计算机二级公共基础知识辅导讲义,C语言,VF,VB必修课21
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全国计算机等级考试――二级公共基础知识辅导讲义；第一章数据结构与算法；1.1算法；描述；*：算法不等于程序，也不等于计算方法；2、算法的基本特征；（1）可行性；（2）确定性；条执行路径，即相同的输入只能得出相同的输出；（3）有穷性；个，二是每个步骤都能在有限时间内完成；（4）拥有足够的情报；可能具有某种初始状态，这就是算法执行的起点或依据；输入的初始数据有关
全国计算机等级考试――二级公共基础知识辅导讲义第一章
数据结构与算法1.1 算法1描述。*：算法不等于程序，也不等于计算方法。程序的编制不可能优于算法的设计。2、算法的基本特征（1）可行性。针对实际问题而设计的算法，执行后能够得到满意的结果。（2）确定性。每一条指令的含义明确，无二义性。并且在任何条件下，算法只有唯一的一条执行路径，即相同的输入只能得出相同的输出。（3）有穷性。算法必须在有限的时间内完成。有两重含义，一是算法中的操作步骤为有限个，二是每个步骤都能在有限时间内完成。（4）拥有足够的情报。算法中各种运算总是要施加到各个运算对象上，而这些运算对象又可能具有某种初始状态，这就是算法执行的起点或依据。因此，一个算法执行的结果总是与输入的初始数据有关，不同的输入将会有不同的结果输出。当输入不够或输入错误时，算法将无法执行或执行有错。一般说来，当算法拥有足够的情报时，此算法才是有效的；而当提供的情报不够时，算法可能无效。*：综上所述，所谓算法，是一组严谨地定义运算顺序的规则，并且每一个规则都是有效的，且是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。3、算法复杂度主要包括时间复杂度和空间复杂度。（1 1.2 数据结构的基本概念1 2、数据结构主要研究和讨论以下三个方面的问题： （1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即数据的逻辑结构。数据的逻辑结构包含：1）表示数据元素的信息；2）表示各数据元素之间的前后件关系。（2）在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，即数据的存储结构。数据的存储结构有顺序、链接、索引等。1）顺序存储。它是把逻辑上相邻的结点存储在物理位置相邻的存储单元里，结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。由此得到的存储表示称为顺序存储结构。2）链接存储。它不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上亦相邻，结点间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。由此得到的存储表示称为链式存储结构。3）索引存储：除建立存储结点信息外，还建立附加的索引表来标识结点的地址。*：数据的逻辑结构反映数据元素之间的逻辑关系，数据的存储结构（也称数据的物理结构）是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式。同一种逻辑结构的数据可以采用不同的存储结构，但影响数据处理效率。（3）对各种数据结构进行的运算。目的是提高数据的处理效率，1、提高数据处理的速度2、减少存储空间。3、数据结构的图形表示 一个数据结构除了用二元关系表示外，还可以直观地用图形表示。在数据结构的图形表示中，对于数据集合D中的每一个数据元素用中间标有元素值的方框表示，一般称之为数据结点，并简称为结点；为了进一步表示各数据元素之间的前后件关系，对于关系R中的每一个二元组，用一条有向线段从前件结点指向后件结点。4、数据结构分为两大类型：线性结构和非线性结构。