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计算机等级考试——三级数据库复习资料
第1章基础知识
【考点一】计算机的发展自从1946年2月现代电子计算机的鼻祖ENIAC（electronicnumericalintegratorandcomputer）在美国宾夕法尼亚大学问世以后，短短50年里，计算机技术经历了巨大的变革。
学术界经常使用器件（硬件）划分计算机的发展史，如第一代电子管计算机（1947～1957），第二代晶体管计算机（1958～1964），第三代集成电路计算机（1964～1972），第四代大规模集成电路计算机（1972～），目前提出了所谓的第五代（或新一代）计算机。
从1946年到50年代后期（1946～1957）为电子管计算机时期。
计算机的元器件主要由电子管（vacuumtube）组成。
其特点是体积庞大、功耗高、运算速度较低。
如ENIAC占地170m2，重达30吨，功耗为140kW，有18000多个电子管，每秒钟能进行5000次加法计算。
这一阶段，计算机主要用于军事、国防等尖端技术领域。
除了ENIAC以外，1945年左右，冯·诺依曼等人在研制EDVAC（electronicdiscretevariablecomputer）时，提出了存储程序（stored-program）概念，奠定了以后计算机发展的基石。
IBM公司1954年12月推出的IBM650是第一代计算机的代表。
从20世纪50年代后期到60年代中期（1958～1964）为晶体管计算机时期。
自从1947年晶体管（transistor）在贝尔实验室诞生后，引发了一场影响深远的电子革命。
体积小、功耗低、价格便宜的晶体管取代了电子管，不仅提高了计算机的性能，也使计算机在科研、商业等领域内得到广泛地应用。
第二代计算机不仅采用了晶体管器件，而且存储器改用速度更快的磁芯存储器；与此同时高级编程语言和系统软件的出现，也大大提高了计算机的性能和拓宽了其应用领域。
这一时期计算机的代表主要有DEC公司1957年推出的PDP-I、IBM公司于1962年推出的7094以及CDC公司1964年研制成功的CDC6600。
1969年CDC公司研制的DCD7600平均速度达到每秒千万次浮点运算。
从20世纪60年代中期到70年代初期（1965～1972）为集成电路计算机时代。
第一代和第二代计算机均采用分离器件（discretecomponent）组成。
集成电路（integratedcircuit）的出现，宣告了第三代计算机的来临。
由于采用了集成电路，使得计算机的制造成本迅速下降；同时因为逻辑和存储器件集成化的封装，大大提高了运行速度，功耗也随之下降；集成电路的使用，使得计算机内各部分的互联更加简单和可靠，计算机的体积也进一步缩小。
这一时期的代表为IBM的system/360和DEC的PDP-8。
从20世纪70年代初期到70年代后期（1972～1978）为大规模集成电路（LSI）计算机时代。
20世纪70年代初半导体存储器的出现，迅速取代了磁芯存储器，计算机的存储器向大容量、高速度的方向飞速发展。
存储器芯片从1kbit，4kbit，16kbit，64kbit，256kbit，1Mbit，4Mbit发展到16Mbit（1992年）。
接着就进入了超大规模集成电路（VLSI）计算机时代。
随着技术的日新月异，软件和通信的重要性也逐步上升，成为和硬件一样举足轻重的因素。
同时系统结构的特点对计算机的性能也有巨大的影响（中断系统、Cache存储器、流水线技术等等）。
实际上在第三代计算机以后，就很难找到一个统一的标准进行划分。
也可以从应用的观点来划分计算机的发展史。
最早的应用是军事上的需要，如炮弹弹道计算，核武器的设计等；其次是广泛地用于科学计算，工程设计计算；第三阶段是大量用于管理，现在计算机的80%以上用于管理；再接着是计算机辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM）；进入90年代，计算机的应用已趋向于综合化和智能化，例如在一个企业里，计算机不仅用于科学计算、辅助设计和辅助制造，还用于辅助管理和辅助决策（MIS与DSS），以及办公自动化（OA）等等，使设计、生产自动化和管理自动化融为一体，形成所谓计算机集成制造系统（CIMS-ComputerIntegratedManufacturingSystem），再发展下去就是工厂自动化（FactoryAutomation）或称无人工厂。
