2021年全国计算机等级考试二级公共基础知识讲义.doc

全国计算机级别考试二级公共基本知识辅导讲义目录第一章 数据构造与算法11.1 算法11.2 数据构造基本概念11.3 线性表及其顺序存储构造21.4 栈和队列21.5 线性链表31.6 树与二叉树41.7 查找技术51.8 排序技术6本章应考点拨6第二章 程序设计基本72.1 程序设计风格72.2 构造化程序设计（面向过程程序设计办法）72.3 面向对象程序设计8本章应考点拨8第三章 软件工程基本93.1 软件工程基本概念93.2 构造化分析办法103.3 构造化设计办法113.4 软件测试133.5 程序调试15本章应考点拨15第四章 数据库设计基本164.1 数据库系统基本概念164.2 数据模型184.3 关系代数204.4 数据库设计办法和环节21本章应考点拨21第一章 数据构造与算法1.1 算法1、算法是指解题方案精确而完整描述。换句话说，算法是对特定问题求解环节一种描述。*：算法不等于程序，也不等于计算办法。程序编制不也许优于算法设计这是由于：在编写程序时要受到计算机系统运营环境限制，程序普通还要考虑诸多与办法和分析无关细节问题。2、算法基本特性（1）可行性。针对实际问题而设计算法，执行后可以得到满意成果。（2）拟定性。每一条指令含义明确，无二义性。并且在任何条件下，算法只有唯一一条执行途径，即相似输入只能得出相似输出。（3）有穷性。算法必要在有限时间内完毕。有两重含义，一是算法中操作环节为有限个，二是每个环节都能在有限时间内完毕。（4）拥有足够情报。算法中各种运算总是要施加到各个运算对象上，而这些运算对象又也许具备某种初始状态，这就是算法执行起点或根据。因而，一种算法执行成果总是与输入初始数据关于，不同输入将会有不同成果输出。当输入不够或输入错误时，算法将无法执行或执行有错。普通说来，当算法拥有足够情报时，此算法才是有效；而当提供情报不够时，算法也许无效。*：综上所述，所谓算法，是一组严谨地定义运算顺序规则，并且每一种规则都是有效，且是明确，此顺序将在有限次数下终结。3、算法复杂度重要涉及时间复杂度和空间复杂度。（1）算法时间复杂度是指执行算法所需要计算工作量，可以用执行算法过程中所需基本运算执行次数来度量。（2）算法空间复杂度是指执行这个算法所需要内存空间。1.2 数据构造基本概念1、数据构造是指互有关于联数据元素集合。2、数据构造重要研究和讨论如下三个方面问题：（1）数据集合中各数据元素之间所固有逻辑关系，即数据逻辑构造。数据逻辑构造包括：1）表达数据元素信息；2）表达各数据元素之间先后件关系先后件关系：普通状况下，在具备相似特性数据元素集合中，各个数据元素之间存在某种关系（即联系），这种关系反映了该集合中数据元素所固有一种构造。在数据解决领域中，普通把数据元素之间这种固关于系简朴地用先后件关系（即直接前驱与直接后继关系）来描述。（2）在对数据进行解决时，各数据元素在计算机中存储关系，即数据存储构造。数据存储构造有顺序、链接、索引等。1）顺序存储。它是把逻辑上相邻结点存储在物理位置相邻存储单元里，结点间逻辑关系由存储单元邻接关系来体现。由此得到存储表达称为顺序存储构造。2）链接存储。它不规定逻辑上相邻结点在物理位置上亦相邻，结点间逻辑关系是由附加指针字段表达。由此得到存储表达称为链式存储构造。3）索引存储：除建立存储结点信息外，还建立附加索引表来标记结点地址。*：数据逻辑构造反映数据元素之间逻辑关系，数据存储构造（也称数据物理构造）是数据逻辑构造在计算机存储空间中存储形式。同一种逻辑构造数据可以采用不同存储构造，但影响数据解决效率。（3）对各种数据构造进行运算。3、数据构造图形表达一种数据构造除了用二元关系表达外，还可以直观地用图形表达。在数据构造图形表达中，对于数据集合D中每一种数据元素用中间标有元素值方框表达，普通称之为数据结点，并简称为结点；为了进一步表达各数据元素之间先后件关系，对于关系R中每一种二元组，用一条有向线段从前件结点指向后件结点。4、数据构造分为两大类型：线性构造和非线性构造。（1）线性构造（非空数据构造）条件：1）有且只有一种根结点在数据构造中，没有前件结点称为根结点。；2）每一种结点最多有一种前件，也最多有一种后件。