全國計算機等級考試二級公共基礎知識
說到全國計算機最難的基礎可謂是公共基礎知識了，公共基礎知識一直以來都是以內(nèi)容多，范圍廣兒讓人聞風喪膽。下面是百分網(wǎng)小編為大家整理的關于全國計算機等級考試二級公共基礎知識，希望大家喜歡!
二級公共基礎知識：數(shù)據(jù)結構與算法
1.1 算法
算法：是指解題方案準確而完整的描述。
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)于算法的設計。
算法的基本特征：是一組嚴謹?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，此順序將在有限的次數(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;二是算法的控制結構。
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：算術運算、邏輯運算、關系運算、數(shù)據(jù)傳輸。
算法的控制結構：順序結構、選擇結構、循環(huán)結構。
算法基本設計方法：列舉法、歸納法、遞推、遞歸、減斗遞推技術、回溯法。
算法復雜度：算法時間復雜度和算法空間復雜度。算法時間復雜度是指執(zhí)行算法所需要的計算工作量。算法空間復雜度是指執(zhí)行這個算法所需要的內(nèi)存空間。1.2 數(shù)據(jù)結構的基本基本概念
數(shù)據(jù)結構研究的三個方面：
(1)數(shù)據(jù)集合中各數(shù)據(jù)元素之間所固有的邏輯關系，即數(shù)據(jù)的邏輯結構;
(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系，即數(shù)據(jù)的存儲結構;
(3)對各種數(shù)據(jù)結構進行的運算。
數(shù)據(jù)結構是指相互有關聯(lián)的數(shù)據(jù)元素的集合。數(shù)據(jù)的邏輯結構包含：
(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系。
數(shù)據(jù)的存儲結構有順序、鏈接、索引等。
線性結構條件：(1)有且只有一個根結點;(2)每一個結點最多有一個前件，也最多有一個后件。非線性結構：不滿足線性結構條件的數(shù)據(jù)結構。
1.3 線性表及其順序存儲結構
線性表是由一組數(shù)據(jù)元素構成，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，而由多個記錄構成的線性表又稱為文件。
非空線性表的結構特征：
(1)且只有一個根結點a1，它無前件;
(2)有且只有一個終端結點an，它無后件;
(3)除根結點與終端結點外，其他所有結點有且只有一個前件，也有且只有一個后件。結點個數(shù)n稱為線性表的長度，當n=0時，稱為空表。
線性表的順序存儲結構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。(詳見14--16頁)
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表示棧底。
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)結構中的每一個結點對應于一個存儲單元，這種存儲單元稱為存儲結點，簡稱結點。
結點由兩部分組成：(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點。
在鏈式存儲結構中，存儲數(shù)據(jù)結構的存儲空間可以不連續(xù)，各數(shù)據(jù)結點的存儲順序與數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關系可以不一致，而數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關系是由指針域來確定的。
鏈式存儲方式即可用于表示線性結構，也可用于表示非線性結構。
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)指向前件結點，右指針(Rlink)指向后件結點。
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構，所有元素之間具有明顯的層次特性。
在樹結構中，每一個結點只有一個前件，稱為父結點，沒有前件的結點只有一個，稱為樹的根結點，簡稱樹的根。每一個結點可以有多個后件，稱為該結點的子結點。沒有后件的結點稱為葉子結點。在樹結構中，一個結點所擁有的后件的個數(shù)稱為該結點的度，所有結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點;(2)每一個結點最多有兩棵子樹，且分別稱為該結點的左子樹與右子樹。二叉樹的基本性質(zhì)：(1)在二叉樹的第k層上，最多有2k-1(k≥1)個結點;(2)深度為m的二叉樹最多有2m-1個結點;(3)度為0的結點(即葉子結點)總是比度為2的結點多一個;
(4)具有n個結點的二叉樹，其深度至少為[log2n]+1,其中[log2n]表示取log2n的整數(shù)部分;
(5)具有n個結點的完全二叉樹的深度為[log2n]+1;
(6)設完全二叉樹共有n個結點。如果從根結點開始，按層序(每一層從左到右)用自然數(shù)1，2，….n給結點進行編號(k=1,2….n)，有以下結論：
�、偃鬹=1，則該結點為根結點，它沒有父結點;若k>1，則該結點的父結點編號為INT(k/2);
�、谌�2k≤n，則編號為k的結點的'左子結點編號為2k;否則該結點無左子結點(也無右子結點);
�、廴�2k+1≤n，則編號為k的結點的右子結點編號為2k+1;否則該結點無右子結點。
滿二叉樹是指除最后一層外，每一層上的所有結點有兩個子結點，則k層上有2k-1個結點深度為m的滿二叉樹有2m-1個結點。完全二叉樹是指除最后一層外，每一層上的結點數(shù)均達到最大值，在最后一層上只缺少右邊的若干結點。二叉樹存儲結構采用鏈式存儲結構，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，最后訪問根結點。1.7 查找技術
順序查找的使用情況：
(1)線性表為無序表;
(2)表采用鏈式存儲結構。
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
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O(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O(nlog2n)次比較。
二級公共基礎知識：程序設計基礎
2.1 程序設計設計方法和風格
