計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)知識

要求：這是計算機程序設(shè)計的一些基礎(chǔ)知識，要求大家了解,

不作為考試的主要美容，但是會涉及一些。因為在進行論文

答辯時，如果問到一些軟件設(shè)計的基礎(chǔ)知識你都不知道可能

會讓得分減少很多，所以大家一定要看下。

第一章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

1.1算法

算法：是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述。

算法不等于程序，也不等計算機方法，程序的編制不可能優(yōu)

于算法的設(shè)計。

算法的基本特征：是一組嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囟x運算順序的規(guī)則，每一

個規(guī)則都是有效的，是明確的，此順序?qū)⒃谟邢薜拇螖?shù)下終

止。特征包括：

(1)可行性；

(2)確定性，算法中每一步驟都必須有明確定義，不充許

有模棱兩可的解釋，不允許有多義性；

(3)有窮性，算法必須能在有限的時間內(nèi)做完，即能在執(zhí)

行有限個步驟后終止，包括合理的執(zhí)行時間的含義；

(4)擁有足夠的情報。

算法的基本要素：一是對數(shù)據(jù)對象的運算和操作；二是算法

的控制結(jié)構(gòu)。

指令系統(tǒng)：一個計算機系統(tǒng)能執(zhí)行的所有指令的集合。

基本運算包括：算術(shù)運算、邏輯運算、關(guān)系運算、數(shù)據(jù)傳輸。

算法的控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。

算法基本設(shè)計方法：列舉法、歸納法、遞推、遞歸、減斗遞

推技術(shù)、回溯法。

算法復(fù)雜度：算法時間復(fù)雜度和算法空間復(fù)雜度。

算法時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計算工作量。

算法空間復(fù)雜度是指執(zhí)行這個算法所需要的內(nèi)存空間。

1.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本基本概念

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的三個方面：

(1)數(shù)據(jù)集合中各數(shù)據(jù)元素之間所固有的邏輯關(guān)系，即數(shù)

據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)；

(2)在對數(shù)據(jù)進行處理時，各數(shù)據(jù)元素在計算機中的存儲

關(guān)系，即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)；

(3)對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行的運算。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)元素的集合。

數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)包含：

(1)表示數(shù)據(jù)元素的信息；

(2)表示各數(shù)據(jù)元素之間的前后件關(guān)系。

數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)有順序、鏈接、索引等。

線性結(jié)構(gòu)條件：

(1)有且只有一個根結(jié)點；

一個后件。

非線性結(jié)構(gòu)：不滿足線性結(jié)構(gòu)條件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

1.3線性表及其順序存儲結(jié)構(gòu)

線性表是由一組數(shù)據(jù)元素構(gòu)成，數(shù)據(jù)元素的位置只取決于自

己的序號，元素之間的相對位置是線性的。

在復(fù)雜線性表中，由若干項數(shù)據(jù)元素組成的數(shù)據(jù)元素稱為記

錄，而由多個記錄構(gòu)成的線性表又稱為文件。

非空線性表的結(jié)構(gòu)特征：

(1)且只有一個根結(jié)點a1,它無前件；

(2)有且只有一個終端結(jié)點an,它無后件；

(3)除根結(jié)點與終端結(jié)點外，其他所有結(jié)點有且只有一個

前件，也有且只有一個后件。結(jié)點個數(shù)n稱為線性表的長度,

當(dāng)n=0時，稱為空表。

線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)具有以下兩個基本特點：

(1)線性表中所有元素的所占的存儲空間是連續(xù)的；

(2)線性表中各數(shù)據(jù)元素在存儲空間中是按邏輯順序依次

存放的。

ai的存儲地址為：ADR(ai)=ADR(a1)+(i-1)k,,ADR(a1)為第

一個元素的地址，k代表每個元素占的字節(jié)數(shù)。

順序表的運算：插入、刪除。

1.4棧和隊列

棧是限定在一端進行插入與刪除的線性表，允許插入與刪除

的一端稱為棧頂，不允許插入與刪除的另一端稱為棧底。

棧按照“先進后出"（FILO）或“后進先出”（LIFO）組織數(shù)

據(jù)，棧具有記憶作用。用top表示棧頂位置，用bottom表

7J1棧底。

棧的基本運算：（1）插入元素稱為入棧運算；（2）刪除元素

稱為退棧運算；（3）讀棧頂元素是將棧頂元素賦給一個指定

的變量，此時指針無變化。

隊列是指允許在一端（隊尾）進入插入，而在另一端（隊頭）

進行刪除的線性表。Rear指針指向隊尾，front指針指向隊

頭。

隊列是“先進行出”（FIFO）或“后進后出”（LILO）的線性

表。

隊列運算包括（1）入隊運算：從隊尾插入一個元素；（2）

退隊運算：從隊頭刪除一個元素。

循環(huán)隊列：s=0表示隊列空，s=1且front=rear表示隊列滿

1.5線性鏈表

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的每一個結(jié)點對應(yīng)于一個存儲單元，這種存儲單

元稱為存儲結(jié)點，簡稱結(jié)點。

結(jié)點由兩部分組成：（1）用于存儲數(shù)據(jù)元素值，稱為數(shù)據(jù)域;

（2）用于存放指針，稱為指針域，用于指向前一個或后一

個結(jié)點。

在鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)中，存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲空間可以不連續(xù)，

各數(shù)據(jù)結(jié)點的存儲順序與數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系可以不

一致，而數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系是由指針域來確定的。

鏈?zhǔn)酱鎯Ψ绞郊纯捎糜诒硎揪€性結(jié)構(gòu)，也可用于表示非線性

結(jié)構(gòu)。

線性鏈表，HEAD稱為頭指針，HEAD=NULL(或0)稱為空表,

如果是兩指針：左指針(Llink)指向前件結(jié)點，右指針

(Rlink)指向后件結(jié)點。

線性鏈表的基本運算：查找、插入、刪除。

1.6樹與二叉樹

樹是一種簡單的非線性結(jié)構(gòu)，所有元素之間具有明顯的層次

特性。

在樹結(jié)構(gòu)中，每一個結(jié)點只有一個前件，稱為父結(jié)點，沒有

前件的結(jié)點只有一個，稱為樹的根結(jié)點，簡稱樹的根。每一

個結(jié)點可以有多個后件，稱為該結(jié)點的子結(jié)點。沒有后件的

結(jié)點稱為葉子結(jié)點。

在樹結(jié)構(gòu)中，一個結(jié)點所擁有的后件的個數(shù)稱為該結(jié)點的

度，所有結(jié)點中最大的度稱為樹的度。樹的最大層次稱為樹

的深度。

二叉樹的特點：

(1)非空二叉樹只有一個根結(jié)點；

(2)每一個結(jié)點最多有兩棵子樹，且分別稱為該結(jié)點的左

子樹與右子樹。

二叉樹的基本性質(zhì)：89

(1)在二叉樹的第k層上，最多有2k-1(k21)個結(jié)點；

(2)深度為m的二叉樹最多有2m-1個結(jié)點；

(3)度為0的結(jié)點(即葉子結(jié)點)總是比度為2的結(jié)點多

一個；

(4)具有n個結(jié)點的二叉樹，其深度至少為［Iog2n］+1,其

中口og2n］表示取log2n的整數(shù)部分；

(5)具有n個結(jié)點的完全二叉樹的深度為［Iog2n］+1;

