计算机公共基础(全).pdf
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1、第1章数据结构与算法经过对部分考生的调查以及对近年真题的总结分析,笔试部分经常考查的是算法复杂度、数据结构的概念、栈、二叉树的遍历、二分法查找,读者应对此部分进行重点学习。详细重点学习知识点:1.算法的概念、算法时间复杂度及空间复杂度的概念2.数据结构的定义、数据逻辑结构及物理结构的定义3.栈的定义及其运算、线性链表的存储方式4.树与二叉树的概念、二叉树的基本性质、完全二叉树的概念、二叉树的遍历5 .二分查找法6.冒泡排序法1.1算法考点1算法的基本概念考试链接:考点1在笔试考试中考核的几率为3 0%,主要是以填空题的形式出现,分值为2分,此考点为识记内容,读者还应该了解算法中对数据的基本运算
2、。计算机解题的过程实际上是在实施某种算法,这种算法称为计算机算法。1.算法的基本特征:可行性、确定性、有穷性、拥有足够的情报。2.算法的基本要素:(1)算法中对数据的运算和操作一个算法由两种基本要素组成:一是对数据对象的运算和操作;二是算法的控制结构。在一般的计算机系统中,基本的运算和操作有以下4类:算术运算、逻辑运算、关系运算和数据传输。(2)算法的控制结构:算法中各操作之间的执行顺序称为算法的控制结构。描述算法的工具通常有传统流程图、N-S 结构化流程图、算法描述语言等。一个算法一般都可以用顺序、选择、循环3种基本控制结构组合而成。考点2算法复杂度考试链接:考点2在笔试考试中,是一个经常考
3、查的内容,在笔试考试中出现的几率为7 0%,主要是以选择的形式出现,分值为2分,此考点为重点识记内容,读者还应该识记算法时间复杂度及空间复杂度的概念。1.算法的时间复杂度算法的时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。同一个算法用不同的语言实现,或者用不同的编译程序进行编译,或者在不同的计算机上运行,效率均不同。这表明使用绝对的时间单位衡量算法的效率是不合适的。撇开这些与计算机硬件、软件有关的因素,可以认为一个特定算法运行工作量的大小,只依赖于问题的规模(通常用整数n表示),它是问题规模的函数。即算法的工作量=f(n)2.算法的空间复杂度算法的空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。一个算
4、法所占用的存储空间包括算法程序所占的空间、输入的初始数据所占的存储空间以及算法执行过程中所需要的额外空间。其中额外空间包括算法程序执行过程中的工作单元以及某种数据结构所需要的附加存储空间。如果额外空间量相对于问题规模来说是常数,则称该算法是原地工作的。在许多实际问题中,为了减少算法所占的存储空间,通常采用压缩存储技术,以便尽量减少不必要的额外空间。疑难解答:算法的工作量用什么来计算?算法的工作量用算法所执行的基本运算次数来计算,而算法所执行的基本运算次数是问题规模的函数,即算法的工作量=(l,则该结点的父结点编号为INT(k/2)o若2kW n,则编号为k的结点的左子结点编号为2k;否则该结点
5、无左子结点(显然也没有右子结点)。若2k+lW n,则编号为k的结点的右子结点编号为2k+l;否则该结点无右子结点。考点8二叉树的遍历考试链接:考点8在笔试考试中考核几率为30%,分值为2分,读者应该熟练掌握各种遍历的具体算法,能由两种遍历的结果推导另一种遍历的结果。在遍历二叉树的过程中,一般先遍历左子树,再遍历右子树。在先左后右的原则下,根据访问根结点的次序,二叉树的遍历分为三类:前序遍历、中序遍历和后序遍历。(1)前序遍历:先访问根结点、然后遍历左子树,最后遍历右子树;并且,在遍历左、右子树时,仍然先访问根结点,然后遍历左子树,最后遍历右子树。(2)中序遍历:先遍历左子树、然后访问根结点,
6、最后遍历右子树;并且,在遍历左、右子树时,仍然先遍历左子树,然后访问根结点,最后遍历右子树。(3)后序遍历:先遍历左子树、然后遍历右子树,最后访问根结点;并且,在遍历左、右子树时,仍然先遍历左子树,然后遍历右子树,最后访问根结点。疑难解答:树与二叉树的不同之处是什么?在二叉树中,每一个结点的度最大为2,即所有子树(左子树或右子树)也均为二叉树,而树结构中的每一个结点的度可以是任意的。1.5 查找技术考点9顺序查找考试链接:考点9在笔试考试中考核几率在30%,一般出现选择题中,分值为2分,读者应该具体掌握顺序查找的算法。查找是指在一个给定的数据结构中查找某个指定的元素。从线性表的第一个元素开始,
