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第9章 计算机软件技术基础知识点：数据结构的基本概念操作系统的分类以及主要功能软件与软件生存周期软件工程的框架及开发过程数据库系统组成和数据模型 通过对本章的学习读者应掌握数据结构的特性，为应用中所涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构，了解操作系统的基本原理，建立软件开发的基本思想，掌握关系数据库，在软件知识和技术方面打下基础。 9.1 数据结构概述9.1.1 相关概念与术语 数据（Data）是信息的载体，它能够被计算机识别、存储和加工处理 抽象数据类型（Abstruct Data Type，简称ADT）是指一个数学模型以及定义在该模型上的一组操作 数据结构（Data Structure）是指互相之间存在着一种或多种关系的数据元素的集合。各元素之间的关系称为结构。 四类基本的数据结构 9.1 数据结构概述（a）集合结构 （b）线性结构 （c）树型结构 （d）图形结构图9-1 四类基本结构的示意图9.1 数据结构概述 数据结构的两个要素： 1. 数据元素的集合 2. 关系的集合。 通常可以采用一个二元组来表示： Data_Structure （D，R） 其中，D是数据元素的有限集，R是D上关系的有限集。 9.1.2 线性表 1线性表的定义 线性表是具有相同数据类型的n(n=0)个数据元素的有限序列，通常记为：(a1，a2， ai-1，ai，ai+1，an) 其中n为表长， n0 时称为空表。2线性表的顺序存储和基本操作 线性表的顺序存储是指在内存中用地址连续的一块存储空间顺序存放线性表的各元素。 图9-2 线性表的顺序存储 顺序表上基本操作有线性表初始化、求表长、取表元、按值查找、插入、删除 。 1) 插入 2) 删除 （a）删除前 （b）删除后3. 线性链表的存储与基本操作 链表是通过一组任意的存储单元来存储线性表中的数据元素，由一个个结点构成。 图9-5 链式存储结构（1）建立单链表图9-8 在头部插入建立单链表图9-9 在尾部插入建立单链表（2）插入：设p指向单链表中某结点，s指向待插入的值为x的新结点。 1）将*s插入到*p的后面 2）将*s插入到*p的前面 （3） 删除 ：设p指向单链表中某结点，删除*p。 图9-12 删除*p9.1.3 栈1栈的定义 栈是限制在表的一端进行插入和删除的线性表。又称为后进先出的线性表（Last In First Out），简称 LIFO表。 图9-13 栈示意图9.2 操作系统管理9.2.1 操作系统的发展和分类发展阶段手工操作阶段早期批量处理阶段管理程序阶段多道程序设计和多道批处理阶段9.2 操作系统管理 按照操作系统的使用环境和对作业处理方式可将操作系统的基本类型分为五种： 1批处理操作系统（Batch Processing System） 2分时操作系统（Time-Sharing System） 3实时操作系统 4网络操作系统 5分布式操作系统9.2 操作系统管理9.2.2 操作系统的功能 按照资源管理和用户接口的观点，操作系统主要有以下功能： 1处理机管理 （1）进程控制： （2）进程同步： （3）进程通信 （4）进程调度：9.2 操作系统管理 2存储器管理 （1）内存分配与回收 （2）存储保护 （3）地址映射 （4）内存扩充 3设备管理 4文件管理 5作业管理9.3 软件工程方法9.3.1 软件工程概述 软件工程是一门指导计算机软件开发和维护的工程学科，应用计算机科学、数学及管理科学等原理，借鉴传统工程的原则、方法，创建软件以达到提高质量，降低成本的目的。1945年，第一台电子数字计算机诞生，自此软件开发方法从机器码编程到软件工程方法，经历了三个阶段： 1程序设计时期（1946年到60年代中） 2软件时期（60年代中到70年代中） 3软件工程时期（70年代至今）9.3 软件工程方法“软件危机”的产生 由于软件的需求和规模不断的增大，以及软件本身的特点，在软件开发的过程中，用户对软件需求的描述不精确以及软件开发人员对用户需求的理解与用户本来的愿望有差异导致了软件危机的产生。主要表现在以下几个方面； 1.开发成本高 2.研制周期长 3.软件质量差 4.文档资料缺乏 5.维护困难 6.不能满足发展需要9.3 软件工程方法 9.3.2 软件生命周期 1软件定义阶段 2软件开发阶段 3软件维护阶段9.3 软件工程方法9.3.3 软件工程框架软件开发过程目标 需求分析：书写需求分析说明书 总体设计 设计过程活动 详细设计 测试与维护9.3 软件工程方法图9-16 需求分析任务与其实现步骤9.3 软件工程方法1.