計算機導論目錄第2章計算機的組成第3章從機器語言到多媒體第4章信息系統(tǒng)第5章計算機網(wǎng)絡第6章計算機科學第1章計算機的發(fā)展史第3章從機器語言到多媒體3.1機器語言與高級語言計算機硬件僅僅知道0和1有問題需要計算機解決的人交流的鴻溝計算機硬件僅僅知道0和1有問題需要計算機解決的人程序設計語言

為了讓計算機解決一個實際問題，必須事先用計算機語言編制好程序。計算機語言使人們得以和計算機之間進行交流，其種類非常多，根據(jù)程序設計語言與計算機硬件的聯(lián)系程度。我們可以把它分為三類：

機器語言、匯編語言和高級語言。3.1.1機器語言操作碼操作數(shù)地址

計算機提供給用戶的最原始的工具就是指令系統(tǒng)，我們用二進制編碼的指令編寫程序，然后輸入計算機運行并得到預期的結果。以計算機所能理解和執(zhí)行的“0”、“1”組成的二進制編碼表示的指令，稱為機器指令，或稱為機器碼。用機器指令編寫的程序稱為機器語言程序，或稱為目標程序，這是計算機能夠直接執(zhí)行的程序。

機器指令的格式一般分為兩個部分

應當注意:不同的機器，其指令系統(tǒng)是不同的，大多數(shù)現(xiàn)代計算機都設計了比較龐大的指令系統(tǒng)，以滿足用戶的需求。而且記不住、難理解、效率低、不易維護。B87F01BB210203D8B81F042BC3（計算1055-(383+545)的5條機器指令）1條機器指令操作碼操作數(shù)地址

在MIPS計算機上求最大共約數(shù)的機器程序（16進制表示）MISP計算機的每條機器指令均為32個二進位，用8個16進制數(shù)表示3.1.2匯編語言

為了克服機器語言的缺點，在科研人員的研究工作中很快就發(fā)明和產生了比較易于閱讀和理解的匯編語言。所謂匯編語言，就是采用英文字母、符號來表示指令操作碼、寄存器、數(shù)據(jù)和存儲地址等，并在程序中用它們代替二進制編碼數(shù)，這樣編寫出來的程序就稱為符號語言程序或匯編語言程序。大多數(shù)情況下，一條匯編指令對應一條機器指令，少數(shù)對應幾條機器指令。對應的匯編語言程序MOVAX383MOVBX545ADDBXAXMOVAX1055SUBAXBX匯編語言程序B87F01BB210203D8B81F042BC3（計算1055-(383+545)的5條機器指令）機器語言程序匯編（翻譯）和連接運行匯編程序庫函數(shù)原始數(shù)據(jù)運行結果匯編語言源程序

匯編語言的執(zhí)行過程

匯編語言的抽象層次很低，與機器語言一樣，是與具體的機器密切相關的。針對某一種機器編寫出來的程序,不能在其它機器上執(zhí)行。即可移植性較差。一些復雜的運算通常要用一個子程序來實現(xiàn)，而不能用一個語句來解決，因此用匯編語言編寫程序仍然相當麻煩。盡管如此，從機器語言到匯編語言，仍然是前進了一大步。這意味著人與計算機的硬件系統(tǒng)不必非得使用同一種語言。程序員可以使用較適合人類思維習慣的語言。隨著計算機程序設計技術的發(fā)展而出現(xiàn)的高級語言可以避免匯編語言的這些缺點。

3.1.3高級語言MOVAX383MOVBX545ADDBXAXMOVAX1055SUBAXBX匯編語言程序S=1055-(383+545)

高級語言的出現(xiàn)是計算機編程語言的一大進步。它屏蔽了機器的細節(jié)，提高了語言的抽象層次，程序中可以采用具有一定含義的數(shù)據(jù)命名和容易理解的執(zhí)行語句。這使得在書寫程序時可以聯(lián)系到程序所描述的具體事物，比較接近人們習慣的自然語言，是為一般人使用而設計的，處理問題采用與普通的數(shù)學語言及英語很接近的方式進行，并且不依賴于機器的結構和指令系統(tǒng)。如目前比較流行的語言有C/C++、VisualBasic、VisualFoxPro、Delphi、Fortran、Pascal等。使用高級語言編寫的程序通常能在不同型號的機器上使用，可移植性較好。編譯連接執(zhí)行可執(zhí)行程序目標程序運行結果源程序從編譯到執(zhí)行的過程如圖所示。

匯編語言源程序

解釋程序按照高級語言程序的語句書寫順序，解釋一句、執(zhí)行一句，最后產生運行結果，但不生成目標程序代碼，解釋程序結構簡單、易于實現(xiàn)，但效率低。

高級語言語句的功能強，程序比較短，容易學習，使用方便，通用性較強，便于推廣和交流。高級語言的特點:1）名字說明

2）類型說明

3）初始化

4）程序對象的局限性

5）程序模塊

6）循環(huán)控制結構

7）分支控制結構

8）異常處理

9）獨立編譯用戶在進行程序設計時，可根據(jù)實際情況選擇高級語言。

面向對象的編程語言與以往各種編程語言的根本不同點在于，它設計的出發(fā)點就是為了能更直接地描述客觀世界中存在的事物(即對象)以及它們之間的關系。

面向對象的程序設計語言經(jīng)歷了一個很長的發(fā)展階段。例如，LISP家族的面向對象語言，Simula67語言，Smalltalk語言，以及CLU、Ada、Modula—2等語言，或多或少地都引入了面向對象的概念，其中Smalltalk是第一個真正的面向對象的程序語言。然而，應用最廣的面向對象程序語言是在C語言基礎上擴充出來的C++語言。由于C++對C兼容，而C語言又早已被廣大程序員所熟知，所以，C++語言也就理所當然地成為應用最廣的面向對象程序語言。3.1.4面向對象的語言3.1.5常用編程語言簡介

BASIC語言易學易用

FORTARN語言科學計算

COBOL語言商務應用

PASCAL語言教學

C語言

C++語言面向對象,使用方便

JAVA語言大綱語法簡單,功能強大3.2算法、數(shù)據(jù)結構與程序3.2.1算法及算法的表示1.算法的概念做任何事情都有一定的步驟。例如，你要看病，就要先掛號，然后到分號臺確定診室，到指定診室排隊等候，醫(yī)生看病開藥，劃價，拿藥等等。這些都是按一系列的順序進行的步驟，缺一不可，次序錯了也不行。因此，我們從事各種工作和活動，都必須事先想好進行的步驟，以免產生錯亂。不要認為只有“計算”的問題才有算法。概括地說，算法是指解題方案的準確而完整的描述。即為解決一個問題而采取的方法和步驟，就稱為“算法”(Algorithm)。計算機中處處是算法！例1：Word程序如何在文檔中查找用戶指定的詞語？例2：在Word文檔的表格中如何將表格內容排序？例3：如何把一幅彩色圖片轉換為灰度(黑白)圖片？例4：Windows如何在硬盤中找到用戶指定的文件？例5：媒體播放器如何把MP3文件轉換成動聽的音樂？例6：搜索引擎如何在WWW網(wǎng)中找到用戶需要的網(wǎng)頁？

