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全国江苏省计算机二级vb基础知识.doc

全国江苏省计算机二级vb基础知识

小女人babyseven
2017-09-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《全国江苏省计算机二级vb基础知识doc》,可适用于项目管理领域

全国江苏省计算机二级vb基础知识全国计算机等级考试二级公共基础知识目录二级公共基础知识考纲„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第一章数据结构与算法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第二章程序设计基础„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第三章软件工程基础„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第四章数据库设计基础„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„全国计算机等级考试二级公共基础知识考纲考试内容一、基本数据结构与算法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)。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。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。栈和队列的定义栈和队列的顺序存储结构及其基本运算。线性单链表、双向链表与循环链表的结构及其基本运算。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。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)。二、程序设计基础程序设计方法与风格。结构化程序设计。面向对象的程序设计方法对象方法属性及继承与多态性。三、软件工程基础软件工程基本概念软件生命周戎概念软件工具与软件开发环境。结构化分析方法数据流图数据字典软件需求规格说明书。结构化设计方法总体设计与详细设计。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。程序的调试静态调试与动态调试。四、数据库设计基础数据库的基本概念:数据库数据库管理系统数据库系统。数据模型实体联系模型及ER图从ER图导出关系数据模型。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。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分。公共基础知识有道选择题和道填空题。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识第一章数据结构与算法一、内容要点(一)算法(算法的基本概念算法是指解题方案的准确而完整的描述。即是一组严谨地定义运算顺序的规则并且每一个规则都是有效的且是明确的没有二义性同时该规则将在有限次运算后可终止。)算法的性从外面看只能看到对象的外部特征即只需知道数据的取值范围和可以对该数据施加的操作根本无需知道数据的具体结构以及实现操作的算法。()模块独立性好对象是面向对象的软件的基本模块它是由数据及可以对这些数据施加的操作所组成的统一体而且对象是以数据为中心的操作围绕对其数据所需做的处理来设置没有无关的操作。从模块的独立性考虑对象内容各种元素彼此相结合得很紧密内聚性强。)类和实例将属性、操作相似的对象归为类。具有共同的属性、共同的方法的对象的集合即是类。类是对象的抽象它描述了属于该对象的所有对象性质而一个对象则是其对应类的一个实例。)消息消息是一个实例与另一个实例之间传递的信息它请求对象执行某一处理或回答某一个要求的信息它统一了数据流和控制流。消息只包含传递者的要求它告诉接受者需要做哪些处理并不指示接受者怎样去完成这些处理。)继承继承是使用已有的类定义作为基础建立新类的定义技术。已有的类可当作基类来引用则新类相应地可作为派生类来引用。继承即是指能够直接获得已有的性质和特征而不必重复定义它们。)多态性对象根据所接受的消息而做出动作同样的消息被不同的对象接受时可导致完全不同的行动该现象称为多态性。在面向对象技术中多态性是指子类对象可以像父类对象那样使用同样的消息可以发送给父类对象也可以发送给子类对象。多态性机制增加了面向对象软件系统的灵活性减少了信息冗余而且显著提高了软件的可重用性可扩充性。三、本章应考点拨第页全国计算机等级考试二级公共基础知识本章在考试中会出现约个题目所占分值大约占分是出题量较小的一章。本章内容比较少也很简单掌握住基本的概念就可以轻松应对考试了所以在这部分丢分比较可惜。第三章软件工程基础一、学习目标与要求(了解软件工程的基本概念(了解软件工程过程与软件的生命周期以及软件工程的目标和原则(了解利用结构化分析法进行软件工程中的需求分析的方法并了解需求分析的方法和需要完成的任务(了解数据流图的使用方法(了解如何利用结构化设计方法进行软件设计并了解软件设计的一些常用用工具(了解软件测试的目的和方法以及软件测试的准则了解常用的软件测试方法的区别和各自的功能与特点(了解程序调试的方法和原则。二、内容要点(一)软件工程基本概念(软件定义与软件特点)软件的定义与计算机系统的操作有关的计算机程序、规程、规则以及可能有的文件、文档及数据。)软件的特点()软件是一种逻辑实体而不是物理实体具有抽象性()软件的生产与硬件不同它没有明显的制作过程()软件在运行、使用期间不存在磨损、老化问题但为了适应硬件、环境以及需求的变化要进行修改会导致一些错误的引入导致软件失效率升高从而使得软件退化()软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性受到计算机系统的限制这导致了软件移植的问题()软件复杂性高成本昂贵。软件开发需要投入大量、高强度的脑力劳动成本高风险大()软件开发涉及诸多的社会因素。