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  • 名词解释 父节点 一个结点的前面的节点,前面的节点是父节点 子节点 一个节点的后面的节点,是子节点 叶子节点 如果一个节点,没有子节点,它就是叶子节点 根节点 没有父节点的节点,是根节点,也就是最顶端的那个...

    示例图

    在这里插入图片描述

    名词解释

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    父节点
    一个结点的前面的节点,前面的节点是父节点

    子节点
    一个节点的后面的节点,是子节点

    叶子节点
    如果一个节点,没有子节点,它就是叶子节点

    根节点
    没有父节点的节点,是根节点,也就是最顶端的那个节点


    一个节点所具备的后件个数,称为度
    叶子节点的度为0

    深度
    树的最大层次,叫做深度
    图示的深度为5

    子树
    以某一个节点的子结点为根所形成的树,称为一个子树

    二叉树的相关计算

    在这里插入图片描述

    深度为m的二叉树,最多有多少个结点

    2**m - 1
    

    例如:

    深度为3的二叉树,最多有 2**3 - 1 =7

    二叉树的第k层上,最多有多少个节点

    2**(k-1)  
    

    第二层上,最多有 2**(2-1) 即 2**1 即 2个节点

    第三层上,最多有 2**(3-1),即2**2个,即4个节点

    二叉树度为0的节点,与度为2的节点关系

    n0 = n2+1
    

    即度为0的结点,始终比度为2的节点多一个

    假设有一个满二叉树,节点有七个

    问,叶子节点有几个?

    常见的考题

    在这里插入图片描述

    度为0的节点 = 度为2的节点 +1

    n0 = n2 + 1


    n = n2 + 1+ n1 + n2

    n = 2n2 + n1 + 1

    699 = 2 n2 + 0 +1

    699 = 2n2 + 1

    699 - 1 = 2n2

    698 = 2n2

    n2 = 698/2

    n2 = 349

    n0 = n2 +1

    350

    展开全文
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  • 下面先介绍一些关于树的名词解释: 基本术语 结点:树的基本单位 根结点:树最开始的一个结点,一般位于最上层 边:两个相邻结点间的连接 结点的度:该节点的子节点数目 树的度:树内最大结点的度 分支结点:度非0...

    二叉树简介

    与链表、堆、栈和队列不同,树是一种非线性的数据结构。对于树来说,元素间的关系大多是一对多,同时,树存在明显的分层现象。下面先介绍一些关于树的名词解释:

    基本术语

    • 结点:树的基本单位
    • 根结点:树最开始的一个结点,一般位于最上层
    • :两个相邻结点间的连接
    • 结点的度:该节点的子节点数目
    • 树的度:树内最大结点的度
    • 分支结点:度非0的结点
    • 叶子结点:度为0的结点
    • 结点层次:从树的根结点开始,一般定义根结点为第一层(有时也会定义为第0层)
    • 结点深度:从根节点到当前节点的累加层数(自上而下)
    • 结点高度:从当前结点到根节点的累加层数(自下而上)
    • 树的高度(树的深度):树的最大层数
    • 路径:连接两个结点的边即为两个结点的路径
    • 路径长度:该路径所经过的边的个数
    • 有序树:树中各个结点从左到右是有次序的,不能互换位置
    • 森林:m颗树的集合(m ≥ 0)。

    二叉树的基本概念

    • 树中最大度数只能为2。
    • 树中的子结点分为左结点和右结点,并且左右结点不能颠倒

    二叉树的特点总结

    • 树执行查找、删除、插入的时间复杂度都是O(logN)

    • 遍历二叉树的方法包括前序、中序、后序

    • 非平衡树指的是根的左右两边的子节点的数量不一致

    • 在非空二叉树中,第i层的结点总数不超过 , i>=1;

    • 深度为h的二叉树最多有个结点(h>=1),最少有h个结点;

    • 对于任意一棵二叉树,如果其叶结点数为N0,而度数为2的结点总数为N2,则N0=N2+1;

    两种特殊二叉树

    满二叉树

    在一棵二叉树中,所有分支结点都存在左子树和右子树,并且所有叶子节点都在同一层上


    满二叉树的性质有如下几点:

    • 如果一颗树深度为h,最大层数为k,且深度与最大层数相同,即k=h;

    • 它的叶子数是: 2^(h-1)

    • 第k层的结点数是: 2^(k-1)

    • 总结点数是: 2^k-1 (2的k次方减一)

    • 总节点数一定是奇数。

    • 树高:h=log2(n+1)。

    完全二叉树

    完全二叉树是由满二叉树而引出来的。对于深度为K的,有n个结点的二叉树,当且仅当其每一个结点都与深度为K的满二叉树中编号从1至n的结点一一对应时称之为完全二叉树。
    如果一棵具有N个结点的二叉树的结构与满二叉树的前N个 结点的结构相同,称为完全二叉树
    完全二叉树
    完全二叉树有两个重要特性:

    • 深度为k的完全二叉树,至少有2(k-1)个节点,至多有2k-1个节点。

    • 树高h=log2n + 1。

    两种树的树高比较

    两种树的树高的总结

    下一篇会详细给出二叉树的各种方法的Java实现代码

    展开全文
  • 树是一种描述非线性层次关系的数据结构,树是n个数据结点的集合,这些集结点包含一个根节点,根节点下有着互相不交叉的子集合,这些子集合便是根节点的子树。 树的特点 在一个树结构中,有且仅有一个结点没有...

    首先什么是树结构?

