北航--数据结构课件第5章
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北京航空航天大学出版社 《单片机基础》(第3版)_第5章课件
3. 中断嵌套
80C51具有两个优先级，中断嵌套只能一 层，其原则是： 高优先级中断请求可以打断低优先级的中断 服务，进行中断嵌套； 同优先级的中断不能嵌套； 低优先级中断请求不能对高优先级的中断进 行嵌套。
5.2.4 中断响应过程
1. 外部中断请求采样
每个机器周期的S5P2对INT0(P3.2)和INT1(P3.3) 引脚进行采样，采样结果在TCON中的IE0、IE1 位进行设置。
2. 中断查询
CPU每个机器周期的S6进行中断查询，逐个检测 TCON、SCON中六个中断标志位的状态。 查询按优先级顺序进行，即先高级、后低级。 同级中断按“外部中断0定时器0中断外部 中断1定时器1中断串行中断”。
3. 中断响应
中断响应的主要内容由硬件自动生成一条长调 用指令“LCALL addr16”。 中断响应的封锁： ① 同级的或高级的中断正在发生； ② 查询中断请求的机器周期不是当前指令的最 后一个机器周期； ③ 当前指令是返回指令（RET、RETI）或访问 IE、IP的指令。这类指令执行完还应再执行一 条指令才能响应中断。
MOV MOV MOV SETB SETB SETB SETB SETB IE, #89H IP, #01H TCON, #01H EA EX0 ET1 PX0 IT0 ;CPU开中断 ;允许外中断0中断 ;允许定时器1中断 ;外中断0为高级中断 ;外中断0为脉冲触发方式
在主程序中编写如下程序段：
5.2.3 中断优先级控制
MAIN:
EXINT0:
执行主程序
2. 中断服务流程
①现场保护和现场恢复 ②关中断和开中断
取下一条指令 N
主 程 序
有中断请求？
北航任爱华操作系统课件—第五章_设备管理
通道
由进程P来的I/O请求 搜索SDT找到DCT指针
A 搜索DCT指针， 找到COCT指针 是 控制器忙吗？ 否 分配控制器给进程P 搜索COCT找到CHCT指针 进程P按分配策略 入I/O等待队列 等待该设备空闲 是 进程P 等待通道
查DCT 该设备忙？ 否 按分配策略选取 占据该设备的进程
是
进程P等待控制器
• • • • • • Linux输入/输出的过程概述 设备驱动程序基础 Linux的中断处理 设备驱动程序的框架 字符设备驱动程序 块设备驱动程序
概述
输入/输出请求 出错返回
设备无关软件 标准设备接口（read,write,open,close,…) 设备文件 (在/dev目录下) 设备驱动程序
输入/输出软件的作用
I/O请求 I/O应答
4-用户进程 3-设备无关软件
使用I/O系统调用：格式化I/O
命名、保护、阻塞、缓冲、分配设备
设备服务子程序 2-设备驱 动程序 1-中断处理程序 硬 件
设置设备寄存器、检测状态 I/O结束时，唤醒设备服务子程序 执行I/O操作
输入/输出请求 的提交周期
Linux文件系统的层次结构
返回
设备驱动分层结构
设备驱动程序基础
• • 总线： CPU和I/O设备是通过总线连接起来。 PC机常见总线有ISA,PCI等等。 I/O地址空间： 所有设备的寄存器组成。 察看文件:/proc/ioports I/O数据传输： 忙等待、中断方式、DMA方式 设备分类： 字符设备、块设备 设备名： 主设备号(驱动程序)、次设备号(驱动程序的参数） 设备文件： 在/dev目录下，在内核中由file结构表示。 设备驱动程序接口：由file_operations数据结构完成。
由进程P来的I/O请求 搜索SDT找到DCT指针
A 搜索DCT指针， 找到COCT指针 是 控制器忙吗？ 否 分配控制器给进程P 搜索COCT找到CHCT指针 进程P按分配策略 入I/O等待队列 等待该设备空闲 是 进程P 等待通道
查DCT 该设备忙？ 否 按分配策略选取 占据该设备的进程
是
进程P等待控制器
• • • • • • Linux输入/输出的过程概述 设备驱动程序基础 Linux的中断处理 设备驱动程序的框架 字符设备驱动程序 块设备驱动程序
概述
输入/输出请求 出错返回