*：常用线性构造有线性表、栈、队列和线性链表等。（2）非线性构造：不满足线性构造条件数据构造。*：常用非线性构造有树、二叉树和图等。1.3 线性表及其顺序存储构造1、线性表由一组数据元素构成，数据元素位置只取决于自己序号，元素之间相对位置是线性。线性表是由n(n0)个数据元素构成一种有限序列，表中每一种数据元素，除了第一种外，有且只有一种前件，除了最后一种外，有且只有一种后件。线性表中数据元素个数称为线性表长度。线性表可觉得空表。2、线性表顺序存储构造具备两个基本特点：（1）线性表中所有元素所占存储空间是持续；（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储。*：由此可以看出，在线性表顺序存储构造中，其先后件两个元素在存储空间中是紧邻，且前件元素一定存储在后件元素前面，可以通过计算机直接拟定第i个结点存储地址。3、顺序表插入、删除运算（1）顺序表插入运算：在普通状况下，要在第i（1in）个元素之前插入一种新元素时，一方面要从最后一种（即第n个）元素开始，直到第i个元素之间共n-i+1个元素依次向后移动一种位置，移动结束后，第i个位置就被空出，然后将新元素插入到第i项。插入结束后，线性表长度就增长了1。*：顺性表插入运算时需要移动元素，在等概率状况下，平均需要移动n/2个元素。（2）顺序表删除运算：在普通状况下，要删除第i（1in）个元素时，则要从第i+1个元素开始，直到第n个元素之间共n-i个元素依次向前移动一种位置。删除结束后，线性表长度就减小了1。*：进行顺性表删除运算时也需要移动元素，在等概率状况下，平均需要移动（n-1）/2个元素。插入、删除运算不以便。1.4 栈和队列1、栈及其基本运算栈是限定在一端进行插入与删除运算线性表。在栈中，容许插入与删除一端称为栈顶，不容许插入与删除另一端称为栈底。栈顶元素总是最后被插入元素，栈底元素总是最先被插入元素。即栈是按照“先进后出”或“后进先出”原则组织数据。栈具备记忆作用。栈基本运算：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种指定变量，此时指针无变化。栈存储方式和线性表类似，也有两种，即顺序栈和链式栈。2、队列及其基本运算队列是指容许在一端（队尾）进行插入，而在另一端（队头）进行删除线性表。尾指针（Rear）指向队尾元素，头指针（front）指向排头元素前一种位置（队头）。队列是“先进先出”或“后进后出”线性表。队列运算涉及：1）入队运算：从队尾插入一种元素；2）退队运算：从队头删除一种元素。循环队列及其运算：所谓循环队列，就是将队列存储空间最后一种位置绕到第一种位置，形成逻辑上环状空间，供队列循环使用。在循环队列中，用队尾指针rear指向队列中队尾元素，用排头指针front指向排头元素前一种位置，因而，从头指针front指向后一种位置直到队尾指针rear指向位置之间，所有元素均为队列中元素。*：循环队列是队列链式存储构造，循环队列中元素个数=rear-front。1.5 线性链表1、线性表顺序存储缺陷：（1）插入或删除运算效率很低。在顺序存储线性表中，插入或删除数据元素时需要移动大量数据元素；（2）线性表顺序存储构造下，线性表存储空间不便于扩充；（3）线性表顺序存储构造不便于对存储空间动态分派。2、线性链表：线性表在这里特别要提示考生注意一下，线性表是一种存储构造，它存储方式：顺序和链式。链式存储构造称为线性链表，是一种物理存储单元上非持续、非顺序存储构造，数据元素逻辑顺序是通过链表中指针链接来实现。因而，在链式存储方式中，每个结点由两某些构成：一某些用于存储数据元素值，称为数据域；另一某些用于存储指针，称为指针域，用于指向该结点前一种或后一种结点（即前件或后件），如下图所示：线性链表分为单链表、双向链表和循环链表三种类型。在单链表中，每一种结点只有一种指针域，由这个指针只能找到其后件结点，而不能找到其前件结点。因而，在某些应用中，对于线性链表中每个结点设立两个指针，一种称为左指针，指向其前件结点；另一种称为右指针，指向其后件结点，这种链表称为双向链表，如下图所示：3、线性链表基本运算（1）在线性链表中包括指定元素结点之前插入一种新元素。