    树是一种描述非线性层次关系的数据结构,树是n个数据结点的集合,这些集结点包含一个根节点,根节点下有着互相不交叉的子集合,这些子集合便是根节点的子树。

    树的特点

    • 在一个树结构中,有且仅有一个结点没有直接前驱,它就是根节点。
    • 除了根节点,其他结点有且只有一个直接前驱
    • 每个结点可以有任意多个直接后继

    树的名词解释

    • 结点的度:一个结点包含子树的数量。
    • 树的度:该树所有结点中最大的度。
    • 兄弟结点:具有同一父结点的结点称为兄弟结点。
    • 树的深度(高度):叶子结点的深度(高度)为1,根节点深度(高度)最高;
    • 层数:从树根开始算,树根是第一层,以此类推。
    • 森林:由多个树组成

    只说干货,现在直接复习最重要的——二叉树

    二叉树

    二叉树是一种超级超级超级重要的数据结构!也是树表家族最为基础的结构
    先看看定义:二叉树嘛,每个结点最多只能有二棵子树,二叉树的子树有左右之分,次序不能颠倒
    再看看完全二叉树的性质:

    • 第i层至多有 2的i次方减一 个结点
    • 深度为k的二叉树至多有2k-1个结点
    • 任意二叉树,度为0的节点数=度为2的节点数+1;
    • 如果i为父亲的编号,则孩子的编号为2i和2i+1;
    • 如果孩子编号为n,父亲结点编号为k/2,向下取整

    关于树的度:
    二叉树中连接节点和节点的线就是度
    上面说过——度为0的节点数为度为2的节点数加1,即n0=n2+1
    这个公式的推理方法如下:
    设:
    k:总度数
    k+1:总节点数
    n0:度为0的节点
    n1:度为1的节点
    n2:度为二的节点
    根据二叉树中度和节点的守衡原理,可列出以下一组方程:
    k=n2*2+n1;
    k+1=n2+n1+n0;
    根据方程可以求出n0=n2+1

    基本概念不说,研究一下二叉树的遍历

    二叉树的遍历

    首先,我们看看前序、中序、后序遍历的特性:
    前序遍历: (根——左——右)
    1.访问根节点
    2.前序遍历左子树
    3.前序遍历右子树
    中序遍历: (左——根——右)
    1.中序遍历左子树
    2.访问根节点
    3.中序遍历右子树
    后序遍历: (左——右——根)
    1.后序遍历左子树
    2.后序遍历右子树
    3.访问根节点

    要知道:
    中序遍历是很重要的一个判断参照!如果只给我们前序遍历和后序遍历的结果,我们将无法推导出唯一的树。
    给我们前序遍历和中序遍历,我们可以推出中序
    给我们后序遍历和中序遍历,我们可以推出中序


    好了,已经写了很多但是并没有拿出来什么真干货,接下来用代码写一下关于树的操作,这里先讲好——对于“树”这个运行结构,最重要的概念是“递归”,要想把树的概念理解好,必须先培养递归的思想。我向这篇文章:写递归函数的正确思想学习了一下,真的写的很棒,条理清晰而且有详有略。在这之后我就希望通过自己亲手敲代码的方式去学习,但是研究了两天,依然进展比较一般,最后通过研究各方博客的C代码,从而找到了思路。不再说废话了,这东西,必须通过自己动手敲才能有收获,好的接下来就要拿代码出来了。这里感谢这片文章二叉树题目实现
    以下则是用java代码去写的,注解已经很详细,没有分开写,时不时有新体会也会去添加或修改:


    二叉树类:

    相关操作:
     * 1.获取节点数
     * 2.求深度
     * 3. 前序遍历,中序遍历,后序遍历
     * 4.分层遍历二叉树(按层次从上往下,从左往右)
     * 5.求二叉树第K层的节点个数
     * 6.求二叉树中叶子节点的个数
     * 7. 判断两棵二叉树是否结构相同

     

    实现:

      1 package com.myutil.tree1;
      2 
      3 /*
      4  * 1.获取节点数
      5  * 2.求深度
      6  * 3. 前序遍历,中序遍历,后序遍历
      7  * 4.分层遍历二叉树(按层次从上往下,从左往右)
      8  * 5.求二叉树第K层的节点个数
      9  * 6.求二叉树中叶子节点的个数
     10  * 7. 判断两棵二叉树是否结构相同
     11  */
     12 import java.util.LinkedList;
     13 import java.util.Queue;
     14 
     15 class TreeNode{
     16     int key=0;
     17     String data=null;
     18     boolean isVisited=false;
     19     
     20     TreeNode leftChild=null;
     21     TreeNode rightChild=null;
     22     
     23     public TreeNode(int key,String data) {
     24         this.key=key;
     25         this.data=data;
     26         this.isVisited=false;
     27         this.leftChild=null;
     28         this.rightChild=null;
     29     }
     30 }
     31 
     32 
     33 
     34 public class BinaryTree {
     35     
     36     TreeNode root=null;
     37     
     38     public BinaryTree() {
     39         root=new TreeNode(1, "A");
     40     }
     41     
     42     //创建二叉树bt,树由节点构成
     43     public void createBinTree(TreeNode root) {
     44         TreeNode newNodeB=new TreeNode(2, "B");
     45         TreeNode newNodeC=new TreeNode(3, "C");
     46         TreeNode newNodeD=new TreeNode(4, "D");
     47         TreeNode newNodeE=new TreeNode(5, "E");
     48         TreeNode newNodeF=new TreeNode(6, "F");
     49         
     50         root.leftChild=newNodeB;
     51         root.rightChild=newNodeC;
     52         root.leftChild.leftChild=newNodeD;
     53         root.leftChild.rightChild=newNodeE;
     54         root.rightChild.rightChild=newNodeF;
     55     }
     56     
     57     //创建二叉树bt2,树由结点构成
     58     public void createBinTree2(TreeNode root){
     59         TreeNode newNodeB = new TreeNode(2,"B");
     60         TreeNode newNodeC = new TreeNode(3,"C");
     61         TreeNode newNodeD = new TreeNode(4,"D");
     62         TreeNode newNodeE = new TreeNode(5,"E");
     63         //填充它
     64         root.leftChild = newNodeB;
     65         root.rightChild = newNodeC;
     66         root.leftChild.leftChild = newNodeD;
     67         root.leftChild.rightChild = newNodeE;
     68     }
     69 
     70     
     71     //访问节点,输出节点,便于我们查看效果
     72     public void visitNode(TreeNode node) {
     73         System.out.println(node.data+" ");
     74     }
     75     
     76     
     77     //1.获取节点数
     78     //递归解法:
     79     //(1)如果二叉树为空,节点个数为0
     80     //(2)如果二叉树不为空,二叉树节点个数 = 左子树节点个数 + 右子树节点个数 + 1
     81     public int size() {
     82         return size(root);
     83     }
     84     
     85     //通过递归求size
     86     public int size(TreeNode subtree) {
     87         if (subtree==null) {
     88             return 0;
     89         }else {
     90             return 1+size(subtree.leftChild)+size(subtree.rightChild);
     91         }
     92     }
     93     
     94     //2.求深度
     95     //递归解法:
     96     //(1)如果二叉树为空,二叉树的深度为0
     97     //(2)如果二叉树不为空,二叉树的深度 = max(左子树深度, 右子树深度) + 1
     98     public int getDepth(TreeNode root) {
     99         if (root==null) {
    100             return 0;
    101         }else {
    102             int depthLeft=getDepth(root.leftChild);
    103             int depthRight=getDepth(root.rightChild);
    104             return depthLeft>depthRight?(depthLeft+1):(depthRight+1);
    105         }
    106     }
    107     
    108     //3. 前序遍历,中序遍历,后序遍历
    109     //a.前序遍历
    110     //前序遍历递归解法:
    111     //(1)如果二叉树为空,空操作
    112     //(2)如果二叉树不为空,访问根节点,前序遍历左子树,前序遍历右子树
    113     public void preOrderTraverse(TreeNode root) {
    114         if (root!=null) {
    115             visitNode(root);
    116             preOrderTraverse(root.leftChild);
    117             preOrderTraverse(root.rightChild);
    118         }
    119     }
    120     
    121     //b.中序遍历
    122     //中序遍历递归解法
    123     //(1)如果二叉树为空,空操作。
    124     //(2)如果二叉树不为空,中序遍历左子树,访问根节点,中序遍历右子树
    125     
    126     public void inOrderTraverse(TreeNode root) {
    127         if (root!=null) {
    128             inOrderTraverse(root.leftChild);
    129             visitNode(root);
    130             inOrderTraverse(root.rightChild);
    131         }
    132     }
    133     
    134     //c.后序遍历
    135     //后序遍历递归解法
    136     //(1)如果二叉树为空,空操作。
    137     //(2)如果二叉树不p为空,后序遍历左子树,后序遍历右子树,访问根节点,
    138     public void postOrderTraverse(TreeNode root) {
    139         if (root!=null) {
    140             postOrderTraverse(root.leftChild);
    141             postOrderTraverse(root.rightChild);
    142             visitNode(root);
    143         }
    144     }
    145     
    146     //4.分层遍历二叉树(按层次从上往下,从左往右)
    147     //相当于广度优先搜索,使用队列实现。队列初始化,将根节点压入队列。
    148     //当队列不为空,进行如下操作:弹出一个节点,访问,若左子节点或右子节点不为空,将其压入队列。
    149     public void levelTraverse(TreeNode root) {
    150         if (root==null) {
    151             return;
    152         }
    153         Queue<TreeNode> queue=new LinkedList<>();
    154         //让根节点入队(队列:先进先出)
    155         queue.offer(root);
    156         while (!queue.isEmpty()) {
    157             //让元素出队
    158             TreeNode node=queue.poll();
    159              //访问它 这里就是用visit方法输出看效果~~
    160             visitNode(node);
    161             if (node.leftChild!=null) {
    162                 queue.offer(node.leftChild);
    163             }
    164             if (node.rightChild!=null) {
    165                 queue.offer(node.rightChild);
    166             }
    167         }
    168         return;
    169     }
    170     
    171     //5.求二叉树第K层的节点个数
    172     //递归解法:
    173     //(1)如果二叉树为空或者k<1返回0
    174     //(2)如果二叉树不为空并且k==1,返回1
    175     //(3)如果二叉树不为空且k>1,返回左子树中k-1层的节点个数与右子树k-1层节点个数之和
    176     public int getNodeNumKthLevel(TreeNode root,int k) {
    177         if (root==null||k<1) {
    178             return 0;
    179         }else if (k==1) {
    180             return 1;
    181         }else {
    182             int leftNum=getNodeNumKthLevel(root.leftChild, k-1);
    183             int rightNum=getNodeNumKthLevel(root.rightChild, k-1);
    184             return leftNum+rightNum;
    185         }
    186     }
    187     
    188     //6.求二叉树中叶子节点的个数
    189     // 递归解法:
    190     //(1)如果二叉树为空,返回0
    191     //(2)如果二叉树不为空且左右子树为空,返回1
    192     //(3)如果二叉树不为空,且左右子树不同时为空,返回左子树中叶子节点个数加上右子树中叶子节点个数
    193     public int getLeafNodeNum(TreeNode root) {
    194         if (root==null) {
    195             return 0;
    196         }else if (root.leftChild==null&&root.rightChild==null) {
    197             return 1;
    198         }else {
    199             int leftNum=getLeafNodeNum(root.leftChild);
    200             int rightNum=getLeafNodeNum(root.rightChild);
    201             return leftNum+rightNum;
    202         }
    203     }
    204     
    205     
    206     //7. 判断两棵二叉树是否结构相同
    207     //不考虑数据内容。结构相同意味着对应的左子树和对应的右子树都结构相同。
    208     //递归解法:
    209     //(1)如果两棵二叉树都为空,返回真
    210     //(2)如果两棵二叉树一棵为空,另一棵不为空,返回假
    211     //(3)如果两棵二叉树都不为空,如果对应的左子树和右子树都同构返回真,其他返回假
    212     public boolean StructureCmp(TreeNode root1,TreeNode root2) {
    213         if (root1==null&&root2==null) {
    214             return true;
    215         }else if (root1==null||root2==null) {
    216             return false;
    217         }else {
    218             boolean leftResult=StructureCmp(root1.leftChild, root2.leftChild);
    219             boolean rightResult=StructureCmp(root1.rightChild, root2.rightChild);
    220             return leftResult&&rightResult;
    221         }
    222     }
    223 }

     

     

    测试类:

     