许多软件的开发和运行涉及软件用户的机构设置体制问题以及管理方式等甚至涉及到人们的观念和心理软件知识产权及法律等问题。)软件的分类按功能分可分为:,应用软件:为解决特定领域的应用而开发的软件第页全国计算机等级考试二级公共基础知识,系统软件:是计算机管理自身资源提高计算机使用效率并为计算机用户提供各种服务的软件,支撑软件(或工具软件):介于系统软件和应用软件之间协助用户开发软件的工具性软件包括辅助和支持开发和维护应用软件的工具软件(软件危机与软件工程)软件危机泛指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。它主要表现在:()软件需求的增长得不到满足用户对系统不满意的情况经常发生()软件开发成本和进度无法控制。开发的成本超预算和开发周期的超期经常出现()软件质量难以保证()软件不可维护或维护程度非常低()软件成本不断提高()软件开发生产率的提高赶不上硬件的发展和应用需求的增长。)软件工程软件工程的定义:是应用于计算机软件的定义、开发和维护的一整套方法、工具、文档、实践标准和工序。软件工程包括个要素:方法、工具和过程。方法:完成软件工程项目的技术手段工具:支持软件的开发、管理、文档生成过程:支持软件开发的各个环节的控制、管理。(软件工程过程与软件生命周期)软件工程过程软件工程过程把输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活动。支持软件工程过程的两方面内涵:()软件工程过程是指为获得软件产品在软件工具支持下由软件工程师完成的一系列软件工程活动。它包括种基本活动:,P软件规格说明。规定软件的功能及其运行时的限制,D软件开发。产生满足规格说明的软件,C软件确认。确认软件能够满足客户提出的要求,A软件演进过程。为满足客户的变更要求软件必须在使用的过程中演进。()使用适当的资源(包括人员、硬软件工具、时间等)为开发软件进行的一组开发活动在过程结束时将输入(用户要求)转化为输出(软件产品)。软件工程过程是将软件工程的方法和工具综合起来以达到合理、及时地进行计算机软件开发的目的。)软件生命周期将软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的过程称为软件生命周期。即软件的生命周期就是软件产品从开始考虑其概念开始到软件产品不能使用为止的整个时期都属于软件生命周期。一般包括可行性研究与需求分析、设计、实现、测试、交付使用以及维护等活动。这些活动可以有重复执行时也可以有迭代。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识生命周期的主要阶段:,软件定义,软件开发,软件维护软件生命周期的主要活动阶段是:()可行性研究与计划制定:确定待开发软件系统的开发目标和总的要求给出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的可能方案制定完成开发任务的实话计划()需要分析。对待开发软件提出的需求进行分析并给出详细的定义()软件设计。系统设计人员和程序设计人员给出软件的结构、模块的划分、功能的分配以及处理流程()软件实现。把软件设计转换成计算机可以接受的程序代码。即完成源程序的编码编写用户手册、操作手册等面向用户的文档编写单元测试计划()软件测试。在设计测试用例的基础上检验软件的各个组成部分编写测试分析报告()运行和维护。将已交付的软件投入运行并在运行使用中不断地维护根据新提出的需求进行必要且可能的扩充和删改。(软件工程的目标与原则)软件工程的目标软件工程的目标:在给定成本、进度的情况下开发出具有有效性、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用户需求的产品。软件工程需要达到的基本目标:,付出较低的开发成本,达到要求的软件功能,取得较好的软件性能,开发的软件易于移植,需要较低的维护费用,能按时完成开发及时交付使用软件工程的理论和技术性研究的内容包括:软件开发技术和软件工程管理。()软件开发技术软件开发方法学、开发过程、开发工具和软件工程环境其主体内容是软件开发方法学。软件开发方法学是根据不同的软件类型按不同的观点和原则对软件开发中应遵循的策略、原则、步骤和必须产生的文档资料都做出规定从而使软件开发能够进入规范化和工程化的阶段。()软件工程管理软件工程管理:软件管理学、软件工程经济学、软件心理学等内容。软件工程管理学包括:人员组织、进度安排、质量保证、配置管理、项目计划等。软件工程经济学:是研究软件开发中成本的估算、成本效益分析的方法和技术用经济学的基本原理事研究软件工程开发中的经济效益问题。软件心理学:从个体心理、人类行为、组织行为和企业文化等角度来研究软件管理和软件工程。)软件工程的原则()抽象。抽取事物取基本的特征和行为忽略非本质细节。采用分层次抽象自顶第页全国计算机等级考试二级公共基础知识向下逐层细化的办法控制软件开发过程的复杂性()信息隐蔽。采用封装技术将程序模块的实现细节隐藏起来使模块接口尽量简单()模块化。模块是程序中相对独立的成分一个独立的编程单位应有良好的接口定义。块太大会使模块内部过渡复杂不利于对模块的理解和修改也不利于模块的调试和重用模块太小会使程序结构过于复杂难于控制()局部化。在同一个物理模块中集中逻辑上相互关联的计算资源保证模块间具有松散的耦合关系模块内部有较强的内聚性()确定性。所有的概念表达应是确定的、无歧义且规范。()一致性。包括程序、数据和文档的整个软件系统的各模块应使用已知的概念、符号和术语程序内外部接口保持一致系统规格说明与系统行为应保持一致()完备性。软件系统不丢失任何重要成份完全实现系统所需要的功能()可验证性。开发大型软件系统需要对系统自顶向下逐层分解。(软件开发工具与软件开发环境)软件开发工具早期的软件开发最早使用的是单一的程序设计语言没有相应的开发工具效率很低随着软件开发工具的发展提供了自动的或半自动的软件支撑环境为软件开发提供了良好的环境。)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的软件工具集合。计算机辅助软件工程将各种软件工具、开发机器和一个存放开发过程信息的中心数据库组成起来形成软件工程环境。