设备无关软件 标准设备接口（read,write,open,close,…) 设备文件 (在/dev目录下) 设备驱动程序
输入/输出软件的作用
I/O请求 I/O应答
4-用户进程 3-设备无关软件
使用I/O系统调用：格式化I/O
命名、保护、阻塞、缓冲、分配设备
设备服务子程序 2-设备驱 动程序 1-中断处理程序 硬 件
设置设备寄存器、检测状态 I/O结束时，唤醒设备服务子程序 执行I/O操作
输入/输出请求 的提交周期
Linux文件系统的层次结构
返回
设备驱动分层结构
设备驱动程序基础
• • 总线： CPU和I/O设备是通过总线连接起来。 PC机常见总线有ISA,PCI等等。 I/O地址空间： 所有设备的寄存器组成。 察看文件:/proc/ioports I/O数据传输： 忙等待、中断方式、DMA方式 设备分类： 字符设备、块设备 设备名： 主设备号(驱动程序)、次设备号(驱动程序的参数） 设备文件： 在/dev目录下，在内核中由file结构表示。 设备驱动程序接口：由file_operations数据结构完成。
数据结构北航软件技术基础课程ppt
eMail:gaoliansheng@
2020/9/23
liansheng_gao@
软件技术基础
• 第零章 编程的一些问题 • 第五章 二叉树和树
• 第一章 绪 论
• 第六章 图和广义表
• 第二章 线 性 表
• 第七章 排 序
• 第三章 栈和队列
• 第八章 查 找
试，通过测试用例保证每条源代码至少执行一次
2020/9/23
第零章 程序设计的一些问题
• 需求分析-Requ综 结i述 果re： ：m由 测e专 试n门 报t的 告A测n试a人ly员s对is软件进行测试
• 概要设计-Prim12ary测 测试 试D计e划sign
• 详细设计-Detaile条 wda件lDkt：her编osu译gihg、n链接成功，完成单元测试，
2020/9/23
第零章 程序设计的一些问题
• 软件和属性
– 计算机运行中不可缺少的 – 预先编好，能为他人使用 – 商品
• 盘和软件
– 盘是软件的载体
• 软件的分类
– 应用软件 – 系统软件
2020/9/23
第零章 程序设计的一些问题
• 程序设计的几个阶段(软件工程简介)
– 六、七十年代出现了软件危机
2020/9/23
数据元素
• 数据元素是数据的基本单位。 • 它也可以再由不可分割的数据项组成
2020/9/23
数据对象 性质相同的数据元素的集合 。
例：一个班级的成绩表可以看作一个数据对象。 一个图片、声音…..
数据对象是性质相同的数据元素集合。
2020/9/23
数据结构
• 数据元素集合（也可称数据对象） • 各元素之间的关系，即结构。
数据结构课件第5章-PPT文档资料
(a) 非紧缩方式； (b) 紧缩方式
第5章 串
5.2.2
和线性表的链式存储结构相类似，串的存储结构也可采用链 式存储结构，即用线性链表来存储串值。在这种存储结构下，存 储空间被分成一系列大小相同的结点，每个结点用data域存放字 符， link域存放指向下一个结点的指针。 这样， 一个串就可以用 一个线性链表来表示。
private { private declaration }
public { public declaration }
end;
第5章 串
这一段程序可看作一个字符串：“type private
Tstring = class
{private declaration } public {public declaration } end;
”， 其中“ ”表示换行符。Delphi的源程序编辑器提供了字符 串的查找与替换功能。 选择“Search”菜单中的“Replace”项， 在对话框中输入要查找字符串‘private’及替代串‘protected’， 如 图 5.1 所 示 ， 则 执 行 命 令 后 以 上 程 序 中 的 关 键 字 ‘ private’ 被 ‘protected’替代。
第5章 串 串中任意个连续的字符组成的子序列称为该串的子串。包含 子串的串称为主串。通常称字符在序列中的序号为该字符在串中 的位置。子串在主串中的位置可以用子串的第一个字符在主串中 的位置来表示。
