全国计算机等级考试公共基础知识

全国计算机等级考试——公共基础知识主讲：侯坤基本要求掌握算法的基本概念。掌握基本数据结构及其操作。掌握基本排序和查找算法。掌握逐步求精的结构化程序设计方法。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。掌握数据的基本知识，了解关系数据库的设计。考试内容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）。考试内容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。考试内容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。考试内容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。第一章数据结构与算法算法：是指解题方案的准确而完整的描述。算法不等于程序，也不等计算机方法，程序的编制不可能优于算法的设计。算法的基本特征：是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规则都是有效的，是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。特征包括：（1）可行性；（2）确定性，算法中每一步骤都必须有明确定义，不充许有模棱两可的解释，不允许有多义性；（3）有穷性，算法必须能在有限的时间内做完，即能在执行有限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义；（4）拥有足够的情报。1.1算法算法的基本要素：一是对数据对象的运算和操作；二是算法的控制结构。指令系统：一个计算机系统能执行的所有指令的集合。基本运算和操作包括：算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。算法基本设计方法：列举法、归纳法、递推、递归、回溯法。算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。一般情况下，算法中的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))算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。空间复杂度作为算法所需存储空间的量度。记作：S(n)=O(g(n))第一章数据结构与算法1.1算法数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。数据结构研究的三个方面：（1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即数据的逻辑结构；（2）在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，即数据的存储结构；（3）对各种数据结构进行的运算。数据的逻辑结构包含：（1）表示数据元素的信息；（2）表示各数据元素之间的前后件关系。数据的存储结构有顺序、链接、索引等。线性结构条件：（1）有且只有一个根结点；（2）每一个结点最多有一个前件，也最多有一个后件。非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。第一章数据结构与算法1.2数据结构的基本概念数据结构的三个方面数据的逻辑结构数据的存储结构数据的运算：检索、排序、插入、删除、修改等。线性结构非线性结构线性表栈队树图顺序存储链式存储第一章数据结构与算法1.2数据结构的基本概念线性表由一组数据元素构成，数据元素的位置只取决于自己的序号，元素之间的相对位置是线性的。在复杂线性表中，由若干项数据元素组成的数据元素称为记录，而由多个记录构成的线性表又称为文件。非空线性表的结构特征：（1）且只有一个根结点a1，它无前件；（2）有且只有一个终端结点an，它无后件；（3）除根结点与终端结点外，其他所有结点有且只有一个前件，也有且只有一个后件。结点个数n称为线性表的长度，当n=0时，称为空表。线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点：（1）线性表中所有元素的所占的存储空间是连续的；（2）线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的。ai的存储地址为：ADR(Ai)=ADR(A1)+(i-1)*k,，ADR(A1)为第一个元素的地址，k代表每个元素占的字节数。顺序表的运算：插入、删除。（详见14--16页）第一章数据结构与算法1.3线性表及其顺序存储结构栈是限定在一端进行插入与删除的线性表，允许插入与删除的一端称为栈顶，不允许插入与删除的另一端称为栈底。栈按照“先进后出”（FILO）或“后进先出”（LIFO）组织数据，栈具有记忆作用。用top指针表示栈顶位置，用bottom指针表示栈底。栈的基本运算：（1）插入元素称为入栈运算；（2）删除元素称为退栈运算；（3）读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量，此时指针无变化。队列是指允许在一端（队尾）进入插入，而在另一端（队头）进行删除的线性表。rear指针指向队尾，front指针指向队头。队列是“先进先出”（FIFO）或“后进后出”（LILO）的线性表。队列运算包括：（1）入队运算：从队尾插入一个元素；（2）退队运算：从队头删除一个元素。