2.算法的基本特征

1）能行性算法的能行性包括以下兩個方面：

①算法中的每一個步驟必須能夠實現(xiàn)。如在算法中不允許出現(xiàn)分母為0的情況，在實數(shù)范圍內不能求一個負數(shù)的平方根等。

②算法執(zhí)行的結果要能夠達到預期的目的。

針對實際問題設計的算法，人們總是希望能夠得到滿意的結果。算法總是與特定的計算工具有關。

2）算法的確定性，是指算法中的每一個步驟都應當是確定的，不允許有模棱兩可的解釋，也不允許有多義性。這一性質也反映了算法與數(shù)學公式的明顯差別。3）算法的有窮性，算法的有窮性，是指算法應包含有限的操作步驟，必須能在有限的時間內做完。數(shù)學中的無窮級數(shù)，在實際計算時只能取有限項，即計算無窮級數(shù)值的過程只能是有窮的。

4）所謂輸入是指在執(zhí)行算法時需要從外界取得必要的信息。一個算法也可以沒有輸入。一般來說，一個算法執(zhí)行的結果總是與輸入的初始數(shù)據(jù)有關，不同的輸入將會有不同的結果輸出。當輸入不夠或輸入錯誤時，算法本身也就無法執(zhí)行或導致執(zhí)行有錯。

5）有零個或多個輸入。算法的目的是為了求解，“解”就是輸出。如沒有輸出的算法是沒有意義的。

3.算法的表示為了描述算法，可以使用多種方法。

1）自然語言

2）傳統(tǒng)流程圖

3）N-S流程圖

4）PAD圖

5）偽代碼（PDL）

6）計算機語言3.2.2簡單算法舉例例1將2000～2100年中每一年是否閏年打印出來。

閏年的條件是：(1)能被4整除，但不能被100整除的年份都是閏年；(2)能被4整除，又能被400整除的年份是閏年。如1989，1900年不是閏年，1992，2000年是閏年。設Y為年份，算法可表示如下：

①2000=>Y；

②若Y不能被4整除，則打印Y“不是閏年”。然后轉到⑤；

③若Y能被4整除，不能被100整除，則打印Y“是閏年”；

④若Y能被4整除，又能被400整除，打印Y“是閏年”；

⑤Y+1=>Y；

⑥當Y≤2100時，轉②繼續(xù)執(zhí)行，如Y>2100，算法停止。例2：輾轉相除法求最大公約數(shù)

BEGINinputm,n;/*輸入正整數(shù)m和n*/do{r←mmodn;m←n;n←r;}whiler≠0;printm；/*輸出最大公約數(shù)*/END算法分析

1）正確性：給定有效輸入后，經(jīng)過有限時間的計算，產生正確的輸出結果

2）簡單性：

算法是否容易理解，是否容易驗證其正確性，程序是否容易調試；簡單的算法效率不一定高，要在保證一定效率的前提下力求算法簡單

3）時間復雜性(TimeComplexity)：當問題的規(guī)模n充分大時，運行該算法所需要的時間的數(shù)量級表示

4）空間復雜性(SpaceComplexity)：除原始數(shù)據(jù)之外，額外占用的存儲空間的大小3.2.3數(shù)據(jù)結構

數(shù)據(jù)結構研究如何在計算機中表示被處理的對象及對象之間的關系，即如何組織數(shù)據(jù)。

例如：選擇排序中，未排序整數(shù)和已排序整數(shù)如何表示？排序算法中，排序的對象若不是整數(shù)而是姓名如何表示？

Word文檔中插入的表格和圖片如何表示？

Windows操作系統(tǒng)中菜單如何表示？對話框如何表示？計算機下棋時，棋盤和棋局如何表示？精心設計的數(shù)據(jù)結構可使算法獲得更高的時間效率或空間效率1.數(shù)據(jù)結構中涉及的基本概念

1）數(shù)據(jù)：是對客觀事物的符號表示

2）數(shù)據(jù)元素：是數(shù)據(jù)集合中的一個實體，是計算機程序中加工處理的基本單位

3)數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)的抽象(邏輯)結構，即數(shù)據(jù)結構中包括哪些元素，相互之間有什么關系等。例如：

2.數(shù)據(jù)結構的分類

1）從邏輯結構劃分

線性結構非線性結構

2）從存儲結構劃分

順序存儲鏈式存儲索引存儲散列存儲

3.數(shù)據(jù)結構的抽象描述3.3程序設計基礎3.3.1程序的一般概念

程序是計算機為完成某一個任務所必須執(zhí)行的一列指令的集合。程序的經(jīng)典公式：

程序=數(shù)據(jù)結構+算法一般來說程序是算法的具體實現(xiàn)

程序與算法十分相似，但它們是有區(qū)別的：

一個程序不一定滿足有窮性程序中的指令必須是機器可執(zhí)行的。計算機程序有以下共同的性質：（1）目的性：程序有明確的目的，運行時能完成賦予它的功能。（2）分步性：程序為完成其復雜的功能，由一系列計算機可執(zhí)行的步驟組成。（3）有序性：程序的執(zhí)行步驟是有序的，不可隨意改變程序的執(zhí)行順序。（4）有限性：程序是有限的指令序列，程序所包含的步驟是有限的。（5）操作性：程序總是對某些對象進行操作，使其改變狀態(tài)，完成其功能。3.3.2程序設計步驟

1)分析問題

2)設計算法

3)程序編碼以編輯、編譯和連接

4)測試程序

5)編寫程序文檔3.3.3結構化程序設計

結構化程序設計誕生于60年代，發(fā)展到80年代，已經(jīng)成為當時程序設計的主流方法，它的產生和發(fā)展形成了現(xiàn)代軟件工程的基礎，結構化程序設計的基本思想是采用自頂向下、逐步求精的設計方法和單入口單出口的控制結構。自頂向下、逐步求精的方法，使所要解決的問題逐步細化，并最終實現(xiàn)由順序、選擇和循環(huán)這三種基本結構構成的描述。

一個復雜的問題可以劃分為多個簡單問題的組合，這樣的劃分包括兩個方面：

一是把問題細化為若干模塊組成的層次結構；二是把每一個模塊的功能進行進一步的細化，分解成為一個個更小的子模塊，直到分解成一個個程序語句為止。3.3.4面向對象的程序設計

1.面向對象的程序設計思想

面向對象是從本質上區(qū)別于傳統(tǒng)的結構化方法的一種新方法、新思路。它吸收了結構化程序設計的全部優(yōu)點，同時又考慮到現(xiàn)實世界與計算機解空間的關系，認為現(xiàn)實世界是由一系列彼此相關并且能夠相互通信的實體組成，這些實體就是面向對象方法中的對象，每個對象都有自己的自然屬性和行為特征，而一些對象的共性的抽象描述，就是面向對象方法中的核心——類。

例如，仍以一個簡單的人事管理程序為例，我們可以將人員信息與對這些信息的處理方法封裝在一起，構成一個“人員”類。當這個類被應用到不同的場合時(如；學生信息管理、教師信息管理)，可以根據(jù)需要派生新類，并在派生的類中添加新的成員。類的派生過程，反應了人們認識問題深入程度的發(fā)展。與面向過程的程序設計方法相比，面向對象的方法為適應問題的發(fā)展而對程序進行的修改要少得多。

2.面向對象程序設計的基本特點

1)抽象

2)封裝

3)繼承

4)多態(tài)

3.4操作系統(tǒng)

計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應用軟件，其核心是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件中一個最基本的、最重要大型軟件，是全面地管理計算機軟件和硬件的系統(tǒng)程序，是用戶與計算機之間的接口。對于我們日常使用的微型計算機來說，操作系統(tǒng)可分為兩大類：