7、依次将线性表中的元素与被查找的元素相比较,若相等则表示查找成功;若线性表中所有的元素都与被查找元素进行了比较但都不相等,则表示查找失败。在下列两种情况下也只能采用顺序查找:(1)如果线性表为无序表,则不管是顺序存储结构还是链式存储结构,只能用顺序查找。(2)即使是有序线性表,如果采用链式存储结构,也只能用顺序查找。考点1 0二分法查找考试链接:考点10 在笔试考试中考核几率为30%,一般出现填空题中,分值为2分,考核比较多查找的比较次数,读者应该具体掌握二分查找法的算法。二分法只适用于顺序存储的,按非递减排列的有序表,其方法如下:设有序线性表的长度为n,被查找的元素为i,(1)将i与线性表的中
8、间项进行比较;(2)若i与中间项的值相等,则查找成功;(3)若i小于中间项,则在线性表的前半部分以相同的方法查找;(4)若i大于中间项,则在线性表的后半部分以相同的方法查找。疑难解答:二分查找法适用于哪种情况?二分查找法只适用于顺序存储的有序表。在此所说的有序表是指线性表中的元素按值非递减排列(即从小到大,但允许相邻元素值相等)。这个过程一直进行到查找成功或子表长度为0 为止。对于长度为n的有序线性表,在最坏情况下,二分查找只需要比较log2n 次。1.6排序技术考点1 1 交换类排序法考试链接:考点11属于比较难的内容,一般以选择题的形式考查,考核几率为3 0%,分值约为2分,读者应该熟练掌
9、握几种排序算法的基本过程。冒泡排序法和快速排序法都属于交换类排序法。(1)冒泡排序法首先,从表头开始往后扫描线性表,逐次比较相邻两个元素的大小,若前面的元素大于后面的元素,则将它们互换,不断地将两个相邻元素中的大者往后移动,最后最大者到了线性表的最后。然后,从后到前扫描剩下的线性表,逐次比较相邻两个元素的大小,若后面的元素小于前面的元素,则将它们互换,不断地将两个相邻元素中的小者往前移动,最后最小者到了线性表的最前面。对剩下的线性表重复上述过程,直到剩下的线性表变空为止,此时已经排好序。在最坏的情况下,冒泡排序需要比较次数为n(n-1)/2o(2)快速排序法它的基本思想是:任取待排序序列中的某
10、个元素作为基准(一般取第一个元素),通过一趟排序,将待排元素分为左右两个子序列,左子序列元素的排序码均小于或等于基准元素的排序码,右子序列的排序码则大于基准元素的排序码,然后分别对两个子序列继续进行排序,直至整个序列有序。疑难解答:冒泡排序和快速排序的平均执行时间分别是多少?冒泡排序法的平均执行时间是O (n2),而快速排序法的平均执行时间是O (nlog2n)o1.7例题详解一、选择题【例1】算法的时间复杂度取决于 0(考点2)A)问题的规模 B)待处理的数据的初态C)问题的难度 D)A)和B)解析:算法的时间复杂度不仅与问题的规模有关,在同一个问题规模下,而且与输入数据有关。即与输入数据所
11、有的可能取值范围、输入各种数据或数据集的概率有关。答案:D)【例2】在数据结构中,从 逻 辑 上 可 以 把 数 据 结 构 分 成。(考点3)A)内部结构和外部结构 B)线性结构和非线性结构O紧凑结构和非紧凑结构 D)动态结构和静态结构解析:逻辑结构反映数据元素之间的逻辑关系,线性结构表示数据元素之间为一对一的关系,非线性结构表示数据元素之间为一对多或者多对一的关系,所以答案为B)。答案:B)【例3】以下 不是栈的基本运算。(考点5)A)判断栈是否为素空 B)将栈置为空栈O删除栈顶元素 D)删除栈底元素解析:栈的基本运算有:入栈,出 栈(删除栈顶元素),初始化、置空、判断栈是否为空或满、提取
12、栈顶元素等,对栈的操作都是在栈顶进行的。答案:D)【例4】链 表 不 具 备 的 特 点 是。(考点6)A)可随机访问任意一个结点 B)插入和删除不需要移动任何元素O不必事先估计存储空间 D)所需空间与其长度成正比解析:顺序表可以随机访问任意一个结点,而链表必须从第一个数据结点出发,逐一查找每个结点。所以答案为A)。答案:A)【例5】已知某二叉树的后序遍历序列是DACBE,中序遍历序列是DEBAC,则它的前序遍历序列是 o (考点8)A)ACBED B)DEABCC)DECAB D)EDBAC解析:后序遍历的顺序是左子树一右子树一根结点;中序遍历顺序是左子树一根结点一右子树;前序遍历顺序是根结
13、点一左子树一右子树。根据各种遍历算法,不难得出前序遍历序列是EDBAC。所以答案为D)。答案:D)【例6】设有一个已按各元素的值排好序的线性表(长度大于2),对给定的值k,分别用顺序查找法和二分查找法查找一个与k相等的元素,比较的次数分别是S和b,在查找不成功的情况下,S和b的关系是 o (考点9)A)s=b B)sb C)s log2n+lo答案:B)【例7】在快速排序过程中,每次划分,将被划分的表(或子表)分成左、右两个子表,考虑这两个子表,下列结论一定正确的是o(考点11)A)左、右两个子表都已各自排好序B)左边子表中的元素都不大于右边子表中的元素C)左边子表的长度小于右边子表的长度D)