     1 package com.myutil.tree1;
     2 
     3 public class Main {
     4     public static void main(String[] args) {
     5         BinaryTree bt = new BinaryTree();
     6         BinaryTree bt2 = new BinaryTree();
     7         /*
     8             由初始化的时候可知:我创建了一个这样的树,供查看写的方法是否正确
     9             这棵树起名为bt:           这棵树起名为bt2 供比较
    10                       A                 A
    11                     /  \               / \
    12                    B   C              B  C
    13                   /\    \            /\
    14                  D E     F          D  E
    15         */
    16         bt.createBinTree(bt.root);
    17         bt2.createBinTree2(bt2.root);
    18 
    19         //1.看结点数
    20         System.out.println("1.树的结点个数为:" + bt.size(bt.root));
    21         //2.看深度
    22         System.out.println("2.树的深度为:"+bt.getDepth(bt.root));
    23         //3. 前序遍历,中序遍历,后序遍历
    24         System.out.print("3-1.先序遍历:");
    25         bt.preOrderTraverse(bt.root);
    26         System.out.println();
    27         
    28 
    29         System.out.print("3-2.中序遍历:");
    30         bt.inOrderTraverse(bt.root);
    31         System.out.println();
    32 
    33         System.out.print("3-3.后序遍历:");
    34         bt.postOrderTraverse(bt.root);
    35         System.out.println();
    36 
    37         //4.将二叉树用层次遍历
    38         System.out.print("4.二叉树层次遍历:");
    39         bt.levelTraverse(bt.root);
    40         System.out.println();
    41 
    42         //5.二叉树K层有多少个结点:由上图绘制可知:0层没有,1层有一个根节点,第二层有俩,第三次有仨
    43         System.out.println("5.二叉树K层结点个数:");
    44         System.out.println("    当K=0时有"+bt.getNodeNumKthLevel(bt.root,0)+"个结点");
    45         System.out.println("    当K=1时有"+bt.getNodeNumKthLevel(bt.root,1)+"个结点");
    46         System.out.println("    当K=2时有"+bt.getNodeNumKthLevel(bt.root,2)+"个结点");
    47         System.out.println("    当K=3时有"+bt.getNodeNumKthLevel(bt.root,3)+"个结点");
    48 
    49         //6.求二叉树中叶子节点的个数
    50         System.out.print("6.二叉树叶子节点个数:");
    51         System.out.println(bt.getLeafNodeNum(bt.root));
    52 
    53         //7.比较两个二叉树相不相同
    54         System.out.println("7.测试两树结构是否相同:");
    55         System.out.println("    b1和b1:"+bt.StructureCmp(bt.root,bt.root));
    56         System.out.println("    b1和b2:"+bt.StructureCmp(bt.root,bt2.root));
    57     }
    58 }

     

    相关连接:轻松搞定面试中的二叉树题目

         java数据结构与算法之树基本概念及二叉树(BinaryTree)的设计与实现

     

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  • 软件体系结构基本概念汇总

    千次阅读 2020-06-01 17:45:57
    二、名词解释(每题2分,共20分) 1、B/S 答:浏览器/server风格,是三层应用结构的一种实现方式。 详细结构:浏览器/Webserver/数据库server。 2、C/S 答:客户/server风格,是基于资源不正确等,且为共享而提出来的...

    二、名词解释(每题2分,共20分)
    1、B/S
    答:浏览器/server风格,是三层应用结构的一种实现方式。
    详细结构:浏览器/Webserver/数据库server。

    2、C/S
    答:客户/server风格,是基于资源不正确等,且为共享而提出来的,定义了工作站怎样与server相连,以实现数据和应用分布到多个处理机上。C/S体系结构有三个主要组成部分:数据库server、客户应用程序和网络 。

    3、HMB
    答:层次消息总线的软件体系结构风格(Hierarchical Message Bus—based Style)。HMB风格基于层次消息总线。支持构件的分布和并发,构件之间通过消息进行通信。

    4、DSSA
    答:特定领域的软件体系结构(Domain Specific Software Architecture)就是在一个特定的领域中为一组应用提供组织结构參考的标准软件体系结构。

    5、ADL(期中)
    答:软件体系结构描写叙述语言(Architecture Description Language)是一种形式化语言。它在底层语义模型的支持下,为软件的概念体系结构建模提供了详细语法和框架。

    6、XML
    答:可扩展标记语言(Extensible Markup Language),XML是W3C制定的作为Internet上数据交换和表示的标准语言,是一种同意用户定义自己的标记的元语言(Meta)。

    7、ATAM
    答:体系结构权衡分析方法(Architecture Tradeoff Analysis Method),它是针对系统所使用或改动活动的支持程度,来推断该体系结构针对这一场景所代表的质量需求的满足程度的体系结构评估方法。

    8、Web Service
    答:Web服务(Web Service)是一种新的面向服务的体系结构,当中定义了一组标准协议。用于接口定义、方法调用、基于Internet的结构注冊以及各种应用的实现。

    9、MTTF
    答:平均失效前时间(Mean Time To Failure)指软件在失效前正常工作的平均统计时间。

    10、SOAP
    答:简单对象訪问协议(Simple Object Access Protocol)。SOAP是一个基于XML的在松散分布式环境中交换结构化信息的轻量级协议,它为在一个松散的、分布式环境中使用XML交换结构化的和类型化的信息提供了一种简单的机制。

    11、WSDL
    答:Web服务描写叙述语言(Web Services Description Language)。

    定义了一套基于XML的语法,用来将Web Services描写叙述为可以进行消息交换的服务訪问点的集合。

    12、UDDI
    答:(Universal Description Discovery Integration) 统一描写叙述、发现和集成协议。是一套基于Web的分布式的Web Services信息注冊中心的实现标准规范,同一时候也包括一组訪问协议的实现标准,使得企业能将自身的Web Services注冊上去,并让别的企业可以发现并訪问这些Web Services。

    13、SAAM
    答:(Software Architecture Analysis Method) 软件体系结构分析方法是最早精心设计并形成文档并得到广泛使用的软件体系结构分析方法 。它最初是为了评估体系结构的可改动性而设计。

