教學(xué)課件-大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)(第3版)-孫淑霞

第1章引論目錄

1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史1.2計(jì)算模型1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維1.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展前景1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史——起源人類追求的計(jì)算工具算籌算籌計(jì)數(shù)法算盤機(jī)械加法器Pascaline巴貝奇差分機(jī)MARK-1自動(dòng)數(shù)字計(jì)算機(jī)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史——起源1946年，世界上第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)在美國誕生了。5000次加法/秒體重30噸占地170m218000多只電子管1500個(gè)繼電器1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史——?dú)v史第五代：具有人工智能的計(jì)算機(jī)——研制中第一代（1946--1955）電子管5千--4萬（次/秒）第二代（1956--1963）晶體管幾萬—幾十萬（次/秒）第三代（1964--1971）集成電路幾十萬--百萬（次/秒）第四代（1971--至今）超大規(guī)模集成電路幾百萬--百億（次/秒）1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史——新技術(shù)云計(jì)算（CloudComputing）是一種通過Internet以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)的、可伸縮的、虛擬化資源的計(jì)算模式。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（MobileInternet）是指互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)、平臺(tái)、商業(yè)模式和應(yīng)用與移動(dòng)通信技術(shù)結(jié)合并實(shí)踐的活動(dòng)的總稱。物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。1.2計(jì)算模型——圖靈與圖靈機(jī)模型“計(jì)算機(jī)界諾貝爾獎(jiǎng)”——圖靈獎(jiǎng)阿蘭?圖靈（AlanTuring）“計(jì)算機(jī)科學(xué)的奠基人”、“人工智能之父”英國著名數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、密碼學(xué)家提出了“圖靈機(jī)”和“圖靈測試”1.2計(jì)算模型——圖靈與圖靈機(jī)模型圖靈機(jī)模型理論是計(jì)算學(xué)科最核心的理論之一，圖靈機(jī)模型為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)指明了方向。圖靈機(jī)由三部分組成：一條兩端都可無限延長的被分為一個(gè)個(gè)小方格的紙帶、一個(gè)有限狀態(tài)控制器和一個(gè)在帶子上可以左右移動(dòng)的讀寫頭?！璦1a2……ai……an……控制器狀態(tài)q11.2計(jì)算模型——圖靈與圖靈機(jī)模型圖靈機(jī)的形式化定義一臺(tái)圖靈機(jī)是一個(gè)七元組（Q，∑，Γ，δ，q0，B，F(xiàn)），其中：Q是有限狀態(tài)集

∑是有限輸入字符集Γ是有限輸入帶字符集 δ是狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)q0是初始狀態(tài) B是空格符F是有限終結(jié)狀態(tài)集1.2計(jì)算模型——馮?諾依曼計(jì)算機(jī)馮·諾依曼：美籍匈牙利數(shù)學(xué)家，提出了著名的“存儲(chǔ)程序”設(shè)計(jì)思想。存儲(chǔ)程序工作原理存儲(chǔ)程序到內(nèi)存自動(dòng)按地址執(zhí)行程序1949EDSACJohnVonNouma1.2計(jì)算模型——馮?諾依曼計(jì)算機(jī)指令是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。程序是為完成一項(xiàng)特定任務(wù)而用某種語言編寫的一組指令序列。指令系統(tǒng)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有指令的集合。機(jī)器指令格式操作碼操作數(shù)機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對(duì)象（具體數(shù)、存放位置）1.2計(jì)算模型——馮?諾依曼計(jì)算機(jī)12輸入設(shè)備輸入信息存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸出設(shè)備表示數(shù)據(jù)信息流向表示控制信息流向馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型1.2計(jì)算模型——哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)（Harvardarchitecture）是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，它是一種并行體系結(jié)構(gòu)，它可減輕程序運(yùn)行時(shí)的訪存瓶頸，從而提高執(zhí)行速度和數(shù)據(jù)的吞吐量，提高數(shù)字信號(hào)的處理能力。程序計(jì)數(shù)器（PC）程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)CPU1.2計(jì)算模型量子計(jì)算機(jī)（QuantumComputer）是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。生物計(jì)算機(jī)（Bio-computer）是將生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子作為原材料制成生物芯片，利用有機(jī)化合物存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——系統(tǒng)構(gòu)成硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機(jī)外部設(shè)備總線輸入設(shè)備輸出設(shè)備中央處理器（CPU）內(nèi)存儲(chǔ)器系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件RAMROM運(yùn)算器控制器1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——硬件系統(tǒng)運(yùn)算器：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件?？刂破鳎弘娮佑?jì)算機(jī)的指揮部，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮各部件的工作。存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)記憶或暫存數(shù)據(jù)的部件。輸入設(shè)備：輸入是指利用某種設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接收的編碼的過程，所使用的設(shè)備稱為輸入設(shè)備。輸出設(shè)備：用來輸出處理結(jié)果的設(shè)備?？偩€：用于連接計(jì)算機(jī)中的五大組成部件構(gòu)成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)。1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言語言處理程序診斷程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)辦公軟件瀏覽器圖形圖像處理軟件其他應(yīng)用軟件1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)工作過程例：計(jì)算機(jī)計(jì)算2+3的執(zhí)行步驟。第一步：輸入指令（將數(shù)據(jù)和程序輸入到存儲(chǔ)器中）第二步：取數(shù)指令（從存儲(chǔ)器取數(shù)2）第三步：取數(shù)指令（從存儲(chǔ)器取數(shù)3）第四步：加法指令（執(zhí)行2+3的運(yùn)算）第五步：存數(shù)指令（將計(jì)算結(jié)果5送到存儲(chǔ)器保存）第六步：輸出指令（輸出計(jì)算結(jié)果）1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——計(jì)算機(jī)工作過程指令執(zhí)行過程簡圖執(zhí)行指令解釋指令從存儲(chǔ)器取出指令1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)臺(tái)式機(jī)的性能更強(qiáng)，可擴(kuò)展性好。筆記本攜帶方便，輸入和定位功能好。掌上計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)小巧輕便，可擴(kuò)展性差。臺(tái)式機(jī)筆記本智能手機(jī)掌上計(jì)算機(jī)1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維計(jì)算機(jī)是一種“可以傳授給人知識(shí)的工具”，也是一種“無比有力的知識(shí)工具”。計(jì)算機(jī)文化是人類社會(huì)的生存方式因使用計(jì)算機(jī)而發(fā)生根本性變化而產(chǎn)生的一種嶄新文化形態(tài)。真正對(duì)人類生活帶來直接沖擊的，不是計(jì)算機(jī)硬件本身，而是來自軟件這種人類知識(shí)的產(chǎn)物。1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維科學(xué)達(dá)爾文曾給科學(xué)下過一個(gè)定義：“科學(xué)就是整理事實(shí)，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，作出結(jié)論”?？茖W(xué)一般包含：自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)。思維思維是高級(jí)的心理活動(dòng)，是認(rèn)識(shí)的高級(jí)形式。思維是人腦對(duì)現(xiàn)實(shí)事物概括、加工、揭露本質(zhì)特征。人腦對(duì)信息的處理包括分析、抽象、綜合、概括等。1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維人類文明進(jìn)步和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三大科學(xué)是理論科學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)和計(jì)算科學(xué)。三種科學(xué)與三種思維的對(duì)應(yīng)：理論科學(xué)←→理論思維：理論思維又叫推理思維，以推理和演繹為特征，以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表。實(shí)驗(yàn)科學(xué)←→實(shí)驗(yàn)思維：實(shí)驗(yàn)思維又叫實(shí)證思維，以觀察和總結(jié)自然規(guī)律為特征，以物理學(xué)科為代表。計(jì)算科學(xué)←→計(jì)算思維：計(jì)算思維又叫構(gòu)造思維，以設(shè)計(jì)和構(gòu)造為特征，以計(jì)算機(jī)學(xué)科為代表。1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維計(jì)算思維（computationalthinking）：2006年由美國CarnegieMellon大學(xué)周以真（JeannetteWing）教授提出，她認(rèn)為計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等的一系列思維活動(dòng)。這些基礎(chǔ)概念包括嵌套、遞歸、約簡、轉(zhuǎn)化、仿真、并行、抽象、分解、建模、預(yù)防、保護(hù)、恢復(fù)、冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)、啟發(fā)式推理、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、調(diào)度等。計(jì)算思維是如同所有人都具備“讀、寫、算”（簡稱3R）能力一樣，都必須具備的思維能力。1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維計(jì)算思維表述體系框架中8類概念關(guān)系圖計(jì)算思維的培養(yǎng)不是一門課程就可以解決的，而是需要一系列課程的學(xué)習(xí)逐漸形成的一種解決問題的思維能力。計(jì)算抽象自動(dòng)化設(shè)計(jì)通信記憶協(xié)作評(píng)估1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維計(jì)算思維的例子1E8LieGroup1.4計(jì)算機(jī)文化和計(jì)算思維計(jì)算思維的例子2對(duì)大型客機(jī)進(jìn)行的模擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)1.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展前景計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算過程控制計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理人工智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）地理信息系統(tǒng)（GIS）虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）智能家電智能手機(jī)……其他應(yīng)用1.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展前景計(jì)算機(jī)的發(fā)展前景巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化ENIAC多媒體化大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第3版姓名：時(shí)間：第二章計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)目錄