14、左、右两个子表中元素的平均值相等解析:快速排序基本思想是:任取待排序表中的某个元素作为基准(一般取第一个元素),通过一趟排序,将待排元素分为左右两个子表,左子表元素的排序码均小于或等于基准元素的排序码,右子表的排序码则大于基准元素的排序码,然后分别对两个子表继续进行排序,直至整个表有序。答案:B)二、填空题【例1】问题处理方案的正确而完整的描述称为 O (考点1)解析:计算机解题的过程实际上是在实施某种算法,这种算法称为计算机算法。答案:算法【例2】一个空的数据结构是按线性结构处理的,则属于 o(考点4)解析:一个空的数据结构是线性结构或是非线性结构,要根据具体情况而定。如果对数据结构的运算是
15、按线性结构来处理的,则属于线性结构,否则属于非线性结构。答案:线性结构【例3】设树T的度为4,其中度为1、2、3和4的结点的个数分别为4、2、1、1,则T中叶子结点的个数为 o (考点7)解析:根据树的性质:树的结点数等于所有结点的度与对应的结点个数乘积之和加1。因此树的结点数为1 X 4 +2 X 2 +3 X 1+4 X 1 +1=1 6。叶子结点数目等于树结点总数减去度不为0的结点数之和,即16(4+2+1+1)=8 o答案:8【例4】二分法查找的存储结构仅限于 且是有序的。(考点10)解析:二分查找,也称折半查找,它是一种高效率的查找方法。但二分查找有条件限制:要求表必须用顺序存储结构
16、,且表中元素必须按关键字有序(升序或降序均可)。答案:顺序存储结构第2章程序设计基础经过对部分考生的调查以及对近年真题的总结分析,笔试部分经常考查的是结构化程序设计的原则、面向对象方法的基本概念,读者应对此部分进行重点学习。详细重点学习知识点:1.结构化程序设计方法的四个原则2.对象、类、消息、继承的概念、类与实例的区别2.1结构化程序设计考点1结构化程序设计的原则考试链接:考点1在笔试考试中出现的几率为3 0%,主要是以选择题的形式出现,分值为2分,此考点为识记内容,读者应该识记结构化程序设计方法的四个主要原则。20 世纪70 年代提出了 结构化程序设计的思想和方法。结构化程序设计方法引入了
17、工程化思想和结构化思想,使大型软件的开发和编程得到了极大的改善。结构化程序设计方法的主要原则为:自顶向下、逐步求精、模块化和限制使用goto语句。疑难解答:如何进行自顶向下设计方法?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。2.2面向对象的程序设计考点2面向对象方法的基本概念考试链接:考点2在笔试考试中,是一个经常考查的内容,在笔试考试中出现的几率为70%,主要是以填空题的形式出现,分值为2分,此考点为重点识记内容,读者应该识记几个基本要素的定义、对象的特征以及消息、继承、类的定义。误区警示
18、:当 使 用 时 象这个术语时,既可以指一个具体的对象,也可以泛指一般的对象,但 是 当 使 用 咦 例这个术语时,必须是指一个具体的对象。面向对象方法涵盖对象及对象属性与方法、类、继承、多态性几个基本要素。(1)对象通常把对对象的操作也称为方法或服务。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。属性值应该指的是纯粹的数据值,而不能指对象。操作描述了对象执行的功能,若通过信息的传递,还可以为其他对象使用。对象具有如下特征:标识惟一性、分类性、多态性、封装性、模块独立性。(2)类和实例类是具有共同属性、共同方法的对象的集合。它描述了属于该对象类型的所有对象的性质
19、,而一个对象则是其对应类的一个实例。类是关于对象性质的描述,它同对象一样,包括一组数据属性和在数据上的一组合法操作。(3)消息消息是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要求的信息,它统一了数据流和控制流。一个消息由三部分组成:接收消息的对象的名称、消息标识符(消息名)和零个或多个参数。(4)继承广义地说,继承是指能够直接获得已有的性质和特征,而不必重复定义它们。继承分为单继承与多重继承。单继承是指,一个类只允许有一个父类,即类等级为树形结构。多重继承是指,一个类允许有多个父类。(5)多态性对象根据所接收的消息而做出动作,同样的消息被不同的对象接收时可导致完全不同的行动,该现象称