面向字符的操作系統(tǒng)，如DOS操作系統(tǒng)；DOS操作系統(tǒng)只能通過鍵盤輸入命令來操作計算機。

面向圖形的操作系統(tǒng)，如Windows操作系統(tǒng)。而Windows不但可以用鍵盤來操作計算機，還可以通過更加直觀的圖形界面，用鼠標來操作計算機。3.4.1操作系統(tǒng)的概念和功能

1.操作系統(tǒng)的概念

操作系統(tǒng)是一組程序的集合，它是系統(tǒng)軟件的主要組成部分。一方面它直接管理和控制計算機的所有硬件和軟件，使計算機系統(tǒng)的各部件相互協(xié)調一致地工作；另一方面，它向用戶提供正確地利用軟硬件資源的方法和環(huán)境，使得用戶能夠通過操作系統(tǒng)充分而有效地使用計算機。因此，操作系統(tǒng)是用戶與計算機系統(tǒng)之間的接口。它好似—個不可逾越的計算機管理中心，任何用戶都必須通過它才能操作和使用計算機系統(tǒng)的各種資源。

2.操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的主要作用有三個。

一是提高系統(tǒng)資源的利用。通過對計算機系統(tǒng)的軟、硬件資源進行合理的調度與分配，改善資源的共享和利用狀況，最大限度地發(fā)揮計算機系統(tǒng)工作效率，即提高計算機系統(tǒng)在單位時間內處理任務的能力(稱為系統(tǒng)吞吐量)。

二是提供方便友好用戶界面。通過友好的工作環(huán)境，改善用戶與計算機的交互界面。有了操作系統(tǒng)，用戶才可能方便有效的同計算機打交道。

三是提供軟件開發(fā)的運行環(huán)境。在開發(fā)軟件時需要使用操作系統(tǒng)管理下的計算機系統(tǒng)，調用有關的工具軟件及其它軟件資源。因為任何一種軟件并不是在任何一種系統(tǒng)上都可以進行的，所以操作系統(tǒng)也稱為軟件平臺。所以操作系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了計算機系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。具有一定規(guī)模的計算機系統(tǒng)都可以配備一個或幾個操作系統(tǒng)。

3.操作系統(tǒng)的功能

從資源管理的角度來看，操作系統(tǒng)的功能包括：作業(yè)管理、文件管理、處理機管理、存儲管理和設備管理五個方面。

1）作業(yè)管理作業(yè)是指用戶請求計算機系統(tǒng)完成的一個獨立任務，它必須經(jīng)過若干個加工步驟才能完成，其中每一個加工步驟稱為作業(yè)步。作業(yè)管理包括作業(yè)的調度與控制兩個方面。

2)文件管理文件管理又稱為文件系統(tǒng)，文件是一組完整的信息集合。計算機中的各種程序和數(shù)據(jù)均為計算機的軟件資源，它們以文件的形式存放在外存中。操作系統(tǒng)對文件的管理主要包括：文件目錄管理，文件存儲空間的分配，為用戶提供靈活方便的操作命令（如文件的按名存取等）以及實現(xiàn)文件共享，安全、保密等措施。

3）處理機管理中央處理器（CPU）是計算機的核心部件，它是決定計算機性能的最關鍵的部件，而處理機管理即為CPU管理。處理機管理要解決的問題主要有解決CPU的分配策略、實施方法等。CPU管理的另一個工作是處理中斷。

4)存儲管理計算機系統(tǒng)的內存空間分成兩個區(qū)域。一個是系統(tǒng)區(qū)，用于存放操作系統(tǒng)、標準子程序和例行程序；另一個是用于存放用戶程序。操作系統(tǒng)的存儲管理主要解決多道程序在內存中的分配，保證各道程序互不沖突，并且通過虛擬內存來擴大存儲空間。

5）設備管理現(xiàn)代計算機系統(tǒng)都配置了各種各樣的I/O設備，它們的操作性能各不相同。設備管理便是用于對這類設備進行控制和管理的一組程序。

4.操作系統(tǒng)的分類按照操作系統(tǒng)的功能，可以將操作系統(tǒng)分成以下六類：

1）單用戶操作系統(tǒng)廣泛流行的微型計算機所使用的MS-DOS是單用戶單任務操作系統(tǒng)，而Windows98則是單用戶多任務操作系統(tǒng)。

2）批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)可以管理多個用戶的程序，操作員統(tǒng)一將多個用戶的程序輸入到計算機中，然后在批處理操作系統(tǒng)的管理下運行，以提高計算機系統(tǒng)的效率。

3）分時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)可以支持多個終端用戶同時使用計算機。它采用給每個用戶固定的時間片的方式，輪流為各個用戶服務。著名的UNIX操作系統(tǒng)就是分時操作系統(tǒng)。

4）實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)用于對時間的響應速度要求很高的控制領域，通常對最短的響應時間有嚴格的要求，但對于不同的應用場合，要求的響應時間是不同的。

5）網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)用于管理相互連接的一組具有獨立功能的計算機。組成網(wǎng)絡的計算機雖然在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的統(tǒng)一管理之下，但它們同時又都在各自的操作系統(tǒng)下運行，并共同遵守相同的網(wǎng)絡協(xié)議，以實現(xiàn)計算機之間的通信。當今流行的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)有UNIX、Netware及WindowsNT。

6）分布式操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)是管理分布式計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。在分布式計算機網(wǎng)絡中，各計算機可以相互協(xié)作共同完成任務。而在一般的計算機網(wǎng)絡中，各計算機只是各自完成自己的任務，相互之間往往只能進行通信。3.4.2計算機操作系統(tǒng)環(huán)境的演變與發(fā)展

用戶使用計算機是通過操作系統(tǒng)提供的用戶接口(或稱用戶界面)來進行的。用戶接口決定了用戶以什么方式與計算機交互,也就是采用什么手段向計算機發(fā)出指令，以實現(xiàn)自己的操作要求。用戶接口大體上分為兩種，一是基于字符的界面，一是基于圖形界面。在20世紀80年代以前，用戶接口主要是基于鍵盤字符界面。。DOS磁盤操作系統(tǒng)就是代表。DOS（DiskOperatingSystem）即個人計算機磁盤操作系統(tǒng)是最典型的面向字符的操作系統(tǒng)。Microsoft公司提供的叫MS-DOS，而IBM公司提供的叫PC-DOS。MS-DOS經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和升級，發(fā)展到后由Windows取代。

20世紀80年代初，Apple公司率先將圖形用戶界面(graphicuserinterface,GUI)引入個人計算機，迅速發(fā)展成了當今操作系統(tǒng)和應用程序的主流界面。

如今圖形用戶界面層出不窮，其設計思想在許多優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件和應用軟件中得到充分體現(xiàn)，其主要的特點如下所述。

（1）直觀明了、引人入勝例如WindowsXP的“開始”按鈕的設計充分體現(xiàn)了這一點。“開始”按鈕不僅使用戶能毫無困難地開啟應用程序和文檔，還幫助他們了解怎樣去完成一項工作。

（2）文本與圖形相結合在優(yōu)秀圖形界面設計的同時十分重視文字的作用。例如，MicrosoftOfficeXP的界面一律都提供ToolTips功能，即一旦鼠標指向某個工具按鈕，都會彈出一個“文本泡”告知用戶該圖標的名稱，同時屏幕底端的狀態(tài)條給出有關該按鈕的功能簡介或操作提示。這種圖文相結合的界面勝過單獨的圖形界面或文本界面。