（11）有且只有一个根结点；2）每一个结点最多有在一个线性结构中插入或删除任何一个节点后还是应该是线性结构*：常见的线性结构有线性表、栈、队列和线性链表等。 （2*：常见的非线性结构有树、二叉树和图等。线性结构和非线性结构都可以是空的数据结构。1.3 线性表及其顺序存储结构1置是线性的。线性表是由n(n≥0)个数据元素组成的一个有限序列，表中的每一个数据元素，除了第一个外，有且只有一个前件，除了最后一个外，有且只有一个后件。线性表中数据元素的个数（节点的个数）称为线性表的长度。线性表可以为空表。没有前件的节点为根节点，没有后件的节点为终端节点，中间的节点为内部节点。由若干数据项组成的数据元素成为记录，而有多个记录构成的线性表成为文件。*：线性表是一种存储结构，它的存储方式：顺序和链式。2、线性表的顺序存储结构具有两个基本特点：（1）线性表中所有元素所占的存储空间是连续的；（2）线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的。*：由此可以看出，在线性表的顺序存储结构中，其前后件两个元素在存储空间中是紧邻的，且前件元素一定存储在后件元素的前面，可以通过计算机直接确定第i个结点的存储地址。3、顺序表的插入、删除运算 （查找、排序、分解、合并、复制、逆转）（1）顺序表的插入运算：在一般情况下，要在第i（1≤i≤n）个元素之前插入一个新元素时，首先要从最后一个（即第n个）元素开始，直到第i个元素之间共n-i+1个元素依次向后移动一个位置，移动结束后，第i个位置就被空出，然后将新元素插入到第i项。插入结束后，线性表的长度就增加了1。*：顺性表的插入运算时需要移动元素，在等概率情况下，平均需要移动n/2个元素。（2）顺序表的删除运算：在一般情况下，要删除第i（1≤i≤n）个元素时，则要从第i+1个元素开始，直到第n个元素之间共n-i个元素依次向前移动一个位置。删除结束后，线性表的长度就减小了1。*：进行顺性表的删除运算时也需要移动元素，在等概率情况下，平均需要移动（n-1）/2个元素。插入、删除运算不方便。1.4 栈和队列 限定在一端进行插入与删除运算的线性表。在栈中，允许插入与删除的一端称为栈顶，不允许插入与删除的另一端称为栈底。栈顶元素总是最后被插入的元素，栈底元素总是最先被插入的元素。即栈是按照“先进后出”或“后进先出”的原则组织数据的。栈具有记忆作用。 栈的基本运算：1）插入元素称为入栈运算；2）删除元素称为退栈运算；3）读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针无变化。栈的存储方式和线性表类似，也有两种，即顺序栈和链式栈。2、队列及其基本运算（Rear）指向队尾元素，头指针（front）指向排头元素的前一个位置（队头）。队列是“先进先出”或“后进后出”的线性表。队列运算包括：1）入队运算：从队尾插入一个元素；2） 退队运算：从队头删除一个元素。循环队列及其运算：所谓循环队列，就是将队列存储空间的最后一个位置绕到第一个位置，形成逻辑上的环状空间，供队列循环使用。在循环队列中，用队尾指针rear指向队列中的队尾元素，用排头指针front指向排头元素的前一个位置，因此，从头指针front指向的后一个位置直到队尾指针rear指向的位置之间，所有的元素均为队列中的元素。*：循环队列中元素的个数=rear-front。（s=0表示队列空，s=1表示队列非空）队列空的条件为s=0，队列满的条件为s=1且front=rear，循环队列的初始状态为空，即s=0且front=rear。（插过头时叫做上溢错误，删除过头时叫做下溢错误）1.5 线性链表1、线性表顺序存储的缺点 ：（1）插入或删除的运算效率很低。在顺序存储的线性表中，插入或删除数据元素时需要移动大量的数据元素；（2）线性表的顺序存储结构下，线性表的存储空间不便于扩充；（3）线性表的顺序存储结构不便于对存储空间的动态分配。2、线性链表：线性表的链式存储结构称为线性链表，是一种物理存储单元上非连续、非顺序（也就是说在链式存储处结构中存储数据结构的存储空间可以不连续，各个数据节点的存储顺序与数据元素之间的逻辑关系可以不一致。）的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接来实现的。因此，在链式存储方式中，每个结点由两部分组成：一部分用于存放数据元素的值，称为数据域；另一部分用于存放指针，称为指针域，用于指向该结点的前一个或后一个结点（即前件或后件），如下图所示：（链式存储方式既可用于线性结构，也可用于非线性结构。）在线性链表中用一个专门的指针HEAD指向线性链表中的第一个数据元素的结点（当HEAD=NULL或0时称
