軟件開發(fā)與信息處理技術(shù)

軟件開發(fā)與信息處理技術(shù)軟件工程根底數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法程序設(shè)計(jì)根底多媒體技術(shù)簡介.7.1軟件工程根底軟件的規(guī)模大小決定了軟件開發(fā)的難度，因此，必須采用科學(xué)的軟件開發(fā)方法，采用抽象、分解等科學(xué)方法降低復(fù)雜度，以工程的方法管理和控制軟件開發(fā)的各個(gè)階段，以保證大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)具有正確性、易維護(hù)性、可讀性和可重用性.7.1.1軟件工程根本概念軟件的開展大致分為四個(gè)階段：〔如以下圖〕階段第一階段第二階段第三階段第四階段程序設(shè)計(jì)階段程序系統(tǒng)階段軟件工程階段（結(jié)構(gòu)化方法發(fā)）軟件工程階段（面向?qū)ο蠓椒ǎ┑湫图夹g(shù)面向批處理有限的分布自定義軟件多用戶實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件產(chǎn)品分布式系統(tǒng)嵌入“智能”低成本硬件消費(fèi)者的影響強(qiáng)大的桌面系統(tǒng)面向?qū)ο蠹夹g(shù)專家系統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī).軟件危機(jī)和軟件工程軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在：對軟件開發(fā)本錢和進(jìn)度的估計(jì)常常很不準(zhǔn)確，經(jīng)費(fèi)預(yù)算經(jīng)常突破，完成時(shí)間一再拖延；開發(fā)的軟件不能滿足用戶要求，用戶軟件不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生；開發(fā)的軟件可維護(hù)性差、可靠性差軟件工程：運(yùn)用系統(tǒng)的、標(biāo)準(zhǔn)的和可定量的方法開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)軟件。它包含三個(gè)要素：方法〔Methodologies〕工具〔Tools〕過程〔Procedures〕.軟件工程過程和軟件生命周期軟件工程過程軟件生命周期軟件生命周期模型軟件工程的目標(biāo)和原那么軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境.以下圖為軟件生命周期各階段的任務(wù)：時(shí)期階段任務(wù)文檔軟件計(jì)劃問題定義理解用戶要求，劃清工作范圍計(jì)劃說明書可行性研究可行性方案及代價(jià)需求分析軟件系統(tǒng)的目標(biāo)及應(yīng)完成的工作需求規(guī)格說明書軟件開發(fā)概要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)軟件概要設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書軟件編碼編寫程序代碼程序、數(shù)據(jù)、詳細(xì)注釋軟件測試單元測試、綜合測試測試后的軟件、測試大綱、測試方案與結(jié)果軟件維護(hù)軟件維護(hù)運(yùn)行和維護(hù)維護(hù)后的軟件.圖為軟件生命周期的瀑布模型和快速原形法模型軟件方案需求分析軟件設(shè)計(jì)軟件編碼軟件測試軟件維護(hù)需求分析快速設(shè)計(jì)建立模型用戶評價(jià)模型修改原型生產(chǎn)產(chǎn)品.軟件工程目標(biāo)和原那么目標(biāo)：在給定本錢、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、可追蹤性并滿足用戶需求的產(chǎn)品軟件工程理論和技術(shù)性研究的內(nèi)容：軟件開發(fā)技術(shù)和軟件管理技術(shù)原那么：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.軟件開發(fā)工具與開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)工具：是為支持軟件人員開發(fā)和維護(hù)活動而使用的軟件。作用：可以幫助開發(fā)人員完成一些繁瑣的程序編制和調(diào)試問題，是軟件開發(fā)人員將更多的精力和時(shí)間投放到最重要的軟件需求和設(shè)計(jì)上，提高軟件開發(fā)的速度和質(zhì)量。.7.1.2結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化方法〔SructuredMethodology〕：是計(jì)算學(xué)科的一種典型的系統(tǒng)開發(fā)方法，它采用了系統(tǒng)科學(xué)的思想方法，從層次的角度，自頂向下的分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。內(nèi)容：結(jié)構(gòu)化分析〔SructuredAnalysis〕結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)〔SructuredDesign〕結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)〔SructuredProgramDesign〕.軟件開發(fā)過程