2.1理解0和12.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其運(yùn)算2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.4數(shù)據(jù)壓縮123452.5計(jì)算機(jī)硬件組成2.1.1《易經(jīng)》中的0和12.1.2電路中的0和12.1理解0和12.1.3計(jì)算機(jī)中的0和12.1理解0和12.1.1

《易經(jīng)》中的0和12.1.1《易經(jīng)》中的0和1易經(jīng)通過陰/陽來使用0和1，起始即把0和1賦予了語義，并注意了陰陽的位置與組合關(guān)系。期望通過這些內(nèi)容反映一些規(guī)律性的內(nèi)容。01陰陽語義符號(hào)化表達(dá)

語義符號(hào)化：是指將現(xiàn)實(shí)世界的語義用符號(hào)表達(dá)，進(jìn)而進(jìn)行基于符號(hào)的計(jì)算的一種思維，將符號(hào)賦予不同語義，則能計(jì)算不同的現(xiàn)實(shí)世界問題。易經(jīng)通過陰/陽來使用0和1，起始即把0和1賦予了語義，并注意了陰陽的位置與組合關(guān)系。期望通過這些內(nèi)容反映一些規(guī)律性的內(nèi)容。語義符號(hào)化表達(dá)表達(dá)成了符號(hào)，也就能夠進(jìn)行計(jì)算易經(jīng)通過陰/陽的演變(即0/1的運(yùn)算)體現(xiàn)了變化中的規(guī)律(即蘊(yùn)含的語義關(guān)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系)例如：二十四節(jié)氣的演變規(guī)律例如：生命規(guī)律的演變規(guī)律冬至一陽生夏至一陰生2.1理解0和12.1.2

電路中的0和12.1.2電路中的0和1串聯(lián)電路中的邏輯“與”關(guān)系邏輯“與”運(yùn)算關(guān)系表開關(guān)A開關(guān)B燈泡F0（斷開）0（斷開）0（熄滅）0（斷開）1（閉合）0（熄滅）1（閉合）0（斷開）0（熄滅）1（閉合）1（閉合）1（發(fā)亮）2.1.2電路中的0和1并聯(lián)電路中的邏輯“或”關(guān)系邏輯或運(yùn)算關(guān)系表開關(guān)A開關(guān)B燈泡F0（斷開）0（斷開）0（熄滅）0（斷開）1（閉合）1（發(fā)亮）1（閉合）0（斷開）1（發(fā)亮）1（閉合）1（閉合）1（發(fā)亮）2.1.2電路中的0和1實(shí)現(xiàn)非功能的簡單電路2.1理解0和12.1.3

計(jì)算機(jī)中的0和12.1.3計(jì)算機(jī)中的0和1計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制？可編碼任意信息算術(shù)運(yùn)算規(guī)則簡單

適合邏輯運(yùn)算

實(shí)現(xiàn)技術(shù)(電子元器件)簡單

2.2.1數(shù)制的概念2.2.2常用數(shù)制2.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及其運(yùn)算2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換2.2.4二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算2.2數(shù)制及其運(yùn)算2.2.1

數(shù)制的概念2.2.1數(shù)制的概念（1）基數(shù)是一個(gè)計(jì)數(shù)制系統(tǒng)允許使用的基本數(shù)字符號(hào)（數(shù)符）的個(gè)數(shù)。例如十進(jìn)制的數(shù)符分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，所以十進(jìn)制的基數(shù)為10。依次類推，二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制的基數(shù)分別是2、8、16。（2）權(quán)是以基數(shù)為底的冪，表示處于該位的數(shù)字所代表的值的大小。在一個(gè)數(shù)字當(dāng)中，處在不同位置上的相同數(shù)字所表示的值也是不同的。一個(gè)數(shù)字在某個(gè)位置上的值等于該數(shù)字與這個(gè)位置上的因子的乘積，而該因子的值是由所在位置相對(duì)于小數(shù)點(diǎn)的距離來確定，這個(gè)因子就是位權(quán)。（3）進(jìn)位制：用數(shù)碼和帶有權(quán)值的數(shù)位來表示有大小關(guān)系的數(shù)值型信息的表示方法。2.2數(shù)制及其運(yùn)算2.2.2

常用數(shù)制2.2.2常用數(shù)制二進(jìn)制：1)二進(jìn)制只有兩個(gè)數(shù)碼：0和1;2)二進(jìn)制數(shù)位i的權(quán)值：2i;3)二進(jìn)制表示數(shù)值：逢二進(jìn)1，借1當(dāng)二；高數(shù)位的1相當(dāng)于低數(shù)位的2。4)二稱為計(jì)數(shù)制的基值，即“二進(jìn)制”

76543210.-1-211110101.01（）2

2.2.2常用數(shù)制二進(jìn)制不方便之處：與十進(jìn)制相比，一個(gè)數(shù)值的數(shù)碼位數(shù)長，識(shí)認(rèn)比較困難。例如：245的二進(jìn)制表示：

11110101另外，二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換也不是很方便，因此引出八進(jìn)制、十六進(jìn)制等2.2.2常用數(shù)制任意進(jìn)制r進(jìn)制

r進(jìn)制的一位數(shù)表示有r個(gè)數(shù)碼：0,1,…r-1r進(jìn)制數(shù)位i的權(quán)值：rir進(jìn)制表示數(shù)值：逢r進(jìn)1，借1當(dāng)r；高數(shù)位的1相當(dāng)于低數(shù)位的r。

r稱為計(jì)數(shù)制的基值，即“r進(jìn)制”2.2.2常用數(shù)制方法一：后綴腳標(biāo)數(shù)字表計(jì)數(shù)制

(dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)r其中，r為計(jì)數(shù)制的數(shù)字或漢字形式例如(365.2)10,（11011.01)2,（3460.32)8,(596.12)16方法二：利用后綴表示各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制后綴B(binary):二進(jìn)制數(shù)；后綴O(octal):八進(jìn)制數(shù)；后綴H(hex):十六進(jìn)制數(shù),后綴D(decimal):十進(jìn)制數(shù)。例如365.2D,11011.01B,3460.32O,596.12H各種進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示方法2.2數(shù)制及其運(yùn)算2.2.3

各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換r進(jìn)制數(shù)值的大小及其與十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

(F5.4)16=F×161+5×160+4×16-1=(245.25)102.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換(753.37)8

=

753.37O=7×82+5×81+3×80+3×8-1+7×8-2=(491.484375)10(753.37)16=

753.37H=7×162+5×161+3×160+3×16-1+7×16-2=(1875.2148)10(753.37)12=7×122+5×121+3×120+3×12-1+7×12-2=(1071.2986)10同一個(gè)數(shù)串，由于進(jìn)位制不同其所表達(dá)的數(shù)值大小也是不同的2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換“除基取余”2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換(139)10=()210001011(269)10=()8415(396)10=()1618C2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換“乘基取整”2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換例如：(0.525)10=(0.8666)16166.4

166.4

0.525168.4

166.4

2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換2.2.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換

目標(biāo)進(jìn)制源進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制

整數(shù)部分，除基數(shù)倒取余數(shù)；小數(shù)部分，乘基數(shù)取整數(shù)二進(jìn)制按權(quán)展開

三位并一位四位并一位八進(jìn)制一位拆三位

以二進(jìn)制為橋梁十六進(jìn)制一位拆四位以二進(jìn)制為橋梁

2.2數(shù)制及其運(yùn)算2.2.4

二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算2.2.4二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算運(yùn)算規(guī)則簡單：逢二進(jìn)一；借一當(dāng)二。想想十進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算口訣:1+1,1+2,1+3,…,1+9,2+1,…,確實(shí)復(fù)雜2.2.4二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算按位計(jì)算并考慮進(jìn)位和借位；乘除法運(yùn)算可轉(zhuǎn)為多次加減法運(yùn)算來進(jìn)行；有很多快速進(jìn)行加減乘除運(yùn)算的算法。例1:10111B+10011B=?10111+)10011010101101010B例2:10111B－10011B=?10111-)100110010000100B2.2.4二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算“與”運(yùn)算(AND):當(dāng)X和Y都為真時(shí),XANDY也為真;否則均為假。“或”運(yùn)算(OR):當(dāng)X和Y都為假時(shí),XORY也為假;否則均為真。“非”運(yùn)算(NOT):當(dāng)X為真時(shí),NOTX為假;當(dāng)X為假時(shí),NOTX為真?！爱惢颉边\(yùn)算(XOR):當(dāng)X和Y都為真或都為假時(shí),XXORY為假;否則為真?！芭c”運(yùn)算：兩把鑰匙都有才能開門“或”運(yùn)算：只要有任何一把鑰匙便能開門2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.2原碼、反碼和補(bǔ)碼2.3.3整數(shù)的存儲(chǔ)2.3.4實(shí)數(shù)的存儲(chǔ)2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.5字符編碼2.3.6漢字編碼2.3.7多媒體數(shù)據(jù)的表示2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.2