循环队列：s=0表示队列空，s=1且front=rear表示队列满第一章数据结构与算法1.4栈和队列a1a2…an入栈出栈栈顶top栈底bottom栈示意图第一章数据结构与算法1.4栈和队列队列示意图a1a2an…出队入队队首front队尾rear第一章数据结构与算法1.4栈和队列求循环队列的元素个数n的计算机公式：n=（rear-front+maxsize）%maxsize数据结构中的每一个结点对应于一个存储单元，这种存储单元称为存储结点，简称结点。结点由两部分组成：（1）用于存储数据元素值，称为数据域；（2）用于存放指针，称为指针域，用于指向前一个或后一个结点。在链式存储结构中，存储数据结构的存储空间可以不连续，各数据结点的存储顺序与数据元素之间的逻辑关系可以不一致，而数据元素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。链式存储方式即可用于表示线性结构，也可用于表示非线性结构。线性链表，head称为头指针，head=null（或0）称为空表，如果是两指针：左指针（Llink）指向前件结点，右指针（Rlink）指向后件结点。线性链表的基本运算：查找、插入、删除。第一章数据结构与算法1.5线性链表树是一种简单的非线性结构，所有元素之间具有明显的层次特性。在树结构中，每一个结点只有一个前件，称为父结点，没有前件的结点只有一个，称为树的根结点，简称树的根。每一个结点可以有多个后件，称为该结点的子结点。没有后件的结点称为叶子结点。在树结构中，一个结点所拥有的后件的个数称为该结点的度，所有结点中最大的度称为树的度。树的最大层次称为树的深度。二叉树的特点：（1）非空二叉树只有一个根结点；（2）每一个结点最多有两棵子树，且分别称为该结点的左子树与右子树。第一章数据结构与算法1.6树与二叉树ABCEFGHIJKLMDT1T2T3树示意图第一章数据结构与算法1.6树与二叉树二叉树的基本性质：（1）在二叉树的第k层上，最多有2k-1(k≥1)个结点；（2）深度为m的二叉树最多有2m-1个结点；（3）度为0的结点（即叶子结点）总是比度为2的结点多一个；（4）具有n个结点的二叉树，其深度至少为[log2n]+1,其中[log2n]表示取log2n的整数部分；（5）具有n个结点的完全二叉树的深度为[log2n]+1；（6）设完全二叉树共有n个结点。如果从根结点开始，按层序（每一层从左到右）用自然数1，2，….n给结点进行编号（k=1,2….n），有以下结论：①若k=1，则该结点为根结点，它没有父结点；若k1，则该结点的父结点编号为Int(k/2)；②若2k≤n，则编号为k的结点的左子结点编号为2k；否则该结点无左子结点（也无右子结点）；③若2k+1≤n，则编号为k的结点的右子结点编号为2k+1；否则该结点无右子结点。第一章数据结构与算法1.6树与二叉树第一章数据结构与算法1.6树与二叉树ABCDEFDEFGHIBACH图1图2满二叉树是指除最后一层外，每一层上的所有结点有两个子结点，则k层上有2k-1个结点。深度为m的满二叉树有2m-1个结点。完全二叉树是指除最后一层外，每一层上的结点数均达到最大值，在最后一层上只缺少右边的若干结点。二叉树存储结构采用链式存储结构，对于满二叉树与完全二叉树可以按层序进行顺序存储。二叉树的遍历：（1）前序遍历（DLR），首先访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树；（2）中序遍历（LDR），首先遍历左子树，然后访问根结点，最后遍历右子树；（3）后序遍历（LRD）首先遍历左子树，然后访问遍历右子树，最后访问根结点。第一章数据结构与算法1.6树与二叉树第一章数据结构与算法1.6树与二叉树第一章数据结构与算法1.6树与二叉树顺序查找(又称顺序搜索)：（1）线性表为无序表；（2）表采用链式存储结构。二分法查找只适用于顺序存储的有序表，对于长度为n的有序线性表，最坏情况只需比较log2n次。第一章数据结构与算法1.7查找技术排序是指将一个无序序列整理成按值非递减顺序排列的有序序列。交换类排序法（指借助数据元素之间的互相交换进行排序的一种方法）：（1）冒泡排序法，需要比较的次数为n(n-1)/2；（2）快速排序法。插入类排序法（指将无序序列中的各元素依次插入到已经有序的线性表中）：（1）简单插入排序法，最坏情况需要n(n-1)/2次比较；（2）希尔排序法，最坏情况需要O(n1.5)次比较。选择类排序法（指扫描整个线性表，从中选出最小的元素，将它交换到前面，然后对剩下的子表采用同样的方法，直到子表空为止。）：（1）简单选择排序法,最坏情况需要n(n-1)/2次比较；（2）堆排序法，最坏情况需要O(nlog2n)次比较。第一章数据结构与算法1.8排序技术如何形成良好的程序设计风格1、源程序文档化；2、数据说明的方法；3、语句的结构；4、输入和输出。注释分序言性注释和功能性注释，语句结构清晰第一、效率第二。第二章程序设计基础2.1程序设计方法和风格结构化程序设计方法的四条原则是：1.自顶向下；2.逐步求精；3.模块化；4.限制使用GoTo语句。结构化程序的基本结构和特点：（1）顺序结构：一种简单的程序设计，最基本、最常用的结构；（2）选择结构：又称分支结构，包括简单选择和多分支选择结构，可根据条件，判断应该选择哪一条分支来执行相应的语句序列；（3）重复结构：又称循环结构，可根据给定条件，判断是否需要重复执行某一相同程序段。第二章程序设计基础2.2结构化程序设计面向对象的程序设计：以60年代末挪威奥斯陆大学和挪威计算机中心研制的SIMULA语言为标志。面向对象方法的优点：（1）与人类习惯的思维方法一致；（2）稳定性好；（3）可重用性好；（4）易于开发大型软件产品；（5）可维护性好。对象是面向对象方法中最基本的概念，可以用来表示客观世界中的任何实体，对象是实体的抽象。第二章程序设计基础2.3面向对象的程序设计面向对象的程序设计方法中的