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://www.cnshu.cn资料下载大全§3.1软件技术基础本节内容:１、基础知识２、数据结构基础３、操作系统４、编译基础●计算机软件的概念计算机软件就是计算机程序再加上该程序所需的各种文档。软件和程序是不同的概念，程序是使计算机实现所预期的目的而编写的一系列的计算机语言（或命令）的集合。文档是描写程序操作及使用的有关资料。软件作为一种特殊产品，计算机程序和文档是缺一不可的。因此，软件是计算机程序加上该程序所需的各种文档。从广义上讲，软件应包括程序、相应的数据以及有关的知识和文档三部分。数据是指程序能正常加工信息的原料。程序是软件的主体，是可执行部分，由算法和语言组成。１、基础知识●计算机软件的种类按照不同的原则和标准，可将计算机软件划归不同的种类。一般从应用的角度出发，将软件划分为系统软件和应用软件两大类。（1）系统软件系统软件是指对整个计算机系统进行管理、调度、监控、维护的软件，即为其他程序服务的程序的集合。主要包括以下几种：操作系统、语言处理程序、服务程序、数据库管理系统、网络通讯管理程序。（2）应用软件应用软件是直接服务于用户的程序系统。它一般包括两类：实用程序：是指为用户特定需要而开发的程序。如订票系统、图书情报检索系统、工作管理系统、辅助教学系统等等。工具软件：是为了用户使用方便而提供的软件工具，如文字表格处理软件EXCEL、字处理软件WORD、电子演示文稿软件POWERPOINT、计算机辅助制图软件AUTOCAD等等。●计算机软件技术发展过程★计算机软件技术是随着计算机硬件发展而发展的。★计算机产生的早期，人们主要进行计算机硬件的研制，此时编制的软件作为硬件的附属品存在，软件的效率与功能均受到限制。随着硬件技术的发展，对软件技术提出了更高的要求，要使硬件发挥其效率和功能，必须配备完善的软件系统，软件技术作为独立的分支得到迅速和充分的发展。★硬件与软件相互依存，相互推动，缺一不可，共同构成了一个计算机系统。从20世纪60年代高级语言出现到今天，软件技术的发展主要经历了三个阶段:（1）60年代高级语言阶段20世纪50年代末，JohnBackus首先完成了FORTRAN的编译系统，此后的十年中，不同的应用领域出现了ALGOL60、COBOL、LISP等高级语言。直到60年代末出现的PL/1、ALGOL68对这一时期的语言作一总结。此阶段，编译技术代表了整个软件技术，软件工作者追求的主要目标是设计和实现再控制和数据结构方面表现力强的高级语言。这一时期内，编译系统主要靠手工编制，自动化程度低。（2）20世纪70年代结构化程序设计阶段20世纪70年代是计算机技术高度发展的时代。这一时期，操作系统软件迅速发展，数据库成为独立的发展领域，计算机网络技术也得以发展。同时，随着计算机应用领域的不断扩大，计算机软件的规模增大，复杂性增加，从而造成软件的可靠性较差，产生了“软件危机”。在此种背景下，产生和发展了程序设计方法学和软件工程学。软件工程是指导软件开发和维护的工程科学，它采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件产品。应用软件工程的方法，目的是提高软件产品的质量和软件生产率，降低软件产生开发成本。（3）20世纪80年代至今自动程序设计阶段20世纪80年代软件设计技术进入成熟期，向集成化、一体化方向发展。这一时期，集成电路的迅速发展使个人计算机得到了迅速发展，个人计算机与软件工程相结合出现了软件开发环境，称为软件工程支撑环境，又称为CASE（computeraidedsoftwareengineering）。它支持软件开发和维护的全过程，即从用户需求定义、功能规格说明、设计规格说明、直到可执行代码的全部开发过程，最大程度的借助于计算机系统自动进行，是一个计算机自动管理的巨型系统。同时，程序设计的基本方法进一步得到改善，如产生了第四代语言（4GL）和面向对象的程序设计方法。20世纪80年代以来出现了好多面向对象的程序设计语言，以C++应用最为广泛。C++是C语言的一个超集，它保留了C语言中几乎全部优点，并在此基础之上加上了面向对象的特点。JAVA由C++发展而来，可在Internet网络上分布执行的程序设计语言。JAVA语言的重要特点是可在任何一个硬件和软件平台上运行，具有分布性、可移植性、稳定性、安全性等特点。（1）数据（data）:是客观事物的符号表示，它能够被计算机识别、储存和加工处理。它是计算机程序加工处理的原料，不仅指一般的整数和实数，而且包括字符串、声音、图像等可被计算机接收和处理的信息。（2）数据元素（dataelement）:是数据的基本单位。有些情况下，数据元素又称为元素、结点（node）、记录（record）。有时，一个元素可由若干数据项（dataitem）组成。数据项是数据不可分割的最小数据单位。（3）数据对象（dataobject）：是具有相同性质的数据元素的集合。２、数据结构基础●基本概念和术语（4）数据结构（datastructure）：是指数据之间的相互关系，即数据的组织形式。它一般包括以下三个方面的内容；a.