原碼、反碼和補(bǔ)碼2.3.2原碼、反碼和補(bǔ)碼存儲(chǔ)編碼轉(zhuǎn)換中間碼運(yùn)算編碼原碼反碼補(bǔ)碼2.3.2原碼、反碼和補(bǔ)碼反碼正數(shù)的反碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼是把除符號(hào)位外的其他位變反2.3.2原碼、反碼和補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為該數(shù)的反碼加1補(bǔ)碼2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.3

整數(shù)的存儲(chǔ)2.3.3整數(shù)的存儲(chǔ)整數(shù)是沒有小數(shù)部分的整型數(shù)字，可以當(dāng)作小數(shù)點(diǎn)位置是固定的數(shù)字。存儲(chǔ)整數(shù)一般采用定點(diǎn)表示法，小數(shù)點(diǎn)是假設(shè)的并不實(shí)際存儲(chǔ)。例如機(jī)器字長為16位，符號(hào)位占1位，數(shù)值部分占15位，故十進(jìn)制數(shù)+32767的定點(diǎn)數(shù)表示如下所示：2.3.3整數(shù)的存儲(chǔ)無符號(hào)整數(shù)：不考慮符號(hào)的一連串二進(jìn)制數(shù)字序列，比如一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行次數(shù)、內(nèi)存單元的存儲(chǔ)地址等，都可以用無符號(hào)整數(shù)表示。有符號(hào)整數(shù)：負(fù)數(shù)可以用有符號(hào)整數(shù)來表示。有符號(hào)整數(shù)主要有兩種方法，一種是前面所講的二進(jìn)制補(bǔ)碼記數(shù)法，另外一種方法是余碼記數(shù)法。2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.4

實(shí)數(shù)的存儲(chǔ)2.3.4實(shí)數(shù)的存儲(chǔ)實(shí)數(shù)是帶有整數(shù)部分和小數(shù)部分的數(shù)字，小數(shù)部分的存儲(chǔ)要指明其小數(shù)點(diǎn)的位置。小數(shù)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)中通常有兩種表示方式，即定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。2.3.4實(shí)數(shù)的存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)的表示定點(diǎn)數(shù)的表示2.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.5

字符編碼2.3.5字符編碼ASCII碼(美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼)(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)b7b6b5b4b3b2b1b0ASCII編碼位Computer01000011011011110110110101110000011101010111010001100101011100102.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.6

漢字編碼2.3.6漢字編碼漢字編碼是指將漢字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼的過程漢字處理過程:通過漢字外碼輸入,以漢字內(nèi)碼存儲(chǔ),以漢字字形碼輸出計(jì)算機(jī)內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外2.3.6漢字編碼大國標(biāo)碼漢字輸入碼漢字“大”如何輸入、存儲(chǔ)和顯示的？輸入“大”拼音輸入：“da”字形輸入：“dddd”輸入計(jì)算機(jī)后，一個(gè)漢字對(duì)應(yīng)唯一的編碼2.3.6漢字編碼機(jī)內(nèi)碼漢字交換碼是為了在不同漢字系統(tǒng)之間準(zhǔn)確無誤的交換漢字信息而制定的統(tǒng)一編碼漢字字形碼在計(jì)算機(jī)中顯示“大”對(duì)漢字的形狀進(jìn)行的編碼2.3.5字符編碼字型碼機(jī)內(nèi)碼國標(biāo)碼輸入碼“大”國標(biāo)碼：0110100001110011機(jī)內(nèi)碼：11101000111100112.3數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示2.3.7

多媒體數(shù)據(jù)的表示2.3.7多媒體數(shù)據(jù)的表示圖像按編碼方式可分為：位圖圖像：由靜態(tài)的像素點(diǎn)組成，直接按像素點(diǎn)位置畫出，例如BMP,JPG,GIF…矢量圖像：由若干特定點(diǎn)的位置和相關(guān)數(shù)學(xué)公式計(jì)算動(dòng)態(tài)畫出，例如wmf,emf,dwg2.3.7多媒體數(shù)據(jù)的表示位圖圖像編碼：由于位圖圖像的存儲(chǔ)量大(水平像素?cái)?shù)目×垂直像素?cái)?shù)目×每像素位數(shù))，通常都需要進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，不同的壓縮采用了不同的圖像編碼。水平像素點(diǎn)數(shù)垂直像素點(diǎn)數(shù)像素點(diǎn)的位數(shù)單色圖像黑白(1位)灰度圖像

黑白之間灰度(8位)彩色圖像

16色(4位)256色(8位)24位真彩色32位真彩色2.3.7多媒體數(shù)據(jù)的表示聲音2.3.7多媒體數(shù)據(jù)的表示視頻數(shù)字化過程掃描采樣量化編碼模擬視頻信號(hào)數(shù)字視頻信號(hào)視頻是連續(xù)的圖像圖像是離散的視頻2.4數(shù)據(jù)的壓縮2.4.1普通數(shù)據(jù)的壓縮2.4.2圖像的壓縮2.4數(shù)據(jù)的壓縮2.4.1

普通數(shù)據(jù)的壓縮2.4.1普通數(shù)據(jù)的壓縮數(shù)據(jù)壓縮可分成兩種類型：無損壓縮和有損壓縮無損數(shù)據(jù)壓縮是對(duì)文件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行優(yōu)化，壓縮后信息不受損失，對(duì)壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原，得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)完全相同。有損壓縮是指使用壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)后的數(shù)據(jù)與原來的數(shù)據(jù)有所不同，但不影響人對(duì)原始資料表達(dá)的信息的理解。有損壓縮適用于重構(gòu)信號(hào)不一定非要和原始信號(hào)完全相同的場合。2.4數(shù)據(jù)的壓縮2.4.2

圖像的壓縮2.4.2圖像的壓縮圖像數(shù)據(jù)的冗余主要表現(xiàn)為：圖像中相鄰像素間的相關(guān)性引起的空間冗余；圖像序列中不同幀之間存在相關(guān)性引起的時(shí)間冗余；不同彩色平面或頻譜帶的相關(guān)性引起的頻譜冗余。數(shù)據(jù)壓縮的目的就是通過去除這些數(shù)據(jù)冗余來減少表示數(shù)據(jù)所需的比特?cái)?shù)。2.4.2圖像的壓縮圖像壓縮可以是有損數(shù)據(jù)壓縮也可以是無損數(shù)據(jù)壓縮無損壓縮：即從壓縮后的數(shù)據(jù)可以完全恢復(fù)原來的圖像，信息沒有損失。有損壓縮：壓縮后的數(shù)據(jù)無法完全恢復(fù)原來的圖像，信息有一定損失。2.5.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.5.2處理器2.5計(jì)算機(jī)的硬件組成2.5.3存儲(chǔ)器2.5.4輸入輸出設(shè)備2.5計(jì)算機(jī)硬件2.5.1

計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.5.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器馮·諾依曼體系2.5.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.5.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)主板（華碩M5G）2.5.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)主板與外部設(shè)備的接口2.5.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器微機(jī)的硬件由CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備構(gòu)成；輸入/輸出設(shè)備通過I/O接口與系統(tǒng)相連；各部件通過總線連接?？偩€2.5計(jì)算機(jī)硬件2.5.2

處理器2.5.2處理器CPU是計(jì)算機(jī)的大腦，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、控制都是由它來處理的。運(yùn)算器:主要是完成各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破?用來協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。2.5.2處理器400480088086Core2P4P3P2Pentium80486803862.5.2處理器2002年9月，“龍芯”1號(hào)研制成功2005年4月,64位CPU——“龍芯“2號(hào)推出2008年，龍芯3號(hào)多核處理器推出狗剩1號(hào)MZD110我國自主研發(fā)的CPU2.5.2處理器字長：64位機(jī)，一次能處理8個(gè)字節(jié)CPU主頻：工作頻率或時(shí)鐘頻率。主頻的高低直接影響CPU的運(yùn)算速度CPU外頻：指CPU與周邊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率。在正常情況下，CPU總線頻率與內(nèi)存頻率相同，兩者之間數(shù)據(jù)交換速度跟著提高。前端總線頻率：

簡稱FSB，是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道，因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對(duì)計(jì)算機(jī)整體性能作用很大。CPU的主要性能指標(biāo)2.5計(jì)算機(jī)硬件2.5.3

存儲(chǔ)器2.5.3存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置。RAMROM硬盤等Cache內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器高速緩存2.5.3存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器2.5.3存儲(chǔ)器按工作方式隨機(jī)讀寫、只讀、順序讀寫、直接存取按信息保存易失性(揮發(fā)性)、非易失性(非揮發(fā)性)按系統(tǒng)中的地位主存(內(nèi)存)、輔存(外存)、高速緩存(Cache)2.5.3存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器簡稱主存或內(nèi)存。內(nèi)存是CPU能夠直接訪問的存儲(chǔ)器，所有的程序和數(shù)據(jù)只有被裝入內(nèi)存才能被執(zhí)行和處理。2.5.3存儲(chǔ)器隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）SRAM、DRAM只讀存儲(chǔ)器（ROM）PROM、EPROM、EEPROM、快閃存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器除計(jì)算機(jī)內(nèi)存及緩存以外的存儲(chǔ)器，CPU不能直接訪問的存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器軟盤存儲(chǔ)器

移動(dòng)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器磁盤結(jié)構(gòu)及原理硬盤容量=硬盤面數(shù)×每面磁道數(shù)×每磁道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)2.5計(jì)算機(jī)硬件2.5.4

輸入輸出設(shè)備2.5.4輸入設(shè)備2.5.4輸出設(shè)備3D打印快速成型技術(shù)中的一種。他是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。計(jì)算機(jī)硬件編碼0和1二進(jìn)制進(jìn)制數(shù)計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換編碼數(shù)值編碼、字符編碼、漢字編碼、多媒體數(shù)據(jù)表示總結(jié)第3章計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)什么是虛擬化?