    14、MVC
    答:(Model-View-Controller style)模型—视图—控制器 风格。主要处理软件用户界面开发中所面临的问题。MVC风格将交互式应用划分为3种构件:视图、模型和控制器。同意为一个模型建立多个视图。

    15、Artifact-Driven
    答:制品驱动的体系结构设计方法从方法的制品描写叙述中提取体系结构描写叙述。它的样例包含广为流行的面向对象分析和设计方法OMT和OAD。

    16、Use-Case-Driven
    答:用例驱动的体系结构设计方法主要从用例导出体系结构抽象。统一过程使用的就是一种用例驱动的体系结构设计方法。

    17、Domain-Driven
    答:领域驱动,体系结构是从领域模型导出的,领域模型是在领域分析阶段开发的。

    18、Pattern-Driven
    答:模式驱动,该方法从模式导出体系结构抽象

    19、构件(期中)
    答:构件是指语义完整。语法正确和有可重用价值的单位软件,是软件重用过程中能够明白辨识的系统。

    20、连接件(期中)
    答:Connectors 是用来建立构件间的交互以及支配这些交互规则的体系结构构造模块。

    21.、MTBF
    答:(Mean Time Between Failure)平均无故障时间,是指相邻两次故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔,它反映了产品的时间质量。是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。

    22、敏感点
    答:是指会因为体系结构元素的改动而发生显著变化的系统模型參数。

    23、权衡点
    答:与多个敏感点有关的体系结构元素。

    24、直接场景
    答:直接场景指当前体系结构不经改动就可以支持的场景。

    25、间接场景
    答:不能直接被当前体系结构支持。为了满足间接场景。需对体系结构进行某种改动。

    26、质量属性效用树
    答:以树的形式表现质量属性的细化。根是效用,接下来是质量属性层,再下一层是质量属性详细描写叙述分类,最后一层是详细的场景。

    三、问答题(40分)
    1、构件描写叙述模型有哪几种?
    答:3C模型、REBOOT模型、青鸟构件模型。

    2、理解并比較构件分类的三种方法:keyword分类法、刻面分类法和超文本组织方法。它们是怎样组织的?怎样在当中检索构件?每种方法各有什么优缺点?
    答:
    (1)keyword分类法:是一种最简单的构件库组织方法。其基本思想是:依据领域分析的结果将应用领域的概念依照从抽象到详细的顺序逐次分解为树形或有向无回路图结构;
    怎样检索:系统在图形用户界面上将构件库的keyword树形结构直观的展示给用户,用户通过对树形结构的逐级浏览寻找须要的keyword并提取对应的构件。
    长处是简单。易于实现。缺点是在某些场合没有应用价值,由于用户往往无法用构建库中已有的keyword描写叙述期望的构件功能或行为。对库的浏览也easy使用户迷失方向;

    (2)刻面分类法:主要思想来源于图书馆学。在刻面分类机制中,定义若干用于刻画构件特征的“面”。每一个面包括若干概念。这些概念表述构件在面上的特征。刻面能够描写叙述构件运行的功能,被操作的数据。构件应用的语境或随意其它特征;
    怎样检索:构造查询、检索构件、对构件进行排序。
    长处是易于实现相似构件的查找。

    缺点是查询时比較麻烦;

    (3)超文本组织方法:其主要思想是全部构件必须辅以详尽的功能或行为说明文档;说明中出现的重要概念或构件以网状链接方式相互连接;检索者在阅读文档的过程中可依照人类的联想思维方式随意跳转到包括相关概念或构件的文档;全文检索系统将用户给出的keyword说明文档中的文字进行匹配。实现构件的浏览式检索;
    怎样检索:用户首先给出一个或数个keyword,系统在构件的说明文档中进行精确或模糊的语法匹配,匹配成功后,向用户列出对应的构建说明;
    长处是超文本组织方法为构造构件和重用构件提供了友好,直接的多媒体方式。因为网状结构比較自由,松散,因此,超文本组织方法比前两种方法更易于改动构件库的结构。缺点是在某些情况下用户难以在超文本浏览过程中正确选取构件;

    3、了解软件体系结构的四个发展阶段。
    答:
    (1)“无体系结构”设计阶段:开发主要採用汇编语言,规模较小;
    (2)萌芽阶段:主要採用解耦固化的开发技术;
    (3)0基础阶段:主要採用面向对象的开发技术。从多种角度对系统建模(如UML);
    (4)高级阶段:该阶段以Kruchten提出的“4+1”模型为标志。软件开发的中心是描写叙述系统的高层抽象类型。

    4、依据软件体系结构的定义,你觉得软件体系结构的模型应该由哪些部分组成?(期中)
    答:软件体系结构定义为构件,连接件和约束。构件是可预制和可重用的软件部件,是组成体系结构的基本计算单元或数据存储单元;连接件也是可预制和可重用的软件部件,是构件之间的连接单元;构件和连接件之间的关系用约束来描写叙述。这样即能够把软件体系结构写成:体系结构=构件+连接件+约束。

    5、至少掌握三种经典软件体系结构风格。
    答:
    仓库风格和黑板风格
    仓库风格的体系结构由两种构件组成:中央数据结构和独立构件集合。

    黑板体系结构由三部分组成:知识源、黑板数据结构、控制器
    黑板体系结构是仓库体系结构的特殊化,便于共享大量数据,也便于扩展共享的黑板数据结构。

    MVC风格
    将模型与视图、控制器分开。从而同意为一个模型建立多个视图。

    将各方面问题分解开来考虑,简化了系统设计。保证了系统的可扩展性。
    C2风格
    由构件和连接件两种元素组成。构件可实现应用需求,并能将随意复杂度的功能封装在一起。全部构件之间的通信是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的。