(6)設(shè)完全二叉樹共有n個結(jié)點。如果從根結(jié)點開始，按

層序(每一層從左到右)用自然數(shù)1,2,….n給結(jié)點進行

編號(k=1,2-.n),有以下結(jié)論：

①若k=1,則該結(jié)點為根結(jié)點，它沒有父結(jié)點；若k>1,則

該結(jié)點的父結(jié)點編號為INT(k/2)；

②若2kWn,則編號為k的結(jié)點的左子結(jié)點編號為2k；否則

該結(jié)點無左子結(jié)點(也無右子結(jié)點)；

③若2k+1Wn,則編號為k的結(jié)點的右子結(jié)點編號為2k+1;

否則該結(jié)點無右子結(jié)點。

滿二叉樹是指除最后一層外，每一層上的所有結(jié)點有兩個子

結(jié)點，則k層上有2k-1個結(jié)點深度為m的滿二叉樹有2m-1

個結(jié)點。

完全二叉樹是指除最后一層外，每一層上的結(jié)點數(shù)均達到最

大值，在最后一層上只缺少右邊的若干結(jié)點。

二叉樹存儲結(jié)構(gòu)采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，對于滿二叉樹與完全二

叉樹可以按層序進行順序存儲。

二叉樹的遍歷：

(1)前序遍歷(DLR),首先訪問根結(jié)點，然后遍歷左子樹,

最后遍歷右子樹；

(2)中序遍歷(LDR),首先遍歷左子樹，然后訪問根結(jié)點,

最后遍歷右子樹；

(3)后序遍歷(LRD)首先遍歷左子樹，然后訪問遍歷右子

樹，最后訪問根結(jié)點。

1.7查找技術(shù)

順序查找的使用情況：

(1)線性表為無序表；

(2)表采用鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。

二分法查找只適用于順序存儲的有序表，對于長度為n的有

序線性表，最壞情況只需比較log2n次。

1.8排序技術(shù)

排序是指將一個無序序列整理成按值非遞減順序排列的有

序序列。

交換類排序法：(1)冒泡排序法，需要比較的次數(shù)為

n(n-1)/2;(2)快速排序法。

插入類排序法：(1)簡單插入排序法，最壞情況需要n(n-1)/2

次比較；(2)希爾排序法，最壞情況需要0(n1.5)次比較。

選擇類排序法：(1)簡單選擇排序法，最壞情況需要

n(n-1)/2次比較；(2)堆排序法，最壞情況需要0(nlog2n)

次比較。

第二章程序設(shè)計基礎(chǔ)

2.1程序設(shè)計設(shè)計方法和風(fēng)格

如何形成良好的程序設(shè)計風(fēng)格

1、源程序文檔化；2、數(shù)據(jù)說明的方法；

3、語句的結(jié)構(gòu)；4、輸入和輸出。

注釋分序言性注釋和功能性注釋，語句結(jié)構(gòu)清晰第一、效率

弟一bO

2.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的四條原則是：1.自頂向下；2.逐步

求精；3.模塊化；4.限制使用got。語句。

結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)和特點：

(1)順序結(jié)構(gòu)：一種簡單的程序設(shè)計，最基本、最常用的

結(jié)構(gòu)；

(2)選擇結(jié)構(gòu)：又稱分支結(jié)構(gòu)，包括簡單選擇和多分支選

擇結(jié)構(gòu)，可根據(jù)條件，判斷應(yīng)該選擇哪一條分支來執(zhí)行相應(yīng)

的語句序列；

(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)：可根據(jù)給定條件，判斷是否需要重復(fù)執(zhí)行

某一相同程序段。

2.3面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計：以60年代末挪威奧斯陸大學(xué)和挪威

計算機中心研制的SIMULA語言為標(biāo)志。

面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)點：

(1)與人類習(xí)慣的思維方法一致；

(2)穩(wěn)定性好；

(3)可重用性好；

(4)易于開發(fā)大型軟件產(chǎn)品；

(5)可維護性好。

對象是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶罨镜母拍睿梢杂脕肀硎究陀^世

界中的任何實體，對象是實體的抽象。

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法中的對象是系統(tǒng)中用來描述客觀

事物的一個實體，是構(gòu)成系統(tǒng)的一個基本單位，由一組表示

其靜態(tài)特征的屬性和它可執(zhí)行的一組操作組成。

屬性即對象所包含的信息，操作描述了對象執(zhí)行的功能，操

作也稱為方法或服務(wù)。

對象的基本特點：

(1)標(biāo)識惟一性；

(2)分類性；

(3)多態(tài)性;

(4)封裝性；

(5)模塊獨立性好。

類是指具有共同屬性、共同方法的對象的集合。所以類是對

象的抽象，對象是對應(yīng)類的一個實例。

消息是一個實例與另一個實例之間傳遞的信息。

消息的組成包括(1)接收消息的對象的名稱；(2)消息標(biāo)

識符，也稱消息名；(3)零個或多個參數(shù)。

繼承是指能夠直接獲得已有的性質(zhì)和特征，而不必重復(fù)定義

他們。

繼承分單繼承和多重繼承。單繼承指一個類只允許有一個父

類，多重繼承指一個類允許有多個父類。

多態(tài)性是指同樣的消息被不同的對象接受時可導(dǎo)致完全不

同的行動的現(xiàn)象

第三章軟件工程基礎(chǔ)

