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-计算思维导论考试重点-第 5 页 计算思维导论考试重点 高等教育出版社第一章 计算思维基础知识一计算科学与计算学科1计算科学又称科学计算，它是一种与数学模型构建、定量分析方法以及利用计算机来分析和解决科学问题的研究领域。2利用计算科学对其他学科中的问题进行计算模拟以及其他形式的计算而形成的诸如计算物理，计算化学、计算生物等学科统称为计算学科。计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行系统的研究，它包括算法过程的理论、分析、设计、效率分析、；实现和应用等。二科学思维科学思维通常是指理性认识及其过程，经过感性阶段获得大量材料，通过整理和改造，形成概念、判断和推理，以及反映事物的本质和规律。三科学思维的分类1理论思维 又称逻辑思维，是指通过抽象概括，建立描述事物本质的的概念，应用科学的方法探寻概念概念之间联系的一种思维方法。2实验思维 又称实证思维，是通过观察和实验获取自然规律法则的一种思维方法。3计算思维 又称构造思维，是指从具体的的算法设计规范入手，通过算法过程的构造与实施来解决给定问题的一种思维方法。四计算思维的定义计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。五计算思维的特征1概念化不是程序化2根本的，不是刻板的技能3是人的，不是计算机的思维方式。4数学和工程思维的互补与融合5是思想，不是人造物6面向所有人，所有地方六计算思维的本质 抽象和自动化第二章 计算理论与计算模型 一计算理论是关于计算和计算机械的数学理论，它研究计算的过程与功效。计算理论主要包括算法与算法学、计算复杂性理论、可计算性理论、自动机理论和形式语言理论等。二可计算性理论是研究计算的一般性质的数学理论。可计算理论的中心课题就是将算法这一直观概念精确化，建立计算的数学模型，研究哪些是可计算的，哪些是不可计算的，以此揭示计算的实质。三停机问题p29理解四冯诺依曼机1冯诺依曼机的模型p372冯诺依曼机的工作原理冯诺依曼机的主要思想是存储程序和程序控制，其工作原理是：程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中，计算机一经启动，就能按照程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读取并逐条执行，自动完成指令规定的操作。3冯诺依曼机的特点（1）以运算器为中心，输入输出设备与储存器之间的数据床送都要经过运算器。（2）采用储存程序原理。所谓储存程序就是将程序和数据事先存放在储存器中，运行时顺序取出指令并逐条执行，而指令和数据可以不加区别的送到运算器中运行。（3）储存器是按地址访问的线性编址空间，每个存储单元位数是固定的。（4）指令由操作码和地址码组成。操作码指明指令的操作类型及要完成的功能，地址码指明操作数的存放地址。（5）数据以二进制表示，并采用二进制进行运算。（6）硬件与软件完全分开，硬件在结构和功能上是不变的，完全靠编制软件来适应不同的应用需要。第三章 算法基础一算法的定义和特征1算法的定义算法是解决某一特定问题的一组有穷规则的集合。2算法的特征确定性、有穷形、输入、输出、可行性二算法的描述1自然语言 2流程图p58 3伪代码三分治法分之法的本质是各个击破，分而治之。分之法的基本原理：将一个复杂的问题分成若干个与愿问题同类型的简单子问题进行解决。贪心法解决此类问题的设计思想是将带求解的问题分成若干个子问题进行分步求解，且每一步总是做出当前最好的选择，记得到局部最优解，再讲个个局部最优解整合成问题的解。算法的时间复杂度度量算法的运行时间。MapReduce处理大数据的流程p67四贪心法贪心法解决此类问题的设计思想是对待求解问题分解成若干个子问题进行分部求解，且每一步总是做出当前最好选择，即得到局部最优解，再将各个局部最优解整合成问题解。Fibonacci数列的动态规划算法p70第四章 程序设计语言机器语言 汇编语言p84 高级语言第五章 计算机硬件基础一数制与运算P109全篇理解二数值的表示三字符的表示四汉字的表示五存储系统p132六计算机网络 是指将地理位置不同，并且具有独立功能的多个计算机系统用通信设备和线路连接起来，并通过功能完善的网络软件（网络协议、操作系统等）实现信息交换和网络资源共享的系统。七网络的分类 局域网 城域网 广域网八网络拓扑是指连接到网络上的各个计算机的互联方式。1总线型拓扑优点：结构简单，易于扩充，因而应用的最广泛。缺点：总线上任何一个结点故障或总线本身损坏都会影响整个网络工作，且故障检测较困难。2星型拓扑优点：故障容易检测，隔离单个结点故障影响小。缺点：对中央结点的可靠性要求很高，且系统的扩展比较困难。3环型拓扑优点：结构简单，且能够保证结点访问的公平性。缺点：如果处理不当，结点的故障会引起全网的故障。这种结够适合于光线介质。4树型拓扑优点：组网灵活、易于扩展，同时还避免了总线型故障检测较困难的问题，树型拓扑故障隔离较容易。缺点资源共享能力低，可靠性差。5网状拓扑优点：网状拓扑结构中的结点与结点之间一般有多条线路相连，只是整个网络的可靠性高。缺点：结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法。九计算机网络体系结构1是分层结构，它是网络各层及其协议的集合。2采用分层结构具有如下优点（1） 由于系统被分解为相对简单的若干层，因此易于实现和维护。（2） 各层功能明确，相对独立，下层为上层提供服务，上层通过接口调用下层功能，而不必关心下层所提供服务的具体实现细节，因此各层可以选择更合适的实现技术：（3） 当某一层的功能需要更新和替代时，只要和他的上、下层的接口服务关系不变，则相邻层都不会受影响，因此灵活性好，有利于技术进步和模型改进；（4） 分层结构易于交流、理解和标准化。3TCP/IP参考模型各层（1） 物理层（2） 数据链路层（3） 网络层（4） 传输层（5） 应用层十IP地址p158十一网络安全基础入侵的形式病毒 蠕虫 特洛伊木马 间谍软件 第六章 计算机软件基础一竞争控制临界资源指计算机系统中在同一个时刻只能由一个进程是用的资源。对临界资源的使用采用互斥方式，即一个进程使用完之后，另一个进程才能使用。二数据库系统1数据库管理系统（DBMS)数据库管理系统是由一组程序构成，其主要功能是完成对数据库中数据定义和数据操纵，提供给用户一个简明的应用接口，实现事务处理等。2 DBMS的基本功功能有（1） 数据定义功能（2） 数据操纵功能（3） 数据库的运行管理（4） 数据库的建立和维护三 数据挖掘1定义：它是一个从大量数据中抽取、挖掘出位置的、有价值的模式或规律等知识的复杂过程。1知识挖掘的主要步骤：（1） 数据清洗，其作用就是清除数据噪声和与挖掘主题明显无关的数据。（2） 数据集成，其作用就是将来自多数据源中的相关数据组合到一起。（3） 数据转换，其作用就是将数据转换为易于进行数据挖掘的数据存储形式。（4） 数据挖掘，它是知识挖掘的一个基本步骤，其作用就是利用智能方法挖掘数据模式或规律知识。（5） 模式评估，其作用就是根据一定评估标准从挖掘结果筛选出有意义的模式知识。（6） 知识表示，其作用就是利用可视化和知识表达技术，向用户展示所挖掘出的相关知识。四软件生存周期1制定计划2需求分析3软件设计4程序编码5软件测试6运行和维护