数据的逻辑结构（logicalstructure），即数据元素之间的逻辑关系。b.数据的存储结构(storagestructure)，即数据元素及其关系在计算机存储器内的表示。c.数据的运算，即对数据所作的操作。（5）数据类型（datatype）：分为基本数据类型和结构数据类型两种。基本数据类型如实数型、整数型、布尔型等；而结构类型如数组、结构体等。●算法描述和算法分析数据的运算是通过算法描述的。算法是由若干条指令的有穷序列组成。算法可用自然语言、数学语言、或约定的符号语言来描述。若一个算法用机器可执行的语言来编写，则它就是一个程序。所以算法都以函数或过程的形式表示，即；算法名（参数表）例ins_sqlist(V,i,b)//在顺序表V中第i个数据元素之前插入b//其中//……//为注释。对于同一个问题，可以给出多个不同的算法，在这些算法中进行优劣取舍是一个很重要的问题，也就是对算法进行分析的过程。一个算法除了“正确”以外，主要还考虑计算机在执行该算法时所耗费的时间及所占有的存储空间，即时间复杂度和空间复杂度。●线性表（1）线性表的定义线性表是一种最简单的和最常用的数据结构。线性表的逻辑结构是由一组数据元素序列构成，其中每一数据元素含有一个或多个数据项，各个数据元素之间存在着线性的逻辑关系。例如英文字母表（A，B，C，D，……Z）是一个线性表，表中的每一个英文字母是一个数据元素。（2）线性表的运算数据的运算是定义在逻辑结构上的，而运算是在存储结构上进行的。对于线性表，常见的基本运算有以下几种：：存取第i个数据元素，以便检查或更新其中的数据项。b.插入操作：在表中的指定位置上，插入一个新的数据元素。c.删除操作：删除表中第i个元素。d.查找操作：按某个关键字的值，查找表中相应的元素。e.排序操作：按给定要求对表中元素重新排列。并非任何时候都需要同时执行以上运算，对于不同问题中的线性表，所需要执行的运算可能不同。一般给出一组基本的运算，对于实际问题中所涉及的更为复杂的运算，可以用基本运算的组合来实现。（3）线性表的存储结构线性表的存储结构有两种：顺序存储结构和链式存储结构。①顺序存储结构将一个线性表存储到计算机，可以采用许多不同的方法，其中即简单又自然的是顺序存储方法：即把线性表的结点按逻辑次序放在一组地址连续的存储单元里。用这种方法存储的线性表简称为顺序表。顺序表的存储示意如图3-1所示。②链式存储结构为了克服顺序表的缺点，可以采用链接方式存储线性表，通常我们把链接方式存储的线性表称为链表。如图3-2所示。：A．存储结构的存储密度大，存储空间利用率高。B．能够快速、随时访问其中任意元素。C．对该表进行插入或删除操作时，为保证线性表的连续性，则会引起大量数据元素的移动。D．存储容量不宜扩充。图3-1顺序存储结构示意图元素1…元素2元素3元素i…元素nL1L2=L1+LL3=L1+2LLi=Li+（i-1）LLn=L1+（n-1）L元素地址内存状态……………元素2L3L21元素4…L23元素3L10元素5…∧L1L2L3L4L10L11L21L22L23L24元素值指针元素值指针元素值指针元素值指针元素值指针结点1结点2结点3结点4结点5，数据元素之间的逻辑关系是用指针来链接的。对于每个数据元素，除了元素值以外，还有一个指针（或链）用来指示另一个数据元素的地址。我们将这个由数据元素的值和指针组成的总体称为结点，表示一个数据元素。链表中各结点的位置在内存中是任意的，通过指针将它们联系起来。逻辑上最后的结点指针不指向任何地方，常用“∧”表示。、操作系统操作系统用来管理和控制计算机硬件和软件资源，并用以方便用户使用并提高系统资源利用率的一组程序（软件）。操作系统的功能是管理和控制计算机所有软硬件资源，使系统各部分协调一致的工作，从而达到提高系统资源利用率的目的。计算机系统资源通常有四种：处理机、存储器、外部设备、以及各种程序和数据。相应的操作系统的功能也具有四大功能：处理机管理功能、存储器管理功能、外部设备管理功能、文件管理功能。⑴操作系统的功能a.处理机管理在多道程序系统中，多个程序同时执行，需要对CPU的时间进行合理分配。处理机管理也称为进程管理，通过引入“进程”的概念使CPU有条不紊的工作，使资源得到最充分的利用，主要包括处理中断事件和处理机调度。所谓进程，是指程序的一次执行。进程有三个基本状态：就绪状态、运行状态、阻塞状态，如图3-3所示；。而计算机的内存资源是有限的。存储管理主要解决多道程序在内存中的分配，合理利用内存空间，并通过内外存的管理来扩大存储空间。其主要包括：内存的分配、存储扩充、存储保护三个方面。c.设备管理计算机支持多种设备，该管理利用操作系统提供的设备驱动程序，实现对外部设备进行有效管理。负责把外部设备合理地分配给进程，消除各设备忙闲不均的现象，使之有效地工作。其主要功能体现在：分配和驱动外部设备、利用中断、通道、缓冲技术，提高外部设备的使用效率。，支持对文件的存储、检索和修改及文件保护，方便用户安全地访问它们。其主要功能为：按名存取文件、有效分配存储空间、文件的共享和保护、用户可通过命令访问各种文件。通常按照操作系统的使用环境，可将其分为三大类：多道批处理系统分时