3.1軟件工程基本概念

計算機軟件是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。

軟件的特點包括：

(1)軟件是一種邏輯實體；

(2)軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程；

(3)軟件在運行、使用期間不存在磨損、老化問題；

(4)軟件的開發(fā)、運行對計算機系統(tǒng)具有依賴性，受計算

機系統(tǒng)的限制，這導(dǎo)致了軟件移植的問題；

(5)軟件復(fù)雜性高，成本昂貴；

(6)軟件開發(fā)涉及諸多的社會因素。

軟件按功能分為應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件(或工具軟

件)。

軟件危機主要表現(xiàn)在成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。

軟件工程是應(yīng)用于計算機軟件的定義、開發(fā)和維護的一整套

方法、工具、文檔、實踐標(biāo)準(zhǔn)和工序。

軟件工程包括3個要素：方法、工具和過程。

軟件工程過程是把軟件轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源

和活動，包含4種基本活動：

(1)P——軟件規(guī)格說明；

(2)D——軟件開發(fā)；

(3)C——軟件確認；

(4)A——軟件演進。

軟件周期：軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護到停止使用退

役的過程。

軟件生命周期三個階段:軟件定義、軟件開發(fā)、運行維護，

主要活動階段是：

(1)可行性研究與計劃制定；

(2)需求分析；

(3)軟件設(shè)計；

(4)軟件實現(xiàn)；

(5)軟件測試；

(6)運行和維護。

軟件工程的目標(biāo)和與原則：

目標(biāo)：在給定成本、進度的前提下，開發(fā)出具有有效性、可

靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植

性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶需求的產(chǎn)品。

基本目標(biāo)：付出較低的開發(fā)成本；達到要求的軟件功能；取

得較好的軟件性能；開發(fā)軟件易于移植；需要較低的費用；

能按時完成開發(fā)，及時交付使用。

基本原則：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一

致性、完備性和可驗證性。

軟件工程的理論和技術(shù)性研究的內(nèi)容主要包括：軟件開發(fā)技

術(shù)和軟件工程管理。

軟件開發(fā)技術(shù)包括：軟件開發(fā)方法學(xué)、開發(fā)過程、開發(fā)工具

和軟件工程環(huán)境。

軟件工程管理包括：軟件管理學(xué)、軟件工程經(jīng)濟學(xué)、軟件心

理學(xué)等內(nèi)容。

軟件管理學(xué)包括人員組織、進度安排、質(zhì)量保證、配置管理、

項目計劃等。

軟件工程原則包括抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定

性、一致性、完備性和可驗證性。

3.2結(jié)構(gòu)化分析方法

結(jié)構(gòu)化方法的核心和基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計理論。

需求分析方法有（1）結(jié)構(gòu)化需求分析方法；（2）面向?qū)?/p>

象的分析的方法。

從需求分析建立的模型的特性來分：靜態(tài)分析和動態(tài)分析。

結(jié)構(gòu)化分析方法的實質(zhì)：著眼于數(shù)據(jù)流，自頂向下，逐層分

解，建立系統(tǒng)的處理流程，以數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典為主要工

具，建立系統(tǒng)的邏輯模型。

結(jié)構(gòu)化分析的常用工具

（1）數(shù)據(jù)流圖；（2）數(shù)據(jù)字典；（3）判定樹；（4）

判定表。

數(shù)據(jù)流圖：描述數(shù)據(jù)處理過程的工具，是需求理解的邏輯模

型的圖形表示，它直接支持系統(tǒng)功能建模。

數(shù)據(jù)字典：對所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列

表，以及精確的、嚴(yán)格的定義，使得用戶和系統(tǒng)分析員對于

輸入、輸出、存儲成分和中間計算結(jié)果有共同的理解。

判定樹：從問題定義的文字描述中分清哪些是判定的條件，

哪些是判定的結(jié)論，根據(jù)描述材料中的連接詞找出判定條件

之間的從屬關(guān)系、并列關(guān)系、選擇關(guān)系，根據(jù)它們構(gòu)造判定

樹。

判定表：與判定樹相似，當(dāng)數(shù)據(jù)流圖中的加工要依賴于多個

邏輯條件的取值，即完成該加工的一組動作是由于某一組條

件取值的組合而引發(fā)的，使用判定表描述比較適宜。

數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析的核心。

軟件需求規(guī)格說明書的特點:

(1)正確性；

(2)無岐義性；

(3)完整性；

(4)可驗證性；

(5)一致性；

(6)可理解性；

(7)可追蹤性。

3.3結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法

軟件設(shè)計的基本目標(biāo)是用比較抽象概括的方式確定目標(biāo)系

統(tǒng)如何完成預(yù)定的任務(wù)，軟件設(shè)計是確定系統(tǒng)的物理模型。

軟件設(shè)計是開發(fā)階段最重要的步驟，是將需求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為

完整的軟件產(chǎn)品或系統(tǒng)的唯一途徑。

從技術(shù)觀點來看，軟件設(shè)計包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)設(shè)計、

接口設(shè)計、過程設(shè)計。

結(jié)構(gòu)設(shè)計：定義軟件系統(tǒng)各主要部件之間的關(guān)系。

數(shù)據(jù)設(shè)計：將分析時創(chuàng)建的模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。

接口設(shè)計：描述軟件內(nèi)部、軟件和協(xié)作系統(tǒng)之間以及軟件與

人之間如何通信。

過程設(shè)計：把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換成軟件的過程描述。

從工程管理角度來看：概要設(shè)計和詳細設(shè)計。

軟件設(shè)計的一般過程：軟件設(shè)計是一個迭代的過程；先進行

高層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計；后進行低層次的過程設(shè)計；穿插進行數(shù)

據(jù)設(shè)計和接口設(shè)計。

衡量軟件模塊獨立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個定性的度量

標(biāo)準(zhǔn)。

在程序結(jié)構(gòu)中各模塊的內(nèi)聚性越強，則耦合性越弱。優(yōu)秀軟

件應(yīng)高內(nèi)聚，低耦合。

軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)是：

(1)設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計；

(3)編寫概要設(shè)計文檔；(4)概要設(shè)計文檔評審。

模塊用一個矩形表示，箭頭表示模塊間的調(diào)用關(guān)系。

在結(jié)構(gòu)圖中還可以用帶注釋的箭頭表示模塊調(diào)用過程中來

回傳遞的信息。還可用帶實心圓的箭頭表示傳遞的是控制信

息，空心圓箭心表示傳遞的是數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)圖的基本形式：基本形式、順序形式、重復(fù)形式、選擇

形式。

結(jié)構(gòu)圖有四種模塊類型：傳入模塊、傳出模塊、變換模塊和

協(xié)調(diào)模塊。

典型的數(shù)據(jù)流類型有兩種：變換型和事務(wù)型。

變換型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由輸入、中心變換、輸出三部分組成。

事務(wù)型數(shù)據(jù)流的特點是：接受一項事務(wù)，根據(jù)事務(wù)處理的特

點和性質(zhì)，選擇分派一個適當(dāng)?shù)奶幚韱卧缓蠼o出結(jié)果。

詳細設(shè)計：是為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每一個模塊確定實現(xiàn)算法和

局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用某種選定的表達工具表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

的細節(jié)。

常見的過程設(shè)計工具有：圖形工具（程序流程圖）、表格工

具（判定表）、語言工具（PDL）o

3.4軟件測試

軟件測試定義：使用人工或自動手段來運行或測定某個系統(tǒng)

的過程，其目的在于檢驗它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)

期結(jié)果與實際結(jié)果之間的差別。

軟件測試的目的：發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。

軟件測試方法：靜態(tài)測試和動態(tài)測試。

靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量。不

實際運行軟件，主要通過人工進行。

動態(tài)測試：是基本計算機的測試，主要包括白盒測試方法和

黑盒測試方法。

白盒測試：在程序內(nèi)部進行，主要用于完成軟件內(nèi)部CA0作

的驗證。主要方法有邏輯覆蓋、基本基路徑測試。

黑盒測試：主要診斷功能不對或遺漏、界面錯誤、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

或外部數(shù)據(jù)庫訪問錯誤、性能錯誤、初始化和終止條件錯，

用于軟件確認。主要方法有等價類劃分法、邊界值分析法、

錯誤推測法、因果圖等。

軟件測試過程一般按4個步驟進行：單元測試、集成測試、

驗收測試（確認測試）和系統(tǒng)測試。

3.5程序的調(diào)試

程序調(diào)試的任務(wù)是診斷和改正程序中的錯誤，主要在開發(fā)階

段進行。

程序調(diào)試的基本步驟：

(1)錯誤定位；

(2)修改設(shè)計和代碼，以排除錯誤；

(3)進行回歸測試，防止引進新的錯誤。

軟件調(diào)試可分表靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試主要是指通

過人的思維來分析源程序代碼和排錯，是主要的設(shè)計手段，

而動態(tài)調(diào)試是輔助靜態(tài)調(diào)試。主要調(diào)試方法有：

(1)強行排錯法；

(2)回溯法；

(3)原因排除法。

第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)

4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念

數(shù)據(jù)：實際上就是描述事物的符號記錄。

數(shù)據(jù)的特點：有一定的結(jié)構(gòu)，有型與值之分，如整型、實型、

字符型等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合定型的值，如整型值15。

數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)的集合，具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一

的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應(yīng)用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應(yīng)用程

序共享。

數(shù)據(jù)庫存放數(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：一種系統(tǒng)軟件，負責(zé)數(shù)據(jù)庫

