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第 7 章 计算机软件技术 软件技术是计算机技术的重要组成部分。 随着计算机技术的发展， 软件技术也获得了飞 速的发展。计算机软件技术包含的内容非常广泛，如，数据库技术、操作系统技术、算法技 术与数据结构、 信息安全技术、 信息压缩技术、软件编程技术与软件测试技术等等。本章将 主要介绍软件技术中的算法、数据结构与软件工程有关的基础知识。 主要学习内容 ●算法基础 ●数据结构基础 ●软件工程基础 7.1 算法基础 计算机系统中的任何软件都是由 各种大大小小的 组件构成， 这些组件各自按照特定的算 法来实现其功能。 算法的好坏影响到软件性能的优劣。 在开发一个软件时， 用什么方法来设 计算法， 该 算法需要哪些资源（运行时间与存储空间） ；如何判定一个算法的好坏，都必须 予以充分考虑。 计算机系统中的操作系统， 语言编译系统， 数据库管理系统以及各种各样的 应用软件， 都是按一个个具体的算法来实现 的。因此， 算法分析与设计是计算机科学与技术 的核心。美国著名计算机科学家克努特教授（ D.E.Knuth ）就 提出了“计算机科学就是研究 算法的科学”的著名论断。本节将讨论算法的基本知识。 7.1.1 算法的概念 所谓算法是指解决问题的方法与步聚， 是对解决某一问题方案 的准确 描述。 如：求圆的 2 周长与面积问题，我们知道圆的周长与面积公式分别是 L=2 丌 r 与 s=丌 r ，如果把这个问 题交给计算机来处理， 过程就是先输入圆的半径， 然后按照周长与面积计算公式计算， 最后 输出 计算结果 。我们可以把计算机处理这一问题的过程描述如下： ⑴输入圆的半径 ⑵计算圆的周长（ L=2 丌 r ）； 2 ⑶计算圆的面积； s=丌 r ； ⑷输出圆的周长与面积； 上述这种解决问题 的方法就是一个算法。 在计算机中， 对于一个实际问题， 如果通过一 个程序， 在有限的存储空间、有限的时间内得到正确的运行结果 ，就称问题是可解的。 但算 法不等于程序， 也不等于计算方法， 程序可以理解为用程序设计语言对算法的一种描述 。只 是程序设计还需考虑很多与方法和分析无关的细节问题， 如存储空间的分配、 程序的异常处 理等。不管怎么说，程序的编制不可能优于程序设计的算法。 1.算法的基本特征 作为一个算法，一般应具有可行性、确定性、有穷性、 拥有消息足够性 四个基本特征。 ⑴可行性是要求算法中有待实现的运算都是基本的， 至少在原理上能由人用纸和笔在有 限的时间内完成。 ⑵确定性是指算法的每一种运算必须有确定的意义， 执行何种动作应无二义性， 目的明 确。 ⑶有穷性是指一个算法总是在执行有限步的运算后能终止， 即该算法是可达的。 如， 数 学中的无穷级数，利用计算机来处理时，只能取有限项。 ⑷拥有足够的情报。一个算法是否有效，还取决于为算法提供的情报是否足够。通常， 算法中的各种运算总是施加 在 各个运