叉樹第N層的結(jié)點(diǎn)最多為

個，因此第6層的結(jié)點(diǎn)最多為25=32個?？偨Y(jié)：二叉樹第1層只有一個根結(jié)點(diǎn)（2。），第2

層最多只有兩個結(jié)點(diǎn)（2D,第3層最多只有4個結(jié)點(diǎn)（22）,……，第n層最多為有

個結(jié)點(diǎn)（不是2n個）.考生還需要了解一棵深度（高度）為n的二叉樹最多擁有的結(jié)點(diǎn)總

數(shù)是2口（20+21+22…+2.=2口）。這種類型的試題不要死記硬背,有時是2nL有時是27,

所以考生最好采用我們介紹的方法來推導(dǎo)。

（6）存儲結(jié)構(gòu)［分析］數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)，常用的存儲結(jié)構(gòu)有順序存儲

結(jié)構(gòu)、鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)和索引存儲結(jié)構(gòu)。常用的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)以及其對應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)如表：

邏輯結(jié)構(gòu)對應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)

順序表（線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)）

線性表線性鏈表（鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)）

循環(huán)鏈表（鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)）

棧的順序存儲結(jié)構(gòu)（一般用一維數(shù)組S（l:m）來

棧表示）

帶鏈的棧（鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)）

循環(huán)隊(duì)列（順序存儲結(jié)構(gòu)）

隊(duì)列

帶鏈的隊(duì)列（鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)）

樹樹的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)（沒有順序存儲結(jié)構(gòu)）

二叉樹二叉樹的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)（沒有順序存儲結(jié)構(gòu)）

（7）19［分析］在任意一棵二叉樹中，度為0的結(jié)點(diǎn)（即葉子結(jié)點(diǎn)）總是比度為2的

結(jié)點(diǎn)多一個。

第二章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2.1程序設(shè)計(jì)風(fēng)格

程序設(shè)計(jì)的風(fēng)格主要強(qiáng)調(diào)：“清晰第一，效率第二”。主要應(yīng)注重和考慮下述一些因素:

（1）源程序文檔化。

1）符號名的命名。符號名能反映它所代表的實(shí)際東西，應(yīng)有一定的實(shí)際含義。

2）程序的注釋。分為序言性注釋和功能性注釋。

序言性注釋：位于程序開頭部分，包括程序標(biāo)題、程序功能說明、主要算法、接口說明、程

序位置、開發(fā)簡歷、程序設(shè)計(jì)者、復(fù)審者、復(fù)審日期及修改日期等。

功能性注釋：嵌在源程序體之中，用于描述其后的語句或程序的主要功能。

3）視覺組織。利用空格、空行、縮進(jìn)等技巧使程序?qū)哟吻逦?/p>

（2）數(shù)據(jù)說明。1）數(shù)據(jù)說明的次序規(guī)范化；2）說明語句中變量安排有序化；3）使用注釋

來說明復(fù)雜數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

（3）語句的結(jié)構(gòu)。1）在一行內(nèi)只寫一條語句；2）程序編寫應(yīng)優(yōu)先考慮清晰性；3）程序編

寫要做到清晰第一，效率第二；4）在保證程序正確的基礎(chǔ)上再要求提高效率；5）避免使用

臨時變量而使程序的可讀性下降；6）避免不必要的轉(zhuǎn)移；7）盡量使用庫函數(shù)；8）避免采

用復(fù)雜的條件語句；9）盡量減少使用“否定”條件語句；10）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有利于程序的簡

化；11）要模塊化，使模塊功能盡可能單一化；12）利用信息隱蔽，確保每一個模塊的獨(dú)立

性；13）從數(shù)據(jù)出發(fā)去構(gòu)造程序；14）不要修補(bǔ)不好的程序，要重新編寫。

（4）輸入和輸出。1）對輸入數(shù)據(jù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的合法性；2）檢查輸入項(xiàng)的各種重要組合的合

法性；3）輸入格式要簡單，使得輸入的步驟和操作盡可能簡單；4）輸入數(shù)據(jù)時，應(yīng)允許使

用自由格式；5）應(yīng)允許缺省值；6）輸入一批數(shù)據(jù)時，最好使用輸入結(jié)束標(biāo)志；7）在以交

互式輸入/輸出方式進(jìn)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(shù)據(jù)

輸入過程中和輸入結(jié)束時，應(yīng)在屏幕上給出狀態(tài)信息；8）當(dāng)程序設(shè)計(jì)語言對輸入格式有嚴(yán)