中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)服

務(wù)等，是數(shù)據(jù)庫的核心。

據(jù)是按數(shù)據(jù)所提供的數(shù)據(jù)模式存放的，具有集成與共享的特

點。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能：

(1)數(shù)據(jù)模式定義：即為數(shù)據(jù)庫構(gòu)建其數(shù)據(jù)框架；

(2)數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建：為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構(gòu)建

提供有效的存取方法與手段；

(3)數(shù)據(jù)操縱：為用戶使用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供方便，如查

詢、插入、修改、刪除等以及簡單的算術(shù)運算及統(tǒng)計；

(4)數(shù)據(jù)的完整性、安生性定義與檢查；

(5)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù)；

(6)數(shù)據(jù)的服務(wù)：如拷貝、轉(zhuǎn)存、重組、性能監(jiān)測、分析

等。

為完成以上六個功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語

言：

(1)數(shù)據(jù)定義語言：負責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存

取構(gòu)建；

(2)數(shù)據(jù)操縱語言：負責(zé)數(shù)據(jù)的操縱，如查詢與增、刪、

改等；

(3)數(shù)據(jù)控制語言：負責(zé)數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢

查以及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等。

數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式：交互式命令（又

稱自含型或自主型語言）宿主型語言（一般可嵌入某些宿主

語言中）。

數(shù)據(jù)庫管理員：對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視等的

專業(yè)管理人員。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、

數(shù)據(jù)庫管理員（人員）、硬件平臺（硬件）、軟件平臺（軟件）

五個部分構(gòu)成的運行實體。

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面三者

組成。

文件系統(tǒng)階段：提供了簡單的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)管理能力，但

是它無法提供完整的、統(tǒng)一的、管理和數(shù)據(jù)共享的能力。

層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段：為統(tǒng)一與共享數(shù)據(jù)提

供了有力支撐。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點：數(shù)據(jù)的集成性、數(shù)據(jù)的高共享性

與低冗余性、數(shù)據(jù)獨立性（物理獨立性與邏輯獨立性）、數(shù)

據(jù)統(tǒng)一管理與控制。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：

（1）概念模式：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，

全體用戶公共數(shù)據(jù)視圖；

（2）外模式：也稱子模式與用戶模式。是用戶的數(shù)據(jù)視圖，

也就是用戶所見到的數(shù)據(jù)模式；

(3)內(nèi)模式：又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)

構(gòu)與物理存取方法。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射：

(1)概念模式到內(nèi)模式的映射；

(2)外模式到概念模式的映射。

4.2數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型的概念：是數(shù)據(jù)特征的抽象，從抽象層次上描述了

系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動態(tài)行為和約束條件，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信

息表與操作提供一個抽象的框架。描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操

作及數(shù)據(jù)約束。

E-R模型的基本概念

(1)實體：現(xiàn)實世界中的事物；

(2)屬性：事物的特性；

(3)聯(lián)系：現(xiàn)實世界中事物間的關(guān)系。實體集的關(guān)系有一

對一、一對多、多對多的聯(lián)系。

E-R模型三個基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系：實體是概念世界中

的基本單位，屬性有屬性域，每個實體可取屬性域內(nèi)的值。

一個實體的所有屬性值叫元組。

E-R模型的圖示法：(1)實體集表示法；(2)屬性表法；(3)

聯(lián)系表示法。

層次模型的基本結(jié)構(gòu)是樹形結(jié)構(gòu)，具有以下特點：

(1)每棵樹有且僅有一個無雙親結(jié)點，稱為根；

(2)樹中除根外所有結(jié)點有且僅有一個雙親。

從圖論上看，網(wǎng)狀模型是一個不加任何條件限制的無向圖。

關(guān)系模型采用二維表來表示，簡稱表，由表框架及表的元組

組成。一個二維表就是一個關(guān)系。

在二維表中凡能唯一標(biāo)識元組的最小屬性稱為鍵或碼。從所

有侯選健中選取一個作為用戶使用的鍵稱主鍵。表A中的某

屬性是某表B的鍵，則稱該屬性集為A的外鍵或外碼。

關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束：

(1)實體完整性約束：約束關(guān)系的主鍵中屬性值不能為空

值；

(2)參照完全性約束：是關(guān)系之間的基本約束；

(3)用戶定義的完整性約束：它反映了具體應(yīng)用中數(shù)據(jù)的

語義要求。

4.3關(guān)系代數(shù)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點之一是它建立在數(shù)據(jù)理論的基礎(chǔ)之

上，有很多數(shù)據(jù)理論可以表示關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作，其中最

為著名的是關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算。

關(guān)系模型的基本運算：

(1)插入(2)刪除(3)修改(4)查詢(包括投影、選

擇、笛卡爾積運算)

4.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計的兩種方法：

(1)面向數(shù)據(jù)：以信息需求為主，兼顧處理需求；

(2)面向過程：以處理需求為主，兼顧信息需求。

數(shù)據(jù)庫的生命周期：需求分析階段、概念設(shè)計階段、邏輯設(shè)

計階段、物理設(shè)計階段、編碼階段、測試階段、運行階段、

進一步修改階段。

需求分析常用結(jié)構(gòu)析方法和面向?qū)ο蟮姆椒ā＝Y(jié)構(gòu)化分析

(簡稱SA)方法用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng)。用

數(shù)據(jù)流圖表達數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系。對數(shù)據(jù)庫設(shè)計來講，

數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要

結(jié)果。

數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，包括5個部分：數(shù)據(jù)項、

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流(可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))、

數(shù)據(jù)存儲、處理過程。

數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計的目的是分析數(shù)據(jù)內(nèi)在語義關(guān)系。設(shè)計的方

法有兩種

(1)集中式模式設(shè)計法(適用于小型或并不復(fù)雜的單位或

部門)；

(2)視圖集成設(shè)計法。

設(shè)計方法：E-R模型與視圖集成。

視圖設(shè)計一般有三種設(shè)計次序：自頂向下、由底向上、由內(nèi)

向外。

視圖集成的幾種沖突：命名沖突、概念沖突、域沖突、約束

沖突。

關(guān)系視圖設(shè)計：關(guān)系視圖的設(shè)計又稱外模式設(shè)計。

關(guān)系視圖的主要作用：

(1)提供數(shù)據(jù)邏輯獨立性；

(2)能適應(yīng)用戶對數(shù)據(jù)的不同需求；

(3)有一定數(shù)據(jù)保密功能。

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計主要目標(biāo)是對數(shù)據(jù)內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)作調(diào)整

并選擇合理的存取路徑，以提高數(shù)據(jù)庫訪問速度有效利用存

儲空間。一般RDBMS中留給用戶參與物理設(shè)計的內(nèi)容大致有

索引設(shè)計、集成簇設(shè)計和分區(qū)設(shè)計。

數(shù)據(jù)庫管理的內(nèi)容：

(1)數(shù)據(jù)庫的建立；

(2)數(shù)據(jù)庫的調(diào)整；

(3)數(shù)據(jù)庫的重組；

(4)數(shù)據(jù)庫安全性與完整性控制；

(5)數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)；

(6)數(shù)據(jù)庫監(jiān)控。

C語言

C語言的優(yōu)缺點，要求大家了解C語言的相關(guān)特點，以及和

其他語言相比有什么優(yōu)勢。

優(yōu)點

簡潔緊湊、靈活方便

C語言一共只有32個關(guān)鍵字,9種控制語句，程序書寫形式

自由，主要用小寫字母表示。它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語

句與低級語言的實用性結(jié)合起來。C語言可以像匯編語言

一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本

的工作單元。

運算符豐富

C語言的運算符包含的范圍很廣泛，共有34種運算符。C語

言把括號、賦值、強制類型轉(zhuǎn)換等都作為運算符處理。從而

使C語言的運算類型極其豐富，表達式類型多樣化。靈活使

用各種運算符可以實現(xiàn)在其它高級語言中難以實現(xiàn)的運算。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富