如何形成良好的程序設計風格
1、源程序文檔化; 2、數(shù)據(jù)說明的方法;
3、語句的結構; 4、輸入和輸出。
注釋分序言性注釋和功能性注釋，語句結構清晰第一、效率第二。
2.2 結構化程序設計
結構化程序設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goto語句。
結構化程序的基本結構和特點：
(1)順序結構：一種簡單的程序設計，最基本、最常用的結構;
(2)選擇結構：又稱分支結構，包括簡單選擇和多分支選擇結構，可根據(jù)條件，判斷應該選擇哪一條分支來執(zhí)行相應的語句序列;
(3)循環(huán)結構：可根據(jù)給定條件，判斷是否需要重復執(zhí)行某一相同程序段。
2.3 面向對象的程序設計
面向對象的程序設計：以60年代末挪威奧斯陸大學和挪威計算機中心研制的SIMULA語言為標志。
面向對象方法的優(yōu)點：
(1)與人類習慣的思維方法一致;
(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。
對象是面向對象方法中最基本的概念，可以用來表示客觀世界中的任何實體，對象是實體的抽象。
面向對象的程序設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。
對象的基本特點：(1)標識惟一性;(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致完全不同的行動的現(xiàn)象
二級公共基礎知識：軟件工程基礎
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，這導致了軟件移植的問題;
(5)軟件復雜性高，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、實踐標準和工序。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化為輸出的一組彼此相關的資源和活動，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。
軟件工程的目標和與原則：
目標：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：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性研究的內(nèi)容主要包括：軟件開發(fā)技術和軟件工程管理。軟件開發(fā)技術包括：軟件開發(fā)方法學、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、軟件工程經(jīng)濟學、軟件心理學等內(nèi)容。軟件管理學包括人員組織、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 結構化分析方法
結構化方法的核心和基礎是結構化程序設計理論。需求分析方法有(1)結構化需求分析方法; (2)面向對象的分析的方法。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。結構化分析方法的實質(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。結構化分析的常用工具(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)相關的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列表，以及精確的、嚴格的定義，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系、并列關系、選擇關系，根據(jù)它們構造判定樹。
判定表：與判定樹相似，當數(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)字典是結構化分析的核心。
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 結構化設計方法
軟件設計的基本目標是用比較抽象概括的方式確定目標系統(tǒng)如何完成預定的任務，軟件設計是確定系統(tǒng)的物理模型。軟件設計是開發(fā)階段最重要的步驟，是將需求準確地轉化為完整的軟件產(chǎn)品或系統(tǒng)的唯一途徑。
從技術觀點來看，軟件設計包括軟件結構設計、數(shù)據(jù)設計、接口設計、過程設計。結構設計：定義軟件系統(tǒng)各主要部件之間的關系。
數(shù)據(jù)設計：將分析時創(chuàng)建的模型轉化為數(shù)據(jù)結構的定義。
接口設計：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。
過程設計：把系統(tǒng)結構部件轉換成軟件的過程描述。
從工程管理角度來看：概要設計和詳細設計。
軟件設計的一般過程：軟件設計是一個迭代的過程;先進行高層次的結構設計;后進行低層次的過程設計;穿插進行數(shù)據(jù)設計和接口設計。
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準。在程序結構中各模塊的內(nèi)聚性越強，則耦合性越弱。優(yōu)秀軟件應高內(nèi)聚，低耦合。
軟件概要設計的基本任務是：
(1)設計軟件系統(tǒng)結構;(2)數(shù)據(jù)結構及數(shù)據(jù)庫設計;
(3)編寫概要設計文檔;(4)概要設計文檔評審。
模塊用一個矩形表示，箭頭表示模塊間的調(diào)用關系。
在結構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)。
結構圖的基本形式：基本形式、順序形式、重復形式、選擇形式。結構圖有四種模塊類型：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：變換型和事務型。變換型系統(tǒng)結構圖由輸入、中心變換、輸出三部分組成。事務型數(shù)據(jù)流的特點是：接受一項事務，根據(jù)事務處理的特點和性質(zhì)，選擇分派一個適當?shù)奶幚韱卧�，然后給出結果。
詳細設計：是為軟件結構圖中的每一個模塊確定實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結構，用某種選定的表達工具表示算法和數(shù)據(jù)結構的細節(jié)。
常見的過程設計工具有：圖形工具(程序流程圖)、表格工具(判定表)、語言工具(PDL)。
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期結果與實際結果之間的差別。