*：在线性链表中插入元素时，不需要移动数据元素，只需要修改有关结点指针即可，也不会浮现“上溢当为一种线性表分派顺序存储空间后，如果浮现线性表存储空间已满，但还需要插入新元素时，就会发生“上溢”现象。”现象。（2）在线性链表中删除包括指定元素结点。*：在线性链表中删除元素时，也不需要移动数据元素，只需要修改有关结点指针即可。（3）将两个线性链表按规定合并成一种线性链表。（4）将一种线性链表按规定进行分解。（5）逆转线性链表。（6）复制线性链表。（7）线性链表排序。（8）线性链表查找。*：线性链表不能随机存取在链表中，虽然懂得被访问结点序号i，也不能像顺序表中那样直接按序号i访问结点，而只能从链表头指针出发，顺着链域逐个结点往下搜索，直至搜索到第i个结点为止。因而，链表不是随机存储构造。4、循环链表及其基本运算在线性链表中，其插入与删除运算虽然比较以便，但还存在一种问题，在运算过程中对于空表和对第一种结点解决必要单独考虑，使空表与非空表运算不统一。为了克服线性链表这个缺陷，可以采用另一种链接方式，即循环链表。与前面所讨论线性链表相比，循环链表具备如下两个特点：1）在链表中增长了一种表头结点，其数据域为任意或者依照需要来设立，指针域指向线性表第一种元素结点，而循环链表头指针指向表头结点；2）循环链表中最后一种结点指针域不是空，而是指向表头结点。即在循环链表中，所有结点指针构成了一种环状链。下图a是一种非空循环链表，图b是一种空循环链表：循环链表长处重要体当前两个方面：一是在循环链表中，只要指出表中任何一种结点位置，就可以从它出发访问到表中其她所有结点，而线性单链表做不到这一点；二是由于在循环链表中设立了一种表头结点，在任何状况下，循环链表中至少有一种结点存在，从而使空表与非空表运算统一。*：循环链表是在单链表基本上增长了一种表头结点，其插入和删除运算与单链表相似。但它可以从任一结点出发来访问表中其她所有结点，并实现空表与非空表运算统一。1.6 树与二叉树1、树基本概念树是一种简朴非线性构造。在树这种数据构造中，所有数据元素之间关系具备明显层次特性。在树构造中，每一种结点只有一种前件，称为父结点。没有前件结点只有一种，称为树根结点，简称树根。每一种结点可以有各种后件，称为该结点子结点。没有后件结点称为叶子结点。在树构造中，一种结点所拥有后件个数称为该结点度，所有结点中最大度称为树度。树最大层次称为树深度。2、二叉树及其基本性质（1）什么是二叉树二叉树是一种很有用非线性构造，它具备如下两个特点：1）非空二叉树只有一种根结点；2）每一种结点最多有两棵子树，且分别称为该结点左子树与右子树。*：依照二叉树概念可知，二叉树度可觉得0（叶结点）、1（只有一棵子树）或2（有2棵子树）。（2）二叉树基本性质性质1 在二叉树第k层上，最多有 个结点。例：一棵二叉树第六层（根结点为第一层）结点数最多为 个。性质2 深度为m二叉树最多有 个结点。例：深度为5二叉树至多有 个结点。性质3 在任意一棵二叉树中，度数为0结点（即叶子结点）总比度为2结点多一种。例：某二叉树中度数为2结点有18个，则该二叉树中有 个叶子结点。性质4 具备n个结点二叉树，其深度至少为 ，其中 表达取 整数某些。例：具备88个结点二叉树，其深度至少为 。3、满二叉树与完全二叉树满二叉树：除最后一层外，每一层上所有结点均有两个子结点。例：在深度为7满二叉树中，叶子结点个数为 个。完全二叉树：除最后一层外，每一层上结点数均达到最大值；在最后一层上只缺少右边若干结点。*：依照完全二叉树定义可得出：度为1结点个数为0或1。下图a表达是满二叉树，下图b表达是完全二叉树：完全二叉树还具备如下两个特性：性质5 具备n个结点完全二叉树深度为 。例：具备90个结点完全二叉树深度为 。性质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，则对于编号为k（k=1，2，n）结点有如下结论：若k=1，则该结点为根结点，它没有父结点；若k1，则该结点父结点编号为INT(k/2)。若2kn，则编号为k左子结点编号为2k；否则该结点无左子结点（显然也没有右子结点）。若2k+1n，则编号为k右子结点编号为2k+1；否则该结点无右子结点。