2021-2022-1学期 20212422《计算机科学概论》第三周学习总结

本周内，我自学了《计算机科学概论》的第六、七章内容。第六与第七章的内容是关于计算机程序设计层的相关知识，第六章讲的是实现计算机操作的机器语言与算法的初步了解的知识，第七章讲的是关于计算机解决问题的方式及求解过程的相关知识。

第六章

低级程序设计语言与伪代码

一、计算机操作

计算机的定义：计算机是能够存储（store)、检索(retrieve)和处理(process)数据的可编程(programmable)电子设备

二、机器语言

定义：由计算机直接使用的二进制编码指令构成的语言

每条机器语言指令只能执行一个非常低级的任务，大多数程序使用高级语言编写，然后翻译成机器语言的。

（一）Pep/9:一台虚拟机

虚拟机：为了模拟真实机器的重要特征而设计的假想机器

Pep/9一共有40条机器语言指令

基本特性如下图

指令格式
一条指令由两部分构成，即8位数的指令说明符和（可选的）16位的操作数说明符
由此决定了Pep/9的指令在长度上是1字节或3字节

寻址位置说明符：表示了怎样解析指令中的操作数部分

一些示例指令

Pep/9模拟器
用于模拟程序，按照虚拟机的设计方式进行运算
可免费下载

三、汇编语言
定义：一种低级语言，用助记码表示特定计算机的机器语言指令。
汇编器：把汇编语言程序翻译成机器代码的程序

Pep/9汇编语言

同时，汇编语言编程还支持汇编器指令

在Pep/9汇编语言中，操作数用0x和十六进制表示，接下来是逗号，最后是寻址模式（由字母i（立即寻址）或d（直接寻址）说明
注释：为程序读者提供的解释性文字

数字数据、标签、分支
分支：指出执行下一条指令的指令
标签：对内存位置起的名字，可以将这个名字当作操作数

四、表达方法
算法（algorithm)：解决方案的计划或纲要，或解决问题的逻辑步骤顺序
伪代码（pseudocode):一种表达算法的语言

（一）伪代码的功能
1.变量
2.赋值
3.输入/输出
4.选择
5.重复
伪代码语句：

伪代码类型
Write：输出
Read：输入
IF...ELSE：选择
WHILE：重复

以下为Pep/9指令格式的导图

第七章
问题求解与算法设计

（一）问题求解
一、如何解决问题
下列是关于Polya的“如何解决它”列表

对于此个列表，如果将文字未知量换成问题，把数据换成信息，把定理换成解决方案，那么这个列表就适用于各种类型的问题。

二、提出问题
对于自己接受的任务，当任务完全明确之前，你会问何时、为什么、在哪里等一系列问题；而对于自己设置的任务，那么提出问题的方式就不是口头的，而是下意识的。
以下是你应该问的一些典型的问题：
·对这个问题我了解多少？
·解决方案是怎么样的？
·存在什么特例？
·我如何知道已经找到解决方案了？

三、寻找熟悉的情况
识别相似情况在计算机领域非常有用。在计算领域中，我们会看到某种问题不断地以不同的形式出现，而一个好的程序员看到以前解决的任务或者任务的一部分（子任务）时，会直接选用已有的解决方案。

四、算法
Polya列表的第二步的最后一句说，最终应该得到解决方案，在计算领域，这种解决方案被称之为算法。
算法（algorithm):在有限的时间内用有限的数据解决问题或子问题的明确指令集合

五、计算机问题求解过程
如下图

注意：算法一般是在用编程语言进行编码之前要写的

六、方法总结
1.分析问题
2.列出主要任务
3.编写其余模块
4.根据需要进行重组和改写

七、测试算法
类似于数学问题中的检查结果，也即等价测试推出答案的过程

（二）有简单变量的算法
1.带有选择的算法
2.带有循环的算法
（1）计数控制循环
（2）时间控制循环
（3）平方根
抽象步骤：细节仍未明确的算法步骤
具体步骤：细节完全明确的算法步骤

（三）复杂变量
1.数组
数组是同构项目的有名集合，可以通过单个项目在集合中的位置访问它们

2.记录
记录是异构项目的有名集合，可通过名字单独访问其中的项目

四、搜索算法
1.顺序搜索

2.有序数组中的顺序搜索

3.二分检索
二分检索算法假设药检所的数组是有序的，其中每次比较操作都可以找到要找的项目或把数组减少一半

五、排序
1.选择排序
2.冒泡排序（也属于选择排序的一种，但是在查找最小值的时候用了不同的方法）
3.插入排序

六、递归算法
1.子程序语句
2.递归阶乘
3.递归二分检索
4.快速排序

第六章知识思维导图

第七章知识思维导图

总结
这两章的学习难度较大，知识深度和广度都有所提升，抽象而又复杂，作为初学者，我感到理解这部分内容比较困难，希望能在今后的学习中再更进一步，提升自己的知识水平。