例如, 假设a、 b、 c、 d为如下的四个串：
a =‘Data’
b =‘Structure’
c =‘Data Structure’ d =‘Data Structure’
const maxlen = 允许的串最大长度;
第5章 串
5.2.2
和线性表的链式存储结构相类似，串的存储结构也可采用链 式存储结构，即用线性链表来存储串值。在这种存储结构下，存 储空间被分成一系列大小相同的结点，每个结点用data域存放字 符， link域存放指向下一个结点的指针。 这样， 一个串就可以用 一个线性链表来表示。
private { private declaration }
public { public declaration }
end;
第5章 串
这一段程序可看作一个字符串：“type private
Tstring = class
{private declaration } public {public declaration } end;
”， 其中“ ”表示换行符。Delphi的源程序编辑器提供了字符 串的查找与替换功能。 选择“Search”菜单中的“Replace”项， 在对话框中输入要查找字符串‘private’及替代串‘protected’， 如 图 5.1 所 示 ， 则 执 行 命 令 后 以 上 程 序 中 的 关 键 字 ‘ private’ 被 ‘protected’替代。
第5章 串 串中任意个连续的字符组成的子序列称为该串的子串。包含 子串的串称为主串。通常称字符在序列中的序号为该字符在串中 的位置。子串在主串中的位置可以用子串的第一个字符在主串中 的位置来表示。
例如, 假设a、 b、 c、 d为如下的四个串：
a =‘Data’
b =‘Structure’
c =‘Data Structure’ d =‘Data Structure’
const maxlen = 允许的串最大长度;
北航计算机组成原理讲义_5.cpu与微程序设计
CPMDR CPPC
调整PC
M1.T4
MDR（指令）送IR
IB MDR
CPIR
2.2 指令流程与微操作时间表
时间节拍 完成功能 需要的微操作信号
结构图
需要的控制脉冲
M2.T1
取 变 址 值 M2.T2 M2.T3
PC送MAR
从存储器读取1000H
IB PC
AB MAR, RD, W/B
PC+1
IB MDR
IB GR, RDGR, W/B, ADD
CPPC
CPD BX地址, CPZ CPMAR
取 数 周 期
M3.T1 M3.T2 M3.T3 M3.T4
IB Z
AB MAR, RD, W/B
MDR DB
CPMDR
2.2 指令流程与微操作时间表
结构图
时间节拍 M4.T1 执 行 周 期 M4.T2 M4.T3 M4.T4
模型机总体结构 指令流程与组合逻辑控制器 微程序原理 微程序控制器设计
2.1 控制方式与时序系统
控制方式
同步控制方式 异步控制方式
时序系统
脉冲时序信号：主时钟脉冲
节拍信号：T1，T2，T3，T4 机器周期信号：M1，M2，M3，M4
指令周期
指令周期、机器周期、节拍周期
2.1 控制方式与时序系统
1.2 模型机的指令系统
双操作数指令格式
6
Opcode
1 1 2
d M W O D
3
REG
3
R/M
8
Data_Low
8
Data-High
8
Disp_Low
8
数据结构第五章参考答案
习题51.填空题（1）已知二叉树中叶子数为50，仅有一个孩子的结点数为30，则总结点数为（___________）。
答案：129（2）3个结点可构成（___________）棵不同形态的二叉树。
答案：5（3）设树的度为5，其中度为1~5的结点数分别为6、5、4、3、2个，则该树共有（___________）个叶子。
答案：31（4）在结点个数为n（n>1）的各棵普通树中，高度最小的树的高度是（___________），它有（___________）个叶子结点，（___________）个分支结点。
高度最大的树的高度是（___________），它有（___________）个叶子结点，（___________）个分支结点。
答案：2 n-1 1 n 1 n-1（5）深度为k的二叉树，至多有（___________）个结点。
