二级Access2003与公共基础知识教程 第十一章 数据结构与算法

全国计算机等级考试二级公共基础知识韩相军2008年5月12日星期一14时28分04秒基本要求1.掌握算法的基本概念。2.掌握基本数据结构及其操作。3.掌握基本排序和查找算法。4.掌握逐步求精的结构化程序设计方法。5.掌握软件工程的基本方法，具有初步应用相关技术进行软件开发的能力。6.掌握数据的基本知识，了解关系数据库的设计。考试内容一、基本数据结构与算法1.算法的基本概念；算法复杂度的概念和意义（时间复杂度与空间复杂度）。2.数据结构的定义；数据的逻辑结构与存储结构；数据结构的图形表示；线性结构与非线性结构的概念。3.线性表的定义；线性表的顺序存储结构及其插入与删除运算。4.栈和队列的定义；栈和队列的顺序存储结构及其基本运算。5.线性单链表、双向链表与循环链表的结构及其基本运算。6.树的基本概念；二叉树的定义及其存储结构；二叉树的前序、中序和后序遍历。7.顺序查找与二分法查找算法；基本排序算法（交换类排序，选择类排序，插入类排序）。二、程序设计基础1.程序设计方法与风格。2.结构化程序设计。3.面向对象的程序设计方法，对象，方法，属性及继承与多态性。三、软件工程基础1.软件工程基本概念，软件生命周期概念，软件工具与软件开发环境。2.结构化分析方法，数据流图，数据字典，软件需求规格说明书。3.结构化设计方法，总体设计与详细设计。4.软件测试的方法，白盒测试与黑盒测试，测试用例设计，软件测试的实施，单元测试、集成测试和系统测试。5.程序的调试，静态调试与动态调试。四、数据库设计基础1.数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。2.数据模型，实体联系模型及E-R图，从E-R图导出关系数据模型。3.关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范化理论。4.数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。考试方式1、公共基础的考试方式为笔试，与C语言（VisualBASIC、VisualFoxPro、Java、Access、VisualC++）的笔试部分合为一张试卷。公共基础部分占全卷的30分。2、公共基础知识有10道选择题和5道填空题。学习方法理解基本概念多做练习适当记忆一些名词与所学的VBA程序设计知识结合起来，以增加对知识的理解能力1.基本数据结构与算法1.1算法1.1.1算法(algorithm)基本概念对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列，其中每一条指令表示一个或多个操作。它是一组严谨地定义运算顺序的规则，并且每一个规则都是有效的，且是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。算法具有有穷性、确定性、可行性、输入和输出（拥有足够的情报）等５个重要特性。1.1算法的基本概念算法的定义：一个有穷的指令集，这些指令为解决某一特定问题规定了一个运算序列，即方法和步骤，在计算机学科中，算法就是计算机解决问题的过程或步骤。算法是解题方案的准确而完整的描述。算法等于程序？等于计算方法？结构化程序算法的特性如下。（1）可行性算法中的操作能够用已经实现的基本运算执行有限次来实现。（2）确定性算法中的每一步都有确切的含义。（3）有穷性一个算法（对任何合法的输入）在执行有穷步后能够结束，并且在有限的时间内完成。（4）拥有足够的情报当算法拥有足够的情报，此算法才是有效的。考点1：算法的定义例2.1.1问题处理方案的正确而完整的描述称为______。[2005年4月填空第5题]答案：算法答案：B例2.1.2算法具有4个特性，以下选项中不属于算法特性的是（）A．有穷性B．简洁性C．可行性D．确定性答案：B1.1.2算法的基本要素1、对数据对象的运算和操作算术运算逻辑运算关系运算数据传输2、算法的控制结构算法中各操作之间的执行顺序描述算法的工具通常有传统流程图、N-S结构化流程图、算法描述语言等一个算法一般可以用顺序、选择、循环三种基本机构组合而成。1.1.3算法设计基本方法列举法归纳法递推递归（以简洁的形式设计和描述算法）减半递推技术回溯法1.2算法复杂度1.2.1时间复杂度依据算法算法编制的程序在计算机上运行时所消耗的时间来度量。通常有事后统计法和事前分析估算法。一个算法是由控制结构（顺序、分支和循环）和原操作构成的，算法时间取决于两者的综合效果。算法中基本操作重复执行次数n和算法执行时间同步增长，称作算法的时间复杂度。算法的时间复杂度指算法的时间耗费，算法时间是由控制结构和原操作的决定的。算法中基本操作重复执行的次数是问题规模n的某个函数f(n)，记作：T(n)=O(f(n))它表示随问题规模n的增大，算法执行时间的增长率和f(n)的增长率相同。算法的时间复杂度用来衡量算法执行过程中所需要的基本运算次数。算法的时间复杂度是指算法所需要的计算工作量。1.2.2算法的空间复杂度一般是指执行这个算法所需要的内存空间一个算法所占用的存储空间包括算法程序所占的空间、输入的初始数据所占的存储空间以及某种数据结构所需要的附加存储空间一个上机执行的程序除了需要存储空间来寄存本身所用指令、常数、变量和输入数据外，也需要一些对数据进行操作的工作单元和存储一些为实现计算所需信息的辅助空间。算法的空间复杂度描述算法的存储空间需求，运行完一个程序所需要的内存大小是问题规模n的某个函数g(n)，记作：S(n)=O(g(n))它表示随着问题规模n的增大，算法运行所需存储空间的增长率S(n)与g(n)的增长率相同。空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。2007-4真题:例题讲解算法的时间复杂度是指A)执行算法程序所需要的时间B)算法程序的长度C)算法执行过程中所需要的基本运算次数D)算法程序中的指令条数算法的基本特征是可行性、确定性、【1】和拥有足够的情报。