概述 说明开发本软件的目的、意义和背景。2.需求说明 （1）功能说明：逐项列出个中功能需求的序号、名称和简要说明。 （2）性能说明：说明处理速度，响应时间、精度等。需求说明书的内容9.3 软件工程方法3.数据描述 （1）数据流图 （2）数据字典 （3）接口说明4.运行环境 （1）设备：说明软件运行所需的硬件设备。 （2）支持软件：说明软件运行所需的系统软件和软件工具。5.限制 说明软件开发的成本、进度、设计和实现方面的限制。9.3 软件工程方法图9-17 设计流程图9.3 软件工程方法软件测试与维护 单位测试 人工测试 组装测试 软件测试 动态测试 测试步骤 确认测试 自动测试 系统测试 常用测试方法：黑盒测试与白盒测试9.3 软件工程方法 纠错性维护 适应性维护 软件维护 完善性维护 预防性维护9.4 数据库技术理论9.4.1 数据管理技术的发展1相关概念 数据处理：对数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活 动的总和。 数据管理：是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索 和维护工作。2数据管理的三个阶段 1) 人工管理阶段 2) 文件系统阶段 3) 数据库系统阶段 9.4 数据库技术理论9.4.2 数据模型 模型是对现实世界特征的模拟和抽象，它能比较真实地模拟现实世界，容易为人所理解，并且便于在计算机上实现。1. 概念模型 概念模型是按用户观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。2. 数据模型 数据模型是计算机系统的核心和基础，是对现实世界数据特征的抽象。包括网状、层次和关系模型三种。 9.4 数据库技术理论 关系模型的数据结构常用术语：（1）关系（Relation）：一个关系对应通常所说的一张二维表;（2）元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组;（3）属性（Attribute）：给每一个属性起一个名称即属性名。（4）域（Domain）：属性的取值范围，所以又称“值域”；（5）分量：元组中的一个属性值； （6）关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性n） （7）关键字或码（Key）：表中用来唯一确定（标识）一个元组的某个属性或属性组合。 （8）关系模型（Relational model）：用二维表结构来表示实体及实体间联系的模型。9.4 数据库技术理论 关系数据模型的操纵 1）查询 2）插入 3）删除 4）修改 关系运算 1）并 2）交 3）差9.5 本章小结 本章对软件技术基础所涉及的四个方面：数据结构、操作系统、软件工程和数据库技术进行了简单阐述。在数据结构的概述中重点以线性表、栈这些常见而简单的结构类型为例讨论了其在计算机中的存储结构及基本操作。在操作系统管理一节中，介绍了操作系统的发展历史，特点及功能，从资源管理和用户角度探讨了操作系统的主要功能。在软件工程中根据其框架结构介绍了软件工程开发的一般过程。并简单介绍了数据库系统组成和数据模型的相关概念。9.6 实践检验理论巩固（1）数据结构主要研究哪些内容？（2）什么是数据的逻辑结构和存储结构，主要可分为哪几种？（3）设有编号为1，2，3，4的四辆列车，顺序进入一个栈式结构的站台，具体写出这四辆车开出站的所有可能顺序。（4）二维数组A的元素是6个字符组成的串，行下标i的范围从08，列小标j的范围从110。从供选择的答案中选出应填入下列关于数组存储的叙述中括号内的正确答案。 存放A至少需要（）个字节。 A的第8列和第5行共占（）个字节。 若A按行存放，元素A8，5的起始地址与当A按列存放的元素（）的起始地址一致。【供选择的答案】 A.90 B.180 C.240 D.270 E.540 A.108 B.114 C.54 D.60 E.150 A.A8，5 B.A3，10 C.A5，8D.A0，9 （5）操作系统有哪些基本类型？它们各自的特点是什么？（6）作业管理主要包括哪些内容？（7）什么是软件危机？产生软件危机的原因是什么？（8）什么是软件生命周期？软件生命周期为什么要划分阶段？（9）需求分析的主要任务是什么？怎样作好需求分析？（10）软件设计分为哪两个步骤？每个步骤的任务是什么？（11）简述计算机数据管理技术的发展过程。（12）数据模型
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