全国计算机等级考试——二级公共基础知识辅导讲义 卿勇军主讲

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卿勇军主讲

第一章数据结构与算法

1.1算法
1、时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量，可以用执行算法的过程中所需基本运算的执行次数来度量。
（2）算法数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。
2、数据结构主要研究和讨论以下三个方面的问题：
（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。
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[q2]。
（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。
数据的存储结构有顺序、链接、索引等。
1）顺序存储。它是把逻辑上相邻的结点存储在物理位置相邻的存储单元里，结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。由此得到的存储表示称为顺序存储结构。
2）链接存储。它不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上亦相邻，结点间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。由此得到的存储表示称为链式存储结构。
3）索引存储：除建立存储结点信息外，还建立附加的索引表来标识结点的地址。
*：数据的逻辑结构反映数据元素之间的逻辑关系，数据的存储结构（也称数据的物理结构）是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式。同一种逻辑结构的数据可以采用不同的存储结构，但影响数据处理效率。
（3）对各种数据结构进行的运算。
3、数据结构的图形表示
一个数据结构除了用二元关系表示外，还可以直观地用图形表示。在数据结构的图形表示中，对于数据集合D中的每一个数据元素用中间标有元素值的方框表示，一般称之为数据结点，并简称为结点；为了进一步表示各数据元素之间的前后件关系，对于关系R中的每一个二元组，用一条有向线段从前件结点指向后件结点。
4、数据结构分为两大类型：线性结构和非线性结构。
（1）非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。
*：常见的非线性结构有树、二叉树和图等。
1.3 线性表及其顺序存储结构
1、栈是限定在一端进行插入与删除运算的线性表。
在栈中，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。栈顶元素总是最后被插入的元素，栈底元素总是最先被插入的元素。即栈是按照“先进后出”或“后进先出”的原则组织数据的。
栈具有记忆作用。
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。
栈的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
树是一种简单的非线性结构。在树这种数据结构中，所有数据元素之间的关系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，称为子结点。没有后件的结点称为结点的度，所有结点中最大的度称为树的深度。
2、二叉树及其基本性质
（1）什么是二叉树

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第二章程序设计基础

2.1程序设计风格
程序设计的风格主要强调：“清晰第一，效率第二[q8]”。主要应注重和考虑下述一些因素：
（1）源程序文档化。
1）符号名的命名。符号名能反映它所代表的实际东西，应有一定的实际含义。
2）程序的注释。分为序言性注释和功能性注释。
序言性注释：位于程序开头部分，包括程序标题、程序功能说明、主要算法、接口说明、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，用于描述其后的语句或程序的主要功能。
3）视觉组织。利用空格、空行、缩进等技巧使程序层次清晰。
（2）数据说明。1）数据说明的次序规范化；2）说明语句中变量安排有序化；3）使用注释来说明复杂数据的结构。
（3）语句的结构。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）在保证程序正确的基础上再要求提高效率；5）避免使用临时变量而使程序的可读性下降；6）避免不必要的转移；7）尽量使用库函数；8）避免采用复杂的条件语句；9）尽量减少使用“否定”条件语句；10）数据结构要有利于程序的简化；11）要模块化，使模块功能尽可能单一化；12）利用信息隐蔽[q9]，确保每一个模块的独立性；13）从数据出发去构造程序；14）不要修补不好的程序，要重新编写。
（4）输入和输出。1）对输入数据检验数据的合法性；2）检查输入项的各种重要组合的合法性；3）输入格式要简单，使得输入的步骤和操作尽可能简单；4）输入数据时，应允许使用自由格式；5）应允许缺省值；6）输入一批数据时，最好使用输入结束标志；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的请求，同时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要求时，应保持输入格式与输入语句的一致性；给所有的输出加注释，并设计输出报表格式。
2.2结构化程序设计（面向过程的程序设计方法）
1、结构化程序设计方法的主要原则可以概括为：自顶向下，逐步求精，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；先考虑全局目标，后考虑局部目标。不要一开始就过多追求众多的细节，先从最上层总目标开始设计，逐步使问题具体化。
（2）逐步求精。对复杂问题，应设计一些子目标作过渡，逐步细化。
（3）模块化。一个复杂问题，肯定是由若干稍简单的问题构成。模块化是把程序要解决的总目标分解为分目标，再进一步分解为具体的小目标，把每个小目标称为一个模块。
（4）限制使用goto语句。
2、结构化程序的基本结构：顺序结构，选择结构，重复结构。
1）顺序结构。一种简单的程序设计，即按照程序语句行的自然顺序，一条语句一条语句地执行程序，它是最基本、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，可根据给定的条件，判断是否需要重复执行某一相同的或类似的程序段。
仅仅使用顺序、选择和循环三种基本控制结构就足以表达各种其他形式结构，从而实现任何单入口/单出口的程序。
2.3面向对象的程序设计
客观世界中任何一个事物都可以被看成是一个对象，面向对象方法的本质就是主张从客观世界固有的事物出发来构造系统，提倡人们在现实生活中常用的思维来认识、理解和描述客观事物，强调最终建立的系统能够映射问题域。也就是说，系统中的对象及对象之间的关系能够如实地反映问题域中固有的事物及其关系。
面向对象方法的主要优点：（1）与人类习惯的思维方法一致；（2）稳定性好；（3）可重用[q10]性好；（4）易于开发大型软件产品；（5）可维护性好。
*：面向对象的程序设计主要考虑的是提高软件的可重用性。
属性即对象所包含的信息，它在设计对象时确定，一般只能通过执行对象的操作来改变。
类是指具有共同属性、共同方法的对象的集合。所以类是对象的抽象，对象是对应类的一个实例。
继承是指能够直接获得已有的性质和特征，而不必重复定义他们。继承分单继承和多重继承。单继承指一个类只允许有一个父类，多重继承指一个类允许有多个父类。
*：类的继承性是类之间共享属性和操作的机制，它提高了软件的可重用性。