問題定義可行性研究需求分析與需求分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法概述軟件需求規(guī)格說明書.結(jié)構(gòu)化分析方法使用的工具數(shù)據(jù)流圖〔DataFlowDiagram〕從數(shù)據(jù)傳遞和加工的角度，以圖形方式刻畫數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的移動變換過程數(shù)據(jù)字典〔DataDictionary〕需對數(shù)據(jù)流圖中的各個(gè)元素作完整的定義和說明，是數(shù)據(jù)流圖的補(bǔ)充工具加工邏輯描述工具〔常用：結(jié)構(gòu)化自然語言、判定樹和判定表〕.7.1.3結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法軟件設(shè)計(jì)的根本概念：是一個(gè)把軟件需求轉(zhuǎn)化為軟件表示的過程，即把分析結(jié)果加工為在程序細(xì)節(jié)上接近于源程序的軟件表示〔軟件描述〕軟件設(shè)計(jì)階段分為：系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)或概要設(shè)計(jì)〔確定軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)〕系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)〔進(jìn)行各模塊的具體設(shè)計(jì)〕.概要設(shè)計(jì)概要設(shè)計(jì)又稱為總體設(shè)計(jì)，它的任務(wù)是確定軟件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法的根本思想：采用自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)方法，按照模塊化原那么和軟件設(shè)計(jì)策略，將需求分析得到的數(shù)據(jù)流圖，映射成由相對獨(dú)立、單一功能的模塊組成的軟件結(jié)構(gòu).概要設(shè)計(jì)概要設(shè)計(jì)的圖形工具〔層次圖、HIPO圖、軟件結(jié)構(gòu)圖〕軟件設(shè)計(jì)原理軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原那么面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法〔變換流分析設(shè)計(jì)和事務(wù)流分析設(shè)計(jì)〕設(shè)計(jì)規(guī)格說明.軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原那么提高模塊獨(dú)立性模塊規(guī)模應(yīng)該適中模塊的深度、寬度、扇出和扇入適當(dāng)模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)降低模塊接口的復(fù)雜程度設(shè)計(jì)單入口和單出口模塊.詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)：為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每一個(gè)模塊確定實(shí)現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并用某種工具描述出來結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)工具〔程序流程圖、盒圖[N-S圖]、PAD圖〕詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)格說明.7.1.4軟件測試一、軟件測試的目的與任務(wù)目的：確保軟件的質(zhì)量，盡量找出軟件錯(cuò)誤并加以糾正，而不是證明軟件沒有錯(cuò)。任務(wù)：測試任務(wù)〔通過采用一定的測試策略，找出軟件中的錯(cuò)誤〕調(diào)試任務(wù)或糾錯(cuò)任務(wù)〔如果測試到錯(cuò)誤，那么定位軟件中的錯(cuò)誤，加以糾正〕.二、軟件測試的準(zhǔn)那么三、軟件測試技術(shù)與方法綜述方法：靜態(tài)測試法動態(tài)測試法技術(shù)：白盒測試用例設(shè)計(jì)黑盒測試用例設(shè)計(jì)7.1.4軟件測試.白盒測試用例設(shè)計(jì)、邏輯覆蓋以程序的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)為根底的測試用例設(shè)計(jì)技術(shù)，它要求測試人員十分清楚程序的邏輯結(jié)構(gòu)，考慮的是測試用例對程序內(nèi)部邏輯覆蓋的程度根據(jù)覆蓋的目標(biāo)，可分為：語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定/條件覆蓋、路徑覆蓋、根本路徑測試.

黑盒測試用例設(shè)計(jì)分類：

等價(jià)類劃分法邊界值分析法錯(cuò)誤推測法因果圖.四、軟件測試的實(shí)施單元測試集成測試確認(rèn)測試系統(tǒng)測試五、軟件測試方案與測試分析報(bào)告測試是軟件生存周期中的一個(gè)獨(dú)立的關(guān)鍵的階段7.1.4軟件測試.未參加p243.7.1.5程序的調(diào)試程序調(diào)試可以分為：靜態(tài)調(diào)試〔主要通過人的思維來分析源程序代碼和排錯(cuò)，是主要的調(diào)試手段〕動態(tài)調(diào)試〔是靜態(tài)調(diào)試的輔助〕主要的調(diào)試方法有：強(qiáng)行排錯(cuò)法回溯法原因排除法.7.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)根底

數(shù)據(jù)庫概念數(shù)據(jù)模型關(guān)系代數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理.7.2.1數(shù)據(jù)庫概念數(shù)據(jù)〔Data〕數(shù)據(jù)處理〔DataProcessing〕數(shù)據(jù)庫〔Database，DB〕數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)〔DatabaseManagementSystem，DBMS〕數(shù)據(jù)庫管理員〔DatabaseAdministrator，DBA〕數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)〔DatabaseSystem，DBS〕數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)〔DatabaseApplicationSystem，DBAS〕.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開展人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段〔在關(guān)于數(shù)據(jù)庫的諸多新技術(shù)中，比較重要的三種是：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)、知識庫系統(tǒng)，以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的擴(kuò)充〕.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的根本功能

