计算机基础笔记

数据结构与算法

栈

指针是存储空间的地址，而不是数据
栈：后进先出
栈顶指针：栈顶元素的地址top
栈底指针：栈底指针的地址bottom
top = bottom（前提：栈底元素唯一）栈为空
栈元素个数计算公式abs(top-bottem)+1
如果栈顶指针超过了储存空间，那么top=bottom，栈为空，在那边超出那边为bottom
链：含有前键和后键，数据元素由两部分组成：数据域，指针域
带链的栈：栈内任意一个元素均可通过指针域的改变而发生更改，这种情况下栈底指针可以改变

队列

与栈一样是线性结构
先进先出
front：队头元素的前一个位置
rear：队尾最后一个元素
循环队列元素个数，一般队列rear>front，但对于循环队列rear和front大小未知，rear-front>0，便是循环队列元素，<0时加上容量，=0时为空或全满
线性链表
线性链表（线性表的链式储存）由数据域和指针域两部分组成，也是线性结构
特殊的，双向链表的指针域由前件指针和后件指针组成
HEAD头指针
线性表的插入删除效率不高，需要移动位置，而线性链表直接更改地址，没有覆盖，效率较高，但浪费储存空间
线性链表不一定按本身逻辑结构存储，但线性表的顺序结构需要按逻辑结构和物理结构
二分查找法只适用于顺序储存的有序线性表
另外，链表可分为双向链表与二叉链表，前者是线性的，后者是非线性的

树与二叉树

子节点每个节点后可以有多个后件，称为子节点
没有后件的节点称为叶子节点
度：一个节点所拥有的后件的个数称为该节点的度，叶子结点的度为0
树的度：所有节点中的最大的度
树的深度：树的层数
二叉树：非线性的数据结构，子节点的数量最多为两个
满二叉树：节点全
完全二叉树：前k-1层全满，最后一层从右侧削减
三个性质：NO.1.第k层的节点数为2**（k-1）；NO.2.k层节点总数为2**k -1；NO.3.度为0的节点（叶子节点）总比度为2的节点多一个
三种遍历方式：前序遍历，中序遍历，后序遍历
扇入：指调用某个模块所用的前件数量，其中最大扇入指二叉树中某个节点前件最多的节点的前件的数量
类似的最大扇出：某个节点后件最多的节点的后件的数量
查找和排序
顺序查找/顺序搜索：在长度为n的线性表中最坏的情况下需要查找n次
二分查找法：适用于有序线性表，需要查找log2（n）次（不要求计算）
交换类排序：
冒泡排序法：最简单的交换类排序方法，相邻之间两两交换；最坏情况下比较n(n-1)/2次
快速排序法/分区交换排序法：与自己选取的标准值进行比较；最坏情况下需要比较n(n-1)/2次，每次都会产生逆序
插入类排序
简单排序法，最坏情况下需要n(n-1)/2次
希尔排序法，分成小区间再进行排序，最坏情况下需要O(n^1.5)次
选择类排序
简单选择排序：选出最小的放前边，最坏情况下需要n(n-1)/2次
堆排序法：与完全二叉树结合在一起判断是不是堆，下面的子节点的值必须同时大于根节点，最坏情况下要比较O(nlog2(n))次

程序设计基础

程序=算法+数据结构
语言分类：机器语言、汇编语言、高级语言
编码风格：可读性好，易测试，易维护，清晰第一，效率第二
注释分类：序言性注释，描述性注释
结构化程序设计方法的主要原则：自顶向下，逐步求精，模块化，限制使用goto语句
面向对象的程序设计主要考虑的是提高软件的可重用性
对象的基本特点：标志唯一性，分类性，多态性（同样的信息被不同的对象接受时可导致不同行动的现象），封装性（信息隐蔽是通过对象的封装性来实现的），模块独立性好（高内聚，低耦合），
类：指的是具有共同属性，共同方法的对象的集合。类是对象的抽象，对象的对应类的一个特例
消息：对象之间交流的机制，与类无关
继承：指能直接获得已有的性质和特征，分为单继承和多继承，是面向类而言的，提高了软件可重用性
方法：指对象的接口，对象的属性只能通过方法来进行修改

