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第7章 程序设计和数据库基础,7.1 认识程序 7.2 常用程序设计语言简介 7.3 程序设计方法、算法和数据结构 7.4 软件工程的基本知识 7.5 数据库的相关概念及发展历史 7.6 关系型数据库系统概述 7.7 关系型数据库Access 2003的使用 7.8 本章小结 7.9 习题,上一章,总目录,7.1 认识程序,7.1.1 一则生活实例 7.1.2 程序设计的基本过程 7.1.3 程序设计的相关概念,7.1.1 一则生活实例,(广义概念)是办事的规则和先后次序，比如：工作程序、司法程序等。 术语： 程序就是计算机为完成序某一个任务所必须执行的一系列指令的集合。 以银行存取款的ATM机流程为例，说明程序设计语言的执行(操作)过程。 利用计算机程序设计工具编写完整的程序自动执行的，称这种程序设计工具为程序设计语言。 计算机程序使用程序设计语言编写的用来使计算机完成特定任务的一段文字、文章，即：用计算机能理解的语言告诉计算机如何工作，比如：文字处理程序Word，电子表格处理程序Excel，ATM（自动柜员机）的自动帐务处理程序,节目录,7.1.2 程序设计的基本过程,基本程序设计步骤如下： 1.问题分析 问题的性质分析；输入/输出数据；数学模型或常用方法的选择 2.算法设计 算法(Algorithm)是计算机解决一个问题而采取的具体方法和步骤，或者对解题步骤的描述。 3.流程的设计 画流程图。 4.流程的描述及源代码的编制 选择一种程序设计语言。 5.调试与运行 通过在计算机系统环境下运行找出语法错误、编辑错误或逻辑错误，逐一调试，再运行，再纠错，再调试，直至能够正确地运行得到预期的结果。,节目录,黑盒测试 白盒测试 找出程序中的错误,7.1.3 程序设计的相关概念,1.程序的执行过程 以C程序为例： 配有“翻译”：编译程序或解释程序，“源程序”“目标程序”。 2.程序设计风格 考虑因素：源程序文档化；语句的结构；输入和输出格式 3.Writh公式 程序数据结构算法 标准化公式(完善后的)： 程序数据结构算法程序设计方法语言工具及程序编制环境,节目录,7.2 常用程序设计语言简介,高级程序设计语言介绍 7.2.1 C语言 7.2.2 Visual Basic,最早广泛使用的高级语言，应用于科学计算 FORTRAN(FORmula TRANslator) 应用于商业事务处理领域 COBOL(COmmon Business Oriented Language) 通用算法语言 ALGOL(ALGOrithmic Language) 第一个结构化程序设计语言：PASCAL 面向初学者，简单易学的BASIC语言,节目录,.,节目录,PROLOG,7.2.1 C语言,C语言发展过程 产生背景 产生过程 时间:19721973 地点:美国贝尔实验室 目的:UNIX操作系统 设计人: Ken.Thompson和Dennis.M.Ritchie C标准 标准C: K&R合著The C Programming Language ANSI C: 1983年 87 ANSI C: 1987年 1990年国际标准的ANSI C,节目录,C语言特点 语言简洁、紧凑、灵活 运算符和数据类型丰富 程序设计结构化、模块化 生成目标代码质量高 可移植性好,节目录,C程序设计集成开发主界面,节目录,C程序格式和结构特点： /* E.g.7-2 The First C Program*/ #include Main() Printf(“This is the first C program.n”); ,节目录,参见P275,结构特点 函数与主函数 程序由一个或多个函数组成 必须有且只能有一个主函数main() 程序执行从main开始，在main中结束，其它函数通过嵌套调用得以执行。 程序语句 C程序由语句组成 用“;”作为语句终止符 注释 /* */为注释,不能嵌套 不产生编译代码,节目录,C程序开发步骤：,节目录,file.exe,7.2.2 Visual Basic,Basi语言是指Beginners Allpurpose Symbolic Instruction Code(初学者符号代码)，产生于20世纪60年代的美国大学校园。该语言语法规则简洁明了，容易理解和掌握，使用性强，被公认为最理想的初学者学习程序设计的入门语言。 20世纪90年代初，微软推出了Windows环境下的第四代编程语言-面向对象的Visual Basic(可视化Basic)语言，多年来不断升级换代、完善功能，目前使用较多的版本是Visual Basic6.0(中文版)。可以说，Visual Basic 6.0是在Windows操作环境下开发应用程序最好、最快、最简单的开发工具之一。 C语言程序设计(结构化程序设计)的主要工作是设计算法和编写程序。