答案：2k-1（6）（7）有n个结点并且其高度为n的二叉树的数目是（___________）。
答案：2n-1（8）设只包含根结点的二叉树的高度为0，则高度为k的二叉树的最大结点数为（___________），最小结点数为（___________）。
答案：2k+1-1 k+1（9）将一棵有100个结点的完全二叉树按层编号，则编号为49的结点为X，其双亲PARENT （X）的编号为（）。
答案：24（10）已知一棵完全二叉树中共有768个结点，则该树中共有（___________）个叶子结点。
答案：384（11）（12）已知一棵完全二叉树的第8层有8个结点，则其叶子结点数是（___________）。
答案：68（13）深度为8（根的层次号为1）的满二叉树有（___________）个叶子结点。
答案：128（14）一棵二叉树的前序遍历是FCABED，中序遍历是ACBFED，则后序遍历是（___________）。
答案：ABCDEF（15）某二叉树结点的中序遍历序列为ABCDEFG，后序遍历序列为BDCAFGE，则该二叉树结点的前序遍历序列为（___________），该二叉树对应的树林包括（___________）棵树。
07《数据结构》第五章
掌握数组在"以行为主"的存储表示中的地址计算方 法 掌握特殊矩阵的存储压缩表示方法 理解稀疏矩阵的两类存储压缩方法的特点及其适 用范围 掌握广义表的结构特点及其存储表示方法
3
本章课程内容（第五章 数组和广义表）
5.1 数组的类型定义 5.2 数组的顺序表示和实现
5.3 矩阵的压缩存储
矩阵的压缩存储
若i≥j，则aij在下三角形中。 aij之前的i行（从第0行到第i-1行） 一共有1+2+…+i=i(i+1)/2个元素，在第i行上， aij之前恰有j个元 素（即ai0,ai1,ai2,…,aij-1），因此有：
k=i×(i+1)/2+j
0≦k<n(n+1)/2
若i<j，则aij是在上三角矩阵中。因为aij=aji，所以只要交换上述 对应关系式中的i和j即可得到：
数组的类型定义
基本操作： InitArray (&A, n, bound1, ..., boundn) 操作结果：若维数 n 和各维长度合法，则构造相应的数组 A。 DestroyArray (&A) 初始条件：数组 A 已经存在。
操作结果：销毁数组 A。
Value (A, &e, index1, ..., indexn) 初始条件：A 是 n 维数组，e 为元素变量，随后是 n 个下标值。 操作结果：若各下标不超界，则e赋值为所指定的A的元素值，并返 回OK。 Assign (&A, e, index1, ..., indexn) 初始条件：A 是 n 维数组，e 为元素变量，随后是 n 个下标值。
………………..
an-1 0 a n-1 1 a n-1 2 …a n-1 n-1
3
本章课程内容（第五章 数组和广义表）
5.1 数组的类型定义 5.2 数组的顺序表示和实现
5.3 矩阵的压缩存储
矩阵的压缩存储
若i≥j，则aij在下三角形中。 aij之前的i行（从第0行到第i-1行） 一共有1+2+…+i=i(i+1)/2个元素，在第i行上， aij之前恰有j个元 素（即ai0,ai1,ai2,…,aij-1），因此有：
k=i×(i+1)/2+j
0≦k<n(n+1)/2
若i<j，则aij是在上三角矩阵中。因为aij=aji，所以只要交换上述 对应关系式中的i和j即可得到：
数组的类型定义
基本操作： InitArray (&A, n, bound1, ..., boundn) 操作结果：若维数 n 和各维长度合法，则构造相应的数组 A。 DestroyArray (&A) 初始条件：数组 A 已经存在。
操作结果：销毁数组 A。
Value (A, &e, index1, ..., indexn) 初始条件：A 是 n 维数组，e 为元素变量，随后是 n 个下标值。 操作结果：若各下标不超界，则e赋值为所指定的A的元素值，并返 回OK。 Assign (&A, e, index1, ..., indexn) 初始条件：A 是 n 维数组，e 为元素变量，随后是 n 个下标值。
………………..