數(shù)據(jù)定義功能數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)庫運(yùn)行控制功能數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的根本特點(diǎn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的高共享性和低冗余性數(shù)據(jù)的獨(dú)立性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與控制.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系模式：是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例，同一個(gè)模式可以有多個(gè)實(shí)例。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用三級模式結(jié)構(gòu):概念模式、外模式〔是概念模式的邏輯子集，也稱子模式或用戶模式〕內(nèi)模式〔也稱存儲模式〕并提供二級映像功能.7.2.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型〔datamodel〕：是表示實(shí)體類型及實(shí)體之間聯(lián)系的模型數(shù)據(jù)模式的三個(gè)要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的完整性約束條件.

數(shù)據(jù)模型的三個(gè)級別：

概念數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型7.2.2數(shù)據(jù)模型.數(shù)據(jù)模型的分類E-R模型〔實(shí)體聯(lián)系模型〕是直接從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系，然后用實(shí)體聯(lián)系圖〔E-R圖〕表示數(shù)據(jù)模型層次模型〔假設(shè)用圖表示，它是一棵倒立的樹〕網(wǎng)狀模型〔假設(shè)用圖表示是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)〕關(guān)系模型〔數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表〕.7.2.3關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)：是一種抽象的查詢語言，是關(guān)系數(shù)據(jù)操縱語言的一種傳統(tǒng)表達(dá)方式，它是用對關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢的。包含：運(yùn)算對象、運(yùn)算符合運(yùn)算結(jié)果三大要素關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算對象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)系，所以說，它是關(guān)系模型和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論根底.傳統(tǒng)的集合運(yùn)算并〔Union)關(guān)系R和關(guān)系S的并記做R∪S，由屬于R或S的元組組成，結(jié)果仍為n目關(guān)系差〔Difference〕關(guān)系R和關(guān)系S的差記做R-S，由屬于R不屬于S的元組組成，結(jié)果仍為n目關(guān)系交〔Intersection〕關(guān)系R和關(guān)系S的交記做R∩S，由屬于R且屬于S的元組組成，結(jié)果仍為n目關(guān)系廣義笛卡爾積兩個(gè)分別為n目和m目的關(guān)系R和S的廣義笛卡爾積R*S是一個(gè)〔n+m)列的元組的集合.關(guān)系R和S及其三種傳統(tǒng)的集合運(yùn)算〔如以下圖〕ABCa1a2a3b1b2b3c1c2c3ABCa1a2a3b1b2b3c1c2c3ABCA1A1A2a1B1B2B2b3C1C2C1c2ABCb1c1ABCA1a2B2b2C2c1關(guān)系R關(guān)系SR∩SR∪SR-S.專門的關(guān)系運(yùn)算選擇運(yùn)算：是一個(gè)單目運(yùn)算，是從關(guān)系R中選取滿足一定條件的元組子集。記做：其中σ是選擇運(yùn)算符；F是限定條件的布爾表達(dá)式，由邏輯運(yùn)算符∧、∨等連接關(guān)系表達(dá)式組成。關(guān)系表達(dá)式的根本形式為：XθY，其中θ={>、≥、<、≤、=、≠}，X、Y可以是屬性名、常量或簡單函數(shù).投影〔Projection〕運(yùn)算：也是一個(gè)單目運(yùn)算，是從關(guān)系R中選取所需要的列組成一個(gè)新關(guān)系。記做：∏A〔R〕{t[A]︱t∈R}其中∏是投影運(yùn)算符；A為關(guān)系R屬性的子集；t[A]為R中元組相應(yīng)于屬性A的分量連接〔Jion〕運(yùn)算：是從2個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定連接條件的元組集合專門的關(guān)系運(yùn)算.除〔Division〕：給定關(guān)系R〔X，Y〕和S〔Y，Z〕其中X，Y，Z是屬性組。R中的Y與S中的Y可以有不同的屬性名，但必須出自相同的域集。R與S的除運(yùn)算得到一個(gè)新關(guān)系P〔X〕，P是R中滿足以下條件的元組在X屬性列上的投影：R在X上分量值為X的諸元素在Y上投影的集合包含S在Y上投影的集合。除操作是同是從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。除操作符用÷表示專門的關(guān)系運(yùn)算.7.2.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟：用戶需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施數(shù)據(jù)庫的維護(hù).數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的需求分析用戶的信息要求用戶的處理要求對數(shù)據(jù)的平安性、完整性的要求.數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：只講需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程概念結(jié)構(gòu)獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，也獨(dú)立于支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的DBMS。它是現(xiàn)實(shí)世界與機(jī)器世界的中介，它一方面能夠充分反映現(xiàn)實(shí)世界，包括實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系，同時(shí)又易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換。.數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟：將概念結(jié)構(gòu)向一般關(guān)系模型轉(zhuǎn)化將第一步得到的結(jié)構(gòu)向特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換依據(jù)應(yīng)用的需求和具體的DBMS特征進(jìn)行調(diào)整與完善.數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)