格要求時，應(yīng)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(shè)計(jì)輸出報表格

式。

2.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)（面向過程的程序設(shè)計(jì)方法）

1、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的主要原則可以概括為：自頂向下,逐步求精,模塊化,限制使用

goto語句。

（1）自頂向下。程序設(shè)計(jì)時，應(yīng)先考慮總體，后考慮細(xì)節(jié)；先考慮全局目標(biāo)，后考慮局部

目標(biāo)。不要一開始就過多追求眾多的細(xì)節(jié)，先從最上層總目標(biāo)開始設(shè)計(jì)，逐步使問題具體化。

（2）逐步求精。對復(fù)雜問題，應(yīng)設(shè)計(jì)一些子目標(biāo)作過渡，逐步細(xì)化。

（3）模塊化。一個復(fù)雜問題，肯定是由若干稍簡單的問題構(gòu)成。模塊化是把程序要解決的

總目標(biāo)分解為分目標(biāo)，再進(jìn)一步分解為具體的小目標(biāo)，把每個小目標(biāo)稱為一個模塊。

（4）限制使用goto語句。

2、結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu),選擇結(jié)構(gòu),重復(fù)結(jié)構(gòu)。

1）順序結(jié)構(gòu)。一種簡單的程序設(shè)計(jì)，即按照程序語句行的自然順序，一條語句一條語句地

執(zhí)行程序，它是最基本、最常用的結(jié)構(gòu)。

2）選擇結(jié)構(gòu)。又稱分支結(jié)構(gòu)，包括簡單選擇和多分支選擇結(jié)構(gòu)，可根據(jù)條件，判斷應(yīng)該選

擇哪一條分支來執(zhí)行相應(yīng)的語句序列。

3）重復(fù)結(jié)構(gòu)。又稱循環(huán)結(jié)構(gòu),可根據(jù)給定的條件，判斷是否需要重復(fù)執(zhí)行某一相同的或類

似的程序段。

僅僅使用順序、選擇和循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)就足以表達(dá)各種其他形式結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)任何

單入口/單出口的程序。

2.3面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)

客觀世界中任何一個事物都可以被看成是一個對象，面向?qū)ο蠓椒ǖ谋举|(zhì)就是主張從客觀世

界固有的事物出發(fā)來構(gòu)造系統(tǒng)，提倡人們在現(xiàn)實(shí)生活中常用的思維來認(rèn)識、理解和描述客觀

事物,強(qiáng)調(diào)最終建立的系統(tǒng)能夠映射問題域。也就是說，系統(tǒng)中的對象及對象之間的關(guān)系能

夠如實(shí)地反映問題域中固有的事物及其關(guān)系。

面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕獌?yōu)點(diǎn)：（1）與人類習(xí)慣的思維方法一致；（2）穩(wěn)定性好；（3）可重用性

好；（4）易于開發(fā)大型軟件產(chǎn)品;（5）可維護(hù)性好。

*：面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)主要考慮的是提高軟件的可重用性。

邈是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶罨镜母拍?，可以用來表示客觀世界中的任何實(shí)體，對象是實(shí)體

的抽象。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法中的對象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個實(shí)體，是構(gòu)成

系統(tǒng)的一個基本單位，由一組表示其靜態(tài)特征的屬性和它可執(zhí)行的一組操作組成。對象是屬

性和方法的封裝體。

避即對象所包含的信息，它在設(shè)計(jì)對象時確定，一般只能通過執(zhí)行對象的操作來改變。

遑殂描述了對象執(zhí)行的功能，操作也稱為方法或服務(wù)。操作是對象的動態(tài)屬性。

*：一個對象由對象名、屬性和操作三部分組成。

對象的基本特點(diǎn)：標(biāo)識惟一性,分類性,多態(tài)性,封裝性,模塊獨(dú)立性好。

（1）標(biāo)識惟一性。指對象是可區(qū)分的，并且由對象的內(nèi)在本質(zhì)來區(qū)分，而不是通過描述來

區(qū)分。

（2）分類性。指可以將具有相同屬性的操作的對象抽象成類。

（3）多態(tài)性。指同一個操作可以是不同對象的行為。

（4）封裝性。從外面看只能看到對象的外部特性，即只需知道數(shù)據(jù)的取值范圍和可以對該

數(shù)據(jù)施加的操作，根本無需知道數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)操作的算法。對象的內(nèi)部，即處理