(二)结构化分析方法(需求分析与需求分析方法)需求分析软件需求分析是指用户对目标软件系统在功能、行为、性能、设计约束等方面的期望。需求分析的任务是发现需求、求精、建模和定义需求的过程。()定义软件需求分析是指用户对目标软件系统在功能、行为、性能、设计约束等方面的期望。()需求分析阶段的工作需求获取。需求获取的目的是确定对目标系统的各方面需求需求分析。对获取的需求进行分析和综合最终给出系统的解决方案和目标系统的逻辑模型编写需求规格说明书。为用户、分析人员和设计人员之间进行交流提供方便。需求评审。对需求分析阶段的工作进行复审验证需求文档的一致性、可靠性、完事性和有效性。)需求分析方法()结构化分析方法第页全国计算机等级考试二级公共基础知识包括:,面向数据流的结构化分析方法,面向数据结构的Jackson方法,面向数据结构的结构化数据系统开发方法()面向对象的分析方法从需求分析建立模型的特性分需求分析方法又分为静态分析方法和动态分析方法。(结构化分析方法)关于结构化分析方法结构化分析方法的实质是:着眼于数据流自顶向下逐层分解建立系统的处理流程以数据流图和数据字典为主要工具建立系统的逻辑模型。结构化分析的步骤:,通过对用户的调查以软件需求为线索获得系统的具体模型,去掉模型的非本质因素抽象出系统的逻辑模型,根据计算机的特点分析当前系统与目标系统的差别建立目标系统的逻辑模型,完善目标系统交补充细节写出目标系统的软件需求规格说明,评审直到确认完全符合用户对软件的需求。)结构化分析的常用工具)数据流图(数据流图从数据传递和加工的角度来刻画数据流从输入到输出的移动变换过程。数据流图下的图形元素::(圆)加工(转换)。输入数据经过加工变换产生输出,(箭头)数据流。沿箭头方向传送数据的通道一般在旁边标注数据流名(平行的二条直线)存储文件(数据源)。表示处理过程中存放各种数据的文件。,(长方形)源潭。表示系统和环境的接口属于系统之外的实体。()数据字典数据字典是结构化分析方法的核心。对数据流图中出现的被命名的图形元素的确切解释。通常包括:名称、别名、何处使用如何使用、内容描述、补充信息等。()判定树利用判定树对数据结构中的数据之间的关系进行描述弄清楚判定条件之间的从属关系、并列关系、选择关系。()判定表在数据流图中的加工要依赖于多个条件的取值即完成该加工的一组动作是由于某一组条件取值的组合而引发的情况。它与判定树是相似的但更适宜于较复杂的条件组合。(软件需求规格说明书是需求分析阶段的最后成果是软件开发的重要文档之一。)作用,便于用户、开发人员进行理解和交流,反映用户问题的结构可以作为软件开发工作的基础和依据,作为确认测试和验收的依据第页全国计算机等级考试二级公共基础知识)内容在软件计划中确定的软件范围加以展开制定出完整的信息描述、详细的功能说明、恰当的检验标准以及其他与要求有关的数据。)特点软件需求规格说明书是确保软件质量的措施它的内涵是:,正确性,无歧义性,完整性,可验证性,一致性,可理解性,可修改性,可追踪性(三)结构化设计方法(软件设计的基本概念)软件设计的基础软件设计包括软件结构设计、数据设计、接口设计、过程设计。其中结构设计是定义软件系统各主要部件之间的关系数据设计是将分析时创建的模型转化为数据结构的定义接口设计是描述软件内部、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是把系统结构部件转换成软件的过程性描述。软件设计的一般过程:软件设计是一个迭代的过程先进行高层次的结构设计后进行低层次的过程设计穿插进行数据设计和接口设计。)软件设计的基本原理()抽象抽象的层次从概要设计到详细设计逐渐降低。在软件概要设计中的模块分层也是由抽象到具体逐步分析和构造出来的。()模块化模块是指把一个待开发的软件分解成若干小的简单的部分。模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把软件系统划分成若干模块的过程。()信息隐蔽在一个模块内包含的信息(过程或数据)对于不需要这些信息的其他模块来说是不能访问的。()模块独立性独立性是指每个模块只完成系统要求的独立的子功能并且与其他模块的联系最少且接口简单。衡量软件的模块独立性的标准:,内聚性:一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度的度量,耦和性:模块间相互连接的紧密程序的度量第页全国计算机等级考试二级公共基础知识)结构化设计方法即将软件设计成相对独立、单一功能的模块组成结构。(概要设计)概要设计的任务设计软件系统结构即将系统划分成模块以及模块的层次结构。数据结构及数据库设计数据设计是实现需求定义和规格说明过程中提出的数据对象的逻辑表示。数据设计的具体任务是:,确定输入、输出文件的详细数据结构,结合算法设计确定算法所必须的逻辑数据结构及其操作,确定对逻辑数据结构所必须的那些操作的程序模块限制和确定各个数据设计决策的影响范围,需要与操作系统或调度程序接口所必须的控制表进行数据交换时确定其详细的数据结构和使用规则,数据的保护性设计:防卫性、一致性、冗余性设计编写概要设计文档需要编写的文档有:,概要设计说明书,数据库设计说明书,集成测试计划概要设计文档评审需要评审的内容:设计部分是否完整地实现了需求中规定的功能、性能等要求设计方案的可行性关键的处理及内外部接口定义的正确性、有效性各部分之间的一致性等软件结构设计工具是结构图描述软件系统的层次和分块结构关系它反映了整个系统的功能实现以及模块与模块之间的联系与通讯是未来程序中的控制层次体系。结构图的元素:,矩形表示一个模块在矩形内注明模块的功能和名字,箭头表示模块间的调用关系。带实心圆的箭头表示传递的是控制信息带空心圆的箭头表示传递的是数据结构图中常有的模块类型:,传入模块,传出模块,变换模块,协调模块)面向数据流的设计方法数据流类型,变换型。将数据流分成三个部分:输入数据、中心变换和输出数据三个部分。,事务型。在事务中心接收数据分析数据以确定它的类型再选取一条活动的通路面向数据流设计方法的实施要点与设计过程第页全国计算机等级考试二级公共基础知识)设计的准则,提高模块的独立性,模块规模适中,深度、宽度、扇出和扇入适当,使模块的作用域在该模块的控制域内,应减少模块的接口和界面的复杂性,设计成单入口、单出口的模块,设计功能可预测的模块(详细设计详细设计即为软件结构图中的每一个模块确定实现算法和局部数据结构用某种工具表示算法和数据结构的细节。