C語言的數(shù)據(jù)類型有：整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指

針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等。能用來實現(xiàn)各種復(fù)雜

的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運算。并引入了指針概念，使程序效率更高。

另外C語言具有強大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動器。

且計算功能、邏輯判斷功能強大。

C是結(jié)構(gòu)式語言

結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各

個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可

使程序?qū)哟吻逦阌谑褂谩⒕S護以及調(diào)試。C語言是以函

數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種

循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。

C語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計自由度大

雖然C語言也是強類型語言，但它的語法比較靈活，允許程

序編寫者有較大的自由度。

C語言允許直接訪問物理地址，對硬件進行操作

由于C語言允許直接訪問物理地址，可以直接對硬件進行操

作，因此它既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多

功能，能夠像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而

這三者是計算機最基本的工作單元，可用來寫系統(tǒng)軟件。

生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高

一般只比匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率低10'20%o

C語言適用范圍大，可移植性好

C語言有一個突出的優(yōu)點就是適合于多種操作系統(tǒng)，如DOS、

UNIX;也適用于多種機型。C語言具有強大的繪圖能力，可

移植性好，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)

軟件，三維，二維圖形和動畫，它也是數(shù)值計算的高級語言。

缺點

1.C語言的缺點主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的封裝性上，這一點使得C

在數(shù)據(jù)的安全性上有很大缺陷，這也是C和C++的一大區(qū)別。

2.C語言的語法限制不太嚴(yán)格，對變量的類型約束不嚴(yán)格，

影響程序的安全性，對數(shù)組下標(biāo)越界不作檢查等。從應(yīng)用的

角度，C語言比其他高級語言較難掌握。

C語言指針

指針是C語言的一大特色，可以說是C語言優(yōu)于其它高

級語言的一個重要原因。就是因為它有指針，可以直接進行

靠近硬件的操作，但是C的指針操作也給它帶來了很多不安

全的因素。C++在這方面做了很好的改進，在保留了指針操

作的同時又增強了安全性。Java取消了指針操作，提高了安

全性，適合初學(xué)者使用。

結(jié)構(gòu)特點

1.一個C語言源程序可以由一個或多個源文件組成。

2.每個源文件可由一個或多個函數(shù)組成。

3.一個源程序不論由多少個文件組成，都有一個且只能有一

個main函數(shù)，即主函數(shù)。

4.源程序中可以有預(yù)處理命令（include命令僅為其中的一

種），預(yù)處理命令通常應(yīng)放在源文件或源程序的最前面。

5.每一個說明，每一個語句都必須以分號結(jié)尾。但預(yù)處理命

令，函數(shù)頭和花括號“}”之后不能加分號。

6.標(biāo)識符，關(guān)鍵字之間必須至少加一個空格以示間隔。若已

有明顯的間隔符，也可不再加空格來間隔。

C語言的四種程序結(jié)構(gòu)

要求：這是種結(jié)構(gòu)是單片機程序設(shè)計時用得最多的結(jié)構(gòu)，要

求大家必須靈和的掌握這些結(jié)構(gòu)語句的使用。（為考試時的

重點）

（1）順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計是最簡單的，只要按照解決問題的順序

寫出相應(yīng)的語句就行，它的執(zhí)行順序是自上而下，依次執(zhí)行。

例如：a=3,b=5,現(xiàn)交換a,b的值，這個問題就好像

交換兩個杯子水，這當(dāng)然要用到第三個杯子，假如第三個杯

子是c,那么正確的程序為：c=a;a=b;b=c;執(zhí)

行結(jié)果是a=5,b=c=3如果改變其順序，寫成：a=b;

c=a;b=c;則執(zhí)行結(jié)果就變成a=b=c=5,不能達

到預(yù)期的目的，初學(xué)者最容易犯這種錯誤。順序結(jié)構(gòu)可以獨

立使用構(gòu)成一個簡單的完整程序，常見的輸入、計算，輸出

三步曲的程序就是順序結(jié)構(gòu)，例如計算圓的面積，其程序的

語句順序就是輸入圓的半徑r,計算s=3.14159*r*r,輸出

圓的面積s。不過大多數(shù)情況下順序結(jié)構(gòu)都是作為程序的一

部分，與其它結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成一個復(fù)雜的程序，例如分支結(jié)構(gòu)

中的復(fù)合語句、循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)體等。

(2)分支結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)的程序雖然能解決計算、輸出等問題，但不能做判

斷再選擇。對于要先做判斷再選擇的問題就要使用分支結(jié)

構(gòu)。分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行是依據(jù)一定的條件選擇執(zhí)行路徑，而不

是嚴(yán)格按照語句出現(xiàn)的物理順序。分支結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計方法

的關(guān)鍵在于構(gòu)造合適的分支條件和分析程序流程，根據(jù)不同

的程序流程選擇適當(dāng)?shù)姆种дZ句。分支結(jié)構(gòu)適合于帶有邏輯

或關(guān)系比較等條件判斷的計算，設(shè)計這類程序時往往都要先

繪制其程序流程圖，然后根據(jù)程序流程寫出源程序，這樣做

把程序設(shè)計分析與語言分開，使得問題簡單化，易于理解。

程序流程圖是根據(jù)解題分析所繪制的程序執(zhí)行流程圖。

學(xué)習(xí)分支結(jié)構(gòu)不要被分支嵌套所迷惑，只要正確繪制出流程

圖，弄清各分支所要執(zhí)行的功能，嵌套結(jié)構(gòu)也就不難了。嵌

套只不過是分支中又包括分支語句而已，不是新知識，只要

對雙分支的理解清楚，分支嵌套是不難的。下面我介紹幾種

基本的分支結(jié)構(gòu)。

①if(條件)

{分支體}

這種分支結(jié)構(gòu)中的分支體可以是一條語句，此時“{}”可以

省略，也可以是多條語句即復(fù)合語句。它有兩條分支路徑可

選，一是當(dāng)條件為真，執(zhí)行分支體，否則跳過分支體，這時

分支體就不會執(zhí)行。如：要計算X的絕對值，根據(jù)絕對值定

義，我們知道，當(dāng)x>=0時，其絕對值不變，而x<0時其絕

對值是為x的反號，因此程序段為：if(x<O)x=-x;

②if(條件)

{分支1}

else

{分支2}

這是典型的分支結(jié)構(gòu)，如果條件成立，執(zhí)行分支1,否則執(zhí)

行分支2,分支1和分支2都可以是1條或若干條語句構(gòu)成。

如：求ax-2+bx+c=0的根

分析：因為當(dāng)b”-4ac>=0時，方程有兩個實根，否則

(bUYacCO)有兩個共機復(fù)根。其程序段如下：

main()

(

inta,b,c,d,x,y;

printf("Pleaseputthenumberofa,b&cfromthe

quadraticequationofonevariableonebyone\nr,);

scanf(n%d%d%dn,&a,&b,&c);

d=b*b-4*a*c;

if(d<0)

