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1、计算机辅助设计与制造,机械工程学院 周昇,第三章 数据结构和数据管理,3.1 常用数据结构 3.2 数据管理技术,3.1 CAD/CAM系统常用的数据结构,3.1.1 数据结构的概念 数据结构：是按某种逻辑结构组织起来，按一定的存储表示方式把组织好的数据存储到计算机中，并对之定义一系列操作运算的数据的集合。,数据结构,非线性结构,数据存储结构,数据运算,数据逻辑结构,线性结构,线性表,队列,栈,网状结构,树结构,链式存储,顺序存储,插入，删除，更新，检索，排序,3.1.2 线性表 逻辑结构：相同数据元素组成的有限序列，除表头和表尾之外， 每 个数据元素仅有一个前驱和后继。如工资表、学生名册。,
2、存储结构： 有顺序存储和链式存储两种结构 1）顺序存储相邻的存储单元存储逻辑上的顺序数据元素。 特点： 有序性，存储顺序与逻辑顺序一致； 均匀性，每个数据元素所占存储单元长度相同。 地址计算：设首址为b，则数据元素ai存储地址为 Loc（a）= b+（i-1）L 如线性表（a1, a2, , ai , , an）顺序存储结构为：,线性表插入运算：,2）链式存储结构： 用任意的存储单元存放线性表的各个数据元素，用指针指示各元素的前驱和后继。 链表结点结构：数据域和指针域。 指针域有单向指针和双向指针，可构成单向链表和双向链表。,链表插入操作运算步骤：申请新结点存储空间；将待插入元素M存放在新增结
3、点数据域；新增结点指针链接。,线性表顺序存储与链式存储结构比较,顺序存储： 优点：结构均匀，便于数据元素访问和修改操作； 不足：删除插入大量数据元素需移动，运算效率低。 应用：多用于查找频繁、很少增删的场合。 链式存储： 优点：删除插入效率高，不需数据元素移动，不需 事先分配存储空间，存储空间利用充分。 不足：搜索效率低，需从头结点顺次搜寻。 应用多用于事先难以确定容量，频繁增、删场合。,3.1.3 栈和队列 栈（Stack）：限定在表尾进行插入或删除操作，且为“后进先出”的线性表。 队列（Queue）：限定在表一端插入，在另一端删除的“先进先出”线性表。,入队,出队,队列数据结构,循环 队列
4、,3.1.4 树与二叉树 树结构（层次结构）：每个结点有一个以上后继，除根结点之外，所有结点仅有一个直接前驱。,树结构相关术语： 结点 树的基本单元，包含一个数据元素及若干指向其子树的指针； 结点度 搞结点子树个数； 树的度 树中最大结点的度，图示树的度为4； 叶结点 度为0的结点或终端结点，如图中C、E、K、G、H、I、L等； 分支结点 度不为0的结点或非终端结点； 子结点与父结点 如图中结点B的子结点为E、F、G、H；B父结点A； 结点层数：根结点为第一层，根的子结点为第二层，其余类推； 树的深度 树的最大层数，图示深度为4； 森林 森林是n棵互不相交树的集合。,二叉树：各结点仅有左子树和
5、右子树的特殊树结构。 若深度为k，其结点数最多是2k-1个。 满二叉树：拥有2k-1个结点的二叉树，所有结点都有左右子树， 所有叶结点都在同一层上。 完全二叉树：深度为k结点数为n的二叉树，从1至n每一结点 编号都与满二叉树编号一致。,二叉树存储结构 顺序存储：仅适合于完全二叉树，若用于一般二叉树， 将有许多空存储单元。,链式存储：每结点除数据域外，还包含左右子树指针。,二叉树的遍历 遍历：按一定规律每一节点被访问一次。 二叉树常用遍历算法：先序遍历；中序遍历；后序遍历。 先序遍历：先访问根结点，然后先序遍历左子树，再先序遍历右子树。如上图先后顺序为ABDGHCEIF。,preorder(st
6、ruct btree *node) if(!node) return； printf(“%d ”，node-data)； preorder(node-lchild)； preorder(node-rchild)； ,inorder(struct btree *node) if(!node) return； inorder(node-lchild)； printf(“%d ”，node-data)； inorder(node-rchild)； ,postorder(struct btree *node) if(!node) return； postorder(node-lchild)； post
7、order(node-rchild)； printf(“%d ”，node-data)； ,中序遍历：先中序遍历左子树，然后访问根结点，再中序遍历右子树。访问顺序为GDHBAEICF。,后序遍历：先后序遍历左子树、后序遍历右子树，再访问根结点。结点访问顺序为GHDBIEFCA。,树的二叉树表示的转换步骤： 将各层兄弟结点用线连起来； 除最左子结点外，去掉各结点与其子结点连线； 以根为中心，将整棵树顺时针旋转45，最终得到所需二叉树。,3.2 数据管理技术,常用数据管理技术 文件管理系统 数据库管理系统 工程数据库 产品数据管理（PDM) CAD/CAM系统数据管理方法,1、文件管理系统： 数据
8、文件：具有相同性质和结构记录的集合。 文件管理系统：由操作系统提供，定义数据文件结构，规定数据文件的存取方法，管理文件存储地址。 特点：系统简单、实现方便灵活、处理效率高。 不足：数据冗余度大， 缺乏数据独立性， 数据完整性、安全性难以保证。,2、数据库管理系统： 数据存储独立于应用程序； 实现数据的共享； 数据完整和安全性得到保证。,数据库常用结构形式 层次模型：树结构，表示“一对多”关系； 网状模型：各节点可有多个父节点，表示“多对多”关系； 关系模型：二维表结构。,a)层次模型,b)网状模型,3、工程数据库,工程数据库与一般商用数据库的比较,4、数据管理PDM PDM定义： PDM是管理
9、所有与产品相关的信息和过程的技术。 与产品相关的信息：CAD/CAM文件、材料清单、产品配置、 电子表格、供应商及用户清单等。 与产品相关的过程：加工工序、工作流程、审批发放过程、 产品变更过程等。,关系数据库管理系统,面 向 对 象 管 理 系 统,系统 工作 文档 工作系 产品配 零件分 项目 管理 环境 管理 统流程 置管理 类管理 管理,用户界面开发工具,工作站,微机,网络计算机,用户层,功能层,对象层,支持层,PDM系统的体系结构,l 电子资料室管理和检索 PDM最基本的功能，PDM核心。 l产品配置管理 以电子资料室为底层支持，以物料清单BOM为组织核心，把产品所有工程数据和文档联
10、系起来，对产品相互关系管理。 l工作流程管理 实现产品设计与修改过程的跟踪与控制，包括工程数据资料的提交、修改控制、监视审批、文档的分布控制、自动通知控制等。 l项目管理功能 实现项目实施过程中的计划、人员以及相关数据的管理与配置，进行项目运行状态监控，完成计划反馈。,PDM功能,基于PDM的集成平台,基于文件记录的专用数据管理：根据实际需要设计数据文件，应用程序与数据文件一一对应，针对性强，缺乏通用性。 在商用DBMS基础上建立软件接口：将DBMS提供的数据操作语言（SQL）嵌入宿主语言，建立CAD/CAM的高级应用接口。 用工程数据库系统建立数据库：将是下一代CAD/CAM集成系统数据管理的主流。,5、CAD/CAM系统数据管理方法,