常用的设计工具有:,图形工具:程序流程图NSPADHIPO,表格工具:判定表,语言工具:PDL(伪码)(四)软件测试(软件测试的目的使用人工或自动手段来运行或测定某个系统的过程其目的在于检验它是否满足规定的需求或是否弄清预期的结果与实际结果之间的差别。(软件测试的准则,所有测试应追溯到需求,严格执行测试计划排除测试的随意性,充分注意测试中的群集现象,程序员应避免检查自己的程序,穷举测试不可能,妥善保存测试计划、测试用例、出错统计和最终分析报告为维护提供方便(软件测试技术与方法综述)静态测试与动态测试静态测试包括:代码检查、静态结构分析、代码质量度量等。动态测试是基于计算机的测试根据软件需求设计测试用例利用这些用例去运行程序以发现程序错误的过程。)白盒测试方法与测试用例设计白盒测试也称结构测试或逻辑驱动测试。白盒测试的原则:保证所有的测试模块中每一条独立路径至少执行一次保证所有的判断分支至少执行一次保证所有的模块中每一个循环都在边界条件和一般条件下至少各执行一次验证所有内部数据结构的有效性主要的方法有:逻辑覆盖(包括语句覆盖、路径覆盖、判定覆盖、条件覆盖和判断条第页全国计算机等级考试二级公共基础知识件覆盖)、基本路径测试等)黑盒测试方法与测试用例设计黑盒测试方法也称功能测试或数据驱动测试是对软件已经实现的功能是否满足需求进行测试和验证。黑盒测试主要诊断功能不对或遗漏、界面错误、数据结构或外部数据库访问错误、性能错误、初始化和终止条件错。黑盒测试方法主要有:等价类划分法(包括有效等价类和无效等价类)、边界值分析法、错误推测法、因果图等主要用于软件确认测试。(软件测试的实施)单元测试对模块进行测试用于发现模块内部的错误)集成测试测试和组装软件的过程主要用于发现与接口有关的错误。集成测试包括的内容:软件单元的接口测试、全局数据结构测试、边界条件和非法输入的测试等。集成测试分为:增量方式组装(包括自顶而下、自底而上、自顶向下和自底向上的混合增量方式)与非增量方式组装。)确认测试验证软件的功能和性能及其他特征是否满足了需求规格说明中确定的各种需求以及软件配置是否完全、正确。)系统测试将经过测试后的软件与计算机的硬件、外设、支持软件、数据和人员等其他元素组合在一起在实际运行环境中进行一系列的集成测试和确认测试。(五)程序的调试(基本概念程序调试活动包括:根据错误的迹象确定程序中错误的确切性质、原因和位置对程序进行修改排除错误。)基本步骤错误定位,修改设计和代码以排除错误,进行回溯测试防止引进新的错误。)程序调试的原则()确定错误的性质和位置,分析与错误有关的信息,避开死胡同,调试工具只是一种辅助手段只能帮助思考不能代替思考,避免用试探法第页全国计算机等级考试二级公共基础知识()修改错误的原则,在出现错误的地方有可能还有别的错误在修改时一定要观察和检查相关的代码以防止其他的错误,一定要注意错误代码的修改不要只注意表象而要注意错误的本身把问题解决,注意在修正错误时可能代入新的错误错误修改后一定要进行回归测试避免新的错误产生,修改错误也是程序设计的一种形式,修改源代码程序不要改变目标代码(软件调试方法)强行排错法通过内存全部打印来排错在程序特定部位设置打印语句即断点法自动调试工具。)回溯法适合小规模程序的排错。发现错误分析错误表象确定位置再回溯到源程序代码找到错误位置或确定错误范围。)原因排除法原因排除法包括:演绎法、归纳法和二分法。演绎法:是一种从一般原理或前提出法经过排除和精化的过程来推导出结论的思考方法。归纳法:从一种特殊推断出一般的系统化思考方法。其基本思想是从一些线索着手通过分析寻找到潜在的原因从而找出错误。二分法:如果已知每个变量在程序中若干个关键点的正确值则可以使用定值语句在程序中的某点附近给这些变量赋值然后运行程序并检查程序的输出。三、本章应考点拨本章在笔试中一般占分左右约道选择题道填空题是公共基础部分比较重要的一章。从出题的深度来看本章主要考察对基本概念的识记有少量对基本原理的理解没有实际运用因此考生在复习本章时重点应放在基本概念的记忆和基本原理的理解上。第四章数据库设计基础一、内容要点(一)数据库系统的基本概念(数据、数据库、数据库管理系统)数据数据是指存储在某一种媒体上能够被识别的物理符号即描述事物的符号记录。数据是有结构的。首先数据有型与值的区别型即类型值是符合指定类型的值。数据的概念在数据处理领域中已经大大地拓宽了。数据不仅包括数字、字母、文字和其第页全国计算机等级考试二级公共基础知识他特殊字符组成的文本形式的数据而且还包括图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。但是使用最多、最基本的仍然是文字数据。)数据库数据库(DataBaseDB)是存储在计算机存储设备上结构化的相互关联的数据的集合。它不仅包括描述事物的数据本身而且还包括相关事物之间的联系。它用综合的方法组织和管理数据具有较小的数据冗余可供多个用户共享具有较高的数据独立性具有安全机制能够保证数据的安全、可靠允许并发地使用数据库能有效、及时地处理数据并能保证数据的一致性和完整性。例如某个学校的相关数据如学生基本情况、选课情况、学籍管理等所涉及的相关数据的集合。)数据库管理系统数据库管理系统(DataBaseManagementSystemDBMS)是对数据库进行管理的系统软件它的职能是有效地组织和存储数据、获取和管理数据接受和完成用户提出的访问数据的各种请求。同时还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性还要保证数据的高度独立性。数据库管理系统主要功能包括以下几个方面:()数据模式定义数据库管理系统负责为数据库构建模式也为数据库构建其数据框架。)数据存取的物理构建(数据库管理系统负责为数据模式的物理存取及构建提供有效的存取方法和手段。()数据操纵数据库管理系统为用户使用数据库中的数据提供方便一般提供查询、插入、修改和删除数据的功能此外还具有简单的算术运算和统计功能还具有专长强大的程序控制功能。()数据的完整性、安全性定义与检查数据库中的数据具有内存语义上的关联性与一致性即数据的完整性。