能力的實(shí)行和內(nèi)部狀態(tài)，對外是不可見的。從外面不能直接使用對象的處理能力，也不能直

接修改其內(nèi)部狀態(tài)，對象的內(nèi)部狀態(tài)只能由其自身改變。

*：信息隱蔽是通過對象的封裝性來實(shí)現(xiàn)的。

（5）模塊獨(dú)立性好。對象是面向?qū)ο蟮能浖幕灸K，它是由數(shù)據(jù)及可以對這些數(shù)據(jù)施

加的操作所組成的統(tǒng)一體，而且對象是以數(shù)據(jù)為中心的，操作圍繞對其數(shù)據(jù)所需做的處理來

設(shè)置，沒有無關(guān)的操作。從模塊的獨(dú)立性考慮，對象內(nèi)部各種元素彼此結(jié)合得很緊密，內(nèi)聚

性強(qiáng)。

網(wǎng)是指具有共同屬性、共同方法的對象的集合。所以類是對象的抽象，對象是對應(yīng)類的一

個實(shí)例。

理是一個實(shí)例與另一個實(shí)例之間傳遞的信息。消息的組成包括：（1）接收消息的對象的

名稱；（2）消息標(biāo)識符，也稱消息名；（3）零個或多個參數(shù)。

*：在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，一個對象請求另一個對象為其服務(wù)的方式是通過發(fā)送消息。

遜|是指能夠直接獲得已有的性質(zhì)和特征，而不必重復(fù)定義他們。繼承分單繼承和多重繼

承。單繼承指一個類只允許有一個父類，多重繼承指一個類允許有多個父類。

2_里1繼承性是類之間共享屬性和操作的機(jī)制，它提高了軟件的可重用性。

庭圄是指同樣的消息被不同的對象接受時可導(dǎo)致完全不同的行動的現(xiàn)象。

本章應(yīng)考點(diǎn)撥：本章在考試中會出現(xiàn)約1個題目，所占分值大約占2分，是出題量較小的

一章。本章內(nèi)容比較少，也很簡單，掌握住基本的概念就可以輕松應(yīng)對考試了，所以在這

部分丟分，比較可惜。

2.4全真試題訓(xùn)練

一、選擇題

（1）下列哪一項(xiàng)不是從源程序文檔化角度要求考慮的因素（）

A）符號的命名B）程序的注釋C）視覺組織D）避免采用復(fù)雜的條件語句

（2）對建立良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，下面描述正確的是（）

A）程序應(yīng)簡單、清晰、可讀性好B）符號名的命名只要符合語法

C）充分考慮程序的執(zhí)行效率D）程序的注釋可有可無

（3）按照結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì)原則和方法，下列敘述中正確的是（）

A）語言中所沒有的控制結(jié)構(gòu)，應(yīng)該采用前后一致的方法來模擬

B）基本結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計(jì)中不允許嵌套

C）在程序中不要使用GOTO語句

D）選用的結(jié)構(gòu)只準(zhǔn)有一個入口，但可以有多個出口

（4）繼承性機(jī)制使得子類不僅可以重用其父類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼，而且可以在父類代碼的

基礎(chǔ)上方便地修改和擴(kuò)充，這類個性并不影響對原有類的使用。這體現(xiàn)了面向?qū)ο蠓椒ǖ?/p>

（）

A）使開發(fā)出來的軟件易于被人理解B）接近人類的思維習(xí)慣

C）易于測試和調(diào)試D）可重用性好

（5）下列哪一項(xiàng)方法不是說明面向?qū)ο蟮囊子谛薷牡奶卣鳎ǎ?/p>

A）對象的封裝性B）繼承機(jī)制C）隱藏機(jī)制D）多態(tài)性機(jī)制

（6）信息隱蔽的概念與下列哪一種概念直接相關(guān)（）

A）軟件結(jié)構(gòu)的定義B）模塊的獨(dú)立性

C）模塊的分類性D）模塊的內(nèi)聚程序

（7）在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，一個對象請求另一個對象為其服務(wù)的方式是通過發(fā)送（）

A）調(diào)用語句B）命令C）口令D）消息

（8）消息傳遞中所傳遞的消息實(shí)質(zhì)上是哪種對象所具有的操作（方法）名稱（）

A）發(fā)送對象B）接受對象C）請求對象D）調(diào)用對象

（9）下列對消息機(jī)制的描述錯誤的是（）

A）一個對象能接受不同形式、不同內(nèi)容的多個消息

B）相同形式的消息可以送往不同的對象

C）不同對象對于形式相同的消息可以有不同的解釋，能夠做出不同的反應(yīng)