例：设一棵n个结点完全二叉树从根结点这一层开始，每一层上结点按从左到右顺序存储在数组A中，设某个结点在数组中位置为i，则其父结点位置是 。4、二叉树存储构造在计算机中，二叉树普通采用链式存储构造。与线性链表类似，用于存储二叉树中各元素存储结点也由两某些构成：数据域和指针域。但在二叉树中，由于每一种元素可以有两个后件（即两个子结点），因而，用于存储二叉树存储结点指针域有两个：一种用于指向该结点左子结点存储地址，称为左指针域；另一种用于指向该结点右子结点存储地址，称为右指针域。*：普通二叉树普通采用链式存储构造，对于满二叉树与完全二叉树来说，可以按层序进行顺序存储这样，不但节约了存储空间，又能以便地拟定每一种结点父结点与左右子结点位置，但顺序存储构造对于普通二叉树不合用。5、二叉树遍历二叉树遍历是指不重复地访问二叉树中所有结点。二叉树遍历可以分为如下三种：（1）前序遍历（DLR）：若二叉树为空，则结束返回。否则：一方面访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树；并且，在遍历左右子树时，依然先访问根结点，然后遍历左子树，最后遍历右子树。（2）中序遍历（LDR）：若二叉树为空，则结束返回。否则：一方面遍历左子树，然后访问根结点，最后遍历右子树；并且，在遍历左、右子树时，依然先遍历左子树，然后访问根结点，最后遍历右子树。（3）后序遍历（LRD）：若二叉树为空，则结束返回。否则：一方面遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根结点，并且，在遍历左、右子树时，依然先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根结点。1.7 查找技术查找：依照给定某个值，在查找表中拟定一种其核心字等于给定值数据元素。查找成果：（查找成功：找到；查找不成功：没找到。）平均查找长度：查找过程中核心字和给定值比较平均次数。1、顺序查找基本思想：从表中第一种元素开始，将给定值与表中逐个元素核心字进行比较，直到两者相符，查到所要找元素为止。否则就是表中没有要找元素，查找不成功。在平均状况下，运用顺序查找法在线性表中查找一种元素，大概要与线性表中一半元素进行比较，最坏状况下需要比较n次。顺序查找一种具备n个元素线性表，其平均复杂度为O（n）。下列两种状况下只能采用顺序查找：1）如果线性表是无序表（即表中元素是无序），则不论是顺序存储构造还是链式存储构造，都只能用顺序查找。2）虽然是有序线性表，如果采用链式存储构造，也只能用顺序查找。2、二分法查找思想：先拟定待查找记录所在范畴，然后逐渐缩小范畴，直到找到或确认找不到该记录为止。前提：必要在具备顺序存储构造有序表中进行。查找过程：1）若中间项中间项mid=（n+1）/2，mid值不进位取整。值等于x，则阐明已查到；2）若x不大于中间项值，则在线性表前半某些查找；3）若x不不大于中间项值，则在线性表后半某些查找。特点：比顺序查找办法效率高。最坏状况下，需要比较log2n次。*：二分法查找只合用于顺序存储线性表，且表中元素必要按核心字有序（升序，但容许相邻元素值相等）排列。对于无序线性表和线性表链式存储构造只能用顺序查找。在长度为n有序线性表中进行二分法查找，其时间复杂度为O（log2n）。1.8 排序技术排序是指将一种无序序列整顿成按值非递减顺序排列有序序列，即是将无序记录序列调节为有序记录序列一种操作。1、互换类排序法（办法：冒泡排序，迅速排序）。2、插入类排序法（办法：简朴插入排序，希尔排序）。3、选取类排序法（办法：简朴选取排序，堆排序）。总结：各种排序法比较：本章应考点拨：本章内容在笔试中会浮现5-6个题目，是公共基本知识某些出题量比较多一章，所占分值也比较大，约10分。第二章 程序设计基本2.1 程序设计风格程序设计风格重要强调：“清晰第一，效率第二”“清晰第一，效率第二”是当今主导程序设计风格。重要应注重和考虑下述某些因素：（1）源程序文档化。1）符号名命名。符号名能反映它所代表实际东西，应有一定实际含义。2）程序注释。分为前言性注释和功能性注释。