第三章 计算机的软件系统.pptVIP

计算机导论 推荐参考书籍 计算机科学导论, 高等教育出版社 计算机科学引论（影印版）， Timothy.J.O’Leary， 高等教育出版社， 2003． 信息技术基础，鄂大伟，高等教育出版社，2003．5． 大学计算机信息技术，张明等，南京大学出版社，2003.2 第三章 计算机的软件系统 3.1 计算机软件的基本知识 计算机软件是指用计算机指令和计算机算法语言编写的程序，以及运行程序所需的文档、数据。 计算机软件与硬件的关系 完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统。 硬件是软件运行的基础，软件是对硬件功能的扩充和完善，软件的运行最终都被转换为对硬件设备的操作。 软件和硬件是计算机系统不可分割的两个部分。无论从实际应用还是从计算机技术的发展看，计算机的硬件与软件之间都是相互依赖、相互影响、相互促进的。 根据软件的用途，计算机软件系统又可以分为系统软件和应用软件。 系统软件 系统软件是一组为使计算机系统良好运行而编制的基础软件。从软件配置的角度，系统软件是用户所购置的计算机系统的一部分，它是一种软设备，是提供给用户的系统资源。 系统软件是用户、应用软件和计算机硬件之间的接口，包括操作系统、编译解释程序、各种软件平台等。 应用软件是指用户在各自应用领域中为解决各类问题而编写的程序，也就是直接面向用户需要的一类软件。 常见的应用软件有以下几类： 　（1）数值计算类 　（2）工程设计类　 　（3）公用技术应用　 　（4）通用管理　 　（5）办公自动化 小知识：软件发展史 计算机软件历史分成三个阶段： 开创阶段：１９５５年到１９６５年 应用领域的变化、软件移植 、“软件工程”的萌芽 稳定阶段：１９６５年到１９８５年 硬件商努力保持软件的低价，以阻碍软件行业的形成。 计算机学科的学术讨论 发展阶段：１９８５ 年到现在 人工智能、知识工程、专家系统以及神经网络领域的研究得以发展与深化。软件进入结构化生产时期 。从1995年开始，逐步进入以软件过程，面向对象和构件重用等技术为基础的软件工业化生产时代。 3.2 数据结构与算法 数据结构是计算机软件和计算机应用专业的核心课程之一，对于学习计算机专业的其他课程，如操作系统、编译原理、数据库管理系统、软件工程、人工智能等都是十分有益的。数据结构主要研究数据表示与存储的方法、抽象的逻辑结构及其上定义的各种基本操作。数据的逻辑结构常常采用数学描述的抽象符号和有关的理论。如使用串、表、数组、图等结构和理论来表示数据在存储时的逻辑结构，研究这些结构上定义的各种操作 。 3.2 数据结构与算法 数据结构是指数据之间的相互关系，即数据的组织形式。 基本概念和术语： 数据：对客观事物的符号表示，能被计算机识别、存储、处理的符号总称，是计算机操作的对象，可以是数值数据，也可以是非数值数据。 数据元素：数据的基本单位。在程序中通常作为一个整体来考虑。例子 数据类型：具有相同性质的数据元素的集合。例子 数据结构：计算机所操作对象及他们之间的关系和运算（逻辑结构、存储结构、基本操作） 3.2.2 常见的数据结构 线性表 线性表的逻辑结构是n个数据元素的有限序列：（a1，a2，a3，… ai，…，an） 数据元素之间呈线性关系。第1个元素无前驱，有1个后继；最后一个元素有 1个前驱，无后继；其他元素有 1个前驱，有 1个后继。 数据的逻辑结构是从具体问题抽象出来的数学模型，它与数据的存储无关。我们研究数据结构的目的是为了在计算机中实现对它的操作，为此还需要研究如何在计算机中表示一个数据结构。数据结构在计算机中的标识（又称映像）称为数据的物理结构，或称存储结构。 线性表的存储结构 线性表的存储结构分为两类，一类是顺序存储结构（又称为静态存储结构），顺序存储是指在内存中用地址连续的一块存储空间顺序存放线性表的各元素，用这种存储形式存储的线性表称其为顺序表。 另一类是链式存储结构（又称为动态存储结构）。 栈和队列 栈又称为堆栈，是一种运算受限的线性表，是限制在表的一端进行插入和删除的线性表。 队列是一种先进先出（FIFO）的线性表，它允许在表的一端进行插入，而在另一端进行删除操作。 数组 　　　数组从结构上看，它是线性表的推广，由数组名和下标组成，数组中各元素具有统一类型，并且数组元素的下标一般具有固定的下界与上界。 　　　例如二维数组： 树 树型结构是一类重要的非线性数据结构，结点之间有分支，并具有层次关系的结构，它非常类似于自然界中的树，树结构在客观世界中广泛存在。例如，企业领导关系、课程先后关系。 树具有下面两个特点： （1）树的根结点没有前驱结点，除根结点之外的所有结点有且只有一个前驱结点。 （2）树中所有结点可以有零个或多个后继结点。 图 图是一种较线性表与树更为复杂的数据结构