（3）一致性的操作環(huán)境：現(xiàn)在流行的圖形界面都提供一致的顯示窗口、命令菜單、對話框、屏幕幫助信息及聯(lián)機幫助系統(tǒng)。這種一致性降低了用戶使用計算機的難度，節(jié)省了學習和掌握軟件操作的時間，使用戶將注意力集中于任務的實現(xiàn)上而不是適應每一種應用程序帶來的界面變化。例如MicrosoftOfficeXP嘗試將其本身集成為一致性程序，使它的組件Word、Excel和PowerPoint等具有類同的界面，并且數(shù)據(jù)能夠共享。

（4）用戶自定義的功能：為了減少圖標冗余，許多軟件都提供了用戶自定義工作環(huán)境的功能，即根據(jù)用戶要求安排屏幕布局，使其上機環(huán)境更具個性化。

計算機技術的不斷發(fā)展推動了用戶界面向更為友好的方向改進。未來的用戶界面會呈現(xiàn)聲音、視頻和三維圖像——新一代的多媒體用戶界面(MMUI)。MMUI將給人們帶來更多的親切感。3.4.3文件和文件夾

1.文件

1）文件的概念

按一定格式存儲在外存儲器上的信息集合稱為文件。文件可以是程序、數(shù)據(jù)、文字、圖形、圖像、動畫或聲音等。也就是說，計算機的所有數(shù)據(jù)(包括文檔、各種多媒體信息)和程序都是以文件形式保存在存儲介質上的。文件具有駐留性和長度可變性，是操作系統(tǒng)管理的信息和能獨立進行存取的最小單位。磁盤為存儲文件所分配空間的基本單位是“簇”，一個簇由一個或若干個磁盤扇區(qū)組成，一個文件再小，也起碼要分配一個簇。

2）文件系統(tǒng)

操作系統(tǒng)中負責管理和存取文件的軟件機構稱為文件管理系統(tǒng)，簡稱文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)負責為用戶建立文件，存取、修改和轉儲文件，控制文件的存取，用戶可對文件實現(xiàn)“按名存取”。

3）文件的命名

每個文件都必須有一個文件名。文件全名由盤符名、路徑、主文件名(簡稱文件名)和文件擴展名4部分組成。其格式如下所示。

[盤符名:][路徑]<文件名>[.擴展名]

4）文件名通配符

通配符也稱為統(tǒng)配符、替代符、多義符，即可以表示一組文件名的符號。通配符有兩種，即星號“*”和問號“?”。

5）文件類型

文件名中的擴展名用于指定文件的類型，用戶可以根據(jù)需要選擇，但某些擴展名系統(tǒng)有特殊規(guī)定，用戶不可以亂用或更改。一些流行的軟件還可以自動為文件加擴展名。

2.標準文件夾的樹結構及路徑為了防止不同的人使用相同的文件名存儲文件而引起的沖突，可以使用操作系統(tǒng)的文件夾和路徑。其目的是將不同類別不同用戶的文件保存到不同的文件夾中，這樣，具有相同文件名的文件就可以被保存在同一臺計算機中，而且互不干擾。也就是說，文件夾是用來存放程序、文檔、快捷方式和子文件夾的地方。只用來放置子文件夾和文件的文件夾稱為標準文件夾。一個標準文件夾對應一塊磁盤空間。文件夾還可用來放置諸如控制面板、撥號網(wǎng)絡、回收站、打印機、軟盤、硬盤、光盤等。磁盤、光盤等硬件設備。而控制面板、撥號網(wǎng)絡等則不能用來存儲子文件夾和文件，它們實際上是應用程序，是一種特殊的文件夾。沒有特別說明，文件夾都是指標準文件夾。下面只介紹標準文件夾。

1）磁盤文件夾的樹結構

磁盤可以劃分成許多文件夾，當一個磁盤被格式化以后，就建立了一個根文件夾。這時所有存入磁盤的文件都在這個根文件夾下。操作系統(tǒng)允許用戶為自己在根文件夾下設置子文件夾。子文件夾的設置可以分級，與圖書目錄中的章節(jié)劃分類似，子文件夾下也可以再設置子文件夾。

2）路徑和路徑名

路徑是文件夾的字符表示，是用左斜線“\”相互隔開的一組文件夾(如子文件夾1\子文件夾2\…\子文件夾n)，用來標識文件和文件夾所屬的位置。

3）當前盤和當前文件夾

在指定一個文件時，可以用路徑來指定。無論何時，操作系統(tǒng)都有一個默認的磁盤，稱為當前盤。3.4.4面向圖形的操作系統(tǒng)

面向圖形的操作系統(tǒng)使用圖形用戶界面，即應用了多窗口、圖標、菜單和聯(lián)機幫助等技術，并配上鼠標作輸入設備，以獲得圖文并茂的操作界面。常見的面向圖形的操作系統(tǒng)有Windows98、Windows2000、WindowsXP等。WindowsXP是微軟公司2001年推出的新一代圖形界面的多用戶多任務操作系統(tǒng)。它既有Windows2000基于NT的內核，又擁有比WindowsMe更加精致的操作界面，比以前的Windows操作系統(tǒng)功能更強，也更穩(wěn)定。

1.WindowsXP的組成和基本功能

2.WindowsXP的功能特點

3.WindowsXP的桌面系統(tǒng)

4.資源管理器

5.WindowsXP的控制面板3.4.5UNIX操作系統(tǒng)

1.UNIX概述

UNIX是一個交互式的多用戶、多任務的操作系統(tǒng)，自1974年問世以來，迅速地在世界范圍內推廣。

2.UNIX系統(tǒng)的組成

3.UNIX的特點

UNIX系統(tǒng)除了具有文件管理、程序管理和用戶界面等所有操作系統(tǒng)共有的傳統(tǒng)特征外又增加了另外兩個特性：一是與其他操作系統(tǒng)的內部實現(xiàn)不同，UNIX是一個多用戶、多任務系統(tǒng)；二是與其他操作系統(tǒng)的用戶界面不同，具有充分的靈活性。

4.UNIX命令示例

UNIX系統(tǒng)為用戶提供了一系列操作命令，通過這些命令管理使用系統(tǒng)資源，這些命令以命令行的方式提交，具有固定的命令動詞與語法格式。3.4.6LINUX操作系統(tǒng)

Linux操作系統(tǒng)是目前全球最大的一個自由軟件，具有完備的網(wǎng)絡功能，且具有穩(wěn)定性、靈活性和易用性等特點。Linux最初由芬蘭人LinusTorvalds開發(fā)，其源程序在Internet上公布以后，引起了全球電腦愛好者的開發(fā)熱情，許多人下載該源程序并按自己的意愿完善某一方面的功能，再發(fā)回到網(wǎng)上，Linux也因此被雕琢成為一個全球最穩(wěn)定、最有發(fā)展前景的操作系統(tǒng)。

1.Linux概述

Linux是一套免費使用和自由傳播的類UNIX操作系統(tǒng)，它主要用于基于Intelx86系列CPU的計算機上。Linux之所以受到廣大計算機愛好者的喜愛，主要原因有三個：一是它屬于自由軟件。二是它具有UNIX的全部功能三是它集成了WWW服務器、FTP服務器、數(shù)據(jù)庫等Internet的服務，方便用戶基于Web應用。

2．Linux用戶在Linux系統(tǒng)安裝過程中，通常創(chuàng)建超級用戶和普通用戶兩種帳號，通過帳號進入系統(tǒng)。

1）root：超級用戶帳號(系統(tǒng)管理員)