D）一個對象一次只能向一個對象傳遞消息，但允許多個對象同時向某個對象傳遞消息

（10）同樣的消息被不同對象接受時可導(dǎo)致完全不同的行為，這種現(xiàn)象稱為（）

A）多態(tài)性B）繼承性C）重載性D）封裝性

（11）下面關(guān)于形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格要注意的因素的描述中正確的是（）

A）程序的注釋不是必要的

B）數(shù)據(jù)說明的次序可以根據(jù)程序員自己的愛好和風(fēng)格來定

C）在程序中應(yīng)該盡量使用臨時變量來增強(qiáng)程序的可讀性

D）輸入和輸出的方式和格式應(yīng)盡量方便用戶的使用

（12）結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)的是（）

A）程序的規(guī)模B）程序的易讀性

C）程序的執(zhí)行效率D）程序的可移植性

（13）下列哪一項(xiàng)不是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的原則？（）

A）自頂向下B）逐步求精C）對象化D）模塊化

（14）三種基本結(jié)構(gòu)中，哪種結(jié)構(gòu)能夠簡化大量的程序代碼行（）

A）順序結(jié)構(gòu)B）分支結(jié)構(gòu)C）選擇結(jié)構(gòu)D）重復(fù)結(jié)構(gòu)

（15）下列關(guān)于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則和方法的使用的描述錯誤的是（）

A）使用程序設(shè)計(jì)語言中的順序、選擇、循環(huán)等有限的控制結(jié)構(gòu)表示程序的控制邏輯

B）對程序設(shè)計(jì)語言中沒有的基本控制結(jié)構(gòu)，可以不局限于用基本結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)程序的邏輯

C）程序語句組成容易識別的塊，每塊只有一個入口和一個出口

D）嚴(yán)格限制GOTO語句的使用

二、填空題

（1）一般來講，是指編寫程序時所表現(xiàn)出的特點(diǎn)、習(xí)慣和邏輯思路。

（2）注釋通常放在每個程序的開頭部分，它給出程序的整個說明。

（3）在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中要學(xué)會使用程序設(shè)計(jì)語言中的順序、⑶、循環(huán)等有限的控制

結(jié)構(gòu)來表示程序的控制邏輯。

（4）［4］方法的基本原理是,使用現(xiàn)實(shí)世界的概念抽象地思考問題從而自然地解決問題。

（5）面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，?shù)據(jù)以及可以對這些數(shù)據(jù)施加的所有操作封裝在一起的統(tǒng)一體是

15］o

（6）類是一個支持集成的抽象數(shù)據(jù)類型，而對象是類的161。

（7）在面向?qū)ο蠓椒ㄖ校畔㈦[蔽是通過對象的」2L性來實(shí)現(xiàn)的。

2.4.1全真試題參考答案

一、選擇題

(1)D(2)A(3)A(4)D(5)C

(6)B(7)D(8)B(9)D(10)A

(11)D(12)B(13)C(14)D(15)B

二、填空題

（1）［1］程序設(shè)計(jì)風(fēng)格

（2）［2］序言式

（3）［3］選擇或分支

（4）［4］面向?qū)ο?/p>

（5）［5］對象

（6）［6］實(shí)例

（7）［7］封裝

第三章軟件工程基礎(chǔ)

3.1軟件工程基本概念

1、軟件的相關(guān)概念

計(jì)算機(jī)軟件是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。

軟件的特點(diǎn)包括：1）軟件是一種邏輯實(shí)體,而不是物理實(shí)體，具有抽象性；2）軟件的生產(chǎn)

與硬件不同，它沒有明顯的制作過程；3）軟件在運(yùn)行、使用期間不存在磨損、老化問題；4）

軟件的開發(fā)、運(yùn)行對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有依賴性，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制，這導(dǎo)致了軟件移植的問

題；5）軟件復(fù)雜性高，成本昂貴；6）軟件開發(fā)涉及諸多的社會因素。

2、軟件危機(jī)與軟件工程

軟件工程源自軟性危機(jī)。所謂軟件危機(jī)是泛指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一

系列嚴(yán)重問題。具體的說，在軟件開發(fā)和維護(hù)過程中，軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在：

1）軟件需求的增長得不到滿足。用戶對系統(tǒng)不滿意的情況經(jīng)常發(fā)生。

2）軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法控制。開發(fā)成本超出預(yù)算，開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期的情況

經(jīng)常發(fā)生。

3）軟件質(zhì)量難以保證。

4）軟件不可維護(hù)或維護(hù)程度非常低。5）軟件的成本不斷提高。

6）軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高跟不上硬件的發(fā)展和應(yīng)用需求的增長。