DSS（DecisionSupportSystem）/ES（ExpertSystem）利用人工智能（AI——ArtifcationIntelligence）技术，让计算机代替人判断、推理，寻找最优方案，以辅助决策者决策。
目前更流行的是认为计算机的发展经过了三次浪潮（wave）。
计算机的发展第一个浪潮是单个主机（Mainframe）的时期，以IBM360、370为代表的大型机的出现，其特点是以批处理为主，主要用于大规模科学计算。
第二次浪潮为客户机/服务器（Client/Server）的时期，这时期出现了小型机、微型机和局域网。
其特点是多用户分时处理。
第三个浪潮是70～80年代的微型计算机PC（PersonalComputer）的出现。
现在正处于第三次浪潮，网络计算机的时期，即以网络为中心或以网络为基础的计算机时期。
目前计算机向综合的方向发展，将各种计算机的特点和优点综合起来，并结合了多媒体技术、通信技术等，把人类带入了网络社会。
【考点二】计算机的分类及其应用计算机分类的方法大致可分如下几种：
1.按信息的形式和处理方式分类计算机按信息的形式和处理方式可分为数字计算机、模拟计算机以及数字混合计算机
2.按计算机的用途分类计算机按用途可分为通用计算机和专用计算机。
3.按计算机规模分类计算机按规模可划分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机等。
计算机的应用如下：
1.在科学计算中的应用
2.在实时控制中的应用
3.在数据处理中的应用
4.计算机在辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）中的应用5.办公自动化系统中的应用
【考点三】计算机硬件结构实际应用的计算机系统是由计算机硬件系统、软件系统以及通信网络系统组成的一个整体系统。
计算机硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路（电子元件）、机械等物理部件组成，它们都是看得见摸得着的，故通常称为“硬件”。
计算机硬件结构也可以称为冯·诺伊曼结构，它由五大部件组成：
主机部分由运算器、控制器、存储器组成，外设部分由输入设备和输出设备组成，其中核心部分部件是运算器。
计算机硬件之间的连接线路分为网状结构与总线结构，这里主要介绍总线（BUS）结构。
总线结构有如下几种形式：
1.以CPU为中心的双总线结构所谓总线实际上是一组并行的导线，导线的数目和计算机字长相同，数据和指令通过总线传送。
2.以存储器为中心的双总线结构
3.单总线结构主要部件功能：
1.运算器运算器是完成二进制编码的算术或逻辑运算的部件。
运算器由累加器（用符号LA表示）、通用寄存器（用符号LB表示）和算术逻辑单元（用符号ALU表示）组成，核心是算术逻辑单元。
2.存储器在计算机中的存储器包括内存储器（又叫主存储器或随机存储器，简称内存或主存）、外存储器、只读存储器和高速缓冲存储器以及寄存器等。
随机存储器是按地址存取数据的，若地址总线共有20条（A0～A19），即有20个二进制位，可形成220=1048576个地址（1兆地址）。
3.控制器控制器由三大部件组成，它们是指令部件、时序部件和操作控制部件。
（1）指令部件指令部件包括程序计数器PC，指令寄存器IR和指令译码器ID。
（2）时序部件时序部件产生定时节拍，一般由时钟信号源、节拍发生器及微操作电路组成
4.输出寄存器输出寄存器用于存放输出结果，以便由它通过必要的接口（输出通道），在输出设备上输出运算结果。
5.输入设备目前主要通过CRT终端和键盘实现人机对话。
磁性设备阅读机、光学阅读机等也可作为输入设备。