(

printf(HN0Root!Wrong!\nn);

}

else

(

y=-b-sqrt(d)/2*a;

x=-b+sqrt(d)/2*a;

printf(HThe1stequationroot=%d\nThe2ndequation

root=%d",y,x);

}

}

③IF嵌套分支語句：其語句格式為：

if(條件1){分支1}

elseif(條件2){分支2}

elseif(條件3){分支3}

elseif（條件n）｛分支n）

else｛分支n+1｝

FOR嵌套，其語句格式為：

for（初值A(chǔ);范圍A;步長A）

for(初值B;范圍B;步長B)

(

循環(huán)體

}

)

FOR嵌套例子：九九乘法表

main()

(

inta,b,c;

for(a=1;a<=9;a++)

{

for(b=1;b<=a;b++)

(

c=b*a;

printf(H%dx%d=%dn,b,a,c);

}

printf(H\nn);

}

)

嵌套分支語句雖可解決多個入口和出口的問題，但超過

3重嵌套后，語句結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，對于程序的閱讀和理

解都極為不便，建議嵌套在3重以內(nèi)，超過3重可以用下面

的語句。

④switch開關(guān)語句：該語句也是多分支選擇語句，到底執(zhí)行

哪一塊，取決于開關(guān)設(shè)置，也就是表達式的值與常量表達式

相四配的那一路，它不同if…else語句，它的所有分支都

是并列的，程序執(zhí)行時，由第一分支開始查找，如果相四配,

執(zhí)行其后的塊，接著執(zhí)行第2分支，第3分支……的塊，直

到遇到break語句；如果不匹配，查找下一個分支是否四配。

這個語句在應(yīng)用時要特別注意開關(guān)條件的合理設(shè)置以及

break語句的合理應(yīng)用。

“？”語句問號語句也是分支的一種，格式類似(a<b)?語

句1:(此處是冒號)語句2;加入括號內(nèi)為真則執(zhí)行語句1

否則執(zhí)行語句2

(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)：

循環(huán)結(jié)構(gòu)可以減少源程序重復(fù)書寫的工作量，用來描述重復(fù)

執(zhí)行某段算法的問題，這是程序設(shè)計中最能發(fā)揮計算機特長

的程序結(jié)構(gòu)，C語言中提供四種循環(huán)，即goto循環(huán)、while

循環(huán)、dowhile循環(huán)和for循環(huán)。四種循環(huán)可以用來處理同

一問題，一般情況下它們可以互相代替換，但一般不提倡用

goto循環(huán)，因為強制改變程序的順序經(jīng)常會給程序的運行帶

來不可預(yù)料的錯誤，在學(xué)習(xí)中我們主要學(xué)習(xí)while、do-

while、for三種循環(huán)。常用的三種循環(huán)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的重點在于

弄清它們相同與不同之處，以便在不同場合下使用，這就要

清楚三種循環(huán)的格式和執(zhí)行順序，將每種循環(huán)的流程圖理解

透徹后就會明白如何替換使用，如把while循環(huán)的例題，用

for語句重新編寫一個程序，這樣能更好地理解它們的作用。

特別要注意在循環(huán)體內(nèi)應(yīng)包含趨于結(jié)束的語句（即循環(huán)變量

值的改變），否則就可能成了一個死循環(huán)，這是初學(xué)者的一

個常見錯誤。

在學(xué)完這三個循環(huán)后，應(yīng)明確它們的異同點：用while和

do…while循環(huán)時，循環(huán)變量的初始化的操作應(yīng)在循環(huán)體之

前，而千or循環(huán)一般在語句1中進行的；while循環(huán)和for

循環(huán)都是先判斷表達式，后執(zhí)行循環(huán)體，而d。…while循環(huán)

是先執(zhí)行循環(huán)體后判斷表達式，也就是說d。…whiIe的循環(huán)

體最少被執(zhí)行一次，而whiIe循環(huán)和for就可能一次都不執(zhí)

行。另外還要注意的是這三種循環(huán)都可以用break語句跳出

循環(huán)，用continue語句結(jié)束本次循環(huán)，而goto語句與if

構(gòu)成的循環(huán)，是不能用break和continue語句進行控制的。

順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)并不彼此孤立的，在循環(huán)中

可以有分支、順序結(jié)構(gòu)，分支中也可以有循環(huán)、順序結(jié)構(gòu)，

其實不管哪種結(jié)構(gòu)，我們均可廣義的把它們看成一個語句。

在實際編程過程中常將這三種結(jié)構(gòu)相互結(jié)合以實現(xiàn)各種算

法，設(shè)計出相應(yīng)程序，但是要編程的問題較大，編寫出的程

序就往往很長、結(jié)構(gòu)重復(fù)多，造成可讀性差，難以理解，解

決這個問題的方法是將C程序設(shè)計成模塊化結(jié)構(gòu)。

(4)模塊化程序結(jié)構(gòu)

C語言的模塊化程序結(jié)構(gòu)用函數(shù)來實現(xiàn)，即將復(fù)雜的C程序

分為若干模塊，每個模塊都編寫成一個C函數(shù)，然后通過主

函數(shù)調(diào)用函數(shù)及函數(shù)調(diào)用函數(shù)來實現(xiàn)一大型問題的C程序編

寫，因此常說：C程序=主函數(shù)+子函數(shù)。因此，對函數(shù)的定

義、調(diào)用、值的返回等中要尤其注重理解和應(yīng)用，并通過上

機調(diào)試加以鞏固。

掌握一些簡單的算法

編程其實一大部分工作就是分析問題，找到解決問題的方

法，再以相應(yīng)的編程語言寫出代碼。這就要求掌握算法，根

據(jù)我們的《C程序設(shè)計》教學(xué)大綱中，只要求我們掌握一些

簡單的算法，在掌握這些基本算法后，栗完成對問題的分析

就容易了。如兩個數(shù)的交換、三個數(shù)的比較、選擇法排序和

冒泡法排序，這就要求我們要清楚這些算法的內(nèi)在含義

C源程序的關(guān)鍵字

要求：只需掌握一些常用的關(guān)鍵字即可，其他不常見的關(guān)鍵

字自己在編寫程序時通過查閱資料了解。

所謂關(guān)鍵字就是已被C語言本身使用，不能作其它用途使用

的字。例如關(guān)鍵字不能用作變量名、函數(shù)名等

由ANSI標(biāo)準(zhǔn)定義的C語言關(guān)鍵字共32個：

autodoubleintstructbreakelselongswitch

caseenumregistertypedefcharexternreturnunion

constfIoatshortunsignedcontinueforsignedvoid

defaultgotosizeofvolatiledoifwhilestatic

根據(jù)關(guān)鍵字的作用，可以將關(guān)鍵字分為數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字