    6、试分析和比較B/S,二层C/S和三层C/S。指出各自的长处和缺点。

    答:二层C/S体系结构将应用一分为二。server负责数据管理,客户机完毕与用户的交互任务。长处:
    (1)C/S体系结构具有强大的数据操作的事务处理能力。模型思想简单,易于人们理解和接受;(2)对软硬件的变化有极大的适应性和灵活性,易于对系统进行扩充和缩小;
    (3)将大的应用处理任务分布到很多通过网络连接的低成本计算机上。以节约大量费用;
    缺点:
    (1)开发成本较高。
    (2)client程序设计复杂。
    (3)信息内容和形式单一;
    (4)用户界面风格不一,使用繁杂不易推广。
    (5)软件移植困难;
    (6)软件维护和升级困难;
    (7)新技术不能轻易应用。

    三层CS在上面的基础上进行了改造。并添加了一个应用server。
    长处:
    (1)同意合理的划分三层结构的功能,能提高系统和软件的可维护性和可扩展性;
    (2)具有良好的可升级性和开放性;
    (3)应用的各层能够并行开发。能够选择各自最适合的开发语言;
    (4)为严格的安全管理奠定了坚实的基础。

    B/S风格就是上述三层应用结构的一种实现方式,其详细结构为:浏览器/Webserver/数据库server。
    长处:
    (1)基于B/S体系结构的软件,系统安装,改动和维护全在server端解决;
    (2)提供了异种机,异种网。异种应用服务的联机,联网;
    缺点:
    (1)缺乏对动态页面的支持能力,没有集成有效的数据库处理能力;
    (2)在数据查询等响应速度上,要远远低于C/S体系结构;
    (3)系统扩展能力差。安全性难以控制;

    7、请对MVC风格体系结构进行介绍,并说明该风格的优缺点。
    答:模型-视图-控制器风格常被称为MVC风格,主要处理软件用户界面开发中所面临的问题。将模型与视图、控制器分开,从而同意为一个模型建立多个视图
    具有例如以下长处:
    (1)将各方面问题分解开来考虑,简化了系统设计,保证了系统的可扩展性;
    (2)改变界面不影响应用程序的功能内核,使得系统易于演化开发,可维护性好;
    (3)易于改变。甚至能够在执行时改变,提供了良好的动态机制;
    缺点:主要是仅局限在应用软件的用户界面开发领域中。

    8、在正交软件体系结构中。什么是全然正交结构?在实际使用时是不是必须严格遵守结构正交?使用正交软件体系结构有什么长处?(期中)
    答:假设线索是相互独立的。即不同线索中的构件之间没有相互调用,那么这个结构就是全然正交的。

    在实际使用时不是必须严格遵守结构正交。
    长处:
    (1)结构清晰,易于理解。
    (2)易改动。可维护性强;
    (3)可移植性强。重用粒度大;

    9、层次系统结构和基于消息的层次系统结构有什么差别?
    答:层次结构将系统进行分级组织,其组织思想是:在层次结构中,每一层向上层提供服务。并作为客户向下层请求服务。分层系统的长处:支持基于抽象程度递增的系统设计;支持功能增强。支持重用。分层系统的缺点:并非每一个系统都能够非常easy的划分为分层的模式,甚至即使是层次化的。出于性能的考虑,也不得不把一些低级或高级的功能综合起来。非常难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。

    消息总线是系统的连接件、负责消息的分派、传递和过滤以及处理结果的返回。消息是构件之间通信的唯一方式。因为构件通过总线进行连接,并不要求各个构件具有同样的地址空间或局限在一台机器上。因此该风格能够非常好的刻画分布式开发系统,以及CORBA.DCOM和EJB规范的系统。

    10、体系结构描写叙述语言与程序设计语言有什么差别?
    答:ADL与其它的语言比較具有下面能力:
    (1)构造能力:ADL可以使用较小的独立体系结构元素来建造大型软件系统;
    (2)抽象能力:ADL使得软件体系结构中的构件和连接件描写叙述能够仅仅关注他们的抽象特性。而无论其详细的实现细节;
    (3)重用能力:ADL使得组成软件系统的构件,连接件甚至是软件体系结构都成为软件系统开发和设计的可重用部件;
    (4)组合能力:ADL使得其描写叙述的每一系统元素都有其自己的布局结构。这样的描写叙述布局结构的特点使得ADL支持软件系统的动态变化组合;
    (5)异构能力:ADL同意多个不同的体系结构描写叙述关联存在;
    (6)分析和推理能力:ADL同意对其描写叙述的体系结构进行多种不同的性能和功能上的多种推理分析;

    11、ACME中定义了哪七种体系结构实体?ACME中的类型和风格是什么含义?
    答:七种体系结构实体:构件、连接件、系统、port、角色、表述和表述映射。
    体系结构描写叙述一个重要能力就是可以定义系统的风格或族。风格同意我们定义领域特定或应用特定的设计词汇,以及怎样使用这些词汇的约束,在ACME中。设计师可以定义三种类型,各自是属性类型、结构类型和风格。

    12、了解基于XML的软件体系结构描写叙述语言。
    答:因为XML在体系结构描写叙述上的很多长处,已经开发出不同的基于XML的体系结构描写叙述语言,如XADL 2.0 、XBA、XCOBA。
    XADL 2.0:具有非常好的扩展性。不是为了描写叙述某一模型而建立的单一语言。而是对模型描写叙述的集合。
    XBA:把XML应用于软件体系结构的描写叙述。

    利用XML的可扩展性,对现有的各种ADL进行描写叙述及定义;
    XCOBA:能够动态的反映系统在执行时体系结构的相关信息,支持系统的精华和演化。支持基于构件的软件开发方法和实现异构构件之间的通信。

    13、简要介绍Krutchten的“4+1”视图模型。

    答:Krutchten “4+I“视图模型从5个不同的视角包含逻辑视图,开发视图,进程视图。物理视图和场景视图来描写叙述软件体系结构。
    (1)逻辑视图主要支持系统的功能需求,即系统提供给终于用户的服务。
    (2)开发视图要考虑软件内部的需求,如软件开发的easy性,软件的重用和软件的通用性;
    (3)过程视图側重于系统的执行特性,主要关注一些非功能性的需求。
    (4)物理视图主要考虑怎样把软件映射到硬件上,解决系统拓扑结构。系统安装,通讯等问题 ;
    (5)场景,通过它能够将各种视图联系起来。描写叙述不同视图构件之间是怎样作用的;