前言性注释：位于程序开头某些，涉及程序标题、程序功能阐明、重要算法、接口阐明、程序位置、开发简历、程序设计者、复审者、复审日期及修改日期等。功能性注释：嵌在源程序体之中，用于描述其后语句或程序重要功能。3）视觉组织。运用空格、空行、缩进等技巧使程序层次清晰。（2）数据阐明。1）数据阐明顺序规范化；2）阐明语句中变量安排有序化；3）使用注释来阐明复杂数据构造。（3）语句构造。1）在一行内只写一条语句；2）程序编写应优先考虑清晰性；3）程序编写要做到清晰第一，效率第二；4）在保证程序对的基本上再规定提高效率；5）避免使用暂时变量而使程序可读性下降；6）避免不必要转移；7）尽量使用库函数；8）避免采用复杂条件语句；9）尽量减少使用“否定”条件语句；10）数据构造要有助于程序简化；11）要模块化，使模块功能尽量单一化；12）运用信息隐蔽信息隐蔽是指采用封装技术，将程序模块实行细节隐藏起来，使模块接口尽量简朴。即指在设计和拟定模块时，使得一种模块内包括信息（过程或数据），对于不需要这些信息其他模块来说，是不能访问。，保证每一种模块独立性；13）从数据出发去构造程序；14）不要修补不好程序，要重新编写。（4）输入和输出。1）对输入数据检查数据合法性；2）检查输入项各种重要组合合法性；3）输入格式要简朴，使得输入环节和操作尽量简朴；4）输入数据时，应容许使用自由格式；5）应容许缺省值；6）输入一批数据时，最佳使用输入结束标志；7）在以交互式输入/输出方式进行输入时，要在屏幕上使用提示符明确提示输入祈求，同步在数据输入过程中和输入结束时，应在屏幕上给出状态信息；8）当程序设计语言对输入格式有严格规定期，应保持输入格式与输入语句一致性；给所有输出加注释，并设计输出报表格式。2.2 构造化程序设计（面向过程程序设计办法）1、构造化程序设计办法重要原则可以概括为：自顶向下，逐渐求精，模块化，限制使用goto语句。（1）自顶向下。程序设计时，应先考虑总体，后考虑细节；先考虑全局目的，后考虑局部目的。不要一开始就过多追求众多细节，先从最上层总目的开始设计，逐渐使问题详细化。（2）逐渐求精。对复杂问题，应设计某些子目的作过渡，逐渐细化。（3）模块化。一种复杂问题，必定是由若干稍简朴问题构成。模块化是把程序要解决总目的分解为分目的，再进一步分解为详细小目的，把每个小目的称为一种模块。（4）限制使用goto语句。2、构造化程序基本构造：顺序构造，选取构造，重复构造。1）顺序构造。一种简朴程序设计，即按照程序语句行自然顺序，一条语句一条语句地执行程序，它是最基本、最惯用构造。2）选取构造。又称分支构造，涉及简朴选取和多分支选取构造，可依照条件，判断应当选取哪一条分支来执行相应语句序列。3）重复构造。又称循环构造，可依照给定条件，判断与否需要重复执行某一相似或类似程序段。仅仅使用顺序、选取和循环三种基本控制构造就足以表达各种其她形式构造，从而实现任何单入口/单出口程序。2.3 面向对象程序设计客观世界中任何一种事物都可以被当作是一种对象，面向对象办法本质就是主张从客观世界固有事物出发来构造系统，倡导人们在现实生活中惯用思维来结识、理解和描述客观事物，强调最后建立系统可以映射问题域。也就是说，系统中对象及对象之间关系可以如实地反映问题域中固有事物及其关系。面向对象办法重要长处：（1）与人类习惯思维办法一致；（2）稳定性好；（3）可重用软件重用是指在不同软件开发过程中重复使用相似或相似软件过程。性好；（4）易于开发大型软件产品；（5）可维护性好。*：面向对象程序设计重要考虑是提高软件可重用性。对象是面向对象办法中最基本概念，可以用来表达客观世界中任何实体，对象是实体抽象。面向对象程序设计办法中对象是系统中用来描述客观事物一种实体，是构成系统一种基本单位，由一组表达其静态特性属性和它可执行一组操作构成。*：对象是属性和办法封装体。属性即对象所包括信息，它在设计对象时拟定，普通只能通过执行对象操作来变化。操作描述了对象执行功能，操作也称为办法或服务。*：操作是对象动态属性。*：一种对象由对象名、属性和操作三某些构成。对象基本特点：标记惟一性，分类性，多态性，封装性，模块独立性好。（1）标记惟一性。指对象是可区别，并且由对象内在本质来区别，而不是通过描述来区别。 （2）分类性。