20、为多态性。疑难解答:能举一下现实中的对象及其属性和操作吗?一辆汽车是一个对象,它包含了汽车的属性(如颜色、型号等)及其操作(如启动、刹车等)。一个窗口是对象,它包含了窗口的属 性(如大小、颜色等)及 其 操 作(如打开、关闭等)。2.3例题详解一、选择题【例1】结构化程序设计方法提出于 O (考点1)A)20世纪50年代 B)20世纪60年代C)20世纪70年代 D)20世纪80年代解 析:20世 纪70年 代 提 出 了 结 构 化 程 序 设 计(structuredprogramming)的思想和方法。结构化程序设计方法引入了工程化思想和结构化思想,使大型软件的开发和编程得到了极大的改善
21、。答案:O【例2】结构化程序设计方法的主要原则有下列4项,不正确的是。(考点1)A)自下向上 B)逐步求精C)模块化D)限制使用goto语句解析:结构化程序设计方法的主要原则为:(1)自顶向下:即先考虑总体,后考虑细节;先考虑全局目标,后考虑局部目标。(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: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。答案:A)【例3】面向对象的开发方法中,类与对象的关系是 o (考点2)A)抽象与具体 B)具体与抽象C)部分与整体 D)整体与部分解析:现实世界中的很多事
22、物都具有相似的性质,把具有相似的属性和操作的对象归为类,也就是说类是具有共同属性、共同方法的对象的集合,是对对象的抽象。它描述了该对象类型的所有对象的性质,而一个对象则是对应类的一个具体实例。所以本题正确答案为A)项。答案:A)二、填空题【例1】在面向对象方法中,使用已经存在的类定义作为基础建立新的类定义,这样的技术叫做 o (考点2)解析:继承是面向对象方法的一个主要特征。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,则新类相应地可当作派生类来引用。答案:继承【例2】对 象 的 基 本 特 点 包 括、分类性、多态性、封装性和模块独立性好等5 个特点。(考点2)
23、解析:对象具有如下的基本特点:(1)标识惟一性。对象是可区分的,并且由对象的内在本质来区分;(2)分类性。可以将具有相同属性和操作的对象抽象成类;(3)多态性。同一个操作可以是不同对象的行为;(4)封装性。只能看到对象的外部特征,无需知道数据的具体结构以及实现操作的算法;(5)模块独立性。面向对象是由数据及可以对这些数据施加的操作所组成的统一体。答案:标识惟一性【例3】对象根据所接收的消息而做出动作,同样的消息被不同的对象所接收时可能导致完全不同的行为,这 种 现 象 称 为。(考点2)解析:对象根据所接收的消息而做出动作,同样的消息被不同的对象接收时可导致完全不同的行为,该现象称为多态性。答
24、案:多态性第3章软件工程基础经过对部分考生的调查以及对近年真题的总结分析,笔试部分经常考查的是软件生命周期、软件设计的基本原理,软件测试的目的、软件调试的基本概念,读者应对此部分进行重点学习。详细重点学习知识点:1.软件的概念、软件生命周期的概念及各阶段所包含的活动2.概要设计与详细设计的概念、模块独立性及其度量的标准、详细设计常用的工具3.软件测试的目的、软件测试的4个步骤、4.软件调试的任务3.1软件工程基本概念考点1软件定义与软件特点考试链接:考点1在笔试考试中,是一个经常考查的内容,考核的几率为70%,主要是以选择题的形式出现,分值为2分,此考点为识记内容,读者应该识记软件的定义,特点
25、及其分类。软件指的是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分,包括程序、数据和相关文档的完整集合0 程序是软件开发人员根据用户需求开发的、用程序设计语言描述的、适合计算机执行的指令序列。数据是使程序能正常操纵信息的数据结构。文档是与程序的开发、维护和使用有关的图文资料。可见,软件由两部分组成:(1)机器可执行的程序和数据;(2)机器不可执行的,与软件开发、运行、维护、使用等有关的文档。软件的特点:(1)软件是逻辑实体,而不是物理实体,具有抽象性;(2)没有明显的制作过程,可进行大量的复制;(3)使用期间不存在磨损、老化问题;(4)软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性;(5)软件复杂性高,成本昂贵
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