【考点四】计算机软件的功能及分类所谓软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序的总和。
软件分为系统软件和应用软件。
系统软件包括计算机操作系统（OperationSystem）、计算机的各种管理程序、监控程序、调试程序、编辑程序以及各种语言的编译或解释程序等。
应用软件是为解决各种实际问题而设计的程序。
软件系统软件操作系统
编辑程序
语言处理程序汇编程序
编译程序
解释程序
系统实用程序
装配连接程序
应用软件通用软件
用户程序1.操作系统操作系统具有三大功能：
管理计算机硬、软件资源，使之有效使用；组织协调计算机的运行，以增强系统的处理能力；提供人机接口，为用户提供方便。
操作系统具有的管理：
（1）作业管理。
（2）资源管理。
（3）中断处理。
（4）I/O处理。
（5）调度。
（6）错误处理。
（7）保护和保密处理。
（8）记帐。
操作系统的基本类型：
（
1）批处理操作系统
（2）分时系统。
（3）实时系统。
操作系统的管理功能主要内容
（1）处理机管理。
（2）存储管理。
（3）文件管理。
（4）设备管理。
2.数据库管理系统数据库管理系统既可以认为是一个系统软件也可以认为是一个通用的应用软件。
目前有三种类型的数据库管理系统，故可存放三种模型的数据，这三种数据库管理系统分别为层次数据库、网状数据库和关系数据库。
3.计算机网络软件计算机网络系统是通过通信线路连接的硬件、软件与数据集合的一个计算机系统。
从硬件来说，除计算机作为网络的结点以外，还有如服务器（也可是一台计算机），网络适配器，终端控制器以及网络连接器等硬件设备；从软件来说，有网络操作系统，网络通信及协议软件，网络数据库管理系统等。
4.高级语言及语言处理器用户用高级语言编写的程序称源程序，源程序不能由计算机直接执行，必须翻译成机器能执行的语言——机器语言，这种翻译是由机器自动翻译的，“译员”称编译程序或编译器，当源程序输入计算机后，调用编译程序编译成机器语言（称目标程序），然后执行。
还有一种语言处理程序叫解释程序，输入一条语句，翻译一条。
现在已出现了第4代语言（4GL）和计算机辅助软件工具CASE。
5.常用的通用软件在数据处理、事务处理、报表处理中有许多通用软件，如字处理软件WPS、WORD，报表处理软件LOTUS1-2-3等。
【考点五】计算机网络基础
1.计算机网络基本概念
（1）计算机网络的形成与发展
（2）计算机网络的主要特征资源共享观点将计算机网络定义为“以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。
资源共享观点的定义符合目前计算机网络的基本特征。
2.计算机网络的分类
（1）网络分类方法计算机网络的分类方法可以是多样的，其中最主要的两种方法是：
·根据网络所使用的传输技术（transmissiontechnology）分类。
·根据网络的覆盖范围与规模（scale）分类。
（2）广域网广域网（WideAreaNetwork,WAN）也称为远程网。
目前的广域网具有以下特点：
·适应大容量与突发性通信的要求；·适应综合业务服务的要求；·开放的设备接口与规范化的协议；·完善的通信服务与网络管理。
（3）局域网局域网（LocalAreaNetwork,LAN）是继广域网之后又一个网络研究与应用的热点，也是目前技术发展最快的领域之一。
局域网的技术特点主要表现在以下几个方面：
①局域网覆盖有限的地理范围，它满足公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备联网的需求。
②局域网提供高数据传输速率（10Mb/s～1000Mb/s）、低误码率的高质量数据传输环境
③局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展
④决定局域网特性的主要技术要素为网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。
⑤从介质访问控制方法的角度看，局域网可分为共享式局域网与交换式局域网两类。