数据的完整性是保证数据库中数据正确的必要条件。()数据的并发控制与故障恢复数据库是一个集成、共享的数据集合体它能为多个应用程序服务因此当多个应用程序对数据库并发操作时要保证数据不被破坏。()数据的服务数据库管理系统提供了对数据库中数据的多种服务如数据拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。数据库管理系统提供的相应的数据语言包括如下:)数据定义语言(DataDefinitionLanguageDDL)D用户通过它可以方便地对数据库中的相关内容进行定义。例如对数据库、表、索引进行定义。)数据操纵语言(DataManipulationLanguageDML)用户通过它可以实现对数据库的基本操作。例如对表中数据的查询、插入、删除和修改。)数据控制语言(DataControlLanguageDCL)第页全国计算机等级考试二级公共基础知识负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等功能包括系统初启程序、文件读写与维护程序、存取路径管理程序、缓冲区管理程序、安全性控制程序、完整性检查程序、并发控制程序、事务管理程序、运行日志管理程序、数据库恢复程序等。目前流行的DBMS均为关系型数据库系统发ORACLE、Sybase的PowerBuilder及IBM的DB、微软件的SQLServer等。还有一些小型的数据库如VisualFoxPro和Access等。)数据库管理员数据库的管理员(DataBaseAdministratorDBA):对数据库的规划、设计、维护、监视等进行管理。主要工作如下:()数据库设计()数据库维护()改善系统性能提高系统效率)数据库系统数据库系统(DataBaseSystemDBS)由如下几个部分组成:,数据库(数据),数据库管理系统(软件),数据库管理员(人员)数据库应用系统,系统平台(硬件平台和软件平台)数据库管理系统硬件平台包括:,计算机操作系统,网络硬件软件平台包括:,操作系统,数据库系统开发工具数据库系统的组成,接口软件)数据库应用系统数据库应用系统(DataBaseApplicationSystemDBAS)是数据库系统再加上应用软件及应用界面而构成的。它包括:,数据库,数据库管理系统,数据库管理员,硬件平台,软件平台,应用软件,应用界面(数据库系统的发展随着计算机软硬件技术的发展数据处理方法也经历了从低级到高级的发展过程按照数据管理的特点可将其划分为人工管理、文件系统及数据库系统三个阶段。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识)人工管理阶段在世纪年代计算机主要用于数值计算。从当时的硬件看外存只有纸带、卡片、磁带没有直接存取设备从软件看(实际上当时还未形成软件的整体概念)没有操作系统以及管理数据的软件从数据看数据量小数据无结构由用户直接管理且数据间缺乏逻辑组织数据依赖于特定的应用程序缺乏独立性。)文件系统阶段是数据库系统发展的初级阶段它提供了简单的数据共享和数据管理能力但无法提供完整的、统一的、管理和数据共享的能力。)层次数据库与网状数据库阶段世纪年代末期层次数据库与网状数据库开始发展它们为统一管理和数据共享提供了支撑即标志着数据库系统的真正来临。但它们有许多的不足如受文件的物理影响较大对数据库使用带来许多不便数据结构复杂不变于推广。)关系数据库系统阶段关系数据库系统出现于世界年代它的数据库结构简单使用方便逻辑性强物理性少使用广泛。由于应用的领域不同它常分为:,工程数据库系统,图形数据库系统,图像数据库系统,统计数据库系统,知识数据库系统,分布式数据库系统,并行数据库系统,面向对象数据库系统(数据库系统的基本特点)数据的集成性,在数据库系统中采用统一的数据结构方式,在数据库系统中按照多个应用程序的需要组织全局的统一的数据结构数据模式可建立全局的数据结构也可建立数据间的语义联系从而构成一个内存紧密联系的数据整体,数据模式是多个应用程序共同的、全局的数据结构而每个应用的数据则是全局结构中的一部分)数据的高共享性与低冗余性数据的一致性是指系统中同一数据的不同出现应保持相同的值而数据的不一致性是指同一数据在系统不同拷贝处有不同的值。减少数据的冗余性可以避免数据的不一致性。)数据的独立性数据的独立性是指数据与程序间的互不依赖性。即数据的逻辑结构、存储结构与存取方第页全国计算机等级考试二级公共基础知识式的改变不会影响应用程序。()物理独立性即数据的物理结构(包括存储结构、存取方式)的改变不会影响数据库的逻辑结构即不会引起应用程序的变化。()逻辑的独立性)数据统一管理与控制,数据库总体逻辑结构的改变不需要相应修改应用程序。,数据完整性检查:检查数据库中数据的正确性以保证数据的正确,数据的安全性保护:检查数据库访问者以防非法访问,并发控制:控制多个应用程序的并发访问所发生的相互干扰以保证其正确性(数据库系统的内部结构体系数据库系统的内部具有三级模式与二级映射。)数据库系统的三级模式数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式它具有不同的层次与结构方式。()概念模式概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述是全体用户公共数据视图。概念模式主要描述数据的概念记录类型以及它们之间的关系还包括一些数据间的语义约束。)外模式(外模式又称子模式或用户模式是用户的数据视图即用户见到的数据模式。概念模式给出系统全局的数据描述而外模式则给出每个用户的局部数据描述。()内模式内模式又称物理模式它给出数据库物理存储结构与物理存储方法如数据存储的文件结构、索引、集簇及hash等存取方式与存取路径内模式的物理性主要体现在操作系统及文件级上。内模式对一般的用户是透明的但它的设计直接影响到数据库系统的性能。模式的三个级别层次反映了模式的三个不同环境以及它们的不同要求其中内模式处于最底层它反映数据在计算机物理结构中的实际存储形式概念模式牌中层它反映了设计者的数据全局逻辑要求而外模式处于最外层通过两种映射由物理数据库映射而成它反映用户对数据的要求。)