全国计算机等级考试二级公共基础知识讲义

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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

目录

第一章 数据结构与算法 .......................................................................................................................... 1 1、1 算法 .................................................................................................................................................................... 1 1、2 数据结构的基本概念 ........................................................................................................................................ 1 1、3 线性表及其顺序存储结构 ................................................................................................................................ 2 1、4 栈与队列 ............................................................................................................................................................ 2 1、5 线性链表 ............................................................................................................................................................ 3 1、6 树与二叉树 ........................................................................................................................................................ 4 1、7 查找技术 ............................................................................................................................................................ 5 1、8 排序技术 ............................................................................................................................................................ 6 本章应考点拨 .............................................................................................................................................................. 6 第二章 程序设计基础 .............................................................................................................................. 7 2、1 程序设计风格 .................................................................................................................................................... 7 2、2 结构化程序设计(面向过程的程序设计方法) .................................................................................................. 7 2、3 面向对象的程序设计 ........................................................................................................................................ 8 本章应考点拨 .............................................................................................................................................................. 8 第三章 软件工程基础 .............................................................................................................................. 9 3、1 软件工程基本概念 ............................................................................................................................................ 9 3、2 结构化分析方法 .............................................................................................................................................. 10 3、3 结构化设计方法 ...............................................................................................................................................11 3、4 软件测试 .......................................................................................................................................................... 13 3、5 程序的调试 ...................................................................................................................................................... 15 本章应考点拨 ............................................................................................................................................................ 15 第四章 数据库设计基础 ........................................................................................................................ 16 4、1 数据库系统的基本概念 .................................................................................................................................. 16 4、2 数据模型 .......................................................................................................................................................... 18 4、3 关系代数 .......................................................................................................................................................... 19 4、4 数据库设计方法与步骤 .................................................................................................................................. 20

本章应考点拨 ............................................................................................................................................................ 21

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第一章 数据结构与算法

1、1 算法

1、算法就是指解题方案的准确而完整的描述。换句话说,算法就是对特定问题求解步骤的一种描述。

*: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,一就是算法中的操作步骤为有限个,二就是每个步骤都能在有限时间内完成。 (4)拥有足够的情报。算法中各种运算总就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,这就就是算法执行的起点或依据。因此,一个算法执行的结果总就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,此算法才就是有效的;而当提供的情报不够时,算法可能无效。

*:综上所述,所谓算法,就是一组严谨地定义运算顺序的规则,并且每一个规则都就是有效的,且就是明确的,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与空间复杂度。

(1)算法时间复杂度就是指执行算法所需要的计算工作量,可以用执行算法的过程中所需基本运算的执行次数来度量。

(2)算法空间复杂度就是指执行这个算法所需要的内存空间。 1、2 数据结构的基本概念

1、数据结构就是指相互有关联的数据元素的集合。 2、数据结构主要研究与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。它就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,结点间的逻辑关系就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)就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。 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

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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:线性结构与非线性结构。

(1)线性结构(非空的数据结构)条件:1)有且只有一个根结点;2)每一个结点最多有一个前件,也最多有一个后件。

*:常见的线性结构有线性表、栈、队列与线性链表等。 (2)非线性结构:不满足线性结构条件的数据结构。 *:常见的非线性结构有树、二叉树与图等。 1、3 线性表及其顺序存储结构

1、线性表由一组数据元素构成,数据元素的位置只取决于自己的序号,元素之间的相对位置就是线性的。线性表就是由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称为线性表的长度。线性表可以为空表。

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就是连续的;(2)线性表中各数据元素在存储空间中就是按逻辑顺序依次存放的。

*:由此可以瞧出,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就是紧邻的,．．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

(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 栈与队列 1、栈及其基本运算

栈就是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。栈顶元素总就是最后被插入的元素,栈底元素总就是最先被插入的元素。即栈就是按照“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)读栈顶元素就是将栈顶元素赋给一个指定的变量,此时指针无变化。

栈的存储方式与线性表类似,也有两种,即顺序栈与链式栈。 2、队列及其基本运算

队列就是指允许在一端(队尾)进行插入,而在另一端(队头)进行删除的线性表。尾指针．．(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)。队列就是“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

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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。 *:循环队列就是队列的链式存储结构,循环队列中元素的个数=rear-front。 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,就是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序就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: 数据域指针域 data线性链表分为单链表、双向链表与循环链表三种类型。nextHEADaa…aa (a)结点结构(b)一个非空的线性链表示意图在单链表中,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HEADaa…a^^3、线性链表的基本运算

(a)结点结构(b)一个非空的双向链表示意图(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与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)循环链表中最后一个结点的指针域不就是空,而就是指向表头结点。即在循环链表中,所有结点的指针构成了一个环状链。 下图a就是一个非空的循环链表,图b就是一个空的循环链表:

12n-1n12n^

循环链表的优点主要体现在两个方面:一就是在循环链表中,只要指出表中任何一个结点的