確定數(shù)據(jù)的存儲安排存取路徑的選擇和調(diào)整確定系統(tǒng)配置.數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)庫的管理主要指：

數(shù)據(jù)庫的實(shí)施和維護(hù)分三個(gè)步驟：數(shù)據(jù)的載入和應(yīng)用程序的調(diào)試數(shù)據(jù)庫的試運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和維護(hù).數(shù)據(jù)庫的維護(hù)在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的。包括：數(shù)據(jù)庫的存儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的平安性、完整性控制數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造.7.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本概念及術(shù)語線性表?xiàng)ｊ?duì)列樹與二叉樹查找與排序.7.3.1算法定義：是對特定問題求解步驟的一種描述?；蛘哒f，是為求解某問題而設(shè)計(jì)的步驟序列特征：

有窮性確定性有效性輸入輸出.算法復(fù)雜度評價(jià)一個(gè)算法優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)是：算法的執(zhí)行效率與存儲需求算法的效率：指的是時(shí)間復(fù)雜度〔TimeComplexity〕存儲需求：指的是空間復(fù)雜度〔SpaceComplexity〕一般情況下，算法中的根本操作重復(fù)操作執(zhí)行的次數(shù)是問題規(guī)模n的某個(gè)函數(shù)f(n),算法的時(shí)間復(fù)雜度記做T(n)=O(f(n)).7.3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本概念及術(shù)語數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)是描述客觀事物的數(shù)、字符以及所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序加工處理的符號的集合數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的根本元素，即數(shù)據(jù)集合中的個(gè)體數(shù)據(jù)項(xiàng)具有獨(dú)立意義的最小數(shù)據(jù)單位數(shù)據(jù)對象具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的集合，是數(shù)據(jù)的子集結(jié)構(gòu)被計(jì)算機(jī)加工的數(shù)據(jù)元素之間存在的關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)帶有結(jié)構(gòu)特性的數(shù)據(jù)元素的集合.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)

集合線性結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)圖狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)7.3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本概念及術(shù)語.數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)一、順序存儲結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)中只有自身信息域，沒有連接信息域，因此存儲密度大，存儲空間利用率高可以通過計(jì)算直接確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)的存儲地址Li，計(jì)算公式：L0+〔i-1〕m?！财渲蠰0為第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的存儲地址，m為每個(gè)結(jié)點(diǎn)所占用的存儲單元個(gè)數(shù)插入、刪除運(yùn)算不便，會引起大量結(jié)點(diǎn)的移動7.3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本概念及術(shù)語.二、鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)中除自身信息之外，還有表示連接信息的指針域，因此比順序存儲密度小，存儲空間利用率低邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)物理上不必鄰接，可用于線性表、樹、圖等多種邏輯結(jié)構(gòu)的存儲表示插入、刪除操作靈活方便，不必移動結(jié)點(diǎn)，只要改變結(jié)點(diǎn)中的指針值即可.

