《机械CAD、CAM技术(第4版)》王隆太第2章.ppt

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第2章工程数据计算机管理与处理技术,2.1CAD/CAM系统常用的数据结构2.2数据管理模式2.3工程数表的计算机处理技术2.4线图的计算机处理技术,2.1CAD/CAM系统常用的数据结构,2.1.1数据结构基本概念数据结构：

即数据间的联系，是将数据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内，并对之定义一系列操作运算的数据的集合。

2.1.2线性表线性表逻辑结构：

在由相同数据元素组成的有限序列中，除表头和表尾数据元素之外，每个数据元素仅有一个前驱和后继。

工资表,字母表,线性表存储结构：

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。

如线性表（a1,a2,ai,an）顺序存储结构为：

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,

（1）语言简洁、紧凑、使用方便、灵活；

（2）运算符和数据类型丰富；（3）具有结构化控制语句，是完全的模块化和结构化语言；（4）语法限制不太严格，程序设计自由度大；（5）C语言允许直接访问物理地址，能进行位操作，能实现汇编语句的大部分功能，可直接对硬件进行操作；（6）生成目标代码质量高，程序执行效率高；（7）可移植性好。

C语言的特点,if（）elsefor（）while（）dowhile（）continuebreakswitchgotoreturn,九种控制语句,switch语句用于在程序中实现多路选择。

“if”和“else”配对应遵循下述规律：

自上而下，“else”总是和上面离它最近的“if”配对。

而且，每一个“else”只能和一个“if”配对。

由于单独的“if”也是条件语句，所以，允许无“else”配对的“if”单独存在。

常用的循环语句包括：

while语句，dowhile语句，for语句。

算术运算符：

+-*/%+-关系运算符：

=!

=逻辑运算符：

！

&|位运算符：

|&赋值运算符：

=及其扩展条件运算符：

?

:

逗号运算符：

指针运算符：

*&求字节数：

sizeof强制类型转换：

（类型）分量运算符：

.-下标运算符：

其它：

（）-,34种运算符,这是用C语言书写程序时，在程序中所允许使用的数据的全部的数据类型。

简单的C语言程序介绍,/*example1.1ThefirstCProgram*/#includemain（）printf（“Hello,World!

”）;,输出：

Hello,World!

/*example1.2calculatethesumofaandb*/#include/*Thisisthemainprogram*/main（）intadd（intx,inty）;inta,b,sum;a=10;b=24;sum=add（a,b）;printf（”sum=%dn,sum）;/*Thisfunctioncalculatesthesumofxandy*/intadd（intx,inty）intz;z=x+y;return（z）;,运行结果：

sum=34,格式特点,习惯用小写字母，大小写敏感不使用行号，无程序行概念可使用空行和空格常用锯齿形书写格式,main（）.,#includemain（）inti,j,sum;sum=0;for（i=1;i10;i+）for（j=1;j10;j+）sum+=i*j;printf（“%dn”,sum）;,优秀程序员的素质之一:

使用TAB缩进对齐有足够的注释有合适的空行,结构特点,1.C程序是由函数构成的。

每个程序由一个或多个函数组成，其中必须有且仅有一个主函数main（）。

函数容易实现程序的模块化.2.一个可执行的C语言程序总是从main函数开始执行，而不论其在整个程序中的位置如何。

3.每条语句和数据定义的最后必须有一个分号（；）。

说明：

在以下三种情况下不允许有分号：

a.所定义的函数的名称后面不使用分号；b.在右花括号“”后面不使用分号；c.预处理语句后面不使用分号。

max（）;,while（i=100）i+;s=s+i;,#include;,4.C对输入输出实行函数化。

5.C程序书写格式自由，一行内可以写几个语句，一个语句也可以分写在多行上。

6.可用/*/对C程序中的任何部分作注释，注释可以写在程序的任何位置上，“/*”与“*/”也可不在同一行上。

7.C语言中大小写字母代表不同含义（即大小写敏感）。

（C语言一般用小写字母）,例2.1编写将字符元素X插入到字符线性表第i个元素前的C语言程序。

2）链式存储结构-用任意的存储单元存放线性表中各个数据元素，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。

a）单向循环链表b）双向循环链表,例2.2编写创建单向字符链表的C语言程序。

例2.3编写单向字符链表的插入运算C语言程序。

提示：

申请新结点存储单元；将插入元素存放在新增结点数据域；链接新增结点指针。

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时需进行移动操作，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，不需进行数据元素的移动操作，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，需从头结点开始顺次搜寻。

应用：

多用于事先难以确定容量、频繁增删的场合。

谢谢！

入队,出队,队列数据结构,循环队列,2.1.3栈和队列栈（Stack）:

限定在表尾进行插入或删除操作，为“后进先出”型线性表。

队列（Queue）:

限定在表一端插入，在另一端删除的“先进先出”型线性表。

栈的数据结构,2.1.4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。

树的逻辑结构,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：

各结点子树个数；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；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。

树的存储结构：

一般采用链式存储结构。

不定长树存储结构,树结构,定长树存储结构,2.1.5二叉树二叉树：

各结点仅有左子树和右子树的特殊树结构。

满二叉树：

所有结点都有左子树和右子树，所有叶结点都在同一层上。

完全二叉树：

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：

每结点除包含有数据域及左子树和右子树指针。

preorder（structbtree*node）if（!

node）return；printf（“%d”，node-data）；preorder（node-lchild）；preorder（node-rchild）；,先序遍历结点顺序：

ABDGHCEIF,二叉树的遍历算法：

所谓遍历，即每节点被访问且仅能访问一次。

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。

二叉树,二叉树先序遍历C语言函数,inorder（structbtree*node）if（!

node）return；inorder（node-lchild）；printf（“%d”，node-data）；inorder（node-rchild）；,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。

中序遍历结点顺序：

GDHBAEIGF,二叉树,二叉树中序遍历C语言函数,postorder（structbtree*node）if（!

node）return；postorder（node-lchild）；postorder（node-rchild）；printf（“%d”，node-data）；,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。

后序遍历结点顺序：

GHDBIEFCA,二叉树,二叉树后序遍历C语言函数,一般树转换为二叉树步骤：

将各层兄弟结点用水平线连起来；除最左子结点外，去掉各结点与其父结点连线；以根为中心，将整棵树顺时针旋转45，最终得到所需二叉树。

作业：

用二叉树表示下列实体的CSG建模集合运算和几何变换的过程。

谢谢！

2.2.1文件管理模式数据文件：

具有相同性质和结构记录的集合。

文件管理系统：

是由操作系统提供，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。

2.2数据管理技术,应用程序与数据文件间的关系,2.2.2数据库管理模式数据库管理系统特点：

数据的存储独立于应用程序，数据结构的改变不会影响应用程序；应用程序的开发，可不考虑数据的存储管理；实现数据的共享，减少了数据的冗余；有DBMS对数据进行统一管理和控制，保证了数据的完整性和保密性。

数据库与数据管理系统的关系,数据库常用数据模型层次模型：

是一种树结构，可表示“一对多”关系；网状模型：

各节点可有多个父节点，可表示“多对多”关系；关系模型：

是一种二维数表结构，每张二维数表可看作是一种关系，关系与关系之间可通过关键码实现联系。

关系模型,层次模型,网状模型,机械CAD/CAM涉及的数据类型管理型数据如设计标准、产品目录、技术资料等，其数据结构不变，数据间关系分明，数据相对稳定。

设计型数据如产品功能数据、设计分析参数、各种资源描述数据等，其特点是动态性，随设计过程的展开在不断地变化。

加工制造型数据包括工艺数据、数控指令、监控数据等，其实时性要求较高。

图形类数据包括各种图表、零件图和装配图等，其特点呈动态变化，随设计过程急剧增加，如三维图形经剖切后，将产生新交点、交线和面等大量新的图形数据。

工程数据库：

存储和管理工程设计的数据库，包含有几何的、物理的、技术的、工艺的数据及其它技术实体特性及其相互间的关系。

工程数据库与一般商用数据库的比较,2.2.3产品数据管理PDMPDM：

是管理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：

设计过程、加工工序、工作流程、审批发放过程、产品变更过程等。

PDM的体系结构,PDM体系结构第1层-支持层包括计算机硬件、计算机网络以及关系型数据库管理系统第2层-对象层采用面向对象的技术，通过若干个二维关系数表描述一个个产品对象数据及其动态变化。

第3层-功能层。

包括系统管理类模块以及基本功能模块，如文档管理、产品配置管理、工作流程管理、零件分类和检索管理、项目管理等。

第4层-用户层为不同用户提供的友好操作平台。

PDM基本功能电子资料室管理与检索这是PDM最基本的功能，是PDM核心。

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，将所有产品数据和文档联系起来，对产品对象及其相互间关系进行维护和管理。

工作流程管理实现产品设计与修改过程的跟踪与控制，包括产品资料的提交、修改控制、监视审批、文档的分布控制、自动通知控制等。

项目管理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。

基于PDM的集成平台,PDM集成平台应用PDM系统封装嵌入功能，可将CAD、CAE、CAPP、CAM等单元系统封装在PDM同一设计开发平台，使CAD/CAPP/CAM作业时可从PDM中提取各自所需要的信息，将处理结果放回PDM中，从而实现CAD/CAM系统的集成。

2.3工程数表的计算机处理技术,工程数表,常数