和流程控制關(guān)鍵字兩大類。

1數(shù)據(jù)類型關(guān)鍵字

A.基本數(shù)據(jù)類型（5個）

void:聲明函數(shù)無返回值或無參數(shù)，聲明無類型指針,

顯式丟棄運算結(jié)果

char:字符型類型數(shù)據(jù)，屬于整型數(shù)據(jù)的一種

int:整型數(shù)據(jù)，通常為編譯器指定的機器字長

float:單精度浮點型數(shù)據(jù)，屬于浮點數(shù)據(jù)的一種

double:雙精度浮點型數(shù)據(jù)，屬于浮點數(shù)據(jù)的一種

B.類型修飾關(guān)鍵字（4個）

short:修飾int,短整型數(shù)據(jù)，可省略被修飾的into

long:修飾int,長整形數(shù)據(jù)，可省略被修飾的into

signed:修飾整型數(shù)據(jù)，有符號數(shù)據(jù)類型

unsigned:修飾整型數(shù)據(jù)，無符號數(shù)據(jù)類型

C.復(fù)雜類型關(guān)鍵字（5個）

struct:結(jié)構(gòu)體聲明

union:共用體聲明

enum:枚舉聲明

typedef:聲明類型別名

sizeof:得到特定類型或特定類型變量的大小

D.存儲級別關(guān)鍵字（6個）

auto:指定為自動變量，由編譯器自動分配及釋放。

通常在棧上分配

static:指定為靜態(tài)變量，分配在靜態(tài)變量區(qū)，修飾

函數(shù)時，指定函數(shù)作用域為文件內(nèi)部

register:指定為寄存器變量，建議編譯器將變量存

儲到寄存器中使用，也可以修飾函數(shù)形參，建議編譯器通過

寄存器而不是堆棧傳遞參數(shù)

extern:指定對應(yīng)變量為外部變量，即標(biāo)示變量或者

函數(shù)的定義在別的文件中，提示編譯器遇到此變量和函數(shù)時

在其他模塊中尋找其定義。

const:與volatiIe合稱"cv特性"，指定變量不可被

當(dāng)前線程/進程改變（但有可能被系統(tǒng)或其他線程/進程改

變）

volatile:與const合稱“cv特性”，指定變量的值有

可能會被系統(tǒng)或其他進程/線程改變，強制編譯器每次從內(nèi)

存中取得該變量的值

2流程控制關(guān)鍵字

A.跳轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)（4個）

return:用在函數(shù)體中，返回特定值（或者是void值,

即不返回值）

continue:結(jié)束當(dāng)前循環(huán)，開始下一輪循環(huán)

break:跳出當(dāng)前循環(huán)或switch結(jié)構(gòu)

goto:無條件跳轉(zhuǎn)語句

B,分支結(jié)構(gòu)（5個）

if:條件語句，后面不需要放分號

else:條件語句否定分支（與if連用）

switch:開關(guān)語句（多重分支語句）

case:開關(guān)語句中的分支標(biāo)記

default:開關(guān)語句中的“其他”分支，可選。

C.循環(huán)結(jié)構(gòu)（3個）

for:for循環(huán)結(jié)構(gòu),for（1;2;3）4;的執(zhí)行順序為

1->2->4->3->2...循環(huán)，其中2為循環(huán)條件。在整個for循

環(huán)過程中，表達式1只計算一次，表達式2和表達式3則可

能計算多次，也可能一次也不計算。循環(huán)體可能多次執(zhí)行，

也可能一次都不執(zhí)行。

do:do循環(huán)結(jié)構(gòu)，do1while（2）;的執(zhí)行順序是

1->2一》.??循環(huán)，2為循環(huán)條件

while:while循環(huán)結(jié)構(gòu)，while（1）2;的執(zhí)行順序是

1->2->1???循環(huán)，1為循環(huán)條件

應(yīng)用實例

要求：這是一些簡單的C語言程序，要求大家會讀并且會自

己編寫。

1.功能：求三個整數(shù)的平均值。程序如下：

#include<stdio.h>/*載入頭文件stdio.h*/

voidmain()/*主函數(shù)main*/

(

inta,b,c,d;/*定義a,b,c,d為整型變量*/

a=105;

b=75;

c=85;

d=(a+b+c)/3;

printf(Md=%d\n",d);/*顯示“d=某數(shù)”并換行,某

數(shù)是d的值*/

getchar();/*等待用戶,按任意鍵退出*/

return0;

}

2.功能：由鍵盤輸入多邊形的邊數(shù)，求其內(nèi)角和。程

序如下:

#include<stdio.h>

intmain()

(

/*辨別多邊形是否成立，不成立重新執(zhí)行do-whiIe

語句間的命令*/

do

(

intx;

printf(nn=n);

scanf(n%dn,&x);/*由鍵盤輸入x的值*/

printf(n%d\n",(x-2)*180);/*顯示內(nèi)角和，公式

為(x-2)*180*/

/*辨別多邊形是否成立，不成立顯示“Error"，成立

顯示“Right"*/

if(x<=2)

printf(MError\nn);

else

printf(nRight\nn);

}

while(x<=2);/*do-whiIe語句*/

getchar();

return0;

}

3,功能：由鍵盤輸入兩個數(shù)，顯示器上顯示較大數(shù)。

程序如下：

#include<stdio.h>

intbig(int,int);/*創(chuàng)建整型變量函數(shù)big*/

voidmain()

(

intx,y;

scanf(H%d,%d",&x,&y);

printf("bigis%d\n",big(x,y));

/*輸出big函數(shù)的值，因為main函數(shù)與用戶自定義

函數(shù)big無關(guān)系，所以printf后的輸出項表是big(x,y),

而不是big(n1,n2)*/

getchar();

return0;

}

intbig(intn1,intn2)/*用戶自定義函數(shù)big*/

(

if(n1>n2)

returnn1;/*返回n1值*/

else

returnn2;/*返回n2值*/

}

4,功能：由鍵盤輸入一個等腰三角形的層數(shù)，畫一個

這樣的三角形。程序如下：

#include<stdio.h>

voidmain()

(

inti,j,n;

printf(Mn:n);

scanf(H%dn,&n);

for(i=1;i<=n;i++)/*循環(huán)n次，每次輸出一行*/

(

for(j=1;j<=n-i;j++)/*輸出該行前面的空格*/

printfCM);

for(j=1;j<=2*i-1;j++)/*輸出該行中的星號*/

printf(“*");

printf(M\nn);

}

getchar();

return0;

}

注釋：不能榆入太多的行數(shù)，如10000。

5,功能：由鍵盤輸入一個最大值，求2到這個最大值

中的所有質(zhì)數(shù)（素數(shù)）。程序如下:

#include<stdio.h>

#include<math.h>/*數(shù)學(xué)文件*/

voidmain()

(

intn,m,flag,i,j,num=1;

printf(Hn:w);

scanf(H%dM,&n);

printf(n2^%d：\nn,n);

for(i=2;i<=n;i++)/*循環(huán)查找質(zhì)數(shù)*/

(

fIag=1;

m=(int)sqrt(i);

for(j=2；j<=m;j++)

if(i%j=0)/*條件為真時表示不是質(zhì)數(shù)，退出for

循環(huán)*/

(

flag=0;

break;

)

if(flag==1)/*條件為真時表示i是質(zhì)數(shù)*/

printf("M",i);

if(num++==10)/*每行最多輸出10個數(shù)*/

(

printf(M\nn);

num=1;

1

}

}

printf(n\nH);

getchar();

return0;

}

數(shù)電方面基礎(chǔ)知識

要求：這些是電路設(shè)計的基礎(chǔ)，要掌握基本的數(shù)電符號，和

基本的邏輯關(guān)系。考試是重點。

基本的邏輯運算表示式-基本邏輯門電路符號

1、與邏輯(ANDLogic)