指可以将具备相似属性操作对象抽象成类。 （3）多态性。指同一种操作可以是不同对象行为。 （4）封装性。从外面看只能看到对象外部特性，即只需懂得数据取值范畴和可以对该数据施加操作，主线无需懂得数据详细构造以及实现操作算法。对象内部，即解决能力实行和内部状态，对外是不可见。从外面不能直接使用对象解决能力，也不能直接修改其内部状态，对象内部状态只能由其自身变化。*：信息隐蔽是通过对象封装性来实现。 （5）模块独立性好。对象是面向对象软件基本模块，它是由数据及可以对这些数据施加操作所构成统一体，并且对象是以数据为中心，操作环绕对其数据所需做解决来设立，没有无关操作。从模块独立性考虑，对象内部各种元素彼此结合得很紧密，内聚性强。类是指具备共同属性、共同办法对象集合。因此类是对象抽象，对象是相应类一种实例。消息是一种实例与另一种实例之间传递信息。消息构成涉及：（1）接受消息对象名称；（2）消息标记符，也称消息名；（3）零个或各种参数。*：在面向对象办法中，一种对象祈求另一种对象为其服务方式是通过发送消息。继承是指可以直接获得已有性质和特性，而不必重复定义她们。继承分单继承和多重继承。单继承指一种类只容许有一种父类，多重继承指一种类容许有各种父类。*：类继承性是类之间共享属性和操作机制，它提高了软件可重用性。多态性是指同样消息被不同对象接受时可导致完全不同行动现象。本章应考点拨：本章在考试中会浮现约1个题目，所占分值大概占2分，是出题量较小一章。本章内容比较少，也很简朴，掌握住基本概念就可以轻松应对考试了，因此在这某些丢分，比较可惜。第三章 软件工程基本3.1 软件工程基本概念1、软件有关概念计算机软件是涉及程序、数据及有关文档完整集合。软件特点涉及：1）软件是一种逻辑实体，而不是物理实体，具备抽象性软件这个特点使它与其他工程对象有着明显差别。人们可以把它记录在存储介质上，但却无法看到软件自身形态，必要通过观测、分析、思考、判断，才干理解它功能、性能等特性。；2）软件生产与硬件不同，它没有明显制作过程；3）软件在运营、有效期间不存在磨损、老化问题；4）软件开发、运营对计算机系统具备依赖性，受计算机系统限制，这导致了软件移植问题；5）软件复杂性高，成本昂贵；6）软件开发涉及诸多社会因素许多软件开发和运营涉及软件顾客机构设立，体制问题以及管理方式等，甚至涉及到人们观念和心理，软件知识产权及法律等问题。2、软件危机与软件工程软件工程概念浮现源自软件危机。所谓软件危机是泛指在计算机软件开发和维护过程中所遇到一系列严重问题。详细说，在软件开发和维护过程中，软件危机重要体当前：1）软件需求增长得不到满足。顾客对系统不满意状况经常发生。2）软件开发成本和进度无法控制。开发成本超过预算，开发周期大大超过规定日期状况经常发生。3）软件质量难以保证。4）软件不可维护或维护限度非常低。5）软件成本不断提高。6）软件开发生产率提高跟不上硬件发展和应用需求增长。总之，可以将软件危机可以归结为成本、质量、生产率等问题。软件工程是应用于计算机软件定义、开发和维护一整套办法、工具、文档、实践原则和工序。软件工程目就是要建造一种优良软件系统，它所包括内容概括为如下两点：1）软件开发技术，重要有软件开发办法学、软件工具、软件工程环境。2）软件工程管理，重要有软件管理、软件工程经济学。软件工程重要思想是将工程化原则运用到软件开发过程，它涉及3个要素：办法、工具和过程。办法是完毕软件工程项目技术手段；工具是支持软件开发、管理、文档生成；过程支持软件开发各个环节控制、管理。软件工程过程是把输入转化为输出一组彼此有关资源和活动。3、软件生命周期软件生命周期：软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役过程。软件生命周期分为软件定义、软件开发及软件运营维护三个阶段：1）软件定义阶段：涉及制定筹划和需求分析。制定筹划：拟定总目的；可行性研究；探讨解决方案；制定开发筹划。需求分析：对待开发软件提出需求进行分析并给出详细定义。2）软件开发阶段：软件设计：分为概要设计和详细设计两个某些。软件实现：把软件设计转换成计算机可以接受程序代码。软件测试：在设计测试用例基本上检查软件各个构成某些。