為什么要使用？如何讓虛擬機(jī)跑得更快？花點(diǎn)時(shí)間掌握，受益無窮！3.2.4虛擬化技術(shù)3.2.4虛擬化技術(shù)什么是虛擬化？本質(zhì)是虛擬的、模擬的通過軟件技術(shù)模擬一個(gè)“真實(shí)的”計(jì)算機(jī)的運(yùn)行環(huán)境效果上是真實(shí)的對(duì)運(yùn)行在這種環(huán)境中的軟件而言，其看到的東西和真的沒有什么兩樣關(guān)鍵是要實(shí)踐最初使用時(shí)可能半信半疑，用多了就會(huì)習(xí)慣并喜歡3.2.4虛擬化技術(shù)什么是虛擬機(jī)？通過虛擬機(jī)軟件“虛擬的”計(jì)算機(jī)，完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣工作虛擬機(jī)的部件與工作過程有主板、網(wǎng)卡、顯卡、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、USB等所有的硬件，有“電源”開關(guān)有與真實(shí)計(jì)算機(jī)一樣的BIOS設(shè)置和啟動(dòng)過程需要安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件虛擬機(jī)實(shí)例：一個(gè)虛擬機(jī)的硬件配置虛擬機(jī)實(shí)例：一個(gè)虛擬機(jī)的BIOS設(shè)置虛擬機(jī)實(shí)例：一個(gè)運(yùn)行WinXP的虛擬機(jī)(未進(jìn)入全屏顯示)3.2.4虛擬化技術(shù)什么是應(yīng)用程序虛擬化？為應(yīng)用程序虛擬出一個(gè)“真實(shí)的”操作系統(tǒng)環(huán)境，讓應(yīng)用程序能正常地工作于其中目前比較流行的工具是Vmware的ThinApp(瘦應(yīng)用)類似沙箱軟件什么時(shí)候需要應(yīng)用虛擬化制作綠色軟件(讓軟件不用安裝即可使用)3.2.4虛擬化技術(shù)什么是存儲(chǔ)虛擬化？存儲(chǔ)(通常是磁盤)是虛擬的、但效果是真實(shí)的在系統(tǒng)中所看到的硬盤可能并非是一個(gè)硬盤，而可能是某個(gè)硬盤的一部分或某幾個(gè)硬盤的組合或部分通過軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將不同位置、技術(shù)、規(guī)格的多個(gè)硬盤“虛擬”為一個(gè)或多個(gè)沒有硬件特性差異、沒有位置差異且容量靈活可變、速度更快、安全可靠性更高的邏輯硬盤，提供給多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用一般應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，個(gè)人用戶很少使用3.2.4虛擬化技術(shù)數(shù)據(jù)中心用戶：使用少量性能較好的物理機(jī)虛擬出很多臺(tái)虛擬機(jī)節(jié)約建設(shè)成本和運(yùn)行成本(如能源消耗)，資源利用率高單臺(tái)虛擬機(jī)(服務(wù)器)的性能比原來有很大提升每臺(tái)虛擬機(jī)的資源(硬件配置)隨時(shí)可調(diào)，整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)性更好，資源的利用率更高，應(yīng)用的需求能得到更好的滿足虛擬機(jī)提供的是虛擬的標(biāo)準(zhǔn)硬件，系統(tǒng)的遷移、備份和恢復(fù)非常方便，多個(gè)系統(tǒng)的復(fù)制(克隆)非常迅速檢修更換物理機(jī)時(shí)，其上運(yùn)行的虛擬機(jī)可在線(對(duì)外不中斷運(yùn)行)轉(zhuǎn)移到其它物理機(jī)上運(yùn)行，系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全可靠3.2.4虛擬化技術(shù)個(gè)人用戶：在PC上虛擬出多臺(tái)虛擬機(jī)(一般不同時(shí)開機(jī)運(yùn)行)為了創(chuàng)建多種演示環(huán)境和學(xué)習(xí)，在同一計(jì)算機(jī)上方便地、互不干擾地安裝并運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)臨時(shí)需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)(聯(lián)網(wǎng))開展實(shí)驗(yàn)安裝當(dāng)前硬件不支持的操作系統(tǒng)，如Windows98、WindowsNT用于軟件測試、安全測試和從事對(duì)系統(tǒng)有風(fēng)險(xiǎn)的工作提供干凈、安全的系統(tǒng)環(huán)境，用于特別重要且敏感的工作用于分發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)用于系統(tǒng)安裝與配置、復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的教學(xué)與培訓(xùn)3.2.4虛擬化技術(shù)CPU對(duì)虛擬化的支持：讓虛擬機(jī)“跑”得更快運(yùn)行速度：虛擬機(jī)系統(tǒng)＜物理機(jī)系統(tǒng)若物理機(jī)較快，則虛擬機(jī)的“慢”就感覺不到較大的內(nèi)存有助于虛擬機(jī)運(yùn)行速度的提升專門設(shè)計(jì)的CPU有特殊的結(jié)構(gòu)和指令集，能減少“虛擬”過程的開銷，讓虛擬機(jī)的性能與物理機(jī)接近(絕不可能相等)現(xiàn)今的Intel和AMD的CPU均提供對(duì)虛擬化的支持使用時(shí)應(yīng)檢查BIOS設(shè)置里相應(yīng)的選項(xiàng)是否已打開什么是命令行？為什么要使用？怎么用？組合的命令：批處理輸入、輸出重定向3.4操作系統(tǒng)的命令行操作3.4.1命令行普通用戶使用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的兩種形式圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡稱GUI）命令行界面（CommandLineInterface，簡稱CLI）GUI：一般用戶的首選，推廣計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)簡單易學(xué)，不用掌握相應(yīng)的命令及命令語法操作效率相對(duì)低下，需要耗費(fèi)較多的系統(tǒng)資源GUI軟件設(shè)計(jì)較繁雜，不可能將所有的操作都做在“菜單”或窗口里，有些操作并沒有以GUI的形式提供3.4.1命令行CLI：高級(jí)用戶提高操作效率、實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化的鑰匙是圖形用戶界面得到普及之前使用最為廣泛的用戶界面不支持鼠標(biāo)，通過鍵盤輸入指令，以文本字符形式顯示結(jié)果也稱字符用戶界面（CUI，CharacterUserInterface）操作效率和準(zhǔn)確度高、能靈活豐富地表達(dá)要進(jìn)行的操作，可以方便地完成許多在圖形界面中很繁瑣的操作能實(shí)現(xiàn)操作維護(hù)的自動(dòng)化、能遠(yuǎn)程執(zhí)行、快速高效地完成Windows不擅長或無法完成的工作CLI耗費(fèi)的系統(tǒng)資源很少，軟件設(shè)計(jì)較容易實(shí)現(xiàn)需要記住用英文書寫的操作命令及其功能，理解復(fù)雜命令的選項(xiàng)的含義，操作不像GUI那么直觀、易懂CLI還在不斷被加強(qiáng)和發(fā)展，如Windows的PowerShell3.4.1命令行學(xué)習(xí)CLI的意義提高操作效率和準(zhǔn)確率更好地管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)，特別是實(shí)現(xiàn)這些操作的自動(dòng)化遠(yuǎn)程診斷和處理計(jì)算機(jī)故障為以后使用其他類似系統(tǒng)和設(shè)備打下基礎(chǔ)，如linux克服畏難情緒——對(duì)于以后要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的用戶，命令行相當(dāng)于非常簡單的語句3.4.1命令行進(jìn)入命令行界面CLI的提供(實(shí)現(xiàn))者：Cmd.exe點(diǎn)擊“開始”菜單的“運(yùn)行…”或“搜索程序和文件”，鍵入cmd點(diǎn)擊“開始”菜單中的“所有程序→附件→命令提示符”退出命令行界面：輸入命令Exit或直接關(guān)閉命令提示符窗口3.4.1命令行什么是命令？命令如何執(zhí)行？功能如何體現(xiàn)？命令就是指令，通常表現(xiàn)了一個(gè)英文單詞跟上若干參數(shù)，如DirD:\執(zhí)行命令就是執(zhí)行代表該命令的程序，用戶發(fā)布命令其實(shí)是讓操作系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))去執(zhí)行代表該命令的程序命令的功能和意義完全取決于代表該命令的程序，若偷換掉相應(yīng)的程序，則命令的結(jié)果肯定不是預(yù)期要執(zhí)行這些程序，還得先將它們調(diào)入內(nèi)存問題是：這些程序在哪里、文件名是什么？？？3.4.1命令行內(nèi)部命令與外部命令內(nèi)部命令是Cmd.exe本身實(shí)現(xiàn)的功能相應(yīng)的程序包含在Cmd.exe中，已隨其調(diào)入內(nèi)存，直接執(zhí)行常用的內(nèi)部命令有：Dir、Cd、Copy、Md、Rd、Del、Type功能通常比較簡單(程序短小)、使用頻率高外部命令對(duì)應(yīng)的程序以文件形式存儲(chǔ)在外存(磁盤、U盤等)也稱可執(zhí)行文件，文件擴(kuò)展名為.exe、.com、.bat和.cmd常用的外部命令：Fc、Find、Move、Format狹義的外部命令與廣義的外部命令內(nèi)部與外部命令無絕對(duì)界限，是發(fā)展變化的，一般不需區(qū)分3.4.1命令行常用的命令正確的學(xué)習(xí)方法：會(huì)使用系統(tǒng)幫助在“幫助和支持”窗口中輸入“命令行參考”進(jìn)行搜索輸入命令Help輸入每個(gè)命令并跟上“/?”或者使用“Help命令名”掌握以下操作技巧，提高操作效率在命令行上前后翻閱、編輯已輸入過的命令“當(dāng)前驅(qū)動(dòng)器”和“當(dāng)前目錄”的靈活使用，通配符的使用，文件名中有空格時(shí)的處理辦法使用TAB鍵自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確輸入文件名3.4.1命令行批處理批處理的簡單理解：一批先后執(zhí)行的命令批處理文件：用來存放這批命令的文件，為文本文件，擴(kuò)展名為.cmd或.bat，可用記事本進(jìn)行編輯批處理文件的執(zhí)行方法批處理的應(yīng)用：什么時(shí)候需要使用？有何收益？提高操作效率和準(zhǔn)確率快速、完整地執(zhí)行經(jīng)常要進(jìn)行的操作對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化的管理與維護(hù)3.4.1命令行輸入、輸出重定向輸入重定向的使用<舉例、操作演示輸出重定向的使用>>>舉例、操作演示管道的含義和使用|舉例、操作演示什么時(shí)候需要使用重定向？大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第3版姓名：時(shí)間：第三章計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)目錄