（4）城域网城域网（MAN,MetropolitanAreaNetwork）是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。
城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。
早期的城域网产品主要是光纤分布式数据接口（FiberDistributedDataInterface,FDDI）。
3.Internet基础
（1）Internet的形成与发展
（2）Internet的结构与组成
（3）TCP/IP、域名与IP地址
①TCP/IP的基本概念TCP/IP具有以下几个特点。
·开放的协议标准，独立于特定的计算机硬件与操作系统。
·独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中。
·统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的IP地址。
·标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
②域名与IP地址
4.Internet提供的主要服务（
1）WWW服务
2）电子邮件服务
5.Internet的基本接入方式
（1）ISP的作用Internet服务提供者（ISP）是用户接入Internet的入口点。
一方面，它为用户提供Internet接入服务；另一方面，它也为用户提供各类信息服务。
一般来说，用户计算机接入Internet的方式主要有两种：
通过局域网接入Internet；通过电话网接入Internet。
（2）通过局域网接入Internet
（3）通过电话网接入Internet
【考点六】信息安全基础
1.信息安全信息安全从简单的意义来理解，就是要防止非法的攻击和病毒的传播，以保证计算机系统和通信系统的正常运作。
而从更全面的意义来理解，就是要保证信息的保密性（confidentiality）、完整性（integrity）、可用性（availability）和可控性（controllability）。
综合起来，就是要保障电子信息的有效性。
2.信息保密信息的保密是信息安全的重要方面，为保密而进行加密是防止破译信息系统中机密信息的技术手段。
加密的办法就是使用数学方法来重新组织数据域信息，使除合法接收者外，其他任何人要想看懂变化后的数据或信息是非常困难的。
一般人们将加密前的信息称为明文，而将加密后的称为密文，因此加密的目的就是将明文变为密文。
而反过来将密文变为明文的过程则称为解密。
加密技术可以使某些重要的数据或信息存放在一般的不安全的计算机上或在一条一般的不安全的信道上传送。
只有持有合法解密办法的人才能获取明文。
3.信息认证信息认证是信息安全的另一重要方面。
信息认证，首先是验证信息的发送者的真实性，即不是假冒的；其次是验证信息的完整性，即验证信息在传送或存储过程中未被篡改、重放或延迟等。
认证是防止对系统进行主动攻击，如伪造、篡改的重要技术手段。
在有关认证的实用技术中，主要的有数字签名技术、身份识别技术和信息的完整性校验技术等。
（1）数字签名
（2）身份识别
3）消息认证
4.密钥管理密钥管理影响到密码系统的安全，而且还会涉及到系统的可靠性、有效性和经济性。
密钥管理包括密钥的产生、存储、装入、分配、保护、丢失、销毁以及保密等内容。
其中解决密钥的分配和存储是最关键和有技术难点的问题。
5.计算机病毒的基本概念计算机病毒是一种特殊的具有破坏性的计算机程序，它具有自我复制能力，可通过非授权入侵而隐藏在可执行程序或数据文件中。
当计算机运行时，源病毒能把自身精确拷贝或者有修改地拷贝到其他程序体内，影响和破坏正常程序的执行和数据的正确性。
（1）计算机病毒的特征
（2）病毒的破坏作用
（3）病毒的来源（
4）病毒的防治
6.网络安全（
1）构成对网络安全威胁的主要因素及相关技术
（2）网络安全服务的主要内容7.操作系统安全
（1）操作系统安全方法
（2）操作系统安全措施
（3）文件保护与保密
8.数据库安全
（1）安全性措施的层次
（2）权限和授权