算法的空间复杂度是指A)算法程序的长度B)算法程序中的指令条数C)算法程序所占的存储空间D)执行过程中所需要的存储空间在计算机中，算法是指A)加工方法B)解题方案的准确而完整的描述C)排序方法D)查询方法算法分析的目的是A)找出数据结构的合理性B)找出算法中输入和输出之间的关系C)分析算法的易懂性和可靠性D)分析算法的效率以求改进算法的工作量大小和实现算法所需的存储单元多少分别称为算法的【1】。1.2数据结构数据结构的定义数据的逻辑结构和存储结构数据结构的图形表示线性结构与非线性结构1.2.1数据结构研究的主要内容当今计算机应用的特点：所处理的数据量大且具有一定的关系；对其操作不再是单纯的数值计算，而更多地是需要对其进行组织、管理和检索。应用举例1——学籍档案管理假设一个学籍档案管理系统应包含如下表1-1所示的学生信息。学生基本情况学号姓名性别出生年月......99070101李军男80．12......99070102王颜霞女81．2.......99070103孙涛男80．9......99070104单晓宏男81．3....................................特点：l每个学生的信息占据一行，所有学生的信息按学号顺序依次排列构成一张表格；l表中每个学生的信息依据学号的大小存在着一种前后关系，这就是我们所说的线性结构；l对它的操作通常是插入某个学生的信息，删除某个学生的信息，更新某个学生的信息，按条件检索某个学生的信息等等。应用举例2——输出n个对象的全排列输出n个对象的全排列可以使用下图1-1所示的形式描述。31213212312321231213211图1-13个对象的全排列过程特点：l在求解过程中，所处理的数据之间具有层次关系，这是我们所说的树形结构；l对它的操作有：建立树形结构，输出最低层结点内容等等。应用举例3——制定教学计划在制定教学计划时，需要考虑各门课程的开设顺序。有些课程需要先导课程，有些课程则不需要，而有些课程又是其他课程的先导课程。比如，计算机专业课程的开设情况如下表1-2所示：计算机专业学生的必修课程课程编号课程名称需要的先导课程编号C1程序设计基础无C2离散数学C1C3数据结构C1，C2C4汇编语言C1C5算法分析与设计C3，C4C6计算机组成原理C11C7编译原理C5，C3C8操作系统C3，C6C9高等数学无C10线性代数C9C11普通物理C9C12数值分析C9，C10，C1课程先后关系的图形描形式：c1c9c4c2c12c10c11c5c3c6c7c8图1-2计算机专业必修课程开设先后关系特点l课程之间的先后关系用图结构描述；l通过实施创建图结构，按要求将图结构中的顶点进行线性排序。结论：数据结构主要研究以下三个方面的问题：数据的逻辑结构数据的存储结构对各种数据结构进行的运算数据的逻辑结构：用来描述数据元素之间的逻辑关系。数据的存储结构：用来描述数据元素及数据元素之间的关系在存储器中的存储形式。*重点提示：同一逻辑结构的数据可以采用不同存储结构，但影响数据处理效率。数据的运算：即对数据元素施加的操作。数据结构的图形表示：用图形来直观地表示数据及其之间的关系。数据结构包括逻辑结构、存储结构和数据的运算3个方面的内容。数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。1.2.2基本概念和术语能输入到计算机中并能被计算机程序处理的符号的集合。整数(1,2)、实数(1.1,1.2)字符串(Beijing)、图形、声音。1.2.2基本概念和术语数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。1.2.2基本概念和术语计算机管理图书问题在图书馆里有各种卡片：有按书名编排的、有按作者编排的、有按分类编排如何将查询图书的这些信息存入计算机中既要考虑查询时间短，又要考虑节省空间数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。最简单的办法之一是建立一张表，每一本书的信息在表中占一行，如1.2.2基本概念和术语数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。如何将0,1,2,3,4,5,6,7,8,9这10个数存放在计算机中能最快地达到你所需要的目的？目的不同，最佳的存储方方法就不同。从大到小排列：9,8,7,6,5,4,3,2,1,0输出偶数：0,2,4,6,8,1,3,5,7,9数据元素在计算机中的表示数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。1.2.2基本概念和术语对数据结构中的节点进行操作处理(插入、删除、修改、查找、排序)1.2.2基本概念和术语数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。数据元素(DataElement)数据元素是数据的基本单位，即数据集合中的个体。有时一个数据元数可由若干数据项(DataItem)组成。数据项是数据的最小单位。数据元素亦称节点或记录。数据结构可描述为Group=（D，R）有限个数据元素的集合有限个节点间关系的集合1．数据的逻辑结构2、数据的存储结构3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。A．线性结构B．非线性结构A顺序存储B链式存储线性表栈队树形结构图形结构数据结构的三个方面数据结构可描述为Group=（D，R）线性结构A,B,C,·······，X,Y,Z学生成绩表86胡孝臣986110395刘忠赏9861107100张卓9861109成绩姓名学号线性表——结点间是以线性关系联结树形结构全校学生档案管理的组织方式计算机程序管理系统也是典型的树形结构ABCDEFGH树形结构——结点间具有分层次的连接关系HBCDEFGA1．数据的逻辑结构2、数据的存储结构3、数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。A．线性结构B．非线性结构A顺序存储B链式存储线性表栈队树形结构图形结构数据结构的三个方面(亦称物理结构)1423D={1,2,3,4}R={(1,2),(1,3),(1,4),(2,3)(3,4),(2,4)}213D={1,2,3}R={(1,2),(2,3),(3,2),(1,3)}图形结构——节点间的连结是任意的1．数据的逻辑结构2、数据的存储结构3、数据的运算