数据库系统的二级映射数据库系统的三级模式是对数据的三个级别抽象它把数据的具体物理实现留给物理模式使得全局设计者不必关心数据库的具体实现与物理背景通过两级映射建立了模式间的联系与转换使得概念模式与外模式虽然并不物理存在但也能通过映射获得实体。同时两级映射也保证了数据库系统中数据的独立性。两级模式的映射:,概念模式到内模式的映射:该映射给出概念模式中数据的全局逻辑结构到数据的物理存储结构间的对应关系,外模式到概念模式的映射:该映射给出了外模式与概念模式之间的对应关系第页全国计算机等级考试二级公共基础知识(二)数据模型(数据模型的基本概念数据是现实世界符号的抽象而数据模型是数据特征的抽象它从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件为数据库系统的信息表示与操作提供了一个抽象的框架。数据模型描述的三个部分:数据结构、数据操作与数据约束。()数据结构描述数据的类型、内容、性质及数据间的联系等。()数据操作主要描述在相应的数据结构上的操作类型与操作方式。()数据约束主要描述数据结构内数据间的语法、语义联系它们之间的制约与依存关系以及数据动态变化的规则以保证数据的正确、有效与相容。逻辑数据模型又称数据模型较为成熟的有:层次模型、网状模型和关系模型。物理数据模型又称物理模型是面向计算机物理表示的模型。(ER模型)ER模型的基本概念ER模型(EntityRelationshipmodel)即实体联系模型。()实体在现实生活中客观存在且又能相互区别的事物称为实体。具有共性的实体可组成一个集合称为实体集。()属性属性是用来描述实体的特征。一个实体有许多个属性。每个属性都可以有值一个属性的取值范围称为该属性的值域或值集。()联系反映事物之间的关联称为联系。实体集之间的联系有多种就实体集个数而言有:,两个实体集间的联系,多个实体集之间的联系,一个实体集内部的联系两个实体集间的联系即实体集间的函数关系有如下几种关系:,一对一的联系,一对多的联系,多对多的联系)ER模型三个基本概念之间的联系关系()实体集与属性之间的联接关系实体是概念世界中的基本单位属性附属于实体它本身并不构成独立性单位。一个实体可以有若干个属性实体与它所有属性构成了实体的一个完整描述。实体与属性间有一定的联系。实体有型与值的区分一个实体的所有属性的集合称为实体型而实体中属性值的集第页全国计算机等级考试二级公共基础知识合即构成该实体的值。()实体与联系实体集之间通过联系建立联接关系。)ER模型的图示法,用矩形表示实体集在矩形内部标出实体集的名称,用椭圆形表示属性在椭圆上标出属性的名称,用菱形表示联系在菱形上标出联系名,属性依附于实体它们之间用无向线段联接,属性也依附于联系它们之间用无向线段联接,实体集与联系之间的联接关系通过无向线段表示(层次模型若用图来表示层次模型是一棵倒立的树。在数据库中满足以下两个条件的数据模型称为层次模型:R,有且仅有一个结点无父结点这个结点称为根结点RR,其他结点有且仅有一个父结点在层次模型中结点层次从根开始定义根为第一层根的子结点为第二层根为其子结点RR的父结点同一父结点的子结点称为兄弟结点没有子结点的结点称为叶结点。层次模型层次模型表示的是一对多的关系即一个父节点可以对应多个子节点。这种模型的优点是简单、直观、处理方便、算法规范缺点是不能表达含有多对多关系的复杂结构。R是根节点R、R是R的子结点它们互为兄弟结点R、R为R的子结节点它们也互为兄弟节点R、R、R是叶子结点。其中每一个节点都代表一个实体型各实体型由上而下是:n的联系。支持层次模型的DBMS称为层次数据库管理系统在这种数据库系统中建立的数据库是层次数据库。层次数据模型支持的操作主要有:查询、插入、删除和更新。(网状模型若用图来表示网状模型是一个网络。在数据库中满足以下两个条件的数据模型称为网状模型。,允许一个以上的结点无父结点,一个结点可以有一个以上的父结点,允许两个结点间有两种以上的联系即允许结点间有复合链用网络表示某种联系RR由于在网状模型中子结点与父结点的联系不是LL唯一的所以要为每个联系命名并指出与该联系有LR关的父结点和子结点。LLRR网状模型第页全国计算机等级考试二级公共基础知识网状模型的优点是可以表示复杂的数据结构存取数据的效率比较高缺点是结构复杂每个问题都有其相对的特殊性实现的算法难以规范化。在抽象网状模型中R与R之间的联系被命名为LR与R之间的联系被命名为LR与R之间的联系被命名为LR与R之间的联系被命名为LR与R之间的联系被命名为L。R为R和R的父结点R也是R的父结点。R和R没有父结点。网状模型是一个不加任何条件限制的无向图。它没有层次模型那样需要满足严格的条件相对比较灵活。通常的操作方式是将网状模型分解成若干个二级树即只有两个层次的树。在网状模型标准中基本结构简单二级树叫做系系的基本数据单位是记录它相当于ER模型中的实体集记录又可由若干数据项组成它相当于ER模型中的属性。(关系模型)关系的数据结构关系模型是利用二维表来表示简称表。表头即属性的集合在表中每一行存放数据称为元组。二维表要求满足的条件:,二维表中元组的个数有限,元组在二维表中的唯一性在同一个表中不存在完全相同的两个元组,二维表中元组的顺序无关可以任意调换,元组中的各分量不能再分解,二维表中各属性名唯一,二维表中各属性的顺序无关,二维表属性的分量具有与该属性相同的值域键:能够唯一确定元组的属性或属性的组合。例如在学生基本情况表中可以用学号来唯一标识某个学生即学号可以作为该表的键。键具有标识元组、建立元组间联系等重要作用。在二维表中凡是能够唯一标识元组的最小属性集称为该表的键或码。二维表中可能有若干个键称为候选码或候选健。从二维表的所有候选键中选取一个作为用户使用的键称为主键或主码。外键:如果表中的一个字段不是本表的键或候选键而是另外一个表的键或候选键则称该字段为外键或外码。表中一定有键。在关系中一般支持空值空值表示未知的值或不可能出现的值一般用表示。关系的主键中不允许出现空值因为如主键为空值则失去了其元组标识的作用。关系模式支持子模式关系子模式是关系数据库模式中用户所见到的那部分数据模式描述。)关系操作关系模型的数据操纵是建立在关系上的数据操纵一般有查询、增加、删除和修改。()数据查询在一个关系中查询数据操作方式是先定位然后再操作。在多个关系中查询数据先将多个关系合并为一个关系再在合并后的新关系中进行定位然后再操作。