總之，可以將軟件危機(jī)可以歸結(jié)為成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。

軟件工程|是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、工具、文檔、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)

和工序。軟件工程的目的就是要建造一個優(yōu)良的軟件系統(tǒng),它所包含的內(nèi)容概括為以下兩點(diǎn):

1）軟件開發(fā)技術(shù),主要有軟件開發(fā)方法學(xué)、軟件工具、軟件工程環(huán)境。

2）軟件工程管理,主要有軟件管理、軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)。

軟件工程的主要思想是將工B化原則運(yùn)用到軟件開發(fā)過程，它包括3個要素：方法、工具和

過程。方法是完成軟件工程項(xiàng)目的技術(shù)手段；工具是支持軟件的開發(fā)、管理、文檔生成；過

程支持軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)的控制、管理。

軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動。

3、軟件生命周期

軟件生命周期|：軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)現(xiàn)、使用維護(hù)到停止使用退役的過程。

軟件生命周期分為軟件定義、軟件開發(fā)及軟件運(yùn)行維護(hù)三個階段:

1）軟件定義階段：包括制定計(jì)劃和需求分析。

制定計(jì)劃：確定總目標(biāo)；可行性研究；探討解決方案；制定開發(fā)計(jì)劃。

需求分析：對待開發(fā)軟件提出的需求進(jìn)行分析并給出詳細(xì)的定義。

2）軟件開發(fā)階段：

軟件設(shè)計(jì)：分為概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個部分。

軟件實(shí)現(xiàn)：把軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的程序代碼。

軟件測試：在設(shè)計(jì)測試用例的基礎(chǔ)上檢驗(yàn)軟件的各個組成部分。

3）軟件運(yùn)行維護(hù)階段：軟件投入運(yùn)行，并在使用中不斷地維護(hù)，進(jìn)行必要的擴(kuò)充和刪改。

*：軟件生命周期中所花費(fèi)最多的階段是軟件運(yùn)行維護(hù)階段。

4、軟件工程的目標(biāo)和與原則

（1）軟件工程目標(biāo)：在給定成本、進(jìn)度的前提下，開發(fā)出具有有效性、可靠性、可理解性、

可維護(hù)性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶需求的產(chǎn)品。

（2）軟件工程需要達(dá)到的基本目標(biāo)應(yīng)是：付出較低的開發(fā)成本；達(dá)到要求的軟件功能；取

得較好的軟件性能；開發(fā)的軟件易于移植；需要較低的維護(hù)費(fèi)用；能按時完成開發(fā)，及時交

付使用。

（3）軟件工程原則：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗(yàn)

證性。

1）畫：抽象是事物最基本的特性和行為，忽略非本質(zhì)細(xì)節(jié)，采用分層次抽象，自頂向下，

逐層細(xì)化的辦法控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性。

2）［信息隱闞:采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱蔽起來，使模塊接口盡量簡單。

3）|模塊化|：模塊是程序中相對獨(dú)立的成分，一個獨(dú)立的編程單位，應(yīng)有良好的接口定義。

模塊的大小要適中，模塊過大會使模塊內(nèi)部的復(fù)雜性增加，不利于模塊的理解和修改，也不

利于模塊的調(diào)試和重用；模塊太小會導(dǎo)致整個系統(tǒng)表示過于復(fù)雜，不利于控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

4)局部化保證模塊間具有松散的耦合關(guān)系，模塊內(nèi)部有較強(qiáng)的內(nèi)聚性。

5)確定性軟件開發(fā)過程中所有概念的表達(dá)應(yīng)是確定、無歧義且規(guī)范的。

6)一致性程序內(nèi)外部接口應(yīng)保持一致，系統(tǒng)規(guī)格說明與系統(tǒng)行為應(yīng)保持一致。

7)軟件系統(tǒng)不丟失任何重要成分，完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的功能。

8)：應(yīng)遵循容易檢查、測評、評審的原則，以確保系統(tǒng)的正確性。

5、軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境

（1）軟件開發(fā)工具

軟件開發(fā)工具的完善和發(fā)展將促使軟件開發(fā)方法的進(jìn)步和完善，促進(jìn)軟件開發(fā)的高速度和高

質(zhì)量。軟件開發(fā)工具的發(fā)展是從單項(xiàng)工具的開發(fā)逐步向集成工具發(fā)展的，軟件開發(fā)工具為軟

件工程方法提供了自動的或半自動的軟件支撐環(huán)境。同時、軟件開發(fā)方法的有效應(yīng)用也必須

得到相應(yīng)工具的支持，否則方法將難以有效的實(shí)施。

（2）軟件開發(fā)環(huán)境

軟件開發(fā)環(huán)境（或稱軟件工程環(huán)境）是全面支持軟件開發(fā)全過程的軟件工具集合。

計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE,ComputerAidedSoftwareEngineering）將各種軟件工具、