3.1計(jì)算機(jī)軟件概述3.2操作系統(tǒng)概述3.3操作系統(tǒng)的組成3.4操作系統(tǒng)的命令行操作123453.5辦公軟件3.1計(jì)算機(jī)軟件概述3.1

計(jì)算機(jī)軟件概述3.1計(jì)算機(jī)軟件概述建立在硬件之上的程序、數(shù)據(jù)及相應(yīng)文檔的集合，是計(jì)算機(jī)硬件與用戶之間的應(yīng)用接口。系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件支撐軟件3.1計(jì)算機(jī)軟件概述系統(tǒng)軟件（systemsoftware）是指控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)，是無需用戶干預(yù)的各種程序的集合，主要功能是調(diào)度，監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作。常見的系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、語言處理程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等各種程序。3.1計(jì)算機(jī)軟件概述應(yīng)用軟件（applicationsoftware）是指為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求而提供的專用軟件?？煞譃橛脩舫绦蚝蛻?yīng)用軟件包兩類。辦公軟件——微軟Office

圖像處理軟件——Adobe的Photoshop

媒體播放器軟件——WindowsMediaPlayer3.1計(jì)算機(jī)軟件概述支撐軟件（supportsoftware）是指支撐各種軟件的開發(fā)與維護(hù)的軟件，又稱為軟件開發(fā)環(huán)境。它主要包括中間件、各種接口軟件和工具軟件。IBM公司的WebSphere、微軟公司的Studio.NET等。3.2.1操作系統(tǒng)的概念3.2.2操作系統(tǒng)的發(fā)展3.2操作系統(tǒng)概述3.2.4常見的操作系統(tǒng)3.2.3虛擬化技術(shù)3.2.5移動(dòng)操作系統(tǒng)3.2.1操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中直接控制和管理各種軟硬件資源，以方便用戶充分而有效地利用這些資源的程序的集合。應(yīng)用程序操作系統(tǒng)硬件管理和調(diào)配資源，組織計(jì)算機(jī)高效工作管理提供用戶與計(jì)算機(jī)的交互接口服務(wù)3.2.2操作系統(tǒng)的發(fā)展并行操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)3.2.3虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)（VirtualizationTechnology）是指通過軟件技術(shù)模擬一個(gè)“真實(shí)的”計(jì)算機(jī)的運(yùn)行環(huán)境：對(duì)制造這種環(huán)境的軟件設(shè)計(jì)者而言，這種環(huán)境是虛擬的；對(duì)使用這種環(huán)境的用戶而言，感覺這是不可思議的、非常神奇而且最初使用時(shí)是半信半疑的；對(duì)運(yùn)行在這種環(huán)境中的軟件而言，其看到的東西和真的沒有什么兩樣。3.2.3虛擬化技術(shù)虛擬機(jī)（VirtualMachine）就是“虛擬的”計(jì)算機(jī)，通過虛擬機(jī)軟件，可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬的計(jì)算機(jī)。3.2.4常見的操作系統(tǒng)DOSWindowsUNIXLinuxMacOS3.2.5移動(dòng)操作系統(tǒng)移動(dòng)操作系統(tǒng)（簡稱MobileOS）是指在移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)作的操作系統(tǒng)。常見的移動(dòng)操作系統(tǒng)：諾基亞的Symbian、Maemo和MeeGo；谷歌的Android；蘋果的iOS；RIM的BlackBerryOS，微軟的WindowsMobile（Phone）等，它們之間的應(yīng)用軟件往往互不兼容。3.3.1進(jìn)程管理3.3.2存儲(chǔ)器管理3.3操作系統(tǒng)的組成3.3.4設(shè)備管理3.3.3文件管理3.3.5用戶界面3.3操作系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)進(jìn)程管理存儲(chǔ)管理文件管理設(shè)備管理用戶接口CPU內(nèi)存外存外設(shè)用戶對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟硬件資源進(jìn)行管理和控制；合理組織計(jì)算機(jī)的工作流程；為用戶提供一個(gè)使用計(jì)算機(jī)的接口和界面3.3.1進(jìn)程管理I1C1P1C2C3輸入設(shè)備處理機(jī)輸出設(shè)備I2I3P2P3程序1程序2程序3t1t2t3t4t5t6t7t8t9順序執(zhí)行的程序3.3.1進(jìn)程管理并發(fā)執(zhí)行的程序I1C1P1C2輸入設(shè)備處理機(jī)輸出設(shè)備I2I3P2P3程序1程序2程序3t1t2t3t4t5C33.3.1進(jìn)程管理進(jìn)程就緒態(tài)運(yùn)行態(tài)等待態(tài)事件發(fā)生等待事件時(shí)間片用完進(jìn)程調(diào)度3.3.2

存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理主要負(fù)責(zé)對(duì)內(nèi)存的合理分配和回收，以及內(nèi)、外存之間數(shù)據(jù)的交換等，避免“內(nèi)存不足”引起的程序不能執(zhí)行的錯(cuò)誤。3.3.2

存儲(chǔ)管理分區(qū)調(diào)度（partitionedstoragemanagement）技術(shù)是由內(nèi)存管理器預(yù)先把可分配的內(nèi)存空間分割成若干個(gè)連續(xù)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的大小可以相同，也可以不同。每個(gè)程序完全載入內(nèi)存，并占用連續(xù)存儲(chǔ)空間。每個(gè)分區(qū)保存一個(gè)程序，CPU交替為各個(gè)程序服務(wù)，從而提高了CPU的使用效率。3.3.2存儲(chǔ)管理分頁調(diào)度（Pagingmanagement）將內(nèi)存分成大小相等若干部分，稱為(物理)塊或幀。程序被分為大小相等的部分稱為頁（page）。頁和幀的大小通常是相同的。在為進(jìn)程分配內(nèi)存時(shí)，將進(jìn)程中的若干個(gè)頁分別裝入到多個(gè)連續(xù)或不連續(xù)的物理塊中。3.3.2