软件工程基础

软件：计算机软件是包括程序、数据以及相关文档的集合
软件特点：
软件是一种逻辑实体，而不是逻辑实体，具有抽象性
软件在开发、运行过程中对计算机系统具有依赖性，导致软件兼容和移植的问题
软件没有明显的制作过程
软件在运行，使用期间不存在磨损，老化问题
软件复杂度高，成本昂贵
软件开发涉及诸多的社会因素
软件危机主要表现：
软件需求的增长得不到满足
软件开发的成本和进度无法控制
软件质量难以控制
软件不可维护或维护程度非常低
软件成本不断提高
软件开发生产利用率的提高赶不上硬件的发展和应用需求的增长
即成本、质量、生产率等问题
软件工程3要素：方法、工具和过程
软件的5个生命周期：产品提出，实现，使用，维护，停止使用退役；分为定义，开发，维护三阶段
三阶段
软件定义阶段：制定计划、需求分析。ps：写到需求规格说明书，只和数据、文档有关系，与程序指令无关系
软件需求规格说明书是需求分析阶段的最后成果
软件开发阶段：1.软件设计：概要设计（宏观）、详细设计/局部设计/微观设计/过程设计（微观）；2.软件实现；3.软件测试（测试依据是需求规格说明书，只和程序指令有关系）
1.软件概要设计的基本任务是：
1）设计软件系统结构
2）数据结构以及数据库设计
3）编写概要设计文档
4）概要设计文档评审
概要设计常用的软件结构设计工具是结构图，也称为系统结构图，结构图中带箭头的连线表示模块之间的调用关系
关于系统结构图
深度越深宽度越宽说明系统越复杂
原子模块：树中位于叶子节点的模块
概要设计里数据流的类型有变换型（数据会变化）和事务型（数据会分配传递）
2.详细设计的设计工具有
图形工具：程序流程图(PFD)、N-S图（方框图）、PAD、HIPO.
表格工具：判定表
语言工具：PDL（伪码）
程序流程图中的箭头代表的是控制流
3.软件测试是为了发现错误而执行程序的过程，只发现不改进错误，不能也不可能证明程序没有错误，也不可能发现全部错误
软件测试的对象包括：源程序，目标程序，数据，相关文档
按方法有
白盒测试：主要方法有逻辑覆盖，基本路径测试
黑盒测试：测试的是外部功能与特性，依据需求规格说明书，主要方法是等价类划分法，边界值分析法，错误推测法和因果图
软件测试过程按步骤分为4个步骤，即单元测试、集成测试、确认测试（验收测试）和系统测试
单元测试：主要是白盒测试
集成测试：看单元是否冲突，看得是环节，主要是发现与接口有关的错误，集成测试的依据是概要设计说明书
确认测试：验证软件的有效性，依据是软件需求规格说明书，主要是黑盒测试
系统测试：环境参与做的测试，测试用例是根据软件需求规格说明书，重点是环境
程序调试：诊断和改正程序中的错误
软件运行维护阶段：软件生命周期中花费最多的阶段。
软件工程研究：软件开发技术和软件工程管理
结构化分析：需求分析阶段（分析数据）
分析方法有结构化分析方法（重视过程），面向对象的分析方法（重视结果）
结构化分析的常用工具：
数据流图：用来描述数据流向的图形
数据字典：结构化分析方法的核心
判定表：以表格的形式将条件融合数据分析
判定树：按不同类别不断细分，得到数据分析
数据流图是描述数据处理过程的工具，是需求理解的逻辑模型的图形表示，直接支持系统的功能/需求建模

数据库设计基础

数据库（DB）具有统一的结构形式，存放于统一的储存介质中
数据库的根本目标是解决数据共享问题
数据库管理系统（DBMS）是一种系统软件，定义、操纵、控制，是数据库系统的核心
数据库管理系统提供1.数据定义语言（DDL）创建，存储（创始人一般的工作）2.数据操纵语言（DML）包括查询及增、删、改（员工一般的工作）3.数据控制语言（DCL）负责数据完整，安全，检查，并发控制，故障恢复（医生一般的工作）
数据库管理员（DBA）
数据库系统（DBS）5部分组成：数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、系统平台之一——硬性平台（硬件）、系统平台之二——软件平台（软件）。
数据库应用系统（DBAS）
数据库系统的基本特点：数据的集成性、数据的高分享型和低冗余性、数据独立性（物理独立性和逻辑独立性）
数据库系统的内部结构体系
三级模式：概念模式（纯粹对数据本身【条形码】），外模式（用户模式，由概念模式推导而出【牙膏】），内模式（物理模式，操作系统和文件级别，未涉及设备级【存储、写入和空间调整】）
二级映射：概念模式与外模式，概念模式与内模式

数据模型

数据模型是数据库设计的核心
实体：存在的并可相互区分的任何事物
属性：实体代表的特定事物所具有的某方面的特征
数据模型可分为
1.概念数据模型（概念模型），主要有E-R模型（实体联系模型entity-relationship model）、扩充的E-R模型、面向对象模型及谓语模型。面相对象
E-R模型：实体，关系，属性（由数据流图设计E-R图）
不依赖于具体的计算机系统，不是DBMS支持的数据模型
2.逻辑数据模型（数据模型），主要有，层次模型、网状模型、关系模型、面像对象模型等
物理数据模型（物理模型）
逻辑设计的主要工作是将E-R图转化为关系模型
关系模式
关系模型等价于二维表
码/主码/关键词/主键/主属性：没有重复，可以唯一区分
外键：在一个表中不是主键，但另一个表中是主键
函数依赖：一个元素能推出另一个元素
范式
第一范式1NF：关系模式R中无重复的列
第二范式2NF：非主属性依赖于主键，没有不依赖的
第三范式3NF：非主属性不传递依赖于键
BC范式BCNF：每个属性都不传递依赖于键

集合运算

1）并，前提列相同
2）差，前提列相同，在原表中每一行去除被减表的相同行，保留下原表的改动
3）交，前提列相同
4）笛卡尔积：行与行的重新组合，按照排列组合方式联接
5）除法：行与行的重新拆分
关系数据库管理系统能实现的专门关系运算有三种操作：
选择、投影与联接
1）选择：选行
2）投影：选列
3）联接：拼接成一个可能更宽的列表
连接运算，找到符合列条件的行加宽
自然连接运算，找到两个表中取值相等的列，组成一个新的表，当行重复保留一次

数据库设计与管理

数据库开发阶段：需求分析阶段，概念设计阶段，逻辑设计阶段，物理设计阶段，编码阶段，测试阶段，运行阶段，经一步修改阶段
数据库的设计阶段是前四个阶段，需求分析（形成需求说明书）概念设计（形成概念数据模型）逻辑设计（形成逻辑数据模型）物理设计（形成数据库模式）
过程：建立概念模型，建立逻辑模型
关系视图设计是外模式设计
数据库的物理设计：提高访问速度和有效利用存储空间，影响数据的访问效率

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