2）普通用戶帳號

3．口令修改

4，虛擬控制臺

Linux是一個多用戶操作系統(tǒng)，它可以同時接受多個用戶登錄。Linux還允許一個用戶進行多次登錄，這是因為Linux和UNIX一樣，提供了虛擬控制臺的訪問方式，允許用戶在同一時間從控制臺進行多次登錄。虛擬控制臺可使用戶同時在多個控制臺上工作，真正體現(xiàn)Linux系統(tǒng)多用戶的特性。用戶可以在某一虛擬控制臺上進行的工作尚未結束時，切換到另一虛擬控制臺開始另一項工作。3.5應用軟件

利用計算機的軟、硬件資源為某一應用領域解決某個實際問題而專門開發(fā)的軟件，稱為應用軟件。用戶使用各種應用軟件可產生相應的文檔，這些文檔可被修改。應用軟件一般可以分為兩大類：通用應用軟件和專用應用軟件。通用應用軟件支持最基本的應用，廣泛地應用于幾乎所有的專業(yè)領域，如辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件（有的把該軟件歸入系統(tǒng)軟件的范疇）、計算機輔助設計軟件、各種圖形圖象處理軟件、財務處理軟件、工資管理軟件等。專用應用軟件是專門是為某一個專業(yè)領域、行業(yè)、單位特定需求而專門開發(fā)的軟件，如某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)等。3.5.1辦公自動化軟件Office2003主要包括Word2003(文字處理軟件)、Excel2003(電子表格軟件)、PowerPoint2003(演示文稿制作軟件)、Outlook2003(桌面管理軟件)、Access2003(數(shù)據(jù)庫管理軟件)、FrontPage2003(網(wǎng)頁制作軟件)，還有Publisher2003(出版軟件)、MicrosoftIME(輸入法)和PhotoDraw(圖形圖像處理軟件)等應用程序或稱組件。這些軟件具有Windows應用程序的共同特點，如易學易用，操作方便，有形象的圖形界面和方便的聯(lián)機幫助功能，提供實用的模板，支持對象連接與嵌入(OLE)技術等。Office2003為適應全球網(wǎng)絡化的需要，它融合了最先進的Internet技術，具有更強大的網(wǎng)絡功能。

3.5.2圖形圖像處理軟件

圖形軟件的功能是幫助用戶建立、編輯和操作圖片。這些圖片可以是用戶計劃插入一本永久性小冊子的照片、一個隨意的畫像、一個詳細的房屋設計圖、或是一個卡通動畫。

選擇什么樣的圖形軟件決定于你所要制作的圖片類型。

目前最暢銷的圖形軟件包諸如Adobe公司的Photoshop、微軟Office套件中的PhotoDraw、Corel公司的Painter、Photo-Pain和CorelDRAW、ACD公司的ACDSee以及MicrosoftPhotoEditor，這些圖像處理軟件功能各有側重，適用于不同的用戶。當用戶知道自己需要的是哪一種類型的圖片時，就會根據(jù)軟件描述和評論找到正確的圖形軟件。

3.5.3視頻處理軟件

現(xiàn)在玩DV的人越來越多，他們更熱衷于通過數(shù)碼相機、攝像機攝錄下自己的生活片斷，再用視頻編輯軟件將影像制作成碟片，在電視上來播放，體驗自己制作、編輯電影的樂趣。目前，市場上有不少視頻編輯軟件可供大家選擇，

MovieMaker是WindowsXP的附件，可以通過數(shù)碼相機等設備獲取素材，創(chuàng)建并觀看自定義的視頻影片，創(chuàng)建自己的家庭錄像，添加自定義的音頻曲目、解說和過渡效果，制作電影片段和視頻光盤，還可以從CD（唱盤）、TV（電視）、VCR（錄像機）等連接到計算機的設備上復制音樂，并儲存到計算機中。

3.6多媒體計算機

多媒體計算機不僅能處理文字和數(shù)字信息，而且能處理影像、聲音等其它形式的信息。多媒體技術是90年代計算機發(fā)展的新領域，是計算機技術、廣播技術、電視技術和通信技術等領域尖端技術相結合的產物。Microsoft等一大批軟件開發(fā)商推出的各類多媒體軟件和CD光盤，造就了一大批計算機的多媒體用戶。多媒體技術及計算機網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，使計算機的應用進入了一個新的階段。媒體是信息表示和傳播的載體，根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）下屬的國際電報電話咨詢委員會（CCITT）的定義，與計算機信息處理有關的媒體有五種：

感覺媒體、表示媒體、存儲媒體、表現(xiàn)媒體和傳輸媒體。3.6.1文本

文本（Text）是人類表達信息最基本的方式之一，數(shù)字技術的發(fā)展，使得文本信息的創(chuàng)作、編排、印刷、發(fā)行、檢索和閱讀方式發(fā)生了很大的變化。文本是計算機表示文字及符號信息的一種數(shù)字媒體，實際使用的數(shù)字文本有如下幾種類型：

（1）簡單文本：是指只存儲文本的內容，不包含格式控制信息的文本。簡單文本對應的計算機文件擴展名一般為.txt。

（2）格式文本：是在簡單文本的基礎上加入了字體格式、段落格式，并可包含圖片、表格、公式等內容。與簡單文本相比，格式文本包含的信息更多、表現(xiàn)能力更強。如“.doc”文件。

（3）超文本：是對傳統(tǒng)線性文本的擴展，能夠方便地通過鏈接、跳轉、導航、回溯等操作，來訪問一個或多個文檔的內容，超文本典型的用途是通過Web瀏覽器展示的Web頁面，一個頁面上有大量的鏈接，點擊這些鏈接，可以在不同的頁面或網(wǎng)站之間跳轉。3.6.2數(shù)字聲音

1.數(shù)字音頻的表示人類接收的聲音是以波的形式傳輸?shù)模嗝襟w計算機能處理的信息只能是數(shù)字信號，我們將多媒體計算機以數(shù)字形式進行聲音處理的技術，所以叫數(shù)字音頻技術。數(shù)字音頻技術首先需要對模擬信號進行模／數(shù)轉換得到數(shù)字信號，用以進行處理、傳輸和存儲等，輸出時進行數(shù)／模轉換還原成模擬信號。其過程如圖

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，只要采樣頻率高于信號中最高頻率的兩倍，就可以從采樣中完全恢復出原始信號波形。因為人耳所能聽到的頻率范圍為20Hz至20KHz。

2.聲音的符號化表示波形聲音可以把音樂、語音都進行數(shù)據(jù)化并且表示出來，但是并沒有把它看成音樂和語音。對于聲音的符號化（也可以稱為抽象化）表示包括兩種類型：一種是音樂，一種是語音。

1）音樂的符號化－MIDI

MIDI實際上就是樂譜的數(shù)字描述。在這里，樂譜完全由音符序列、定時以及被稱為合成音色的樂器定義組成。與波形聲音相比，MIDI數(shù)據(jù)不是聲音而是指令，所以它的數(shù)據(jù)量要比波形聲音少得多。半小時的立體聲16位高品質音樂，如果用波形文件無壓縮錄制，約需300MB的存儲空間。而同樣時間的MIDI數(shù)據(jù)大約只需200KB，兩者相差1500倍之多。

2）語音的符號化語音與文字是對應的。波形聲音可以記錄表示語音，它是不是語音取決于聽者對聲音的理解。對語音的符號化實際上就是對語音的識別，將語音轉變?yōu)樽址?，反之也可以將文字合成語音。