存儲(chǔ)管理請求分頁調(diào)度（Demandpaging）是指程序被分為不同的頁，不需要把所有程序頁一次全部載入內(nèi)存，可以部分依次載入內(nèi)存運(yùn)行，然后一個(gè)頁被另一個(gè)頁所替代。請求分段調(diào)度（Demandstaging）是指程序?qū)凑粘绦騿T的觀點(diǎn)劃分成段，例如按模塊（函數(shù)或子程序）劃分，即一個(gè)獨(dú)立的模塊被劃分為一個(gè)段。這些模塊被載入內(nèi)存執(zhí)行，然后被其他模塊所替代。3.3.2

存儲(chǔ)管理虛擬存儲(chǔ)（VirtualMemory）是為彌補(bǔ)內(nèi)存不足而采用的一種內(nèi)存和外存交換的技術(shù)，即程序在運(yùn)行過程中一部分存在內(nèi)存，另一部分存在外存，根據(jù)程序運(yùn)行需要，請求分頁調(diào)度、請求分段調(diào)度，或請求分頁和分段調(diào)度調(diào)入要使用的內(nèi)容，置換出不再使用或暫不使用的內(nèi)容。3.3.3

文件管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)，都是以文件形式保存在外存空間的，稱為軟件資源或信息資源，因此信息管理通常被稱為文件管理。文件管理負(fù)責(zé)文件的存取和對(duì)文件庫進(jìn)行管理，主要任務(wù)為：管理文件目錄，為文件分配存儲(chǔ)空間，執(zhí)行用戶發(fā)出的文件操作命令。3.3.3

文件管理文件的結(jié)構(gòu)指文件的組織形式，任何文件都存在兩種形式的結(jié)構(gòu)：邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)，用戶可見的是文件的邏輯結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是文件的物理結(jié)構(gòu)。邏輯結(jié)構(gòu)無結(jié)構(gòu)的流式文件有結(jié)構(gòu)的記錄文件定長記錄變長記錄物理結(jié)構(gòu)順序文件索引文件鏈接文件3.3.3

文件管理文件系統(tǒng)采用“目錄”結(jié)構(gòu)管理文件。計(jì)算機(jī)通過查詢目錄來實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的“按名存取”。3.3.3

文件管理系統(tǒng)對(duì)文件的保護(hù)常采用存取控制方式來實(shí)現(xiàn)，所謂存取控制就是對(duì)不同用戶規(guī)定不同的文件訪問權(quán)限，以防止文件被非法訪問。存取控制矩陣口令方式密碼方式3.3.4設(shè)備管理設(shè)備管理（DeviceManagement）主要是指對(duì)輸入／輸出（I／O）設(shè)備訪問的管理。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序CPU、內(nèi)存設(shè)備I/O接口3.4.1命令行3.4.2批處理3.4操作系統(tǒng)的命令行操作3.4.3輸入、輸出重定向3.5.1字處理3.5.2電子表格3.5辦公軟件3.5.3演示文稿3.5.1字處理長文檔排版圖文混排表格排版文檔排版文檔排版1.字符排版主要是對(duì)文字進(jìn)行字體、字號(hào)、字形、字符的加粗、字符顏色、上標(biāo)或下標(biāo)、傾斜或下劃線，字間距等格式進(jìn)行設(shè)置2.段落排版包括對(duì)齊方式、行間距、項(xiàng)目符號(hào)和編號(hào)、段落的縮進(jìn)量、底紋等文檔排版3.頁面設(shè)置以整個(gè)文檔或文檔中的整節(jié)內(nèi)容作為操作單位，用于規(guī)范文檔內(nèi)容在紙張布局中的格式編排，對(duì)整個(gè)文檔的外觀進(jìn)行設(shè)置。文檔排版表格排版1.插入表格以整個(gè)文檔或文檔中的整節(jié)內(nèi)容作為操作單位，用于規(guī)范文檔內(nèi)容在紙張布局中的格式編排，對(duì)整個(gè)文檔的外觀進(jìn)行設(shè)置。規(guī)則表格表格排版2.表格布局和設(shè)計(jì)行列插入和刪除合并和拆分單元格調(diào)整行高和列寬設(shè)置單元格中文本的對(duì)齊方式邊框線設(shè)置底紋設(shè)置圖文混排右圖的電影節(jié)海報(bào)中，插入的橢圓形狀作為海報(bào)背景被設(shè)置為“襯于文字下方”插入的圖片和標(biāo)題藝術(shù)字設(shè)置為“浮于文字上方”長文檔排版1.樣式（Style）是指將若干條格式編排命令組成一個(gè)組，然后給這個(gè)組起一個(gè)新的名字，這個(gè)新名字可以當(dāng)作格式編排命令來使用。樣式分為Word內(nèi)置樣式和用戶自定義樣式，用戶可以通過如右圖所示的對(duì)話框?qū)ζ溥M(jìn)行修改，圖為樣式名稱為“標(biāo)題2”的格式組。長文檔排版2.模板（Formwork）以.dotx為擴(kuò)展名的文件，可以認(rèn)為它是一個(gè)框架或一種樣式。新建文件時(shí)，可選擇一種本機(jī)模板，只要填入具體內(nèi)容或修改其中的某些內(nèi)容，或者利用所提供的樣式排版文檔，就可以得到與某一類文檔格式相同的文檔。用戶很容易在已有模板的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建一個(gè)新的模板。Word2010新建模板長文檔排版不同的標(biāo)題和正文的樣式一旦設(shè)置好，就可以在長文檔的不同章節(jié)和位置進(jìn)行快速的相同格式化操作，同時(shí)將多級(jí)列表和樣式鏈接起來，可以在進(jìn)行格式化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)題的自動(dòng)編號(hào)，如圖。長文檔排版3.題注管理為了較好的管理插圖和表格，可以對(duì)插入對(duì)象設(shè)置題注。題注包括標(biāo)簽、編號(hào)和文字，其中編號(hào)可以包含章節(jié)號(hào)。長文檔排版交叉引用在正文引用題注的位置，使用“交叉引用”將自動(dòng)在文檔中插入引用內(nèi)容，一旦題注有改變，文檔中的交叉引用內(nèi)容也會(huì)隨之變化。長文檔排版4.頁眉頁腳在長文檔中設(shè)置的頁眉和頁腳通常都有一些特別的要求：每一章節(jié)奇偶頁頁眉不同封面不顯示頁碼目錄和正文頁碼獨(dú)立編號(hào)基于上面的要求，在進(jìn)行頁面和頁腳設(shè)置時(shí)，需要考慮將文檔分為不同的節(jié)，不同的節(jié)可以使用不同的頁眉和頁腳設(shè)置。長文檔排版5.建立目錄在段落設(shè)置中有一個(gè)格式屬性為大綱級(jí)別，大綱級(jí)別可以很好的對(duì)應(yīng)不同級(jí)別的標(biāo)題和正文。在正確設(shè)置了文檔各段落的大綱級(jí)別后，可以手動(dòng)或自動(dòng)建立文檔目錄，建立后的目錄支持自動(dòng)更新，可以滿足文檔后期編輯和修改的需要。一級(jí)標(biāo)題二級(jí)標(biāo)題3.5.2電子表格圖表數(shù)據(jù)管理公式和函數(shù)單元格及地址工作簿與工作表1工作簿和工作表工作簿MicrosoftExcel2010的電子表格文件稱為工作簿，擴(kuò)展名為.xlsx工作簿就像多頁表格的賬本，每一個(gè)工作簿可以包含多張工作表工作表工作表是電子表格軟件的工作平臺(tái)，用于輸入和處理數(shù)據(jù)工作表是由若干行和列構(gòu)成的一個(gè)電子表格。表格的行號(hào)用1、2、3、……等自然數(shù)表示，列標(biāo)用A、B、C、……等字符表示。系統(tǒng)默認(rèn)的工作表為3個(gè)，工作表的默認(rèn)名稱分別為sheet1、sheet2、sheet3工作表2單元格與單元格地址在工作表中，行和列構(gòu)成了單元格，每個(gè)工作表最多約有100萬*1.6萬個(gè)單元格。單元格的地址由列標(biāo)和行號(hào)組成，例如J4表示第4行第J列的單元格。單元格地址有三種表示：相對(duì)地址是由列標(biāo)和行號(hào)組成，如B5、B1:D5。公式中引用了相對(duì)地址，公式將隨地址而變化。絕對(duì)地址是在列標(biāo)和行號(hào)前分別加上$符號(hào)，如$B$5、$B$1:$D$5。如果公式中引用了絕對(duì)地址，絕對(duì)地址固定不變，即不隨地址變化。混合地址是在列標(biāo)或行號(hào)前加上$符號(hào)，如$B5、D$5。若行設(shè)為絕對(duì)地址，則行地址不變，若列設(shè)為絕對(duì)地址，則列地址不變。3公式類型優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符說明算術(shù)運(yùn)算符3-負(fù)數(shù)（如