    14、设计模式的基本成分有哪几个?请简介其各个基本成分。
    答:设计模式的四个基本成分:名称,问题,解决方式,后果。名称通经常使用来描写叙述一个设计问题,它的解法和后果,由1~2个词组成。问题告诉我们什么时候使用设计模式、解释问题及其背景。解决方式是描写叙述设计的基本要素,它们的关系、各自的任务以及相互之间的合作。

    后果描写叙述应用设计模式后的结果和权衡。

    15、为什么要评估软件体系结构?从哪些方面评估软件体系结构?
    答:
    原因:
    软件体系结构反映了系统最初始的设计决策,对相同一个问题。在初始阶段纠正所带来的花费和在測试或部署阶段纠正导致的开销不在一个数量级。
    评估是挖掘隐形需求并将其补充到设计中的最后机会。
    体系结构是开发过程的中心,不良体系结构会带来糟糕的结果;
    从下面几方面进行评估:
    (1)性能是指系统的影响能力。即要经过多长时间才干对某个事件做出响应,或者在某段事件内系统所能处理的事件的个数。
    (2)可靠性是软件系统在应用或系统错误面前,在意外或错误使用的情况下维持软件系统的功能特性的基本能力;
    (3)可用性是系统可以正常执行的时间比例;
    (4)安全性是指系统在向合法用户提供服务的同一时候可以阻止非授权用户使用的企图或拒绝服务的能力。
    (5)可改动性是指可以高速的以较高的性能代价比对系统进行变更的能力;
    (6)功能性是系统所能完毕所期望的工作的能力。
    (7)可变性是指体系结构经扩充或变更而成为新体系结构的能力。
    (8)可集成性是指系统能与其它系统协作的程度。
    (9)互操作性是指与其它环境或者系统本身相互作用的能力;

    16、软件体系结构评估的主要方法有哪三种?请简单解释每种方法。
    答:(1)基于调查或检查表的评估方式:比較灵活,能够用来评估多种质量属性,也能够在体系结构设计的多个阶段进行。

    可是因为评估的结果非常大程度来自评估人员的主观猜測。因此不同的评估人员可能会产生不同的甚至是截然不同的结果,并且评估人员的对领域的熟悉程度、是否具有丰富的相关经验也将是评估结果的重要因素;
    (2)基于场景的评估方式:这样的体系结构评估方式分析软件体系结构对场景也就是对系统的使用或改变活动的支持程度。从而推断该体系结构对这一场景所代表的质量需求的满足程度;
    (3)基于度量的评估方式:涉及三个基本活动:首先须要建立质量属性和度量之间的映射原则,即确定如何从度量结果推出系统具有什么样的质量属性。然后从软件体系结构文档中获取度量信息。最后依据映射原则分析推导出系统的某些质量属性。基于度量的评估方式提供更为客观和量化的质量评估;

    17、SAAM和ATAM评估方法的基本步骤各自是什么?
    答:SAAM步骤:
    场景生成;
    体系结构描写叙述;
    场景的分类和优先级确定。
    间接场景的单独评估。
    对场景关联的评估。
    形成整体评估;

    ATAM步骤:
    介绍ATAM。
    介绍商业动机;
    介绍体系结构;
    识别体系结构方法;
    生成质量属性效用树。
    分析体系结构方法。
    头脑风暴和设定场景优先级。
    分析体系结构方法;
    提供评估结果;

    18、Web服务有哪些核心技术,这些技术是怎样在Web服务中发挥作用的。
    答:Web服务技术核心基于可扩展标记语言XML的标准。包含SOAP、WSDL、UDDI。
    SOAP:採用HTTP作为底层通信协议,以RPC作为一致性的调用途径,用XML作为传输数据格式,同意服务提供者和服务请求者通过防火墙在Internet环境下进行交互;
    WSDL:定义了一套基于XML的语法,用来将Web Services描写叙述为可以进行消息交换的服务訪问点的集合;
    UDDI:基于Web的分布式的Web Services信息注冊中心的实现标准规范,同一时候也包括一组訪问协议的实现标准。使得企业能将自身的Web Services注冊上去,并让别的企业能发现并訪问这些Web Services。

    四、看图答题(30分)
    1、请依据P38图3-5介绍黑板系统的组成。

    答:
    (1)知识源:特定应用程序知识的独立散片;
    (2)黑板数据结构:反映应用程序求解状态的数据;
    (3)控制器:控制(即对知识源的调用)是由黑板的状态决定的;

    2、请依据P59图3-26解释HMB风格的构件模型。(期中)

    答:在图3-26所看到的的构件模型中。左上方是构件的接口部分,一个构件能够支持多个不同的接口。每一个接口定义了一组输入和输出的消息,刻画了构件对外提供的服务以及要求的环境服务,体现了该构件同环境的交互。

    右上方是用带输出的有限状态自己主动机刻画的构件行为。构件接收到外来消息后。依据当前所处的状态对消息进行响应。并可能导致状态的变迁。

    下方是复合构件的内部结构定义。复合构件时由更简单的子构件通过局部消息总线连接而成。消息总线为整个系统和各个层次的构件提供了统一的集成机制。

    3、请依据P60图3-27解释消息总线的属性和服务。(期中)

    答:消息总线属性:构件实例表,构件-消息响应登记表,消息过滤表。服务:消息登记,消息分派,消息传递,消息过滤。该图的描写叙述中,构件1向消息总线登记感兴趣的消息。形成构件消息响应登记表。消息总线依据收到的消息的类型和构件——消息响应登记表的信息。定位传递该消息给对应的响应者。并负责返回处理结果。必要时。假设所接受的消息不是消息总线感兴趣的消息时,消息总线还能够对这些消息进行过滤和堵塞。

    构件仅仅对消息本身感兴趣。并不关心消息是怎样产生的,消息的发出者和接收者不必知道彼此的情况。这使得构件之间的耦合度低。构件重用性好,构件的更换更easy。在一般的互联接口定义的系统中,构件之间的连接是在要求的服务和提供的服务之间进行固定的匹配,而在HMB中,构件对外来消息进行响应后。可能会引起状态的变迁。因此,一个构件在收到相同的消息后,在不同一时候刻所处的不同状态下。可能会有不同的响应。

