全国计算机等级考试二级公共基础知识课件PPT版2

2003.11.全国计算机等级考试二级公共基础知识(2)2004.2１.程序设计基本概念1.1计算机工作原理通过工作原理了解，熟悉计算机内部执行功能的基本意义。为理解程序打下基础，特别理解计算机是机器。1.2程序概念什么是程序？△指令的集合。（解释指令）△通过硬件控制系统自动完成某一功能。△通过一系列代码实现。1.3程序怎样执行？怎样编写？△计算机本身仅能识别二进制代码“0”、“1”。△编程最直接、最低级的就是机器语言。△为解决机器语言难理解、记忆等问题。出现符号语言。△为使编程接近自然语言，出现高级语言。如C、PASCAL、FORTRAN△为配合高级语言编程，出现了开发工具，提高效率、减轻劳动量。如VB、VC、PB、Dephi、VFP等。因此VFP不是编程语言。△不管什么形式编写代码，最终都应将代码翻译成机器语言，这就是编译程序的工作。不同的语言有不同的编译器。△程序控制是一种逻辑控制。因此，严谨的逻辑思维是一个程序员必备的基本素质。△用程序实现某一功能。有许多方法。具体用哪种完全取决于程序员个人的思维方式。因此，程序是脑力劳动的结晶，从某种意义上，编程又是一门艺术。△程序的特殊性决定了程序的复杂性，且与实现功能的复杂性密切相关成正比。因此为使复杂的、智力的编程工作规范化、科学化，便出现了各种编程设计方法。如结构化编程方法、面向对象的程序设计方法等。△不管用什么方法编程，不管编程者智力程度如何，不管采用什么样的编程语言和方法，程序最终完成的功能稳定、可靠、实用、易维护和安全等是程序的最终目标，也是程序员的追求。△程序设计是一个复杂艰巨的过程。编写代码仅是程序设计的一部分。必须先有思想，再有方法，然后才是编写代码，且要经过许多反复，不可急功近利。1.4程序设计语言或工具△程序设计语言指的是用来编写程序的语言。△人与计算机交流要使用语言，以便让计算机工作，计算机也通过语言把结果告诉用计算机的人——“人机对话”。△人与计算机交流的语言非平常人与人之间交流的语言，是专门的语言——程序设计语言。△程序设计语言是计算机系统软件的重要组成部分。△执行程序设计的语言有很多，可分高级语言和低级语言，区别在于接近自然语言的程度△高级语言一般与具体的计算机硬件无关，比较接近人类自然语言的语法习惯及数学表达形式。△用高级语言编写的源程序不能被机器直接执行，需通过编译成解释程序的翻译才可被机器执行（机器语言）。2.基本数据结构与算法2.1算法2.1.1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。2.1.2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。2.1.3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2.2算法复杂度2.2.1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。2.2.2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。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】。2.2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2.2.1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结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科。2.2.2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。2.2.2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。2.2.2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2.2.2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。2.2.2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)2.2.2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）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：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)元素n……..元素i……..元素2元素1LoLo+mLo+(i-1)*mLo+（n-1)*m存储地址存储内容Loc(a)=Lo+（i-1)*m顺序存储每个元素所占用的存储单元个数元素n……..元素i……..元素2元素1存储内容顺序存储结构常用于线性数据结构，将逻辑上相邻的数据元素存储在物理上相邻的存储单元里。顺序存储结构的三个弱点：1.作插入或删除操作时，需移动大量元数。2.长度变化较大时，需按最大空间分配。3.表的容量难以扩充。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(亦称物理结构)1536元素21400元素11346元素3∧元素41345h链式存储每个节点都由两部分组成：数据域和指针域。数据域存放元素本身的数据，指针域存放指针。数据元素之间逻辑上的联系由指针来体现。1536元素21400元素11346元素3∧元素4head1346元素31536…….……..…….1536元素21400…….……..…….∧元素413461400元素11345指针存储内容存储地址链式存储13451536元素21400元素11346元素3∧元素41345h链式存储1.比顺序存储结构的存储密度小(每个节点都由数据域和指针愈组成)。2.逻辑上相邻的节点物理上不必相邻。3.插入、删除灵活(不必移动节点，只要改变节点中的指针)。链接存储结构特点：1．数据的逻辑结构2、数据