3）软件运营维护阶段：软件投入运营，并在使用中不断地维护，进行必要扩充和删改。*：软件生命周期中所耗费最多阶段是软件运营维护阶段。4、软件工程目的与原则（1）软件工程目的：在给定成本、进度前提下，开发出具备有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性且满足顾客需求产品。（2）软件工程需要达到基本目的应是：付出较低开发成本；达到规定软件功能；获得较好软件性能；开发软件易于移植；需要较低维护费用；能准时完毕开发，及时交付使用。（3）软件工程原则：抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、拟定性、一致性、完备性和可验证性。1)抽象：抽象是事物最基本特性和行为，忽视非本质细节，采用分层次抽象，自顶向下，逐级细化办法控制软件开发过程复杂性。2）信息隐蔽：采用封装技术，将程序模块实现细节隐蔽起来，使模块接口尽量简朴。3）模块化：模块是程序中相对独立成分，一种独立编程单位，应有良好接口定义。模块大小要适中，模块过大会使模块内部复杂性增长，不利于模块理解和修改，也不利于模块调试和重用；模块太小会导致整个系统表达过于复杂，不利于控制系统复杂性。4）局部化：保证模块间具备松散耦合关系，模块内部有较强内聚性。5）拟定性：软件开发过程中所有概念表达应是拟定、无歧义且规范。6）一致性：程序内外部接口应保持一致，系统规格阐明与系统行为应保持一致。7）完备性：软件系统不丢失任何重要成分，完全实现系统所需功能。8）可验证性：应遵循容易检查、测评、评审原则，以保证系统对的性。5、软件开发工具与软件开发环境(1)软件开发工具软件开发工具完善和发展将促使软件开发办法进步和完善，增进软件开发高速度和高质量。软件开发工具发展是从单项工具开发逐渐向集成工具发展，软件开发工具为软件工程办法提供了自动或半自动软件支撑环境。同步，软件开发办法有效应用也必要得到相应工具支持，否则办法将难以有效实行。（2）软件开发环境 软件开发环境（或称软件工程环境）是全面支持软件开发全过程软件工具集合。计算机辅助软件工程（CASE，Computer Aided Software Engineering）将各种软件工具、开发机器和一种存储开发过程信息中心数据库组合起来，形成软件工程环境。它将极大减少软件开发技术难度并保证软件开发质量。3.2 构造化分析办法构造化办法核心和基本是构造化程序设计理论。1、需求分析需求分析办法有：1）构造化需求分析办法；2）面向对象分析办法。*：需求分析任务就是导出目的系统逻辑模型，解决“做什么”问题。*：需求分析普通分为需求获取、需求分析、编写需求规格阐明书和需求评审四个环节进行。2、构造化分析办法构造化分析办法是构造化程序设计理论在软件需求分析阶段应用。构造化分析办法实质：着眼于数据流，自顶向下，逐级分解，建立系统解决流程，以数据流图和数据字典为重要工具，建立系统逻辑模型。构造化分析惯用工具：1）数据流图（DFD）；2）数据字典（DD）；3）鉴定树；4）鉴定表。数据流图以图形方式描绘数据在系统中流动和解决过程，它反映了系统必要完毕逻辑功能，是构造化分析办法中用于表达系统逻辑模型一种工具。下图是数据流图基本图形元素：加工（转换）：输入数据经加工变换产生输出。数据流：沿箭头方向传送数据通道，普通在旁边标注数据流名。存储文献（数据源）：表达解决过程中存储各种数据文献。源，潭：表达系统和环境接口，属系统之外实体。画数据流图基本环节：自外向内，自顶向下，逐级细化，完善求精。下图是一种数据流图示例：数据字典：对所有与系统有关数据元素一种有组织列表，以及精准、严格定义，使得顾客和系统分析员对于输入、输出、存储成分和中间计算成果有共同理解。*：数据字典作用是对数据流图中浮现被命名图形元素确切解释。*：数据字典是构造化分析办法核心。3、软件需求规格阐明书（SRS）软件需求规格阐明书是需求分析阶段最后成果，通过建立完整信息描述、详细功能和行为描述、性能需求和设计约束阐明、适当验收原则，给出对目的软件各种需求。软件需求规格阐明书应具备如下特点：1）对的性；2）无歧义性；3）完整性；4）可验证性；5）一致性；6）可理解性；7）可修改性；8）可追踪性，其中最重要特点是无歧义性。