程序的各种功能都是通过程序语句，即一系列“命令行”来实现的，看上去很像一篇英文文章。 Visual Basic语言开发应用程序，包括两部分工作：一是设计用户界面；二是编写程序代码。,节目录,主要功能和特点： 1. 具有面向对象的可视化设计工具; 2. 事件驱动的编程机制; 3. 提供了易学易用的应用程序集成开发环境; 4. 结构化的程序设计语言; 5. 支持多种数据库系统的访问; 6. Active技术; 7. VB 6.0在开发环境上、网络功能等的增强; 8. 完备的help联机帮助功能。,节目录,Visual Basic 6.0 集成开发环境的主窗口:,节目录,标题栏,菜单栏,工具栏,工具箱,工程资源管理器窗口,属性窗口,窗体布局窗口,窗体窗口,最简单的一个VB工程： Private Sub 结束_Click( ) End End Sub,节目录,功能相同,代码窗口和属性窗口：,节目录,7.3 程序设计方法、算法和数据结构,7.3.1 结构化程序设计 7.3.2 面向对象程序设计 7.3.3 算法 7.3.4 数据结构,7.3.1 结构化程序设计,1.结构化程序设计原则 自顶向下（总体到细节，全局到局部） 精益求精(通过一些子目标过渡，逐步细化） 模块化（总目标分解为众小目标，即小模块） 限制使用GOTO语句（易造成“面条程序”） 2.结构化程序基本结构 顺序结构 选择(分支)结构 循环结构 3.结构化程序设计要素,节目录,顺序结构的流程图和N-S流程图画法：,节目录,选择结构的流程图和N-S流程图画法：,节目录,条件,？,A,B,不成立,成立,循环结构的流程图和N-S流程图画法（当型循环结构）：,节目录,循环结构的流程图和N-S流程图画法（直到型循环结构）：,节目录,7.3.2 面向对象程序设计,面向对象的程序设计对系统的复杂性进行概括、抽象和分类，使软件的设计与实现形成一个由抽象到具体、由简单到复杂这样一个循序渐进的过程。 面向对象的程序设计是站在比结构化程序设计更高、更抽象的层次上去解决问题。当它分解为低级代码模块时，仍需要结构化编程技巧。 结构化的分解突出过程，即如何做（How to do）？它强调代码的功能是如何得以实现的。 面向对象的分解突出真实世界和抽象的对象，即做什么（What to do）？它将大量的工作由相应的对象来完成，程序员在程序设计中只需说明要求对象完成的任务。,节目录,1.对象(Object) 用于描述某一实体。集成其自身的属性，事件（可被驱动的行为动作），方法（主动的行为动作）。 2.面向对象(Object Oriented，OO) 从该问题所涉及的对象入手来研究问题。 3.类(Class) 将带有相似属性和行为的事物组合在一起，面向对象的概念中，“类”指一组相似的对象。 4.封装(Encapsulation) 将数据和操作数据的函数衔接在一起，构成一个具有类类型的对象的描述称为封装。 5.继承(Inheritance) 在面向对象的语言中，可以从一个类生成另一个类。派生类（也称子类）继承了其父类（祖先类）的数据成员和成员函数。 6.多态性(Polymorphism) 当同样的消息被不同的对象接收时，导致完全不同的行为，即完成不同的功能。,节目录,7.3.3 算法,1.算法的分类 数值计算算法和非数值计算算法。 2.算法的特性 有穷性、确定性、有效性、有0个到若干个输入、有1个到若干个输出 3.算法的表示形式 用自然语言来表示算法、用传统流程图来表示算法（见7.3.1）、用N-S流程图来表示算法（见7.3.1）、用伪代码来表示算法、用计算机语言来表示算法 4.算法与程序设计,节目录,参见P290,7.3.4 数据结构,1.数据的逻辑结构 研究数据元素之间的逻辑关系，如：线形表、树、图。 2.数据的存储结构 研究数据元素和数据元素之间的物理关系，即如何在计算机中表示，又称：数据的映像。 3.数据的运算 数据的运算是定义在数据逻辑结构上的操作，如插入、删除、查找、排序、遍历等。,节目录,7.4 软件工程的基本知识,1.软件及软件的特征 2.软件工程的主要定义 3.软件的生命周期 4.软件开发活动 软件需求（Software Requirements） 软件设计（Software Design） 软件构造（Software Construction） 软件测试（Software Testing） 软件维护（Software Maintenance）,7.5 数据库的相关概念及发展历史,7.5.1 一则数据库实例 7.5.2 数据库的基本概念及其技术发展史 7.5.3 数据库的数据模型,7.5.1 一则数据库实例,以ATM自动账务处理程序为例，处理的数据对象有一个银行卡亿对应的账号、卡号、卡类型、密码、开户行等卡信息 具体数据,节目录,参见P296,7.5.2 数据库的基本概念及其发展史,1.信息、数据、数据处理与数据库技术 2.数据管理技术的发展历史 人工管理阶段；文凭系统阶段；数据库系统阶段 3.