为空表）。线性表中的最后一个元素没有后件，因此线性链表中的最后一个结点的指针域为空（用NULL或0表示），表示链表终止。数据域指针域HEAD?(a)结 点结构(b)一个非空的线性链表示意图线性链表分为单链表、双向链表和循环链表三种类型。在单链表中，每一个结点只有一个指针域，由这个指针只能找到其后件结点，而不能找到其前件结点。因此，在某些应用中，对于线性链表中的每个结点设置两个指针，一个称为左指针，指向其前件结点；另一个称为右指针，指向其后件结点，这种链表称为双向链表，如下图所示：左指针数据域右指针HEAD (a)结点结构?(b)一个非空的双向链表示意图3、线性链表的基本运算（1）在线性链表中包含指定元素的结点之前插入一个新元素。*：在线性链表中插入元素时，不需要移动数据元素，只需要修改相关结点指针即可，也不会出现“上溢”现象 。（2）在线性链表中删除包含指定元素的结点。*：在线性链表中删除元素时，也不需要移动数据元素，只需要修改相关结点指针即可。（3）将两个线性链表按要求合并成一个线性链表。（4）将一个线性链表按要求进行分解。（5）逆转线性链表。（6）复制线性链表。（7）线性链表的排序。（8）线性链表的查找。*：线性链表不能随机存取。4、循环链表及其基本运算在线性链表中，其插入与删除的运算虽然比较方便，但还存在一个问题，在运算过程中对于空表和对第一个结点的处理必须单独考虑，使空表与非空表的运算不统一。为了克服线性链表的这个缺点，可以采用另一种链接方式，即循环链表。与前面所讨论的线性链表相比，循环链表具有以下两个特点：1）在链表中增加了一个表头结点，其数据域为任意或者根据需要来设置，指针域指向线性表的第一个元素的结点，而循环链表的头指针指向表头结点；2下图a是一个非空的循环链表，图b是一个空的循环链表： 循环链表的优点主要体现在两个方面：一是在循环链表中，只要指出表中任何一个结点的位置，就可以从它出发访问到表中其他所有的结点，而线性单链表做不到这一点；二是由于在循环链表中设置了一个表头结点，在任何情况下，循环链表中至少有一个结点存在，从而使空表与非空表的运算统一。*：循环链表是在单链表的基础上增加了一个表头结点，其插入和删除运算与单链表相同。但它可以从任一结点出发来访问表中其他所有结点，并实现空表与非空表的运算的统一。 1.6 树与二叉树1、树的基本概念层次特性。即树是一种层次结构。 在树结构中，一个结点所拥有的后件的个数所有结点中最大的度最大层次 2、二叉树及其基本性质（1）什么是二叉树它具有以下两个特点：1）非空二叉树只有一个根结点；2）每一个结点最多有两棵子树，且分别称为该结点的左子树与右子树。*：根据二叉树的概念可知，二叉树的度可以为0（叶结点）、1（只有一棵子树）或2（有2棵子树）。（2）二叉树的基本性质2k?1(k?1)性质1
在二叉树的第k层上，最多有
个结点。m性质2
深度为m的二叉树最多有个
个结点。 2?1性质3性质4
具有n个结点的二叉树，其深度至少为
log2n[logn]?1，其中
[log2n]表示取
2的整数部分。3、满二叉树与完全二叉树满二叉树：除最后一层外，每一层上的所有结点都有两个子结点。完全二叉树：除最后一层外，每一层上的结点数均达到最大值；在最后一层上只缺少右边的若干结点。*：根据完全二叉树的定义可得出：度为1的结点的个数为0或1。下图a表示的是满二叉树，下图b表示的是完全二叉树： (b)完全二叉树(a)满二叉树完全二叉树还具有如下两个特性：性质5