3.3 构造化设计办法1、软件设计基本*：需求分析重要解决“做什么”问题，而软件设计重要解决“怎么做”问题。从技术观点来看，软件设计涉及软件构造设计、数据设计、接口设计、过程设计。构造设计：定义软件系统各重要部件之间关系。数据设计：将分析时创立模型转化为数据构造定义。接口设计：描述软件内部、软件和协作系统之间以及软件与人之间如何通信。过程设计：把系统构造部件转换成软件过程性描述。从工程角度来看，软件设计分两步完毕，即概要设计和详细设计。概要设计：又称构造设计，将软件需求转化为软件体系构造，拟定系统级接口、全局数据构造或数据库模式。详细设计：拟定每个模块实现算法和局部数据构造，用恰当办法表达算法和数据构造细节。软件设计基本原理涉及：抽象、模块化、信息隐蔽和模块独立性。1）抽象。抽象是一种思维工具，就是把事物本质共同特性提取出来而不考虑其她细节。2）模块化。解决一种复杂问题时自顶向下逐渐把软件系统划提成一种个较小、相对独立但又不互有关联模块过程。3）信息隐蔽。每个模块实行细节对于其她模块来说是隐蔽。4）模块独立性。软件系统中每个模块只涉及软件规定详细子功能，而和软件系统中其她模块接口是简朴。*：模块分解重要指引思想是信息隐蔽和模块独立性。模块耦合性和内聚性是衡量软件模块独立性两个定性指标。在构造化程序设计中，模块划分原则是：模块内具备高内聚度，模块间具备低耦合度。内聚性：是一种模块内部各个元素间彼此结合紧密限度度量。*：按内聚性由弱到强排列，内聚可以分为如下几种：偶尔内聚、逻辑内聚、时间内聚、过程内聚、通信内聚、顺序内聚及功能内聚。耦合性：是模块间互相连接紧密限度度量。*：按耦合性由高到低排列，耦合可以分为如下几种：内容耦合、公共耦合、外部耦合、控制耦合、标记耦合、数据耦合以及非直接耦合。一种设计良好软件系统应具备高内聚、低耦合特性。2、总体设计（概要设计）和详细设计（1）总体设计（概要设计）软件概要设计基本任务是：1）设计软件系统构造；2）数据构造及数据库设计；3）编写概要设计文档；4）概要设计文档评审。惯用软件构造设计工具是构造图，也称程序构造图。程序构造图基本图符：模块用一种矩形表达，箭头表达模块间调用关系。在构造图中还可以用带注释箭头表达模块调用过程中来回传递信息。还可用带实心圆箭头表达传递是控制信息，空心圆箭心表达传递是数据信息。经常使用构造图有四种模块类型：传入模块、传出模块、变换模块和协调模块。其表达形式如下图：它们含义分别是：传入模块：从下属模块获得数据，经解决再将其传送给上级模块。传出模块：从上级模块获得数据，经解决再将其传送给下属模块。变换模块：从上级模块获得数据，进行特定解决，转换成其她形式，再传送给上级模块。协调模块：对所有下属模块进行协调和管理模块。程序构造图关于术语列举如下：深度：表达控制层数。上级模块、从属模块：上、下两层模块a和b，且有a调用b，则a是上级模块，b是从属模块。宽度：整体控制跨度（最大模块数层）表达。扇入：调用一种给定模块模块个数。扇出：一种模块直接调用其她模块数。原子模块：树中位于叶子结点模块。下图是一种程序构造图示例：面向数据流设计办法定义了某些不同映射办法，运用这些办法可以把数据流图变换成构造图表达软件构造。数据流类型：大体可以分为两种类型，变换型和事务型。A、变换型：变换型数据解决问题工作过程大体分为三步，即获得数据、变换数据和输出数据。变换型系统构造图由输入、中心变换、输出三某些构成。B、事务型：事务型数据解决问题工作机理是接受一项事务，依照事务解决特点和性质，选取分派一种恰当解决单元单元是程序中最小某些，由可以隐含三某些构成：数据输入、加工和数据输出。，然后给出成果。（2）详细设计详细设计是为软件构造图中每一种模块拟定实现算法和局部数据构造，用某种选定表达工具表达算法和数据构造细节。*：详细设计任务是拟定实现算法和局部数据构造，不同于编码或编程。惯用过程设计（即详细设计）工具备如下几种：图形工具：程序流程图、N-S（方盒图）、PAD（问题分析图）和HIPO（层次图+输入/解决/输出图）。表格工具：鉴定表。语言工具：PDL（伪码）PDL（伪码）：过程设计语言，它是用正文形式表达数据和解决过程设计工具。3.4 软件测试1、软件测试定义：使用人工或自动手段