计算机软件技术基础

一、软件1、软件概念：软件是各种程序和有关资料的总称2、分类：系统软件、应用软件3、发展阶段：程序设计阶段、软件设计阶段、软件工程阶段4、软件开发平台（程序开发环境）概念：一台计算机上提供的系统软件的总和。

在此平台上应用开发者编制应用程序。

应用程序通用化、商品化后就是应用软件。

例如：开发web应用程序操作系统Web服务器(可以对相应的语言进行解释执行)程序开发软件，如fontpage,dreamweave等程序设计语言，如php、asp、java 等数据库二、程序设计语言1、程序设计语言的发展：机器语言汇编语言高级语言 4GL高级语言：php、asp、java等2、程序设计语言：编程语句vb3、过程的参数传递：按值传递（byval）、按地址（引用）传递（byref）默认三、数据结构和算法1、数据结构概念：数据结构是一门讨论“描述现实世界实体的数学模型(非数值计算)及其上的操作在计算机中如何表示和实现”的学科2、讨论范畴：非数值计算问题的程序设计问题3、算法的定义：一个算法，就是一个有穷规则的集合，规则规定了解决某类问题的运算序列。

它是有穷的、确定的、能行的、并有0到多个输入和1到多个输出。

（E.Knuth)4、特性：有穷性、确定性、可行性、有0个或多个输入，有1个或多个输出5、算法分类：6、算法度量：时间复杂度、空间复杂度7、算法工具：四、线性表1、存储结构（1）顺序表概念：用顺序存储结构存储的线性表称为顺序表特点：实现逻辑上相邻的元素物理地址相邻、实现随机存取元素地址计算方法：LOC（ai）=LOC（a1）+（i-1）*L 1≤i ≤n理解元素的插入和删除过程（2）链表概念：用链式存储结构存储的线性表称为链表2、栈的特点：先进后出队列的特点：先进先出五、树1、树的概念：树是一类重要的非线性数据结构，树形结构是以分支关系来定义的层次结构。

树(tree)是n(n>0)个结点的有限集T，其中：有且仅有一个特定的结点，称为树的根(root)当n>1时，其余结点可分为m(m>0)个互不相交的有限集T1,T2,……Tm，其中每一个集合本身又是一棵树，称为根的子树(subtree)2、二叉树的性质：（1）二叉树的第i层上至多有2i-1 个结点（ i ≥ 1）（2）深度为 k 的二叉树上至多含 2k-1个结点（k≥1）（3）对任何一棵二叉树，若它含有n0 个叶子结点、n2 个度为 2的结点，则必存在关系式：n0 = n2+1。

(4) 具有 n 个结点的完全二叉树的深度为⎣log2n⎦ +13、二叉树的特点：（1）具有 n 个结点的完全二叉树的深度为⎣log2n⎦ +1（2）二叉树的子树有左、右之分，且其次序不能任意颠倒4、二叉树的五种基本形态：（1）空结点（2）单个结点（3）左子树为空的二叉树（4）右子树为空的二叉树（5）左、右子树非空的二叉树5、二叉树的链是存储结构结构构造：数据域、左指针域、右指针域6、二叉树的遍历：先序遍历、中序遍历、后序遍历（知1推2）7、哈夫曼树：（1）概念：带权路径长度最短的树。

在所有含 n 个叶子结点、并带相同权值的 m 叉树中，必存在一棵其带权路径长度取最小值的树，称为“最优树”，也称哈夫曼树（2）编码（构造）：六、查找与排序1、查找算法：顺序查找、折半查找、分块查找、二叉查找树2、排序算法：（1）清楚插入、交换、选择的执行过程（代码）（2）冒泡排序：判断执行几次和执行过程（代码）（3）快速排序概念：首先对无序的记录序列进行“一次划分”，之后分别对分割所得两个子序列“递归”进行快速排序,快速排序法是基于交换排序的一种算法，又被称为“分区交换排序”七、操作系统1、概念：操作系统是对计算机系统中的所有资源进行高效管理的一种系统软件，是所有其他软件运行的基础，是用户使用计算机的接口2、地位：（1）操作系统是加到计算机硬件上的第一层软件，它是对计算机硬件的首次扩充（2）操作系统管理的是计算机的硬件，随着计算机硬件的发展和深化，必然导致操作系统更新换代（3）操作系统是用户与计算机硬件设备之间的接口，用户通过操作系统操纵计算机硬件设备，完成自己的工作3、功能：（1）处理器（CPU）管理（2）存储器管理（3）设备管理（4）文件管理（5）作业管理4、目标：操作系统的主要目标就是对计算机系统的资源进行高效的管理，并向用户提供一个方便、易用的计算机操作环境和接口5、特征：（1）程序的并发执行（2）资源的共享（3）虚拟(Vitual)（4）异步性（不确定性）6、分时操作系统：（1）特点：多用户同时性、独立性及交互性等特点（2）概念：分时系统是多道系统的变种。