（3）在SQL中进行安全性说明
三级数据库——数据结构与算法
【考点一】基本概念1.什么是数据结构数据是描述客观事物的数字、字符以及所有能直接输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合。
数据对象是具有相同性质的数据元素的集合。
通常，一个数据对象中的数据元素不是孤立的，而是彼此之间存在着一定的联系，这种联系就是数据结构。
数据对象中数据元素之间的联系需要在对数据进行存储和加工中反映出来，因此，数据结构概念一般包括三方面的内容：
数据之间的逻辑关系、数据在计算机中的存储方式、以及在这些数据上定义的运算的集合。
（1）数据的逻辑结构数据的逻辑结构只抽象地反映数据元素之间的逻辑关系，它与数据的存储无关，是独立于计算机的。
数据的逻辑结构分为线性结构和非线性结构两大类。
线性结构的逻辑特征是：
有且仅有一个开始结点和一个终端结点，并且所有的结点都最多有一个直接前驱和一个直接后继。
线性表就是一个典型的线性结构。
非线性结构的逻辑特征是：
一个结点可能有多个直接前驱和直接后继。
树、图等都是非线性结构。
（2）数据的存储结构数据的存储结构是数据的逻辑结构在计算机存储器里的实现（亦称为映象）。
它是依赖于计算机的，并有四种基本的存储映象方法。
它们是：
①顺序存储方法该方法是把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元内，结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。
顺序存储方法主要用于线性的数据结构，非线性的数据结构也可以通过某种线性化方法来实现顺序存储
②链接存储方法在链接存储方法中，逻辑上相邻的结点在物理位置上未必相邻，结点间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。
③索引存储方法该方法通常是在存储结点信息的同时，还建立一个附加的索引表，索引表中的每一项称为索引项，索引项的一般形式是：
关键字，地址。
关键字是能唯一标识一个结点的那些数据项。
④散列存储方法在散列存储方法中，结点的存储地址是根据结点的关键字值直接计算出来的。
上述四种基本的存储方法也可以组合起来对数据结构进行存储映象。
（3）数据的运算数据的运算定义在数据的逻辑结构之上，每种逻辑结构都有一个运算的集合。
常用的运算有：
查找、插入、删除、更新、排序等。
显然，对数据运算的具体实现方法只有在确定了存储结构之后才能加以考虑。
2.算法
（1）算法及其特征简单地说，一个算法就是一种解题方法，更严格地说，算法是由若干条指令组成的有穷序列，它必须具有以下特征：
①有穷性一个算法必须在执行有穷步后结束。
②确定性算法的每一步必须是确切地定义的，无二义性。
③可行性算法中的所有待实现的运算必须在原则上能够由人使用笔和纸在做有穷次运算后完成。
④输入一个算法具有0个或多个输入的外界量，它们是算法开始前对算法最初给出的量。
⑤输出一个算法至少产生一个输出，它们是与输入有某种关系的量。
算法的含义与程序十分相似，但二者又有区别。
一个程序不一定满足有穷性，操作系统就是如此，只要整个系统不被破坏，操作系统就永远不会停止，所以操作系统程序不是一个算法。
另外，程序中的指令必须是机器可以执行的，而算法中的指令则无此限制。
但是，一个算法如果用机器可执行的语言书写，则它就是一个程序。
对一个算法的描述可以采用自然语言、数学语言、约定的符号语言、以及图解等方式。
（2）算法的分析求解同一个问题可以有多种不同的算法，评价一个算法的优劣除了正确性和简明性外，主要考虑两点：
一是执行算法所耗费的时间，二是执行算法所耗费的存储空间，特别是辅助存储空间的耗费。
就这两者而言，前者显得比后者更为重要，在数据结构中往往更注重对算法执行时间的分析。
一个算法所耗费的时间是该算法中每条语句的执行时间之和，而每条语句的执行时间是该语句执行次数（频度）与该语句一次执行所需时间的乘积。
如果假定每条语句一次执行所需的时间均为单位时间，则一个算法的时间耗费就是该算法中所有语句的频度之和【考点二】线性表