()数据删除第页全国计算机等级考试二级公共基础知识数据删除操作是在一个关系中删除元组的操作。操作方式也是先定位然后再删除操作。()数据插入数据插入也是仅对一个关系的操作。即在指定的关系中插入一个或多个元组。()数据修改数据修改是在一个关系中修改指定的元组与属性。数据修改不是一个基本的操作可分解为删除要修改的元组再插入修改后的元组两个基本操作。关系的基本操作:,关系的属性指定,关系的元组选择,两个关系合并,一个或多个关系的查询,关系中元组的插入,关系中元组的删除)关系中的数据约束数据约束:实体完整性约束、参照完整性约束和用户定义的完整性约束。()实体完整性约束要求关系的主键中属性值不能为空值主键的惟一决定元组的惟一性。()参照完整性约束关系之间相关联的基本约束不允许关系引用不存在的元组。()用户定义的完整性约束用户根据具体的数据环境与应用环境具体设置约束。关系数据库系统提供完整性约束语言用户利用该语言写出的约束条件运行时由系统自动检查。(三)关系代数(关系模型的基本操作关系是由若干个不同的元组组成的因此关系可看作元组的集合。N元关系是一个n元有序组的集合。设有一个n元关系R它有n个域分别是D、D、„„、D此时它们的笛卡尔集n是:DD?DnR,DD?D集合可看作是域的笛卡尔积的子集。n关系模型的四种操作是:,插入,删除,修改,查询可将它们分解为六种基本操作:,关系的属性指定,关系的元组选择,两个关系的合并运算第页全国计算机等级考试二级公共基础知识,关系的查询,关系元组的插入,关系元组的删除(关系模型的基本运算)插入插入操作可看作是集合的并运算。即在原有的关系R中并入要插入的元组R’是这两R:R'个元组的并运算:)删除在关系R中删除元组R’可看作是两个关系的差运算:RR’)修改修改关系R中的元组的内容的操作:先将要修改的元组R’从关系R中删除再将修改后的元组R”插入到关系R中即操作为:(R,R'):R")查询插入运算无法通过传统的集合运算来表示需要专门的关系运算来实现。)投影运算(投影运算是从关系中指定若干个属性组合成一个新的关系的操作。投影操作后得到一个新的关系其关系模式中包含的属性通常比原来的关系少或者与原来的关系具有不同的属性顺序。投影是从垂直的角度进行运算即从列的角度进行运算投影运算基于一个关系是一个一元运算。选择姓名和班级两个属性投影操作()选择选择是从关系中查找满足条件的元组。选择的条件是通过逻辑表达式进行描述逻辑表达式值为真的元组被选出。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识选择是从行的角度进行的运算即从水平方向进行元组的抽取。选择基于一个关系得到的结果可以形成一个新的关系它的关系模式与原关系相同但是原关系的一个子集。例如从学生表中查找女同学的信息。设置选择的逻辑条件为:性别=”女”选择操作)笛卡尔积运算(两个关系的合并操作可以用笛卡尔积表示。设有n元关系R及m元关系S它们分别有p、q个元组则关系R和关系S的笛卡尔积为R×S新关系是一个nm元关系元组个数是p×q由R和S的有序组合而成。(关系代数中的扩充运算)交运算R:S关系R与关系S经交运算后所得到的关系是既在R中又在S中的元组组成记为。)除运算如果将笛卡尔积运算看作乘运算的话除运算即是它的逆运算。当关系T=R×S时则可将运算写成:TR,S或T,R,SS称为T除以R的商。T能被除的充分与必要条件是:T中的域包含R中的所有属性T中有一些域不出现在R中。在除运算中S的域由T中那些不出现在R中的域所组成对于S中任一有序组由它与关系R中每个有序组所构成的有序组均出现在关系T中。)连接与自然连接运算联接是关系的横向运算。联接运算将两个关系横向地拼接成一个更宽的关系生成的新关系中有满足联接条件的所有元组。联接运算通过联接条件来控制联接条件中将出现两个关系中的公共属性或者具有相同的域、可比的属性。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识连接运算基于两个关系。如下图所示为联接运算的操作。联接条件是学号相等联接操作在联接运算中按字段值相等的为条件进行的联接运算即为等值联接。上例即为等值联接的运算。自然联接是去掉重复属性的等值联接。自然联接是最常用的联接方式。如果上例进行的是自然联接则联接后的关系如下图所示。自然联接后的结果(四)数据库设计与管理(数据库设计概述数据库设计的基本任务是根据用户对象的信息需求、处理需求和数据库的支持环境(包括硬件、操作系统与DBMS)设计出数据模式。数据库设计的两种方法:,面向数据的方法:以信息需求为主兼顾处理需求。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识,面向过程的方法:以处理需求为主兼顾信息需求。目前面向数据的设计方法是数据库设计的主流方法。数据库设计一般采用生命周期法分为如下几个阶段:,需求分析阶段,概念设计阶段,逻辑设计阶段,物理设计阶段,编码阶段,测试阶段,运行阶段,进一步修改阶段前四个阶段是数据库设计的主要阶段重点以数据结构与模型的设计为主线。(数据库设计的需求分析第一阶段:需求收集和分析收集基本数据和数据流图。主要的任务是:通过详细调查现实世界要处理的对象(组织、部门、企业等)充分了解原系统的工作概况明确用户的各种需求在此基础上确定新系统的功能。对数据库的要求:,信息要求,处理要求,安全性和完整性的要求数据字典是各类数据的集合它包括五个部分:,数据项即数据的最小单位,数据结构是若干数据项有意义的集合,数据流可以是数据项也可以是数据结构用来表示某一处理过程的输入或输出,数据存储处理过程中存取的数据通常是手工凭证、手工文档或计算机文件,处理过程(数据库概念设计)概念设计概述()集中式模式设计法根据需求由一个统一的机构或人员设计一个综合的全局模式。适合于小型或并不复杂的单位或部门。()视图集成设计法将系统分解成若干个部分对每个部分进行局部模式设计建立各个部分的视图再以各视图为基础进行集成。比较适合于大型与复杂的单位是现在使用较多的方法。)数据库概念设计的过程()选择局部应用根据系统情况在多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图将这组图中每一部分对应一个局部应用以该层数据流图为出发点设计各自的ER图。