操作系统将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片八、进程1、概念：进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位2、特征：动态性、并发性、独立性、交互性、异步性3、状态：（1）就绪状态（Ready）（2）运行状态（Running）（3）等待状态（Blocked）4、转换原因：就绪进程调度运行资源得不到等待获得资源就绪CPU时间用完满足等待资源5、组成：（1）程序（2）数据集合（3）进程控制块（PCB，Process ControlBlock)6、什么是进程控制块：记录进程控制信息，是进程动态特性的反映九、存储器管理1、覆盖技术：（理解道理）（1）是指同一内存区可以被不同的程序段重复使用将大的程序划分为主存中可以容纳的独立的逻辑处理段每次只调入其中的一段进行处理2、交换技术：（理解道理）3、虚拟存储技术：（1）思想：作业的地址空间和物理地址空间视为两个不同的概念，采用内、外存结合的办法，把部分外存作为主存使用，以此为用户提供了足够大的地址空间——虚存空间；用户可以在这个地址空间内编程，而完全不考虑主存的大小（2）目标：扩大逻辑思维空间十、数据库1、数据库系统阶段的特点：（1）数据的管理者是数据库管理系统（2）面向对象是现实世界（3）数据共享程度：共享性高、冗余度小（4）独立性：具有高度的物理独立性和一定的逻辑独立性（5）结构化：整体结构化，用数据模型描述（6）数据控制能力：由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能力2、模式结构：三级模式结构是指数据库系统由外模式、模式和内模式三级构成。

3、E-R图4、常用数据模型：（1）层次模型特点：结构简单，容易实现（2）网状模型特点：与层次模型相比，提供了更大的灵活性，能更直接地描述现实世界，性能和效率也比较好。

网状模型的缺点是结构复杂，用户不易掌握，记录类型联系变动后涉及链接指针的调整，扩充和维护都比较复杂。

（3）关系模型：采用二维表格结构来表示实体和实体之间的联系十一、关系数据库关系运算：1、选择：（1）在关系R中选择满足条件的元组，记作：σF(R)（2）F可以是逻辑运算符(如AND，OR等)和关系运算符(>,<,>=等)等的组合（3）选择运算就是从关系R中选取使逻辑表达式F为TRUE的元组。

2、投影：（1）从关系R中选择若干属性列，组成新的元组，记作：∏ A(R)，其中A为R中的属性列。

（2）投影操作是从列的角度参加的运算；如果取消某些属性列后，出现重复的行，则去掉这些完全相同的行。

3、连接：（1）从关系R和关系S的笛卡儿积中选择属性间满足一定条件的元组，记作：（2）当Ө为=时，称为等值连接。

十二、SQL 1、 特点：（1）一体化特点（2）语法简单，易学易用（3）高度非过程化的语言（4）面向集合语言（5）可以独立使用，也可以嵌入到宿主语言 2、命令语句：（1）查询：SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式1> [,<目标列表达式2>]... ... FROM <表名或视图名称1> [,<表名或视图名称2>]... ... [WHERE <条件表达式>] [GROUP BY <列名1> [HAVING <条件表达式>]] [ORDER BY <列名2> [ASC|DESC]] （2）插入：INSERT INTO <表名> [(<字段名称1> [,<字段名称2> ... ...])] VALUES (<常量1> [,<常量2> ... ...]) （3）删除：DELETE FROM <表名> [WHERE <条件>]（4）更新：UPDATE <表名>SET <字段名1> = <表达式1> [, <字段名2> = <表达式2>]... ... [WHERE <条件>] 十三、软件工程1、 概念：软件工程视软件的开发是一项工程，它借鉴传统工程的原则、方法，使经过时间考验而证明是正确的管理方法和当前能够得到的最好的开发技术结合了起来，以提高质量、降低成本为目的。

是一种以质量为核心的层次化技术2、 软件工作周期：（1）概念：指从软件的需求分析、设计、编程、测试、交付用户使用到版本升级、自然淘汰的过程（2）阶段：问题定义可行性分析 需求分析 概要设计 详细设计 编码 测试使用/维护软件开发软件使用和维护3、 软件开发模型：瀑布、原型、螺旋4、 计划阶段主要工作:问题定义和可行性分析（1）确定待开发系统的总体目标和范围，给出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的要求（2）研究系统的可行性和可能的解决方案，对资源、成本及进度进行合理的估算，制定完成开发任务的实施计划（3）主要解决系统“做还是不做”的问题（4）阶段结果：可行性报告、软件计划5、 需求分析阶段主要工作：（1）分析、整理和提炼所收集到的用户需求，建立完整的分析模型（2）确定的系统必须符合的条件以及具备的功能，将其编写成软件需求规格说明和初步的用户手册（3）需求规格说明必须经过所有相关人员的认可（4）主要目的是解决系统 “做什么”的问题（5）阶段结果：需求说明书6、 系统设计阶段主要工作：（1）是在系统的约束条件下，根据已确定了的各项需求，设计软件的体系结构，进而确定每个模块的实现算法、数据结构和接口等，其交付的设计说明书能指导开发人员实现系统（2）其主要目的是解决系统“如何做”的问题（3）分两步骤：概要设计：解决系统的模块划分、模块的层次结构及数据库设计 详细设计：解决每个摸块内部算法和数据结构（4）阶段结果：系统设计说明书和模块功能说明书 （5）划分模块原则：低耦合、高内聚 7、 测试：（1）目的：主要目的在于发现程序错误以及测试整个产品的功能和性能是否满足已有的规格说明（2）方法：白盒测试、黑盒测试、回归测试（3）白盒测试：依据模块的编码导出测试用例，即模块的内部逻辑对测试者是可见的。