（1）线性表及其基本操作线性表是n≥0个元素的一个有限序列：
（a1，a2，a3，…，an-1，an）表中元素的个数n称为表的长度，长度n=0的表称为空表。
表元素又称为结点，线性表的一个重要特性是可以按照诸元素在表中的位置确定它们在表中的先后次序。
若n≥1，则a1，为第一个元素，an为最后一个元素。
元素ai-1先于ai，我们称ai-1为ai的前驱；ai在ai-1之后，则ai为ai-1的后继。
除第一个元素外，每个元素都有一个且仅有一个直接前驱；除最后一个元素外，每个元素都有一个且仅有一个直接后继。
下面所列的是其中一些常用的运算。
①查找运算·查找线性表的第i（0≤i≤n-1）个表元；·在线性表中查找具有给定键值的表元；
②插入运算·把新表元插在线性表的第i（0≤i≤n）个位置上；·把新表元插在具有给定键值的表元的前面或后面；③删除运算·删除线性表的第i（0≤i≤n-1）个表元；·删除线性表中具有给定键值的表元；④其他运算·统计线性表中表元的个数；·输出线性表各表元的值；·复制线性表；·线性表分析；·线性表合并；·线性表排序；·按某种规则整理线性表。
（2）线性表的存储有多种存储方式能将线性表存储在计算机内，其中最常用的是顺序存储和链接存储。
①线性表的顺序存储线性表的顺序存储是最简单的存储方式。
程序通常用一个足够大的数组，从数组的第一个元素开始，将线性表的结点依次存储在数组中。
即线性表的第i个结点存储在数组的第i（0≤i≤n-1）个元素中，用数组元素的顺序存储来体现线性表中结点的先后次序关系。
用数组存储线性表的最大优点是能直接访问线性表中的任一结点。
用数组存储线性表的缺点主要有两个：
一是程序中的数组通常大小是固定的，可能会与线性表的结点可以任意增加和减少的要求相矛盾；二是执行线性表的结点插、删操作时要移动存于数组中的其他元素，使插和删操作不够简便
②线性表的链接存储线性表链接存储是用链表存储线性表，最简单的用单链表。
如从链表的第一个表元开始，将线性表的结点依次存储在链表的各表元中。
即线性表的第i个结点存储在链表的第i（0≤i≤n-1）个表元中。
链表的每个表元除要存储线性结点的信息外，还要有一个成分用来存储其后继结点的指针。
单链表就是通过链接指针来体现线性表中结点的先后次序关系。
每个链表还要有一个指向链表的第一个表元的指针，链表的最末一个表元的后继指针值为空。
用链表存储线性表的优点是利用线性表的每个表元的后继指针就能完成插或删的操作，不需移动任何表元。
其缺点也主要有两条：
一是每个表元增加了一个后继指针成分，要花费更多的存储空间；二是不便随机地直接访问线性表的任一结点。
（3）线性表上的查找线性表上的查找运算是指在线性表中查找某个链值的结点。
根据线性表的存储形式和线性表本身的性质差异，有多种查找算法，如：
顺序查找、二分法查找、分块查找、散列查找等。
（4）线性表的新结点插入顺序存储线性表的插入：
设线性表结点的类型为整型，插入之前有n个结点，把值为x的新结点插在线性表的第i（0≤i≤n）个位置上。
完成插入主要有以下几个步骤：
·检查插入要求的有关参数的合理性；·把原来第n-1个结点至第i个结点依次往后移一个数组元素位置；·把新结点放在第i个位置上；·修正线性表的结点个数。
（5）栈栈的工作原理是采用后进先出（LIFO）技术，栈顶由中央处理器中的栈指示器（SP）指出。
在执行PUSH操作中SP减量，而在POP操作中SP增量。
下面从数据结构的角度，进一步说明栈的基本概念与操作。
需要说明的是，其工作原理与前面所介绍的是一致的，不同的是脱离了硬件背景，例如，栈顶指针不是中央处理器的某个寄存器的内容，而是一个抽象的数据结构。
栈是一种特殊的线性表，这种线性表只能在固定的一端进行插入和删除操作。
允许插入和删除的一端称为栈顶，另一端称为栈底。
一个新元素只能从栈顶一端进入，删除时，只能删除栈顶的元素，即刚刚被插入的元素。
由于元素是按后进先出的次序入栈和出栈的，所以栈又称后进先出表（LastInFirst
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