    4、请依据P147图5-2介绍体系结构设计方法的元模型。

    答:元模型是对各种体系结构设计模型的抽象。图中用圆角矩形表示概念,用连线表示概念之间的关联,用菱形符号表示3~4个概念之间的关联。
    客户:表示那些关心体系结构设计的系统相关人员;
    需求规格说明:描写叙述了所要开发的体系结构的系统需求;
    制品:表示某一方法的制品描写叙述;
    解决方式抽象:定义了子结构的概念表示;
    体系结构描写叙述:定义了体系结构的规格说明;
    领域知识:用于表示在解决某一问题中所用的知识范围。

    5、请依据P167图6-1简要介绍基于体系结构的软件开发过程的各个步骤。并说明各个步骤的必要性何在?或者说,它们在软件生命周期中都起到了什么作用?

    答:本过程由下面步骤组成:
    (1)导出体系结构需求:体系结构需求由开发组织创建,并受技术环境和体系结构设计师个人经验的影响。

    该步骤的输出有3个:列举功能需求;列举特定体系结构需求。列举质量场景集合。它为体系结构需求提供详细測试;
    (2)设计体系结构:一个体系结构设计师在开发体系结构时,先做出一些设计决定,然后通过考虑不同的体系结构构造和视图来对这些设计决定进行分析。体系结构设计是一个迭代的过程,首先做出某些决策并进行分析,然后又一次考虑并又一次作决定,直到设计达到封闭;
    (3)文档化体系结构:体系结构的文档是为支持程序设计人员和分析人员而设计的。它是加深各种系统相关人员之间通信交流程度的有效工具,并能从中导出体系结构需求。创建并维护体系结构文档是长期性的软件体系结构取得 成功的关键因素之中的一个。
    (4)分析体系结构:确定潜在的风险,验证所给出的设计可以处理所提出的质量需求,之所以要求外部评估人员的參与。是为了确保可以毫无偏见地进行检查。并保证评估结果的可信性;
    (5)实现体系结构:当把一个体系结构转变成代码。要考虑到各种经常使用的软件project和项目管理知识:具体设计、编码实现、測试、配置管理等。
    (6)维护体系结构:对于体系结构来说。良好的文档、良好的公布和良好的维护都很重要。假设缺少不论什么一方面的活动。那么体系结构将不可避免地偏离其初始原则;

    6、请依据P207图8-1分析服务提供者、服务请求者和服务注冊中心三者的作用,以及它们之间的工作流程。

    答:
    作用:
    (1)服务提供者:公布自己的服务,而且对服务请求进行响应。
    (2)服务注冊中心:注冊已公布的Web Services,对其进行分类。并提供搜索服务。
    (3)服务请求者:利用服务注冊中心查找所需的服务,然后使用该服务。
    工作流程:服务提供者托管可通过网络訪问的软件模块,定义Web Services的服务描写叙述并把它公布到服务注冊中心;服务请求者使用查找操作来从服务注冊中心检索服务描写叙述,然后使用服务描写叙述与服务提供者进行绑定并调用Web Services实现或同它交互。

    7、请依据P229图8-11介绍 UDDI的详细工作步骤。

    答:
    (1)软件公司、标准化组织和程序猿定义了企业怎样在UDDI中注冊的规划后,開始向UDDI注冊中心公布这些规则的描写叙述信息。这些规则被称为技术模型;
    (2)企业向UDDI注冊中心注冊关于该企业及其提供的Web Services的描写叙述;
    (3)UDDI注冊中心会给每一个实体指定一个在相关程序中唯一的标识符。从而能够随时了解全部这些实体的当前情况;
    (4)电子交易场所和搜索引擎等其它类型的客户和商务应用程序使用UDDI注冊中心来发现他们感兴趣的Web Services;
    (5)其它的企业就能够调用这些服务,方便、迅速地进行商务应用程序的动态集成;

    一.填空题(10分)——自己整理
    构件描写叙述模型:
    3C模型、REBOOT模型、青鸟构建模型。

    构件分类方法:
    keyword分类法、刻面分类法、超文本组织法。
    软件体系结构的发展历程:
    “无体系结构”设计阶段、萌芽阶段、0基础阶段、高级阶段。
    经典软件体系结构风格:
    管道—过滤器风格。
    数据抽象和面向对象风格;
    基于事件的隐式调用风格;
    层次系统风格;
    仓库风格和黑板风格;
    MVC风格。
    解释器风格;
    C2风格。
    典型的软件体系结构描写叙述语言:
    UniCon
    C2
    Wright
    ACME
    基于XML的体系结构描写叙述语言:
    XADL 2.0
    XBA
    XCOBA
    “4+1”模型由5个视图组成:
    逻辑视图
    过程视图
    物理视图
    开发视图
    场景
    设计模式的基本成分:
    模式名称、问题、解决方式、后果。
    体系结构设计方法:
    制品驱动的方法。
    用例驱动的方法;
    领域驱动的方法;
    模式驱动的方法。
    软件体系结构评估普遍关注的质量属性:
    性能
    可靠性
    可用性
    安全性
    可改动性
    功能性
    可变性
    可集成性
    互操作性
    软件体系结构评估的主要方式:
    基于调查问卷或检查表的评估方式。
    基于场景的评估方式;
    基于变量的评估方式;
    软件体系结构定义:
    软件体系结构={构件,连接件。约束}
    Web Services体系结构基于三种角色:
    服务提供者、服务注冊中心、服务请求者。
    SOA(面向服务的体系结构)是一个Web Services的体系结构。共同拥有三种角色:服务提供者、服务注冊中心、服务请求者。
    3C模型:
    Concept:概念
    Content:内容
    Context:语境
    软件体系结构描写叙述方法:
    图形表达工具
    模块内连接语言
    基于软构件的系统描写叙述语言
    ADL
    软件体系结构描写叙述框架标准

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