語音指構成人類語音信號的各種聲音。

3.聲音數(shù)據(jù)的壓縮格式

1）壓縮率壓縮率（又稱為壓縮比或壓縮倍數(shù)）是指數(shù)據(jù)被壓縮之前的容量和壓縮之后的容量之比。

2）MPEG聲音壓縮算法

MPEG是MovingPictureExpertsGroup（運動圖像專家組）的簡寫，是一系列運動圖像（視頻）壓縮算法和標準的總稱，其中也包括了聲音壓縮編碼（稱為MPEGAudio）。

MPEG聲音壓縮算法是世界上第一個高保真聲音數(shù)據(jù)壓縮國際標準，并且得到了極其廣泛的應用。MPEG聲音標準提供了三個獨立的壓縮層次：層1（Layer1）、層2（Layer2）和層3（Layer3）。層1的編碼器最為簡單，輸出數(shù)據(jù)率為384kbps，主要用于小型數(shù)字盒式磁帶。層2的編碼器的復雜程度屬中等，輸出數(shù)據(jù)率為256kbps～192kbps，用于數(shù)據(jù)廣播、CD-I和VCD視盤。層3（MPEG-1AudioLayer3）就是現(xiàn)在非常流行的MP3，它的編碼器較層1和層2最為復雜，輸出數(shù)據(jù)率為64kb/s。MP3格式在16：1壓縮率下可以實現(xiàn)接近CD的音質，所以原來只能容納十幾首未壓縮歌曲的CD光盤可以容納音質相近的200首左右的MP3歌曲。如果提高壓縮率，還可以容納更多。

3）聲音文件格式3.6.3數(shù)字圖像1.圖像的數(shù)字化數(shù)字圖像有三個主要來源：（1）現(xiàn)有圖片經(jīng)圖像掃描儀生成數(shù)字圖像；（2）使用數(shù)碼相機或數(shù)字攝像機將自然景物、人物等拍攝為數(shù)字圖像；（3）使用計算機繪圖軟件生成數(shù)字圖像。模擬圖像數(shù)字圖像BGR掃描分色采樣、量化圖3.21圖像的數(shù)字化過程2.圖像的基本要素

1）圖像的分辨率一幅圖像的像素是成行和列排列的，像素的列數(shù)稱為水平分辨率、行數(shù)稱為垂直分辨率。整幅圖像的分辨率是由“水平分辨率×垂直分辨率”來表示的。

分辨率是度量一幅圖像的重要指標，對于同樣的表達內容，分辨率越高，圖像越清晰，細節(jié)的表達能力越強。

130x94260x188520x376

2）圖像的像素深度

像素深度是指圖像中每個像素所用的二進制位數(shù)，因為這個二進制數(shù)用來表示顏色，所以也稱為顏色深度。圖像的像素深度越深，所使用的二進制數(shù)的位數(shù)越多，能表達的顏色數(shù)目也越多。

3）圖像的數(shù)據(jù)量如果圖像未經(jīng)壓縮處理，一幅圖像的數(shù)據(jù)量可按下面的公式進行計算：

圖像數(shù)據(jù)量＝水平分辨率×垂直分辨率×像素深度

3.圖像的壓縮

4.圖像的各式3.6.4數(shù)字視頻

視頻源于電視技術，它由連續(xù)的畫面組成。這些畫面以一定的速率連續(xù)地投射在屏幕上，使觀察者具有圖像連續(xù)運動的感覺。視頻的數(shù)字化指在一段時間內以一定的速度對視頻信號進行捕獲并加以采樣后形成數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理過程。視頻可以看成是配有相應聲音效果的圖像的快速更替。數(shù)字視頻用三個基本參數(shù)來進行描述，即用于描述視頻中每一幀圖像的分辨率、顏色深度，以及描述圖像變化速度的圖像更替率。

計算機視頻可分為以下幾類。

1）電影或錄像剪輯2）計算機動畫

3）交互式視頻4）網(wǎng)絡電視與視頻點播

數(shù)字視頻的數(shù)據(jù)量是非常大的國際標準化組織和各大公司都積極參與視頻壓縮標準的制定，并且已推出大量實用的視頻壓縮格式。3.6.5多媒體技術的研究內容及前景

1.多媒體技術的研究內容

1）多媒體數(shù)據(jù)壓縮／解壓算法的研究

2）多媒體數(shù)據(jù)存儲技術

3）多媒體計算機硬件平臺及軟件平臺

4）多媒體開發(fā)和創(chuàng)作工具

5）多媒體數(shù)據(jù)庫

6）超文本和超媒體

7）多媒體系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型

8）多媒體通信與分布式多媒體系統(tǒng)

2.多媒體技術的應用前景研究內容

1）教育和培訓

2）咨詢和演示

3）娛樂和游戲

4）管理信息系統(tǒng)（MIS）

5）視頻會議系統(tǒng)

6）計算機支持協(xié)同工作

7)視頻服務系統(tǒng)

第4章信息系統(tǒng)4.1信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

1.信息的定義信息是關于現(xiàn)實世界事物的存在方式或運動狀態(tài)的反映的綜合，具體說是一種被加工為特定形式的數(shù)據(jù)，但這種數(shù)據(jù)形式對接收者來說是有意義的，而且對當前和將來的決策具有明顯的或實際的價值。

2.信息的特征

信息源于物質和能量，它不可能脫離物質而存在。

信息是可以感知的，人類對客觀事物的感知，可以通過感覺器官，也可以通過各種儀器儀表和傳感器等，不同的信息源有不同的感知形式。

信息是可存儲、加工、傳遞和再生的。4.1.1數(shù)據(jù)與信息

3.數(shù)據(jù)的定義

數(shù)據(jù)是用來記錄信息的可識別的符號，是信息的具體表現(xiàn)形式。

4.數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式可用多種不同的數(shù)據(jù)形式表示同一信息，而信息不隨數(shù)據(jù)形式的不同而改變。

數(shù)據(jù)的概念在數(shù)據(jù)處理領域中已大大地拓寬了，其表現(xiàn)形式不僅包括數(shù)字和文字，還包括圖形、圖象、聲音等。這些數(shù)據(jù)可以記錄在紙上，也可記錄在各種存儲器中。

5.

數(shù)據(jù)與信息的聯(lián)系

數(shù)據(jù)是信息的符號表示或載體，信息則是數(shù)據(jù)的內涵，是對數(shù)據(jù)的語義解釋。4.1.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是將數(shù)據(jù)轉換成信息的過程，包括對數(shù)據(jù)的收集、存儲、加工、檢索、傳輸?shù)纫幌盗谢顒印Ｆ淠康氖菑拇罅康脑紨?shù)據(jù)中抽取和推導出有價值的信息，作為決策的依據(jù)?？捎孟率胶唵蔚谋硎拘畔?、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理的關系：

信息=數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)是原料，是輸入，而信息是產出，是輸出結果。“信息處理”的真正含義應該是為了產生信息而處理數(shù)據(jù)。

信息系統(tǒng)是一種面廣量大的計算機應用系統(tǒng):

教學管理系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)信息檢索系統(tǒng)醫(yī)學信息系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)民航訂票系統(tǒng)電子政務系統(tǒng)電子商務系統(tǒng)

………………..4.1.3計算機信息系統(tǒng)4.2數(shù)據(jù)處理技術的產生與發(fā)展

計算機對數(shù)據(jù)的處理是指對將數(shù)據(jù)的組織、分類、編碼、存儲、檢索和維護提供操作手段。發(fā)展分為三個階段

人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

1.人工管理階段

時間：20世紀50年代中期以前

主要特點：

數(shù)據(jù)不保存。系統(tǒng)沒有專用軟件對數(shù)據(jù)進行管理。數(shù)據(jù)不共享。數(shù)據(jù)不具有獨立性。（程序依賴于數(shù)據(jù)）