an-1 0 a n-1 1 a n-1 2 …a n-1 n-1
数据结构第5章图1
无向图的邻接矩阵是对称阵。
11/7/2019
《数据结构》国家精品课程
35
[例2]有向图的邻接矩阵
01234
V0
V1
0 01000
V2
1 10001 2 01010
V4
V3
3 10000 4 00010
11/7/2019
《数据结构》国家精品课程
36
[例3]权图的邻接矩阵
3
V0
V1
5
84
V2 2 V3
《数据结构》国家精品课程
32
1、 图的存储结构
邻接矩阵 邻接表(逆邻接表)
11/7/2019
《数据结构》国家精品课程
33
1、邻接矩阵
用顺序方式或链接方式存储图的顶点表v0,v1,…vn-1 , 图的边用n×n阶矩阵A =(aij)表示，A的定义如下： （a）若图为权图，aij对应边<vi,vj>的权值； （b）若图为非权图，则
（1） aii=0； （2） aij=1，当i≠j且<vi,vj>或(vi,vj)存在时； （3）aij=0，当i≠j且<vi,vj>或(vi,vj)不存在时。 称矩阵A为图的邻接矩阵。
11/7/2019
《数据结构》国家精品课程
34
[例1]无向图的邻接矩阵
V0
V1
V2
V3
0123
0 0111 1 1001 2 1001 3 1110
11/7/2019
《数据结构》国家精品课程
38
V1
V2
V3
V4
Graph1
V1
V2
V3
V4
V5
Graph2
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P
z y
2 3 2 ^ y
1 ^ 4 1 ^
x
x 1 10
3 8 ^
2 8 ^ x
x
1 4
2 0 ^
6 2 ^
一个链结点： coef exp link
数据域1 0 ^
A
X
A
3 10 –2 7 5 4
三元多项式
coef expx expy expz link
3个指数域
缺点
链结点中域的个数取决于表达式中变量的个数 给存储管理和操作带来困难
若该项的系数为关于其他 变量的多项式时，此域存 放指向该多项式的指针。
第五章
广义表
5.1 广义表的基本概念 5.2 广义表的存储结构 5.3 多元多项式的广义表表示
5.1 广义表的概念
一. 广义表的定义
一个长度为n≥0 的广义表是一个数据结构 LS = ( a1, a2, ……, an-1, an ) 其中，LS为广义表的名字, ai为表中元素；ai可以 是原子元素，也可以是一个子表。n为表的长度， 长度为0的表称为空表。
5.2 广义表的存储结构
广义表一般采用链式存储结构，链结点的构造可 以为
flag info link
其中，flag为标志位, 令 1 表示本结点为表结点 flag ={ 0 表示本结点为原子结点 当flag=0时, info域存放相应原子元素的信息； 当flag=1时，info域存放子表第一个元素对应的链结点的 地址； link域存放本元素同一层的下一个元素所在链接点的地址， 当本元素为所在层的最后一个元素时,link域 为nil。
P(z) = Az2+Bz
其中：
A(x,y) = (x10+2x8)y3+3x8y2 A(y) = Cy3+Dy2 B(x,y) = (x4+6x2)y4+2y B(y) = Ey4+Fy
C(x) = x10+2x8 D(x) = 3x8
E(x) = x4+6x2 F(x) = 2x0
P(x,y,z) = x10y3z2+2x8y3z2+3x8y2z2+x4y4z+6x2y4z+2yz = ((x10+2x8)y3+3x8y2)z2+((x4+6x2)y4+2y)z 该多项式的广义表的表示形式为：
链结点的构造设计为
coef exp link
其中,coef 表示多项式的某一项的系数, exp 表示多项式的某一项的指数, link 为链接多项式中同一层各链结点的指针.