具有n个结点的完全二叉树深度为
[log2n]?1。性质6
设完全二叉树共有n个结点，如果从根结点开始，按层序（每一层从左到右）用自然数1，2，?，n给结点进行编号，则对于编号为k（k=1，2，?，n）的结点有以下结论： ①若k=1，则该结点为根结点，它没有父结点；若k&1，则该结点的父结点的编号为INT(k/2)。 ②若2k≤n，则编号为k的左子结点编号为2k；否则该结点无左子结点（显然也没有右子结点）。③若2k+1≤n，则编号为k的右子结点编号为2k+1；否则该结点无右子结点。4、二叉树的存储结构在计算机中，二叉树通常采用链式存储结构。与线性链表类似，用于存储二叉树中各元素的存储结点也由两部分组成：数据域和指针域。但在二叉树中，由于每一个元素可以有两个后件（即两个子结点），因此，用于存储二叉树的存储结点的指针域有两个：一个用于指向该结点的左子结点的存储地址，称为左指针域；另一个用于指向该结点的右子结点的存储地址，称为右指针域。*：一般二叉树通常采用链式存储结构，对于满二叉树与完全二叉树来说，可以按层序进行顺序存储。三种遍历都是递归的过程。5、二叉树的遍历二叉树的遍历是指不重复地访问二叉树中的所有结点。二叉树的遍历可以分为以下三种：（1）前序遍历（DLR）：若二叉树为空，则结束返回。否则：首先访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树；并且，在遍历左右子树时，仍然先访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树。包含各类专业文献、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、各类资格考试、应用写作文书、外语学习资料、行业资料、高等教育、中学教育、计算机二级公共基础知识辅导讲义,C语言,VF,VB必修课21等内容。　
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上图是数据流图的基本图形元素：；：输入数据经加工变换产生输出；：表示处理过程中存放各种数据的文件；画数据流图的基本步骤：自外向内，自顶向下，逐层细；使得用户和系统分析员对于输入、输出、存储成分和中；*：数据字典是结构化分析方法的核心；3、软件需求规格说明书（SRS）；和行为描述、性能需求和设计约束的说明、合适的验收；3.3结构化设计方法；1、软件设计的基础；
上图是数据流图的基本图形元素：：输入数据经加工变换产生输出。 ：表示处理过程中存放各种数据的文件。画数据流图的基本步骤：自外向内，自顶向下，逐层细化，完善求精。 下图是一个数据流图的示例： 使得用户和系统分析员对于输入、输出、存储成分和中间计算结果有共同的理解。 *：数据字典的作用是对数据流图中出现的被命名的图形元素的确切解释。*：数据字典是结构化分析方法的核心。3、软件需求规格说明书（SRS）和行为描述、性能需求和设计约束的说明、合适的验收标准，给出对目标软件的各种需求。3.3 结构化设计方法1、软件设计的基础*：需求分析主要解决“做什么”的问题，而软件设计主要解决“怎么做”的问题。从技术观点来看，软件设计包括软件结构设计、数据设计、接口设计、过程设计。 从工程角度来看，软件设计分两步完成，即概要设计和详细设计。结构或数据库模式。细节。软件设计的基本原理包括：抽象、模块化、信息隐蔽和模块独立性。1）抽象。抽象是一种思维工具，就是把事物本质的共同特性提取出来而不考虑其他细节。2）模块化。解决一个复杂问题时自顶向下逐步把软件系统划分成一个个较小的、相对独立但又不相互关联的模块的过程。3）信息隐蔽。每个模块的实施细节对于其他模块来说是隐蔽的。4）模块独立性。软件系统中每个模块只涉及软件要求的具体的子功能，而和软件系统中其他的模块的接口是简单的。*：模块分解的主要指导思想是信息隐蔽和模块独立性。模块的耦合性和内聚性是衡量软件的模块独立性的两个定性指标。 *：按内聚性由弱到强排列，内聚可以分为以下几种：偶然内聚、逻辑内聚、时间内聚、过程内聚、通信内聚、顺序内聚及功能内聚。 *：按耦合性由高到低排列，耦合可以分为以下几种：内容耦合、公共耦合、外部耦合、控制耦合、标记耦合、数据耦合以及非直接耦合。一个设计良好的软件系统应具有高内聚、低耦合的特征。在结构化程序设计中，模块划分的原则是：模块内具有高内聚度，模块间具有低耦合度。2、总体设计（概要设计）和详细设计（1）总体设计（概要设计）软件概要设计的基本任务是：1）设计软件系统结构；2）数据结构及数据库设计；3）编写概要设计文档；4）概要设计文档评审。常用的软件结构设计工具是结构图，也称程序结构图。程序结构图的基本图符：模块用一个矩形表示，箭头表示模块间的调用关系。在结构图中还可以用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递的信息。还可用带实心圆的箭头表示传递的是控制信息，空心圆箭心表示传递的是数据信息。 一般模块数据信息控制信息经常使用的结构图有四种模块类型：传入模块、传出模块、变换模块和协调模块。其表示形式如下图： 它们的含义分别是： 程序结构图的例图及有关术语列举如下： 上级模块、从属模块：上、下两层模块a和b，且有a调用b，则a是上级模块，b是从属模块。
原子模块：树中位于叶子结点的模块。面向数据流的设计方法定义了一些不同的映射方法，利用这些方法可以把数据流图变换成结构图表示软件的结构。数据流的类型：大体可以分为两种类型，变换型和事务型。A、变换型：变换型数据处理问题的工作过程大致分为三步，即取得数据、变换数据和输出数据。变换型系统结构图由输入、中心变换、输出三部分组成。B、事务型：事务型数据处理问题的工作机理是接受一项事务，根据事务处理的特点和性质，选择分派一个适当的处理单元，然后给出结果。（2）详细设计详细设计是为软件结构图中的每一个模块确定实现算法和局部数据结构，用某种选定的表达工具表示算法和数据结构的细节。*：详细设计的任务是确定实现算法和局部数据结构，不同于编码或编程。常用的过程设计（即详细设计）工具有以下几种：图形工具：程序流程图、N-S（方盒图）、PAD（问题分析图）和HIPO（层次图+输入/处理/输出图）。表格工具：判定表。语言工具：PDL（伪码）3.4 软件测试1、软件测试定义：使用人工或自动手段来运行或测定某个系统的过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求或是弄清预期结果与实际结果之间的差别。 *：软件测试的目的：尽可能地多发现程序中的错误，不能也不可能证明程序没有错误。软件测试的关键是设计测试用例，一个好的测试用例能找到迄今为止尚未发现的错误。2、软件测试方法：静态测试和动态测试。工进行。 （1）白盒测试白盒测试方法也称为结构测试或逻辑驱动测试。它是根据软件产品的内部工作过程，检查内部成分，以确认每种内部操作符合设计规格要求。白盒测试的基本原则：保证所测模块中每一独立路径至少执行一次；保证所测模块所有判断的每一分支至少执行一次；保证所测模块每一循环都在边界条件和一般条件下至少各执行一次；验证所有内部数据结构的有效性。*：白盒测试法的测试用例是根据程序的内部逻辑来设计的，主要用软件的单元测试，主要方法有逻辑覆盖、基本路径测试等。A、逻辑覆盖。逻辑覆盖泛指一系列以程序内部的逻辑结构为基础的测试用例设计技术。通常程序中的逻辑表示有判断、分支、条件等几种表示方法。语句覆盖：选择足够的测试用例，使得程序中每一个语句至少都能被执行一次。 路径覆盖：执行足够的测试用例，使程序中所有的可能的路径都至少经历一次。判定覆盖：使设计的测试用例保证程序中每个判断的每个取值分支（T或F）至少经历一次。 条件覆盖：设计的测试用例保证程序中每个判断的每个条件的可能取值至少执行一次。 判断-条件覆盖：设计足够的测试用例，使判断中每个条件的所有可能取值至少执行一次，同时每个判断的所有可能取值分支至少执行一次。*：逻辑覆盖的强度依次是：语句覆盖&路径覆盖&判定覆盖&条件覆盖&判断-条件覆盖。