應用程序1數(shù)據(jù)集1應用程序2數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集3應用程序3圖4.1數(shù)據(jù)的人工管理

2.文件系統(tǒng)階段時間：20世紀50年代中期后期至60年代中期

主要特點：數(shù)據(jù)以文件形式可長期保存。文件系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)的存取進行管理。文件形式多樣化。程序與數(shù)據(jù)有一定獨立性。

存在的問題：數(shù)據(jù)冗余度大。（數(shù)據(jù)重復）數(shù)據(jù)獨立性低。數(shù)據(jù)一致性差。文件n應用程序1應用程序2應用程序n文件1文件2文件系統(tǒng)……圖4.2數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)管理階段3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

時間：20世紀60年代末期

主要特點：數(shù)據(jù)的結構化。數(shù)據(jù)的共享性。數(shù)據(jù)的獨立性。數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)的靈活性。數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應用程序1應用程序2應用程序K…….…..用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用戶共享數(shù)據(jù)庫資源4.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4.3.1數(shù)據(jù)庫概論

數(shù)據(jù)庫技術涉及到許多基本概念，主要包括數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。

1.數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象，是事實的反映和記錄，由于描述事實有不同的方法，故描述的表達方式也多種多樣。

2.數(shù)據(jù)庫:數(shù)據(jù)庫是指在計算機存儲設備上合理存放的結構化的相關數(shù)據(jù)集合。

3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):

位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，用來操縱和管理數(shù)據(jù)庫，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。

4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):數(shù)據(jù)庫本身不是孤立存在的，而是與其它部分一起構成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

在實際應用中人們面對的是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構成。4.3.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型

1.信息世界中的基本概念

⑴實體客觀存在并可相互區(qū)別的事物。實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系，例如一個學生、一個教師、一所學校、一門課、一次會議、一堂課、一場球賽等，這里從建立信息結構的角度出發(fā)，強調實體是被認識的客觀事物。

⑵實體集性質相同的同類實體的集合叫實體集。研究實體集的共性是信息世界的基本任務之一。

⑶屬性實體的某一特征稱為屬性。每個實體都有許多特征，以區(qū)別于其它實體。如一本書的主要特征是書名、作者名、出版社、出版年月和定價等。⑷元組實體的每個屬性都有一個確定值．稱為屬性的值。當某實體有多個屬性時，則它們的值就構成一組值，稱為元組。

⑸碼（Key）

唯一標識實體的屬性集稱為碼，例如學號是學生實體的碼。

⑹聯(lián)系（Relationship）

實體間的“聯(lián)系”反映了現(xiàn)實世界中客觀事物之間的關聯(lián)。這種聯(lián)系是復雜的、多種多樣的，但歸納起來可分為三類：

一對一一對多多對多

2.三種數(shù)據(jù)關系模型DB數(shù)據(jù):

應用單位所涉及數(shù)據(jù)的綜合，①反映數(shù)據(jù)本身的內容，②反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。?數(shù)據(jù)模型的基本概念問題的提出:問題:①數(shù)據(jù)如何在DB中用特定結構表示？

②數(shù)據(jù)以何種方式進行存儲和處理的？

數(shù)據(jù)模型用來表示實體和實體之間的聯(lián)系。常用的數(shù)據(jù)模型有三種：層次模型、網(wǎng)狀模型和關系模型。

⑴層次模型

它用樹形結構表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。這種樹由結點和連線組成，結點表示現(xiàn)實世界中的實體集，連線表示實體之間的聯(lián)系。層次模型的特點是：

有且只有一個結點無雙親（上級結點），此結點叫根結點；其它結點有且只有一個雙親。在層次模型中雙親結點與子女（下級）結點之間的聯(lián)系只能表示實體與實體之間一對多的對應關系。

⑵網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型是一種比層次模型更具普遍性的結構，它去掉了層次模型的兩個限制，它允許多個結點沒有雙親結點，也允許一個結點可以有多于一個的雙親，還允許兩個結點之間有多種聯(lián)系，因此網(wǎng)狀模型更能描述現(xiàn)實世界。圖4.5是一個學生選課數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)狀模型。學生與選課、課程與選課是一對多的聯(lián)系。選課學號

姓名系別號課程號課程名學分學號課程號成績學生課程圖4.5網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型

⑶關系模型關系模型的基本思想是把事物與事物之間的聯(lián)系用二維表格的形式來描述。一個關系可以看著一張二維表，表中的每一行是一個記錄，在關系中稱為元組，表中的每一列是一個字段，在關系中稱為屬性。

關系模型的特點如下：

①表格中的每一列都是不可再分的基本屬性；

②各列被指定一個相異的名字；

③各行不允許重復；

④行、列的次序無關。3.關系數(shù)據(jù)的基本概念模型E.F.Codd關系數(shù)據(jù)庫之父親

關系：一個關系就是一張二維表，每個關系有一個關系名。在計算機中，一個關系可以存儲為一個文件。

屬性：二維表中垂直方向的列稱為屬性，也叫做一個字段。

域：一個屬性的取值范圍叫做一個域。元組：二維表中水平方向的行稱為元組，也叫做一條記錄。碼：又稱為關鍵字。二維表中的某個屬性，若它的值唯一地標識了一個元組，則稱該屬性為侯選碼。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)的組成數(shù)據(jù)庫設計,開發(fā),管理DBS的人員和用戶利用DBS資源開發(fā)的,解決管理和決策問題的各種應用程序.

對數(shù)據(jù)進行管理的軟件系統(tǒng)功能:創(chuàng)建DB結構;

對DB中的數(shù)據(jù)操作;對DB數(shù)據(jù)管理和控制

指按一定的數(shù)據(jù)模式組織并長期存放在外存上的,可共享的,面向部門全局應用的數(shù)據(jù)集合。DBMS操作系統(tǒng)應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具4.3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成4.3.4數(shù)據(jù)庫設計

1.數(shù)據(jù)庫設計概述

數(shù)據(jù)庫設計通常具有兩個含義，一個是指數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設計，即DBMS系統(tǒng)的設計，另一個是指數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的設計。這里主要討論數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的設計，即根據(jù)具體的應用要求和選定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)庫設計。

早期的數(shù)據(jù)庫設計，設計使用單步設計方法。這種設計質量和效率依賴于設計者的經(jīng)驗、知識和水平，設計效率低，不能滿足大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫設計的要求。從20世紀70年代起，數(shù)據(jù)庫工作者經(jīng)過探索和研究，提出了許多數(shù)據(jù)庫的設計方法這種設計方法稱為多步設計方法。常用的設計方法包括新奧爾良(NewOrleans)方法、規(guī)范化方法、基于ER模型的方法以及LRA方法等。

目前數(shù)據(jù)庫設計方法正在向工程化和自動化方向發(fā)展，出現(xiàn)了報表生成器、應用程序生成器等計算機輔助設計。

2.數(shù)據(jù)庫的設計過程從軟件工程的角度，數(shù)據(jù)庫的設計過程可劃分為以下幾個階段：

（1）需求分析階段（2）概念設計階段（3）邏輯設計階段（4）物理設計階段（5）數(shù)據(jù)庫的建立和測試（6）數(shù)據(jù)庫的運行和維護4.3.5數(shù)據(jù)庫的體系結構