()视图设计视图设计的三种次序:,自顶向下:先从抽象级别高且普遍性强的对象开始逐步细化、具体化和特殊化。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识,由底向上:先从具体的对象开始逐步抽象普遍化和一般化最后形成一个完整的视图设计,由内向外:先从最基本与最明显的对象开始逐步扩充至非基本、不明显的对象。例:某大学由一名校长主管学校下设多个学院每个学院又的多个系每个系有一名系主任负责聘任教师每个教师可以承担多门课同一门课又可由多个教师承担每个系有多个班级每个班级有一定数量的学生学生在校期间要学习多门课程学习结束后每门课程对应一个成绩。要求设计该大学的教学管理系统。需求分析阶段得到该学校的机构组织结构图如下图所示:某大学学院A学院N„„教师(若干)班级(若干)教师(若干)班级(若干)学生(若干)学生(若干)某大学的组织结构图ER图设计首先设计“院长”、“学院”和“系”之间的联系。一个学院有一个院长一个院长主管一个学校一个系属于一个学院一个学院有多个系。院长与学院的关系是一对一的联系学院和系之间是一对多的联系。n院长学院系主管主管院长、学院、系之间的关系在系里在一个系会聘用多个教师而一个教师只属于一个系所以系和教师之间的关系是一对多的联系一门课可由多个教师讲授同时一个教师可讲授多门课课程和教师之间的关系是多对多的联系。教师人数聘用nmn院长教师课程讲授领导系、教师、课程之间的联系在系里学生和课程之间的联系有一个系有多个班一个班只能属于一个系它们之学生人数n班级包含构成n系系n第页m课程开设选修nm成绩系、课程和学生之间的联系全国计算机等级考试二级公共基础知识间的联系是一对多的联系一个班有多个学生同时一个学生只属于一个班所以班级和学生之间的联系是一对多的联系系和课程之间的联系一个系可开设多门课同时一门课可被多个系开设因此课程和系之间的关系是多对多的联系学生与课程之间一个学生会选多门课同时一门课可被多个学生选取因此课程和学生之间的关系是多对多的联系。逻辑设计学院(学院编号学院名学院地址院长编号)院长(院长编号院长姓名联系电话办公地址)系(系编号系名联系电话系地址学院编号系主任职工号)教师(职工号姓名性别学历职称工资联系电话系编号)班级(班级编号班级名称学生人数系名)学生(学号身份证号姓名性别出生日期民族籍贯班级名)课程(课程编号课程名称学分)开课(系编号课程号)授课(职工号课程号)选课(学号课程号成绩)()视图集成视图集成是将所有局部视图统一与合并成一个完整的数据模式。视图集成的重点是解决局部设计中的冲突常见的冲突主要有如下几种:,命名冲突:有同名异义或同义异名,概念冲突:同一概念在一处为实体而在另一处为属性或联系,域冲突:相同的属性在不同视图中有不同的域,约束冲突:不同的视图可能有不同的约束视图经过合并生成ER图时其中还可能存在冗余的数据和冗余的实体间联系。冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性给数据库维护带来困难。对于视图集成后所形成的整体的数据库概念结构必须进行验证满足下列要求:,整体概念结构内部必须具有一致性即不能存在互相矛盾的表达,整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构包括属性、实体及实体间的联系,整体概念结构能满足需求分析阶段所确定的所有要求,整体概念结构还需要提交给用户征求用户和有关人员的意见进行评审、修改和优化最后定稿(数据库的逻辑设计)从ER模型向关系模式转换ER模型向关系模式的转换包括:,ER模型中的属性转换为关系模式中的属性,ER模型中的实体转换为关系模式中的元组,ER模型中的实体集转换为关系模式中的关系,ER模型中的联系转换为关系模式中的关系转换中存在的一些问题:,命名与属性域的处理。名称不要重复同时要用关系数据库中允许的数据类型来描述类型第页全国计算机等级考试二级公共基础知识,非原子属性处理。在ER模型中允许非原子属性存在但在关系模式中不允许出现非原子属性因此要将非原子属性进行转换。,联系的转换。通常联系可转换为关系但有的联系需要归并到相关联的实体中)逻辑模式规范化及调整、实现()规范对关系做规范化验证。()RDBMS对逻辑模式进行调整以满足RDBMS的性能、存储空间等要求包括如下内容:,调整性能以减少连接运算,调整关系大小使每个关系数量保持在合理水平从而可以提高存取效率,尽量采取快照提高查询速度)关系视图设计逻辑设计又称外模式设计。关系视图是关系模式基础上所设计的直接面向操作用户的视图。关系视图的作用:,提供数据逻辑独立性,能适应用户对数据的不同需求,有一定数据保密功能(数据库的物理设计物理设计的主要目标是对数据库内部物理结构作调整并选择合理的存取路径以提高数据库访问速度及有效利用存储空间。(数据库管理数据库管理包括:)数据库的建立数据库建立包括:,数据模式的建立。数据模式由DBA负责建立定义数据库名、表及相应的属性定义主关键字、索引、集簇、完整性约束、用户访问权限、申请空间资源定义分区等。,数据加载。在数据模式定义后可加载数据DBA可以编制加载程序将外界的数据加载到数据模式内完成数据库的建立。)数据库的调整在数据库库建立并运行一段时间后对不适合的内容要进行调整调整的内容包括:,调整关系模式与视图使之更适应用户的需求,调整索引与集簇使数据库性能与效率更佳,调整分区、数据库缓冲区大小以及并发度使数据库物理性能更好)数据库的重组数据库运行一段时间后由于数据的大量插入、删除和修改使性能受到很大的影响需要重新调整存贮空间使数据的连续性更好即通过数据库的重组来实现。第页全国计算机等级考试二级公共基础知识)数据库的故障校复保证数据不受非法盗用与破坏保证数据的正确性。)数据安全性控制与完整性控制一旦数据被破坏要及时恢复。)数据库监控DBA需要随时观察数据库的动态变化并在发生错误、故障或产生不适应情况时随时采取措施并监控数据库的性能变化必要时可对数据库进行调整。三、本章应考点拨本章在考试中一般出现个小题。本章内容概括性强比较抽象难于理解因此建议考生在复习的时候首先熟读讲义其次对数据库系统的基本概念及原理等知识要注意理解、加强记忆。第
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