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)結構分析、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CAO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)結構或外部數(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。
二級公共基礎知識： 數(shù)據(jù)庫設計基礎
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：有一定的結構，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)一的結構形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應用程序共享。
數(shù)據(jù)庫存放數(shù)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)：一種系統(tǒng)軟件，負責數(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)服務等，是數(shù)據(jù)庫的核心。
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)庫構建其數(shù)據(jù)框架;
(2)數(shù)據(jù)存取的物理構建：為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構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;
(6)數(shù)據(jù)的服務：如拷貝、轉存、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：負責數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構建;
(2)數(shù)據(jù)操縱語言：負責數(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、故障恢復等。
數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結構形式：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)五個部分構成的運行實體。
數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應用軟件及應用界面三者組成。
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)中全局數(shù)據(jù)邏輯結構的描述，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)庫物理存儲結構與物理存取方法。
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)結構、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系。實體集的關系有一對一、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。
層次模型的基本結構是樹形結構，具有以下特點：
(1)每棵樹有且僅有一個無雙親結點，稱為根;
(2)樹中除根外所有結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系。
在二維表中凡能唯一標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。
關系中的數(shù)據(jù)約束：
(1)實體完整性約束：約束關系的主鍵中屬性值不能為空值;
(2)參照完全性約束：是關系之間的基本約束;
(3)用戶定義的完整性約束：它反映了具體應用中數(shù)據(jù)的語義要求。
4.3關系代數(shù)
關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點之一是它建立在數(shù)據(jù)理論的基礎之上，有很多數(shù)據(jù)理論可以表示關系模型的數(shù)據(jù)操作，其中最為著名的是關系代數(shù)與關系演算。
關系模型的基本運算：(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)庫設計與管理
數(shù)據(jù)庫設計是數(shù)據(jù)應用的核心。
數(shù)據(jù)庫設計的兩種方法：
(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、概念設計階段、邏輯設計階段、物理設計階段、編碼階段、測試階段、運行階段、進一步修改階段。需求分析常用結構析方法和面向對象的方法。結構化分析(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)和處理過程的關系。對數(shù)據(jù)庫設計來講，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)結構、數(shù)據(jù)流(可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結構)、數(shù)據(jù)存儲、處理過程。數(shù)據(jù)庫概念設計的目的是分析數(shù)據(jù)內(nèi)在語義關系。設計的方法有兩種(1)集中式模式設計法(適用于小型或并不復雜的單位或部門);(2)視圖集成設計法。設計方法：E-R模型與視圖集成。視圖設計一般有三種設計次序：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。關系視圖設計：關系視圖的設計又稱外模式設計。
關系視圖的主要作用：
(1)提供數(shù)據(jù)邏輯獨立性;
(2)能適應用戶對數(shù)據(jù)的不同需求;
(3)有一定數(shù)據(jù)保密功能。
數(shù)據(jù)庫的物理設計主要目標是對數(shù)據(jù)內(nèi)部物理結構作調(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計的內(nèi)容大致有索引設計、集成簇設計和分區(qū)設計。
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;
(6)數(shù)據(jù)庫監(jiān)控。
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