–1）%百分比^乘方*和

/乘和除+和

–加和減文本運(yùn)算符2&連接兩個(gè)文本字符串常見的運(yùn)算符=E4*0.3+F4*0.2+G4*0.53函數(shù)Excel提供了常用、財(cái)務(wù)、邏輯、文本、日期和時(shí)間、查找與引用、數(shù)學(xué)和三角、統(tǒng)計(jì)等多種類別的函數(shù)，函數(shù)由函數(shù)名和括號(hào)內(nèi)的自變量組成。IF(logical_test,value_if_true,value_if_false)IF(J4>=90,“優(yōu)秀”,“”)加入良好判斷IF(J4>=90,“優(yōu)秀”,IF(J4>=80,“良好”,“”))加入合格判斷加入不合格判斷…常用函數(shù)求和函數(shù)：格式為SUM（計(jì)算區(qū)域求平均值函數(shù)：格式為AVERAGE（計(jì)算區(qū)域）求個(gè)數(shù)函數(shù)：格式為COUNT（計(jì)算區(qū)域）求最大值函數(shù)：格式為MAX(計(jì)算區(qū)域)求最小值函數(shù)：格式為MIN(計(jì)算區(qū)域)四舍五入函數(shù)：格式為ROUND（單元格，保留小數(shù)位數(shù)），是對(duì)指定單元格中的數(shù)值按照要求保留位數(shù)，進(jìn)行四舍五入。排位函數(shù)：格式為RANK(查找值，參照區(qū)域)，功能是返回查找值在參照區(qū)域中的排位。4數(shù)據(jù)管理（1）排序?qū)⒈砀裰袛?shù)據(jù)以遞增、遞減或自定義序列的方式進(jìn)行有序的顯示。Excel支持按多個(gè)關(guān)鍵字排序。以“班級(jí)”為主關(guān)鍵字，“總成績”為次要關(guān)鍵字進(jìn)行的排序。排序的結(jié)果為，班級(jí)按照“一班、二班、三班”的順序排列，相同班的學(xué)生記錄按總成績降序排列。4數(shù)據(jù)管理（2）篩選數(shù)據(jù)篩選是把符合條件的數(shù)據(jù)行顯示在工作表內(nèi)，隱藏那些不希望顯示的行和不符合條件的數(shù)據(jù)。若篩選列為數(shù)值類型數(shù)據(jù)，可以設(shè)置數(shù)值滿足的區(qū)域條件，如設(shè)置篩選條件為“60≤平時(shí)成績＜90”若篩選列為文本類型數(shù)據(jù)，通常使用“開頭是”、“包含”和“結(jié)尾是”等條件4數(shù)據(jù)管理（3）分類匯總分類匯總是將已排序的字段作為分類字段，選擇匯總項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、求和等操作。4數(shù)據(jù)管理（3）數(shù)據(jù)透視表可以快速合并和比較大量數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)其行和列可以看到源數(shù)據(jù)的不同匯總，而且可以顯示感興趣字段的明細(xì)數(shù)據(jù)5圖表選擇圖表類型選擇數(shù)據(jù)添加序列選擇序列值編輯軸標(biāo)簽建立圖表步驟設(shè)置樣式5圖表圖表類型特性應(yīng)用場景圖表實(shí)例餅圖反映部分占整體的構(gòu)成比例收支表中各項(xiàng)支出比例產(chǎn)品的市場份額柱形圖

各項(xiàng)之間的比較

一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)變化

學(xué)生成績的比較

一年中多個(gè)月份的銷售額變化條形圖反映不同項(xiàng)目之間的比較適合分類軸文字較多的項(xiàng)目曲線圖反映隨時(shí)間變化的趨勢一年中多個(gè)月份的銷售額變化散點(diǎn)圖反映相關(guān)性或分布關(guān)系體重與身高之間的關(guān)系3.5.3演示文稿演示文稿設(shè)計(jì)原則演示文稿的制作PowerPoint2010演示文稿的制作（1）創(chuàng)建一個(gè)演示文稿。（2）選擇一個(gè)合適的版式。（3）將確定好的幻燈片內(nèi)容（文字、圖形、圖像、表格等）添加到幻燈片中（4）外觀設(shè)置、應(yīng)用主題、設(shè)置背景、編輯幻燈片母版（5）動(dòng)畫和超鏈接設(shè)置（6）演示文稿的放映和排練計(jì)時(shí)演示文稿的設(shè)計(jì)原則（1）設(shè)計(jì)明確的導(dǎo)航系統(tǒng)。（2）主體風(fēng)格與視覺美感。（3）內(nèi)容組織的層次感。（4）內(nèi)容展現(xiàn)的形象化。（5）內(nèi)容展現(xiàn)的動(dòng)態(tài)感。（6）演示文稿的規(guī)整感。演示文稿電子表格計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)字處理操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的管理功能辦公軟件字處理：圖文混排、長文檔電子表格：公式函數(shù)、數(shù)據(jù)管理、圖表演示文稿總結(jié)第4章算法基礎(chǔ)目錄

4.1算法的基本概念4.2算法的三種結(jié)構(gòu)4.3算法的表示4.4算法設(shè)計(jì)基本方法4.5算法的評(píng)價(jià)4.1算法的基本概念4.1.1算法的起源《周髀算經(jīng)》《九章算術(shù)》最早四則運(yùn)算、最大公約數(shù)、最小公倍數(shù)、開平方根、開立方根、求素?cái)?shù)的埃拉托斯特尼篩法（簡稱埃氏篩），線性方程組求解第一個(gè)算法歐幾里得算法（輾轉(zhuǎn)相除法）求兩個(gè)正整數(shù)A和B的最大公約數(shù)：Step1:比較A和B兩個(gè)數(shù)，將A設(shè)置為較大的數(shù)，B為較小的數(shù)；Step2:A除以B，得到余數(shù)R；Step3:

如果R等于0，則最大公約數(shù)就是B，否則將B賦值給A，R賦值給B，重復(fù)Step2、Step3。4.1算法的基本概念4.1.2算法的定義和特性為解決問題采用的方法和步驟。算法是一組明確步驟的有序集合，它產(chǎn)生結(jié)果并在有限時(shí)間內(nèi)終止。算法特性①有窮性：一個(gè)算法必須在執(zhí)行有窮步之后結(jié)束。②確定性：算法的每一步驟都必須是確切定義的。③輸入：一個(gè)算法有0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)輸入。④輸出：一個(gè)算法必須有1個(gè)或多個(gè)輸出值。⑤可行性：算法的每一步操作都應(yīng)該是可執(zhí)行的。4.2算法的三種結(jié)構(gòu)1.順序結(jié)構(gòu)

按照順序從上向下依次執(zhí)行A和B，A和B代表算法的步驟。2.選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)給定的條件判斷選擇哪一條分支，執(zhí)行相應(yīng)的步驟。3.循環(huán)結(jié)構(gòu)在給定條件成立時(shí)，反復(fù)執(zhí)行某些步驟，直到條件不成立為止。AAA4.3算法的表示4.3.1自然語言自然語言（NaturalLanguage）人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z言?！景咐?.1】求任意3個(gè)正整數(shù)a、b、c中的最大者。用自然語言可將算法表示如下：Step1：輸入3個(gè)正整數(shù)a，b，c。Step2：若a大于b，則將a放到max中，否則將b放到max中。Step3：若c大于max，則將c放到max中。Step4：輸出max。4.3算法的表示4.3.2流程圖常用傳統(tǒng)流程圖符號(hào)求任意3個(gè)正整數(shù)a、b、c中的最大者的流程圖4.3算法的表示4.2.3偽代碼偽代碼（Pseudo-code）又稱程序設(shè)計(jì)語言PDL，是用介于自然語言和計(jì)算機(jī)語言之間的文字和符號(hào)來描述算法。reada,b,cifa>b

a→maxelse

b→maxifc>max

c→maxprintmax4.3算法的表示4.2.4程序設(shè)計(jì)語言用程序設(shè)計(jì)語言（ProgrammingLanguage）表示算法就是用計(jì)算機(jī)高級(jí)語言編寫程序，程序是可以在計(jì)算機(jī)上經(jīng)過編譯、連接、運(yùn)行出結(jié)果的算法表示。intmax(inta,intb,intc) { intmax;

if(a>b) max=a; else max=b; if(c>max) max=c; returnmax;}

intmain(void) { inta,b,c,Imax;

scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); Imax=max(a,b,c); printf("max=%d",Imax);}4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.1求和【案例4.2】計(jì)算1~100的和。YN開始0=>sum1=>kk≤100sum+k=>sumk+1=>k結(jié)束思考1：如何計(jì)算m~n之間的偶數(shù)或奇數(shù)之和。思考2：如何計(jì)算下式：4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.2累乘【案例4.3】計(jì)算10！。思考1：如何計(jì)算