数据库、数据库管理系统和数据库系统 数据库DB、数据库管理系统DBMS、数据库系统DBS 数据定义DDL；数据操作DML；数据控制DCL；数据的组织、存储和管理；数据库的建立和维护；数据通信接口,节目录,7.5.3 数据库的数据模型,1.数据模型的基本概念 数据模型（Data Model）、数据结构、数据操作、数据约束条件 分为：概念模型和结构模型 2.概念模型 3.常用数据结构模型 层次模型；网状模型；关系模型；面向对象数据模型,节目录,7.6 关系型数据库系统概述,7.6.1 关系型数据库的基本概念 7.6.2 关系型数据库的标准语言SQL,7.6.1 关系型数据库的基本概念,关系数据库系统是基于关系模型的数据库系统，20世纪70年代末以后所有问世的产品90%以上为关系模型的，逐渐替代网状、层次模型数据库系统而成为主流数据库系统。 目前关系数据库技术比较成熟，主要表现在： 1、可移植性 2、标准化 3、开发工具 4、分布式功能 5、开放性 6、其他方面的扩展：工程管理功能 知识管理功能 多媒体管理功能,节目录,1.关系（Relation）：关系就是二维表，就是关系名。 2.属性（Attribute）：二维表中的列称为属性（字段）；每个属性有一个名称，称为属性名；二维表中对应某一列的值称为一列的值；二维表中列的个数称为关系的元数；一个二维表中如果有n列，则称为n元关系。 3.值域（Domain）：二维表中属性的取值范围称为值域。 4.元组（Tuple）：二维表中的行称为元组（记录值）。 5.分量（Component）：元组中的每一个属性值称为元组的一个分量，n元关系的每个元组有n个分量。 6.关系模式（Relation schema）：二维表的结构称为关系模式，或者说关系模式就是二维表的表框或结构，它相当于文件结构或记录结构。 7.关系模型（Relation model）：关系模型是所有的关系模式、属性名和关键字的汇集，使模式描述的对象。,节目录,8.关系数据库（Relation Database）：对应于一个关系模型的所有关系的集合称为关系数据库。 9.候选关键字（Candidate key）：如果一个属性集只能唯一标识一个关系的元组而又不含有多余的属性，则称该属性集候选关键字。 10.主关键字（Primary key）：有时一个关系中有多个候选关键字，这时可以选择其中一个作为主关键字。每个关系都有一个并且只有一个主关键字。 11.主属性（Primary attribute）：包含在任一个候选字中的属性。 12.非主属性（Nonprimary attribute）：不包含在任一候选关键字中的属性。 13.外部关键字（Foreign key）：如果一个属性集不是所在关系的关键字，则该属性集称为外部关键字。 14.参考关系（Referencing relation）和被参照关系（Referenced relation）：在关系数据库中可以通过外部关键字使两个关系关联,这种联系通常是一多(1：n)的，其中主（父）关系（1方）称为被参照关系，从（子）关系（n方）称为按照关系。,节目录,7.6.2 关系型数据库的标准语言SQL,SQL语言又称结构化查询语言（Structured Query Language） 目前SQL语言已成为关系数据库系统所使用的惟一数据语言。一般而言，用该语言所书写的程序可以在任何关系数据库系统上运行。,节目录,SQL的优点： （1）非过程化语言 （2）统一的语言 （3）是所有关系数据库的公共语言 SQL的功能：数据查询 数据定义 数据控制 数据操纵 接口以及存储等,节目录,7.7 关系型数据库Access 2003的使用,7.7.1 Access 简介 7.7.2 数据表的建立和使用,7.7.1 Access 简介,Access的特点 1.Access 本身具有Office系列的共同功能，如友好的用户界面、方便的 操作向导、提供帮助和提示的Office助手等。 2.Access是一个小型的数据库管理系统，提供了许多功能强大的工具， 例如设计使用查询方法、设计制作不同风格的报表、设计使用窗体等。 3.Access提供了与其他数据库系统的接口，它可直接识别由Foxbase， FoxPro等数据库管理系统所建立的数据库文件，也可以和电子表格 Excel交换数据。 4.Access还提供了程序开发语言VBA，即Visual Basic For Applicat- ion，使用它可以开发用户的应用程序。 5.Access的一个数据库文件中即包含了该数据库中的所有数据表，也 包含了由数据表所产生和建立的查询、窗体和报表等,节目录,数据库的组成 表：在数据库中各个对象中标识数据库的核心，它保存数据库的基本 信息，并为其他对象提供数据，实现用户的需求。 查询：在一个或多个表中查找特记录，可从行向记录或列向字段进行。 窗体：窗体用来向用户提供交互界面。 报