1.三級模式結構美國ANSI/X3/SPARC的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研究小組于1975年和1978年提出了將數(shù)據(jù)庫結構分為三級模式的標準化建議。這三級模式分別稱為外模式、概念模式和內模式。2.數(shù)據(jù)庫操作過程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件，它與數(shù)據(jù)庫的各個部分都有密切的聯(lián)系，對于數(shù)據(jù)庫的一切操作，如數(shù)據(jù)的裝入、檢索、更新、再組織等都是在DBMS的控制和管理下進行的。

數(shù)據(jù)庫讀取一個記錄訪問過程見下圖4.3.6常用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

1.桌面數(shù)據(jù)庫

1）Access關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

MicrosoftAccessforWindows是Microsoft公司推出的面向辦公自動化、功能強大的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。Access數(shù)據(jù)文件的后綴名為.MDB。圖4.9Access2003的窗口組成2）XBase

XBase作為個人計算機系統(tǒng)中使用最廣泛的小型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有方便、廉價、簡單易用等優(yōu)勢。

2.大型數(shù)據(jù)庫

1）SQLServer數(shù)據(jù)庫

SQLServer是微軟公司開發(fā)和推出的大型關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），它最初是由Microsoft、Sybase和Ashton-Tate三家公司共同開發(fā)的，并于1988年推出了第一個OS/2版本。SQLServer近年來不斷更新版本，1996年，Microsoft推出了SQLServer6.5版本；1998年，SQLServer7.0版本和用戶見面；SQLServer2000是Microsoft公司于2000年推出的最新版本。2）Oracle數(shù)據(jù)庫

Oracle是目前世界上最流行的大型關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有移植性好、使用方便、功能齊全、性能強大等特點，適用于各類大、中、小、微機和專用服務器環(huán)境。

3.開源數(shù)據(jù)庫開源數(shù)據(jù)庫是指開放源代碼的數(shù)據(jù)庫。Linux系統(tǒng)下最受程序員喜愛的三種數(shù)據(jù)庫是MySQL、PostgreSQL和Oracle，其中MySQL、PostgreSQL就是開源數(shù)據(jù)庫的優(yōu)秀代表。開源數(shù)據(jù)庫具有速度快、易用性好、支持SQL語言、支持各種網(wǎng)絡環(huán)境、可移植性、開放和價格低廉(甚至免費)等特點。

1）MySQLMySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是MySQL開放式源代碼組織提供的小型關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可運行在多種操作系統(tǒng)平臺上，是一種具有客戶機／服務器體系結構的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

MySQL適用于網(wǎng)絡環(huán)境，可在Internet上共享。由于它追求的是簡單、跨平臺、零成本和高執(zhí)行效率，因此它特別適合互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)（例如動態(tài)網(wǎng)站建設），許多互聯(lián)網(wǎng)上的辦公和交易系統(tǒng)也采用MySQL數(shù)據(jù)庫。其控制臺管理器界面如圖所示。

2）PostgreSQLPostgreSQL是一種相對較復雜的面向對象關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(OODBMS)，也是目前功能最強大、特性最豐富和最復雜的開源數(shù)據(jù)庫之一，它的某些特性甚至連商業(yè)數(shù)據(jù)庫都不具備。

PostgreSQL主要在UNIX或Linux平臺上使用，目前也推出了Windows版本。

4.新型Java數(shù)據(jù)庫伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，一種新型程序設計語言Java開始流行開來，使用Java語言開發(fā)的軟件項目也越來越多，許多公司都試圖在這一領域大顯身手，在Java盛行的同時，使用Java語言編寫的面向對象數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也應運而生。下面簡單介紹一下。

JDataStore。

JDataStore是Borland公司推出的純Java數(shù)據(jù)庫，主要用于J2EE平臺，有跨平臺移植性，與Borland新一代Java開發(fā)工具JBuilder結合。數(shù)據(jù)庫管理員可打開JDataStoreExplorer來管理數(shù)據(jù)庫。

5.國產數(shù)據(jù)庫

已經(jīng)獲得實際應用的國產數(shù)據(jù)庫主要包括：

（1）東軟OpenBASE。（2）華易數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)HYSQL。（3）金鼎數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。(4）武漢華工數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3。（5）北京國信iBASE數(shù)據(jù)庫。4.3.7數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

1.數(shù)據(jù)庫技術的三個發(fā)展階段

數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎，數(shù)據(jù)模型的發(fā)展經(jīng)歷了格式化數(shù)據(jù)模型（包括層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型）、關系數(shù)據(jù)模型以及面向對象的數(shù)據(jù)模型。按照數(shù)據(jù)模型的進展，數(shù)據(jù)庫技術相應地分成三個發(fā)展階段。

第一代數(shù)據(jù)庫指層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型為層次模型，網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型為網(wǎng)狀模型，但實質上層次模型是網(wǎng)狀模型的特例，都是格式化模型，它們從體系結構、數(shù)據(jù)庫語言到數(shù)據(jù)庫存儲管理均具有共同的特征。其代表有：IBM公司1969年研制的層次模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)IMS。

第二代數(shù)據(jù)庫指關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持關系數(shù)據(jù)模型。關系模型建立在嚴格的數(shù)學概念基礎上，以關系代數(shù)為基礎，概念簡單、清晰，實體與實體之間的聯(lián)系都用關系來表示，數(shù)據(jù)獨立性強，易于用戶的理解和使用。關系模型概括地講是由數(shù)據(jù)結構、關系操作、數(shù)據(jù)完整性等三部分組成，自問世以來，在實際的商品數(shù)據(jù)庫中得到了廣泛的應用。同時在這一階段，由于進行了大量高層次的研究和開發(fā)，取得了許多非常重要的成果，主要有：

（1）奠定了關系模型的理論基礎，給出了關系模型的規(guī)范化說明；（2）研究了關系數(shù)據(jù)語言，包括關系代數(shù)、關系演算、SQL語言等；（3）研制了大量RDBMS的原型，解決了系統(tǒng)實現(xiàn)中查詢優(yōu)化、并發(fā)控制、故障恢復等關鍵技術問題。

第三代數(shù)據(jù)庫是指新一代數(shù)據(jù)庫，這些新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無論它是基于擴展關系數(shù)據(jù)模型的、還是基于面向對象模型的；是分布式、客戶/服務器或混合式體系結構的；是在SMP還是在MPP并行機上運行的并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；是用于某一領域的工程數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等，都可以廣泛地稱為新一代數(shù)據(jù)庫。新一代的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應支持數(shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理，必須保持或者繼承第二代數(shù)據(jù)庫已有的技術，同時還應對其他系統(tǒng)開放，這種開放性體現(xiàn)在：支持數(shù)據(jù)庫語言標準；在網(wǎng)絡上支持標準網(wǎng)絡協(xié)議等。

2.傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存在的不足

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的局限性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）面向機器的語法數(shù)據(jù)模型，強調數(shù)據(jù)的高度結構化；（2）數(shù)據(jù)類型簡單、固定；（3）結構與行為分離；（4）數(shù)據(jù)操縱語言與通用程序設計語言失配；（5）被動響應用戶的要求；（6）存儲、管理的對象有限，缺乏知識管理和對象管理的能力；（7）事務處理能力較差。面對數(shù)據(jù)庫應用領域的不斷擴展和用戶要求的多樣化，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遇到嚴峻的挑戰(zhàn)，正是這些缺陷決定了當前數(shù)據(jù)庫的研究方向，新一代數(shù)據(jù)庫應運而生。3.數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展研究方向

1）面向對象的數(shù)據(jù)庫技術面向對象的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用