B、基本路径测试。其思想和步骤是，根据软件过程性描述中的控制流程确定程序的环路复杂性度量，用此度量定义基本路径集合，并由此导出一组测试用例，对每一条独立执行路径进行测试。（2）黑盒测试黑盒测试方法也称为功能测试或数据驱动测试。黑盒测试是对软件已经实现的功能是否满足需求进行测试和验证。黑盒测试主要诊断功能不对或遗漏、接口错误、数据结构或外部数据库访问错误、性能错误、初始化和终止条件错误。黑盒测试不关心程序内部的逻辑，只是根据程序的功能说明来设计测试用例，主要方法有等 成若干部分（及若干等价类），然后从每个等价类中选取数据作为测试用例。B C编写检查这些错误的用例。3、软件测试过程一般按4个步骤进行：单元测试、集成测试、确认测试和系统测试。（1）单元测试 发现各模块内部可能存在的各种错误。单元测试根据程序的内部结构来设计测试用例，其依据是详细设计说明书和源程序。单元测试的技术可以采用静态分析和动态测试。对动态测试通常以白盒测试为主，辅之以黑盒测试。 单元测试的内容包括：模块接口测试、局部数据结构测试、错误处理测试和边界测试。*：在进行单元测试时，要用一些辅助模块去模拟与被测模块相联系的其他模块，即为被测子模块的所有功能带入。 （2）集成测试
主要目的是发现与接口有关的错误。集成测试的依据是概要设计说明书。集成测试所涉及的内容包括：软件单元的接口测试、全局数据结构测试、边界条件和非法输入的测试等。集成测试通常采用两种方式：非增量方式组装与增量方式组装。所有模块组装在一起进行测试，最终得到要求的软件系统。逐步组装成较大的系统，在组装的过程中边连接边测试，以发现连接过程中产生的问题。最后通过增殖逐步组装成要求的软件系统。增量方式组装又包括自顶向下、自底向上、自顶向下与自底向上相结合等三种方式。（3）确认测试要求一致。确认测试的主要依据是软件需求规格说明书。确认测试主要运用黑盒测试法。（4）系统测试矛盾的地方。 系统测试的测试用例应根据需求分析规格说明来设计，并在实际使用环境下来运行。系统测试的具体实施一般包括：功能测试、性能测试、操作测试、配置测试、外部接口测试、安全性测试等。3.5 程序的调试 程序调试的任务是诊断和改正程序中的错误，主要在开发阶段进行，调试程序应该由编制源程序的程序员来完成。程序调试的基本步骤：（1）错误定位；（2）纠正错误；（3）回归测试。*：软件的调试后要进行回归测试，防止引进新的错误。软件调试可分为静态调试和动态调试。静态调试主要是指通过人的思维来分析源程序代码和排错，是主要的调试手段，而动态调试是辅助静态调试。对软件主要的调试方法可以采用：（1）强行排错法。主要方法有：通过内存全部打印来排错；在程序特定部位设置打印语句；自动调试工具。（2）回溯法。发现了错误，分析错误征兆，确定发现“症状”的位置。一般用于小程序。（3）原因排除法。是通过演绎、归纳和二分法来实现的。1）演绎法。根据已有的测试用例，设想及枚举出所有可能出错的原因作为假设；然后再用原始测试数据或新的测试，从中逐个排除不可能正确的假设；最后，再用测试数据验证余下的假设确定出错的原因。2）归纳法。从错误征兆着手，通过分析它们之间的关系来找出错误。大致分四步：收集有关的数据；组织数据；提出假设；证明假设。3）二分法。在程序的关键点给变量赋正确值，然后运行程序并检查程序的输出。如果输出结果正确，则错误原因在程序的前半部分；反之，错误原因在程序的后半部分。本章应考点拨：本章在笔试中一般占8分左右，约3道选择题，1道填空题，是公共基础部分比较重要的一章。从出题的深度来看，本章主要考察对基本概念的识记，有少量对基本原理的理解，没有实际运用，因此考生在复习本章时，重点应放在基本概念的记忆和基本原理的理解上。 包含各类专业文献、生活休闲娱乐、幼儿教育、小学教育、高等教育、行业资料、中学教育、专业论文、文学作品欣赏、90计算机二级公共基础知识辅导讲义,C语言，VF，VB必修课等内容。　
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