數(shù)據(jù)的運(yùn)算檢索：在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里查找滿足一定條件的結(jié)點(diǎn)插入：往數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里增加新的結(jié)點(diǎn)刪除：把指定的結(jié)點(diǎn)從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里去掉更新：改變指定結(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)域的值排序：保持線性結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)序列里結(jié)點(diǎn)數(shù)不變，把結(jié)點(diǎn)按某種指定的順序重新排列7.3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根本概念及術(shù)語.7.3.3線性表線性表是最常用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表的邏輯結(jié)構(gòu)是n個(gè)數(shù)據(jù)元素的有限序列〔a1,a2,…,an〕順序表：指用順序存儲結(jié)構(gòu)存儲的線性表鏈表：用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)存儲的線性表?xiàng)：完?duì)列——是對線性表的插入、刪除運(yùn)算可以發(fā)生的位置加以限制的兩種特殊的線性表.順序表和一維數(shù)組各種高級語言里的一維數(shù)組就是用順序方式存儲的線性表，因此常用一維數(shù)組稱呼順序表假設(shè)順序表中結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為n，那么：插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)平均需要移動之結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為n/2，算法的時(shí)間復(fù)雜度是O(n)；刪除一個(gè)結(jié)點(diǎn)平均需移動結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為〔n-1〕/2，算法的時(shí)間復(fù)雜度是O(n).鏈表線性鏈表〔單鏈表〕：刪除算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，其主要執(zhí)行時(shí)間是搜索刪除位置循環(huán)鏈表：指鏈表的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針值指向第一個(gè)結(jié)點(diǎn)，整個(gè)鏈表形成一個(gè)環(huán)〔如以下圖〕…結(jié)點(diǎn)1結(jié)點(diǎn)2結(jié)點(diǎn)n.7.3.4棧棧：是一種特殊的線性表，是限定僅在表尾進(jìn)行插入和刪除運(yùn)算的線性表，表尾稱為棧頂〔top〕，表頭稱為棧底〔bottom〕。空棧：指表中無元素棧中有元素a1,a2,…,an，如下頁圖所示，稱a1為棧底元素。新元素進(jìn)棧要置于an之上，刪除或退棧先對an進(jìn)行，即“后進(jìn)先出〞〔LIFO〕的操作原那么棧的物理存儲可以用順序存儲結(jié)構(gòu)或鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)棧的運(yùn)算還有取棧頂元素，檢查棧是否為空，去除等。.棧的插入和刪除ABACBABAFEBAATOPTOPTOPTOPTOPTOPan…a2a1進(jìn)棧出棧棧底棧結(jié)構(gòu)(3)(1)(2)(5)(4)(6).7.3.5隊(duì)列隊(duì)列：是限定所有的插入都在表的一端進(jìn)行，所有的刪除都在表的另一端進(jìn)行的線性表。進(jìn)行刪除的一端叫隊(duì)列的頭，進(jìn)行插入的一端叫隊(duì)列的尾，如下頁圖所示。在隊(duì)列中，新元素總是參加到隊(duì)尾，每次刪除的總是對頭元素，即當(dāng)前“最老的〞元素，這就是“先進(jìn)先出〞〔FIFO〕的操作原那么隊(duì)列的物理存儲可以用：順序存儲結(jié)構(gòu)，也可用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu).隊(duì)列的示意〔如以下圖〕出隊(duì)列a1a2a3…an入隊(duì)列頭尾.隊(duì)列的插入和刪除例如初態(tài)插入A插入B刪除A插入C插入D刪除B插入EFRAFRRRRRRFFFFFFBABBBCCCCDDD溢出.7.3.6樹與二叉樹樹形結(jié)構(gòu)是一類重要的非線性結(jié)構(gòu)，樹和二叉樹是最常見的樹形結(jié)構(gòu)樹〔Tree〕:是一個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的有限集合T，有一個(gè)特定的結(jié)點(diǎn)稱為根〔Root〕，其余的結(jié)點(diǎn)分為m〔m≥0〕個(gè)不相交的集合T1，T2，…，Tm，每個(gè)集合又是一棵樹，稱作這個(gè)根的子樹〔Subtree).樹形結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語結(jié)點(diǎn)的度〔Degree〕：一個(gè)結(jié)點(diǎn)的子樹的個(gè)數(shù)樹的度：樹中各結(jié)點(diǎn)的度的最大值樹葉〔Leaf〕：度為0的結(jié)點(diǎn)分支結(jié)點(diǎn)：度不為0的結(jié)點(diǎn)雙親〔Parent〕、子女〔Child〕：結(jié)點(diǎn)的各子樹的根稱作該結(jié)點(diǎn)的子女；相應(yīng)的該結(jié)點(diǎn)稱作其子女的雙親兄弟〔Sibling〕：具有相同雙親的結(jié)點(diǎn)互為兄弟結(jié)點(diǎn)的層數(shù)〔Level〕樹的深度〔Depth〕森林〔Forest〕.二叉樹二叉樹〔BinaryTree〕:是n〔n≥0)個(gè)結(jié)點(diǎn)的有限集合，這個(gè)集合或者為空集〔n=0〕，或者由一個(gè)根結(jié)點(diǎn)及兩棵不相交的、分別稱作這個(gè)根的坐姿樹和右子樹的二叉樹組成二叉樹不是樹的特殊情形，二者的區(qū)別：二叉樹為有序樹性質(zhì)：1、在二叉樹的i層上，最多有2i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)〔i≥1〕2、深度為k的二叉樹最多有2k-1個(gè)結(jié)點(diǎn)(k≥1).完全二叉樹一棵深度為k且具有2k-1個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹稱為滿二叉樹〔FullBinaryTree〕深度為k，有n個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹，當(dāng)且僅當(dāng)其妹一個(gè)結(jié)點(diǎn)都與深度為k的滿二叉樹中編號從1到n的結(jié)點(diǎn)一一對應(yīng)時(shí)，稱為完全二叉樹.樹的二叉樹表示在樹〔森林〕與二叉樹間有一個(gè)自然的一一對應(yīng)的關(guān)系，每一棵樹都能唯一的轉(zhuǎn)換到它所對應(yīng)的二叉樹把樹和森林轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的二叉樹：但凡兄弟就用線連起來，然后去掉雙親到子女的連線，只留下道第一個(gè)子女的連線不去掉.二叉樹的存儲二叉樹的存儲通常采用:鏈接方式。每個(gè)結(jié)點(diǎn)除存儲結(jié)點(diǎn)自身的信息外再設(shè)置兩個(gè)指針域IIink和rlink，分別指向結(jié)點(diǎn)的左子女和右子女，當(dāng)結(jié)點(diǎn)的某個(gè)指針為空時(shí)，那么相應(yīng)的指針值為空〔NIL〕。結(jié)點(diǎn)的形式為：IIinkinforlink.二叉樹的遍歷遍歷一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)是指：按一定次序系統(tǒng)的訪問該結(jié)構(gòu)中的所有結(jié)點(diǎn)，使每個(gè)結(jié)點(diǎn)恰好被訪問一次前序遍歷法〔NLR次序〕訪問根，按前序遍歷左子樹，按前序遍歷右子樹后序遍歷法〔LRN次序〕按后序遍歷左子樹，按后序遍歷右子樹，訪問根中序遍歷法〔LNR次序〕按中序遍歷左子樹，訪問根，按中序遍歷右子樹.7.3.7查找查找：是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的根本運(yùn)算衡量一個(gè)查找運(yùn)算法的主要標(biāo)志是：查找過程中對關(guān)節(jié)碼進(jìn)行的平均比較次數(shù)，或稱平均檢索長度，以n的函數(shù)的形式表示，n是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù).順序查找順序查找：是線性表的最簡單的查找方法方法：用待查關(guān)鍵碼與線性表中各結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵碼值逐個(gè)比較，假設(shè)找出相等的關(guān)鍵碼值那么查找成功，假設(shè)找遍所有結(jié)點(diǎn)都不相等，那么查找失敗優(yōu)點(diǎn)：對線性表的結(jié)點(diǎn)邏輯次序和存儲結(jié)構(gòu)無要求缺點(diǎn)：平均檢索長度大假設(shè)表中各結(jié)點(diǎn)被查找的概率相同，即P=1/n,那么順序查找成功的平均查找長度為(n+1)/2.二分法查找二分法查找：是一種效率較高的線性表查找方法。要進(jìn)行二分法查找，線性表結(jié)點(diǎn)必須是按關(guān)鍵碼值排號順序的，且線性表以順序方式存儲方法：首先用要查找的關(guān)鍵碼值與線性表中間位置結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵碼值相比較，這個(gè)中間結(jié)點(diǎn)把線性表分成兩個(gè)子表，比較相等那么查找完成，不等那么根據(jù)比較結(jié)果確定下一步的查找應(yīng)在哪個(gè)子表中進(jìn)行，如此下去，直到找到滿足條件的結(jié)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：平均檢索長度小，為㏒2n。每經(jīng)過一次關(guān)鍵碼比較，那么將查找范圍縮小一半，因此經(jīng)過㏒2n次比較就可完成查找過程缺點(diǎn)：排序線性表花費(fèi)時(shí)間，順序方式存儲插入、刪除不便.7.3.8排序排序：是數(shù)據(jù)處理中經(jīng)常使用的一種運(yùn)算分類：直接插入排序選擇排序冒泡排序快速排序.直接插入排序的根本方法：每步將一個(gè)待排序記錄按其關(guān)鍵碼值的大小插入到前面已排序的文件中適當(dāng)位置上，直到全部插入為止選擇排序的根本思想：每一趟在n-i+1(i=1,2,…,n-1〕個(gè)記錄中選取關(guān)鍵碼最小的記錄作為有序序列中的第i個(gè)記錄。它為最簡單且為我們最熟悉的排序冒泡排序的根本方法：將待排序的記錄順次兩兩比較，假設(shè)為逆序，那么進(jìn)行交換快速排序：又稱分區(qū)交換排序，是對冒泡排序的一種改進(jìn)。.快速排序的根本方法：在待排序序列中任取一個(gè)記錄，以它為基準(zhǔn)用交換的發(fā)方法將所有記錄分成兩局部，關(guān)鍵碼比它小的在一個(gè)局部，關(guān)鍵碼值比它大的在另一個(gè)局部。再分別對兩個(gè)局部實(shí)施上述過程，一直重復(fù)到排序完成以下圖為四種排序方法的比較：排序方法平均時(shí)間最壞情況輔助存儲直接插入排序選擇排序冒泡排序快速排序O(n2)O(n2)O(n2)O(n㏒2n)O(n2)O(n2)O(n2)O(n2)O(1)O(1)O(1)O(㏒2n).7.4程序設(shè)計(jì)根底程序設(shè)計(jì)語言開展程序設(shè)計(jì)方法與風(fēng)格結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì).程序設(shè)計(jì)指令：能被計(jì)算機(jī)直接識別與執(zhí)行的指示計(jì)算機(jī)進(jìn)行某種操作的命令，CPU每執(zhí)行一條指令，就完成一個(gè)根本運(yùn)算。程序：指令的序列即讓計(jì)算機(jī)解決某一問題而寫出的一系列指令程序設(shè)計(jì)：編寫程序的過程程序設(shè)計(jì)語言：用于描述計(jì)算機(jī)所執(zhí)行的操作語言.7.4.1程序設(shè)計(jì)語言開展機(jī)器語言：采用計(jì)算機(jī)指令格式并以二進(jìn)制編碼表達(dá)各種操作的語言匯編語言：一種符號語言，采用助記符來表達(dá)指令功能高級語言：是一種面向問題的語言第四代語言：是非過程化語言.7.4.2程序設(shè)計(jì)方法與風(fēng)格