開發(fā)機(jī)器和一個存放開發(fā)過程信息的中心數(shù)據(jù)庫組合起來，形成軟件工程環(huán)境。它將極大降

低軟件開發(fā)的技術(shù)難度并保證軟件開發(fā)的質(zhì)量。

3.2結(jié)構(gòu)化分析方法

結(jié)構(gòu)化方法的核心和基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)理論。

1、需求分析

需求分析方法有:1）結(jié)構(gòu)化需求分析方法；2）面向?qū)ο蟮姆治龇椒ā?/p>

*：|需求分析|的任務(wù)就是導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型,解決“做什么”的問題。

*：需求分析一般分為需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書和需求評審四個步驟進(jìn)行。

2、結(jié)構(gòu)化分析方法

結(jié)構(gòu)化分析方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)理論在軟件需求分析階段的應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)化分析方法的實(shí)質(zhì)：著眼于數(shù)據(jù)流，自頂向下,逐層分解,建立系統(tǒng)的處理流程,以數(shù)

據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典為主要工具，建立系統(tǒng)的邏輯模型。

結(jié)構(gòu)化分析的常用工具:1）數(shù)據(jù)流圖（DFD）；2）數(shù)據(jù)字典（DD）；3）判定樹;4）判定表。

數(shù)據(jù)流圖|以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程,它反映了系統(tǒng)必須完成的邏

輯功能，是結(jié)構(gòu)化分析方法中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具。

加工數(shù)據(jù)流存儲文件源、潭

上圖是數(shù)據(jù)流圖的基本圖形元素：

而可（轉(zhuǎn)換）:輸入數(shù)據(jù)經(jīng)加工變換產(chǎn)生輸出。

數(shù)據(jù)流卜沿箭頭方向傳送數(shù)據(jù)的通道，一般在旁邊標(biāo)注數(shù)據(jù)流名。

存儲文川（數(shù)據(jù)源）：表示處理過程中存放各種數(shù)據(jù)的文件。

源，潭卜表示系統(tǒng)和環(huán)境的接口，屬系統(tǒng)之外的實(shí)體。

畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟：自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細(xì)化，完善求精。

下圖是一個數(shù)據(jù)流圖的示例：

帳卡

數(shù)據(jù)字典I:對所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列表，以及精確的、嚴(yán)格的定義,

使得用戶和系統(tǒng)分析員對于輸入、輸出、存儲成分和中間計(jì)算結(jié)果有共同的理解。

*:數(shù)據(jù)字典的作用是對數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的被命名的圖形元素的確切解釋。

*:數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心。

3、軟件需求規(guī)格說明書（SRS）

軟件需求規(guī)格說麗1是需求分析階段的最后成果,通過建立完整的信息描述、詳細(xì)的功能

和行為描述、性能需求和設(shè)計(jì)約束的說明、合適的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，給出對目標(biāo)軟件的各種需求。

3.3結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法

1、軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

*：需求分析主要解決“做什么”的問題，而軟件設(shè)計(jì)主要解決“怎么做”的問題。

從技術(shù)觀點(diǎn)來看，軟件設(shè)計(jì)包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、過程設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義軟件系統(tǒng)各主要部件之間的關(guān)系。

數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)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。

接口設(shè)計(jì)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。

過程設(shè)計(jì)把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換成軟件的過程性描述。

從工程角度來看,軟件設(shè)計(jì)分兩步完成，即概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。

概要設(shè)計(jì)卜又稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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?jǐn)?shù)據(jù)

結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫模式。

詳細(xì)設(shè)計(jì)卜確定每個模塊的實(shí)現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用適當(dāng)方法表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的

細(xì)節(jié)。

軟件設(shè)計(jì)的基本原理包括：抽象、模塊化、信息隱蔽和模塊獨(dú)立性。

1）抽象。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而不考慮其他細(xì)節(jié)。

2）模塊化。解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐步把軟件系統(tǒng)劃分成一個個較小的、相對獨(dú)立

但又不相互關(guān)聯(lián)的模塊的過程。

3）信