與邏輯又叫做邏輯乘，下面通過開關(guān)的工作狀態(tài)加以說明與

邏輯的運算。

從上圖可以看出，當(dāng)開關(guān)有一個斷開時，燈泡處于滅的

狀態(tài)，僅當(dāng)兩個開關(guān)回時合上時，燈泡才會亮。于是我們可以將與

邏輯的關(guān)系速記為：“有。出。，全1出1”。

圖(b)列出了兩個開關(guān)的所有組合，以及與燈泡狀態(tài)的情風(fēng)

我們用。表示開關(guān)處于斷開狀態(tài)，1表示開關(guān)處于合上的狀態(tài);

同時燈泡的狀態(tài)用。表示滅，用1表示亮。

圖(c)給出了與邏輯門電路符號,該符號表示了兩個輸

入的邏輯關(guān)系，&在英文中是AND的速寫，如果開關(guān)有三個則

符號的左邊再加上一道線就行了。

邏輯與的關(guān)系還可以用表達式的形式表示為：

F=A?B

上式在不造成誤解的情況下可簡寫為:F=ABO

2、或邏輯(ORLogic)

（C）

上圖(a)為一并聯(lián)直流電路，當(dāng)兩只開關(guān)都處于斷開時，

其燈泡不會亮；當(dāng)A,B兩個開關(guān)中有一個或兩個一起合上時,

其燈泡就會亮。如開關(guān)合上的狀態(tài)用1表示，開關(guān)斷開的狀態(tài)

用0表示；燈泡的狀態(tài)亮?xí)r用1表示，不亮?xí)r用0表示，則

可列出圖(b)所示的真值表。這種邏輯關(guān)系就是通常講的“或邏

輯”，從表中可看出，只要輸入A,B兩個中有一個為1,則

輸出為1,否則為。。所以或邏輯可速記為：“有1出1,全0

出0”。

上圖(c)為或邏輯門電路符號，后面通常用該符號來表示

或邏輯，其方塊中的“云1”表示輸入中有一個及一個以上的

1,輸出就為1。

邏輯或的表示式為：

F=A+B

3、非邏輯(NOTLogic)

非邏輯又常稱為反相運算(Inverters)。下圖(a)所示的

電路實現(xiàn)的邏輯功能就是非運算的功能，從圖上可以看出當(dāng)開

關(guān)A合上時，燈泡反而滅；當(dāng)開關(guān)斷開時，燈泡才會亮，故

其輸出F的狀態(tài)與輸入A的狀態(tài)正胃相反。非運算的邏輯表達式

為

圖(c)給出了非邏輯門電路符號。

(b)(c)

復(fù)合邏輯運算

在數(shù)字系統(tǒng)中，除了與運算、或運算、非運算之外，常常

使用的邏輯運算還有一些是通過這三種運算派生出來的運算，

這種運算通常稱為復(fù)合運算，常見的復(fù)合運算有：與非、或非、

與或非、同或及異或等。

4、與非邏輯（NANDLogic）

與非邏輯是由與、非邏輯復(fù)合而成的。其邏輯可描述為:

“輸入全部為1時，輸出為0;否則始終為1"。下圖（a）為與

非邏輯門電路符號。

多榆入的與非邏輯表達式可寫為：F=A,B…

5、或非邏輯（NORLogic）

上圖（b）為或非邏輯門電路符號，從與非的邏輯可以推出

或非的邏輯關(guān)系：“輸入中有一個及一個以上1,則輸出為0,

僅當(dāng)輸入全為。時輸出為1”。或非邏輯的邏輯符號如下：

F=FB

6、與或非邏輯

上圖中圖（c）為與或非邏輯門電路符號，A,B相與后輸出

到或運算輸入，同時C,D也相與后輸出到或邏輯的輸入，這兩

個輸出再進行或運算后加到非運算輸出。上圖與或非的邏輯

表達式為：

F=AB+CD

7、異或邏輯

圖（d）為異或邏輯門電路符號，=1表示當(dāng)兩個輸入中只

有一個為1時，輸出為1;否則為0。異或運算的邏輯表達

式為：

F二AeB二而+AP

上式中，“十”表示異或運算。

8、同或邏輯

圖⑹為同或的邏輯關(guān)系，從圖上可以看出同或?qū)嶋H上是異

或的非邏輯，下表也說明了其兩者的非的邏輯關(guān)系。

異或邏輯及同或邏輯真值表

輸入變量異或邏輯同或邏輯

ABA?BA0B

0001

0110

1010

1101

同或的邏輯表達式為：

F=AOB=AB+AB

上式中是同或邏輯門電路符號。

基本門電路-什么是門電路-邏輯門電路圖

一、分立元件基本門電路

二極管與門電路圖

5VUmax

4

高電平區(qū)域)

3

2

VI.nnin

1I./TTMX

低電平區(qū)域-------

0L'L?

ABF

000

010

100

111

二極管或門電路圖

%⑺UB(V)UP(V)ABF

000000

032.3011

302.3101

332.3111

三極管非門電路圖

數(shù)制與編碼-數(shù)制轉(zhuǎn)換方法-數(shù)制計算運算公式

、十進制數(shù)(DecimalNumber)

十進制數(shù)是日常生活中使用最廣的計數(shù)制。組成十進制數(shù)的符號有0，1，2,3,4,5,6,

7,8,9等共十個符號，我們稱這些符號為數(shù)碼。

在十進制中，每一位有0?9共十個數(shù)碼，所以計數(shù)的基數(shù)為10。超過9就必須用多位數(shù)來表

示。十進制數(shù)的運算遵循加法時：“逢十進一”，減法時：“借一當(dāng)十”。

十進制數(shù)中，數(shù)碼的位置不同，所表示的值就不相同。如：

I-----------k6X1000

|?8x100

3xio

6834—4xi

式中，每個對應(yīng)的數(shù)碼有一個系數(shù)1000,100,10,1與之相對應(yīng)，這個系數(shù)就叫做權(quán)或位權(quán)。

對于位一十進制數(shù)可表示為：

xR_1x1x_1x

N10=aR_110+^_2…+a1x10+aoX100+a_110+a_2ICT?+…+jX10'?

n-1x

=二a￡xiu

式中：ai為。?9中的位一數(shù)碼；10為進制的基數(shù)；10的i

次為第i位的權(quán)；叫n為正整數(shù)，n為整數(shù)部分的位數(shù)，m

為小數(shù)部分的位數(shù)。

二、二進制數(shù)(BinaryNumber)

與十進制相似，二進制數(shù)也遵循兩個規(guī)則：

僅有兩個不同的數(shù)碼，即0,1;

進/借位規(guī)則為：逢二進一，借一當(dāng)二。

對于任意一個二進制數(shù)可表示為：

n-1

N-=^bix2^

由于二進制數(shù)僅0,1兩個數(shù)碼，所以其運算規(guī)則比較簡單，下

現(xiàn)列出了二進制數(shù)進行加法和乘法的規(guī)則：

加法乘法

0+0=00X0=0

0+1=10X1=0

1+0=11X0=0

1+1=101X1=1

上表中式1+1=10中的紅色為進位位。

三、十六進制(HexadecimalNumber)

二進制數(shù)在計算機系統(tǒng)中處理很方便，但當(dāng)位數(shù)較多時，比較

難記憶及書寫，為了減小位數(shù)，通常將二進制數(shù)用十六進制

表示。

十六進制是計算機系統(tǒng)中除二進制數(shù)之外使用較多的

進制，其遵循的兩個規(guī)則為：

其有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F等共十六個

數(shù)碼，其分別對應(yīng)于十進