良好程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的側(cè)重：源程序文檔如使用的符號名應(yīng)具有一定的含義，以便對程序功能的理解；對源程序適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行注解，以便讀者理解程序；在程序中利用空格、空行、縮進(jìn)等技巧使程序?qū)哟吻宄Τ绦蛑械臄?shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)說明程序中的語句結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單直接，語句不復(fù)雜化要對程序的所有輸入數(shù)據(jù)檢查其合法性，檢查輸入項(xiàng)的各種重要組合的合理性，輸入格式要簡單，輸入允許默認(rèn)值，輸入一批數(shù)據(jù)后最好使用結(jié)束標(biāo)志，在交互式輸入/輸出中使用屏幕提示信息格式.7.4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的原那么自頂向下逐步求精模塊化限制使用GOTO語句.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的根本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)順序結(jié)構(gòu)：按照程序語句行的自然順序，一條語句一條語句的往后執(zhí)行程序選擇結(jié)構(gòu)：又稱分支結(jié)構(gòu)，它根據(jù)設(shè)定的條件，判斷應(yīng)該選擇哪一條分支執(zhí)行相應(yīng)的語句序列循環(huán)結(jié)構(gòu)：又稱重復(fù)結(jié)構(gòu)，它根據(jù)給定的條件，判斷是否需要重復(fù)執(zhí)行某一相同的或相似的程序段7.4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì).結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)自頂向下逐步求精的方法符合人類解決復(fù)雜問題的普遍規(guī)律，可以顯著提高軟件開發(fā)的成功率和生產(chǎn)率先全局后局部、先整體后細(xì)節(jié)、先抽向后具體的逐步求精過程開發(fā)出的程序有清晰的層次結(jié)構(gòu)，使程序容易閱讀和理解使用單入口單出口控制結(jié)構(gòu)而不使用GOTO語句，使得程序的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和它的動態(tài)執(zhí)行情況一致控制結(jié)構(gòu)有確定邏輯模式，編寫程序代碼只限于使用很少幾種直截了當(dāng)?shù)姆绞?，使源程序清晰流暢，易讀易懂而且容易測試程序清晰和模塊化使得在修改和重新設(shè)計(jì)一個(gè)軟件時(shí)可以重用的代碼量最大程序的邏輯結(jié)構(gòu)清晰，有利于程序正確性證明.7.4.4面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕攸c(diǎn)：從問題域中客觀存在的事物出發(fā)來構(gòu)造軟件系統(tǒng)，用對象作為對這些事物的抽象表示，并以此作為系統(tǒng)的根本構(gòu)成單位事物的靜態(tài)特征用對象的屬性表示，動態(tài)特征用對象的效勞表示對象的屬性與效勞結(jié)合為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，對外屏蔽其內(nèi)部細(xì)節(jié)，稱作封裝把具有相同屬性和相同效勞的對象歸為一類，類是這些對象的抽象描述，每個(gè)對象是它的類的一個(gè)實(shí)例.面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕攸c(diǎn)：通過在不同程度上運(yùn)用抽象的原那么，可以得到較一般的類和較特殊的類復(fù)雜的對象可以用簡單的對象作為其構(gòu)成局部，稱為聚合對象之間通過消息進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)對象之間的動態(tài)聯(lián)系通過關(guān)聯(lián)表達(dá)對象之間的靜態(tài)關(guān)系7.4.4面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì).面向?qū)ο蠓椒ǖ母拍蠲嫦驅(qū)ο螅好嫦驅(qū)ο?對象+類+繼承+通信如果一個(gè)軟件系統(tǒng)是使用這樣四個(gè)概念設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，那么認(rèn)為這個(gè)軟件系統(tǒng)是面向?qū)ο蟮?。面向?qū)ο蟮某绦虻拿恳唤M成局部都是對象，計(jì)算是通過建立新的對象和對象之間的通信來執(zhí)行的.對象對象是構(gòu)成世界的一個(gè)獨(dú)立單位，它具有自己的靜態(tài)特征和動態(tài)特征。靜態(tài)特征：指可以用某種數(shù)據(jù)來描述的特征動態(tài)特征：指對象所表現(xiàn)的行為或?qū)ο笏哂械墓δ芏x：對象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，它是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)根本單位。一個(gè)對象由一組屬性和對這組屬性進(jìn)行操作的一組方法構(gòu)成。屬性：用來描述對象靜態(tài)特征的一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)方法：用來描述對象動態(tài)特征的一個(gè)操作序列.消息和方法一個(gè)系統(tǒng)由假設(shè)干個(gè)對象組成，各個(gè)對象之間相互聯(lián)系、相互作用。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，消息就是對象之間的紐帶，是用來通知、命令或請求對象執(zhí)行某個(gè)處理或答復(fù)某些信息。消息可以是數(shù)據(jù)流，也可以是控制流。一條消息可以發(fā)送給不同的對象，而消息的解釋那么完全由接收對象完成。不同的對象對相同形式的消息可以有不同的解釋.類和實(shí)例類和對象之間的關(guān)系如同一個(gè)模具與用這個(gè)模具鑄造出來的鑄件之間的關(guān)系。類給出了屬于該類的全部對象的抽象定義，而對象那么是符合這種定義的一個(gè)實(shí)體。一個(gè)對象又稱為類的一個(gè)實(shí)例〔Instance〕類也可稱作對象的模板〔Template〕.繼承性定義：特殊類的對象擁有其一般類的全部屬性與方法，稱作特殊類對一般類的繼承繼承關(guān)系是傳遞的繼承性對于軟件重用有很大益處.封裝性封裝具有兩個(gè)涵義：一、是把對象的全部屬性和全部方法結(jié)合在一起，形成一個(gè)不可分割的獨(dú)立單位〔即對象〕二、也稱作“信息隱蔽〞，即盡可能隱蔽對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對外形成一個(gè)邊界，只保存有限的對外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系.多態(tài)性對象的多態(tài)性：

指在一般類中定義的屬性或方法被特殊類繼承之后，可以具有不同的數(shù)據(jù)類型表現(xiàn)出不同的行為。這使得同一個(gè)屬性或方法名在一般類及其各個(gè)特殊類中具有不同的語義.7.5多媒體技術(shù)簡介多媒體技術(shù)的根本概念多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術(shù).7.5.1多媒體技術(shù)的根本概念定義：指信息表示媒體的多樣化。多媒體的類型感覺媒體表示媒體顯示媒體傳輸媒體存儲媒體多媒體技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)把文本、聲音、視頻、動畫、圖形和圖像等多種媒體進(jìn)行綜合處理，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)具有交互性的系統(tǒng).多