的流程圖。思考2：如何計(jì)算下式：4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.3窮舉【案例4.4】百錢買百雞。我國古代的《張丘建算經(jīng)》中有一個(gè)著名的百雞問題：雞翁一，值錢五；雞母一，值錢三；雞雛三，值錢一。百錢買百雞，問雞翁、雞母、雞雛各幾何？假設(shè)雞翁、雞母、雞雛分別為a,b,c只，由題意可得如下兩個(gè)方程：a+b+c=100

（1）5a+3b+c/3=100

（2）采用窮舉法，依次對(duì)a,b,c取值范圍內(nèi)的各數(shù)一一試探，找出滿足方程（1）和（2）的組合。流程圖參見教材4.9。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.4迭代【案例4.5】猴子吃桃問題。一只猴子第一天摘下若干桃子，當(dāng)即吃了一半，還不過癮，又多吃了一個(gè)，第二天早上又將剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一個(gè)。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半零一個(gè)。到第10天早上想再吃時(shí)，見只剩下一個(gè)桃子了。求猴子第一天共摘了多少個(gè)桃子？迭代法又稱遞推法，它是從已知的初始條件出發(fā)，逐次推出所要求的各中間結(jié)果和最后結(jié)果。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.4迭代素?cái)?shù)是指只能被1和它自己整除的數(shù)?！景咐?.6】給定一個(gè)數(shù)n，判斷n是不是素?cái)?shù)?？梢宰C明，只需依次用2~

或2~之間的各數(shù)去除n就可說明n是不是素?cái)?shù)。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.5遞歸遞歸是把一個(gè)復(fù)雜的問題逐層分解為最簡單問題，再由最簡單問題逐層回代，直到求出問題的解。【案例4.6】年齡問題。有5個(gè)人坐在一起，問第5個(gè)人多少歲？他說比第4個(gè)人大2歲。問第4個(gè)人的歲數(shù)，他說比第3個(gè)人大2歲。問第3個(gè)人的歲數(shù)，他說比第2個(gè)人大2歲。問第2個(gè)人，他說比第1個(gè)人大2歲。最后問第1個(gè)人，他說是10歲。請問第5個(gè)人多大？4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.5遞歸（續(xù)）4.3算法設(shè)計(jì)基本方法【案例4.7】Fibonacci數(shù)列?！巴米臃敝硢栴}”：假定一對(duì)小兔子一個(gè)月就可以長成大兔子（一雄一雌），而一對(duì)大兔子每個(gè)月都會(huì)生出一對(duì)小兔子。如果年初養(yǎng)了一對(duì)小兔子，到年底時(shí)將有多少對(duì)兔子?

（假設(shè)兔子沒有死亡而且嚴(yán)格按照上述規(guī)律長大與繁殖）月兔1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月小兔111235813213455大兔1123581321345589合計(jì)1123581321345589144兔子繁殖的結(jié)果4.3.5遞歸（續(xù)）4.3算法設(shè)計(jì)基本方法假設(shè)第N個(gè)月的兔子數(shù)目是F(N)，可以得到如下公式：該公式遞歸地定義了Fibonacci數(shù)列。4.3.5遞歸（續(xù)）4.3算法設(shè)計(jì)基本方法【案例4.8】給2個(gè)變量a和b分別輸入50和10，然后將大數(shù)50存放在b中，小數(shù)10存放在a中。4.3.6兩個(gè)變量值的交換4.3算法設(shè)計(jì)基本方法1．順序查找4.3.7查找【案例4.9】在給定的10個(gè)數(shù){23，45，62，12，33，87，90，55，13，79}組成的列表中查找數(shù)12。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法2．二分查找4.3.7查找查找是從列表的中間位置開始，如果該位置上的數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)（待查找的數(shù)據(jù)）相等，則查找成功；若目標(biāo)數(shù)據(jù)大于中間位置的數(shù)據(jù)，則在查找表的后半部分繼續(xù)進(jìn)行二分查找，否則在前半部分進(jìn)行二分查找。即先確定目標(biāo)數(shù)據(jù)所在區(qū)域，然后逐步縮小區(qū)域，直到查找成功或失敗為止?！景咐?.10】在給定的10個(gè)數(shù){8，12，35，46，55，67，78，82，90，96}的列表中查找數(shù)35。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.7查找【案例4.10】在給定的10個(gè)數(shù){8，12，35，46，55，67，78，82，90，96}的列表中查找數(shù)35。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.8排序1．冒泡排序?qū)⒋判虻臄?shù)據(jù)依次進(jìn)行相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的比較，如不符合順序要求（由大到小或由小到大）就立即交換。這樣值大（或?。┑木蜁?huì)像冒氣泡一樣逐步升起。按此方法對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)過一輪比較移位后稱為一趟冒泡，第1趟冒泡的效果是將數(shù)據(jù)值最大（或最?。┑脑亟粨Q到了最后的位置，即該數(shù)據(jù)排序的最終位置。n個(gè)數(shù)據(jù)最多需要進(jìn)行n

1趟冒泡。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.8排序2．選擇排序從待排序的n個(gè)數(shù)據(jù)的列表（R1,R2,R3,...,Rn）中選出最小的數(shù)（按升序）或最大的數(shù)（按降序），將它與R1交換；然后再從余下的n-1個(gè)數(shù)中選出次?。ɑ虼涡。┑脑嘏cR2進(jìn)行交換；第i趟排序時(shí)（R1,R2,...,Ri-1）已排好序，在當(dāng)前無序的（Ri,...,Rn）中再選出最?。ɑ蜃畲螅┑脑?，將它與Ri元素交換，使（R1,R2,...,Ri）成為有序。依此類推，經(jīng)過n-1趟排序后，全部數(shù)據(jù)就遞增（或遞減）有序了。【案例4.12】用選擇排序法將N（N=7）個(gè)無序數(shù)據(jù)（9,5,7,2,4,8,3）其按升序排列。4.3算法設(shè)計(jì)基本方法4.3.8排序3．插入排序把n個(gè)待排序的數(shù)據(jù)分為兩部分：{R1，...，Ri

1}為已排好序的有序表，{Ri，Ri+1，...，Rn}為未排序的無序表（初始時(shí)，令i=2）。然后，把未排序部分的第1個(gè)數(shù)據(jù)Ri依次與R1，...，Ri-1比較，并插入到有序表的適當(dāng)位置上，使得｛R1，...，Ri｝變?yōu)橐粋€(gè)新的有序表，直到未排序表中的數(shù)據(jù)元素全部插入到有序表中?！景咐?.13】用插入排序法將N（N=5）個(gè)無序數(shù)據(jù)（30,16,25,17,12）其按升序排列。初始數(shù)據(jù)[30]16251712第1步

[1630]251712第2步

[162530]1712第3步

[16172530]12第4步

[1216172530]4.4算法的評(píng)價(jià)1．時(shí)間復(fù)雜度

算法的時(shí)間復(fù)雜度（TimeComplexity）是指算法執(zhí)行所需要的計(jì)算工作量。按數(shù)量級(jí)遞增排列，常見的時(shí)間復(fù)雜度有：常數(shù)階O(1)，對(duì)數(shù)階O(log2n)，線性階O(n)等，線性對(duì)數(shù)階O(nlog2n)，平方階O(n2)，立方階O(n3)，...，k次方階O(nk)，指數(shù)階O(2n)。2．空間復(fù)雜度

一個(gè)算法的空間復(fù)雜度（SpaceComplexity）是指算法運(yùn)行所需的內(nèi)存大小，包括輸入數(shù)據(jù)所占空間、程序本身所占空間以及算法執(zhí)行過程中所需要的輔助空間，其中輔助空間包括算法程序執(zhí)行過程中的工作單元以及某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所需要的附加存儲(chǔ)空間。本章小結(jié)算法是為解決問題采用的方法和步驟，它具有5個(gè)重要特性：有窮性、確定性、輸入、輸出、可行性。算法有三種結(jié)構(gòu)：順序、選擇（分支）、循環(huán)。順序結(jié)構(gòu)按照順序從上向下依次執(zhí)行算法步驟；選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)給定的條件判斷選擇執(zhí)行相應(yīng)的步驟；循環(huán)結(jié)構(gòu)在給定條件成立時(shí)，反復(fù)執(zhí)行某些算法步驟。算法的表示有多種方法，常用的有：自然語言、流程圖、偽代碼、程序設(shè)計(jì)語言等。求和是對(duì)數(shù)相加時(shí)用到的一種基本方法。累乘對(duì)一系列數(shù)的求乘積的方法。窮舉法是依題目的部分條件確定答案的大致范圍，在此范圍內(nèi)對(duì)所有可能的情況逐一驗(yàn)證，直到全部情況驗(yàn)證完。本章小結(jié)迭代法是從已知的初始條件出發(fā)，逐次推出所要求的各中間結(jié)果和最后結(jié)果。遞歸是把一個(gè)復(fù)雜的問題逐層分解為最簡單問題，再由最簡單問題逐層回代，直到求出問題的解。順序查找和二分查找是常用的查找