三元多项式
P(x,y,z) = x10y3z2+2x8y3z2+3x8y2z2+x4y4z+6x2y4z+2yz
= ((x10+2x8)y3+3x8y2)z2+((x4+6x2)y4+2y)z
若ai为不可再分割的原子元素，则称ai 为原子元素； 若ai 为一个子表，则称ai 为表元素。这里，用小写字母 表示原子元素，用大写字母表示表元素。
( a1, a2, a3, ……, an-1, an )
广义表的例子
A=( ) —— 长度为0的空表。 B=(a) —— 长度为1，且只有一个原子元素的广义表 C=(a, (b,c)) —— 长度为2的广义表。 D=(A, B, c) —— 长度为3的广义表。 E=(a, E) —— 长度为2的递归的广义表。 ……
例
L
1 0
L=( (a, (b,c) ), d, (e,f) )
0
d
1 0 0
^
a
1 0
^
e
0
f ^
b
c ^
5.3 多元多项式的广义表表示
三元多项式
三元多项式
P(x,y,z) = x10y3z2+2x8y3z2+3x8y2z2+x4y4z+6x2y4z+2yz
一元多项式
A(x) = 3x10 –2x7 +5x4 –1
z y
2 3 2 ^ y
1 ^ 4 1 ^
x
x 1 10
3 8 ^
2 8 ^ x
x
1 4
2 0 ^
6 2 ^
一个链结点： coef exp link
数据域1 0 ^
A
X
A
3 10 –2 7 5 4
三元多项式
coef expx expy expz link
3个指数域
缺点
链结点中域的个数取决于表达式中变量的个数 给存储管理和操作带来困难
若该项的系数为关于其他 变量的多项式时，此域存 放指向该多项式的指针。
第五章
广义表
5.1 广义表的基本概念 5.2 广义表的存储结构 5.3 多元多项式的广义表表示
5.1 广义表的概念
一. 广义表的定义
一个长度为n≥0 的广义表是一个数据结构 LS = ( a1, a2, ……, an-1, an ) 其中，LS为广义表的名字, ai为表中元素；ai可以 是原子元素，也可以是一个子表。n为表的长度， 长度为0的表称为空表。
5.2 广义表的存储结构
广义表一般采用链式存储结构，链结点的构造可 以为
flag info link
其中，flag为标志位, 令 1 表示本结点为表结点 flag ={ 0 表示本结点为原子结点 当flag=0时, info域存放相应原子元素的信息； 当flag=1时，info域存放子表第一个元素对应的链结点的 地址； link域存放本元素同一层的下一个元素所在链接点的地址， 当本元素为所在层的最后一个元素时,link域 为nil。
P(z) = Az2+Bz
其中：
A(x,y) = (x10+2x8)y3+3x8y2 A(y) = Cy3+Dy2 B(x,y) = (x4+6x2)y4+2y B(y) = Ey4+Fy
C(x) = x10+2x8 D(x) = 3x8
E(x) = x4+6x2 F(x) = 2x0
P(x,y,z) = x10y3z2+2x8y3z2+3x8y2z2+x4y4z+6x2y4z+2yz = ((x10+2x8)y3+3x8y2)z2+((x4+6x2)y4+2y)z 该多项式的广义表的表示形式为：
链结点的构造设计为
coef exp link
其中,coef 表示多项式的某一项的系数, exp 表示多项式的某一项的指数, link 为链接多项式中同一层各链结点的指针.
三元多项式
P(x,y,z) = x10y3z2+2x8y3z2+3x8y2z2+x4y4z+6x2y4z+2yz
= ((x10+2x8)y3+3x8y2)z2+((x4+6x2)y4+2y)z
若ai为不可再分割的原子元素，则称ai 为原子元素； 若ai 为一个子表，则称ai 为表元素。这里，用小写字母 表示原子元素，用大写字母表示表元素。
( a1, a2, a3, ……, an-1, an )
广义表的例子
A=( ) —— 长度为0的空表。 B=(a) —— 长度为1，且只有一个原子元素的广义表 C=(a, (b,c)) —— 长度为2的广义表。 D=(A, B, c) —— 长度为3的广义表。 E=(a, E) —— 长度为2的递归的广义表。 ……
例
L
1 0
L=( (a, (b,c) ), d, (e,f) )
0
d
1 0 0
^
a
1 0
^
e
0
f ^
b
c ^
5.3 多元多项式的广义表表示
三元多项式
三元多项式
P(x,y,z) = x10y3z2+2x8y3z2+3x8y2z2+x4y4z+6x2y4z+2yz
一元多项式
A(x) = 3x10 –2x7 +5x4 –1