2024-2025学期 20241306 《计算机基础与程序设计》第1周学习总结

教材学习内容总结

1.学习了第一章全景图的内容 了解了计算机硬件和软件的历史 明白了计算机系统的分层
2.学习并应用AI来帮助学习计算机课程
3.学习了十进制数与其他基数数字的转换以及从其他数字到十进制数的转换
4.了解了数据与信息的区别 以及知道了数字文本一系列的数据最终都会被存储为二进制数字

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：抽象的概念以及与计算的关系
• 问题1解决方案：抽象是计算思维的核心，它通过简化问题和概念，概括共性特征和规律，帮助我们更好地理解问题、设计算法、构建软件，并在各个领域中应用。随着计算科学的不断发展和应用场景的不断扩展，抽象思维的重要性将愈发凸显，为我们解决更加复杂的问题带来新的可能性。
• 问题2:将十进制转换成其他基数的数字与其他基数的数字转换成十进制方法有什么不同
• 问题2解决方案：
  一、十进制转换为其他基数
  1. 整数部分转换方法
  除以基数取余法
  2.小数部分转换方法（如果存在小数部分）
  乘以基数取整法
  二、其他基数转换为十进制
  按权展开求和法
  三、两者方法的不同之处
  转换方向不同导致操作逻辑不同
  运算依据的原理重点不同
  问题3.模拟数据与数字数据有什么区别
  问题3解决方案：
  模拟数据：抗干扰能力相对较弱，但表达数据速度快，占用存储空间小
  数字数据：抗干扰能力强，表达数据比模拟数据更精确，但处理速度可能较慢，占用存储空间大
  模拟数据：一般采用模拟信号来表示，如连续变化的电磁波或电压信号
  数字数据：则采用数字信号来表示，如断续变化的电压脉冲或光脉冲
  模拟数据：指的是取值范围是连续的变量或者数值，即可以取任意值。例如，声音信号就是一种模拟数据，它在时间和数值上都是连续的，可以平滑变化
  数字数据：在时间和数值上都是断续变化的离散信号，只能取几个分立值。最基本的数字量就是0和1，反映到开关上就是指一个开关的打开(0)或闭合(1)状态
  问题4.在计算机里声音的本质以及表示方法
  问题4解决方案:
  一、计算机里声音的本质
  在计算机里，声音本质上是对现实世界中声音的数字化表示。自然界中的声音是一种能量波，有频率和振幅，频率决定音调，振幅决定音量。计算机需要将声波这种模拟信号转换为二进制的数字信号才能进行处理和存储，这个转换过程叫做音频采样
  二、计算机里声音的表示方法
  （一）波形声音
  （二）合成声音
  问题5.基础门如何组成电路
  问题5解决方案：
  基础门电路既可以由分立元件构成，也可以由集成的方式实现，通过不同类型的逻辑门组合，可以构建出复杂的功能电路。
  分立元件门：可以通过电阻、电容、二极管和三极管等分立元件构成。这些元件的组合能够实现高低电平信号的转换，进而实现逻辑运算
  集成逻辑门电路：将所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上形成集成逻辑门电路。常见的集成逻辑门电路包括：
  双极型晶体管逻辑门电路：如TTL、ECL、I2L等。
  单极型MOS逻辑门电路：如NMOS、PMOS、LDMOS、VDMOS等。
  组合型逻辑门电路：例如BICMOS门电路
  问题6.什么是嵌入式系统
  问题6解决方案：
  嵌入式系统的定义
  嵌入式系统由硬件和软件组成，是能够独立进行运作的器件
  硬件组成
  其硬件内容包括信号处理器、存储器、通信模块等多方面的内容。一个嵌入式系统装置一般由嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统是核心，其硬件层是重要组成部分。例如对于嵌入式系统，板级初始化可能包括配置各种外设（例如传感器、通信接口、显示器）、初始化存储器、设置时钟源等
  软件组成
  软件内容只包括软件运行环境及其操作系统。其中，嵌入式系统的软件要求固化、可靠。一个嵌入式系统装置中的嵌入式计算机系统由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成，系统软件层和应用软件层都属于软件部分的范畴。
  问题7.执行一个算法和开发一种算法有什么区别
  问题7解决方案:
  区别总结
  目的不同：执行算法的目的是为了得到问题的解，而开发算法的目的是为了创建出一个新的解决方案。
  过程不同：执行算法是遵循已有的步骤进行操作，而开发算法是从无到有，需要经历设计、实现和测试等多个阶段。
  结果不同：执行算法得到的是问题的解，而开发算法得到的是一个新的、可用于解决问题的算法。
  问题8.计算机如何求解问题
  
  问题9.二叉树和二叉检索树的区别
  问题9解决方案:
  二叉树：由节点组成，每个节点包含“左”指针、“右”指针和数据元素。左右指针递归地指向任一侧较小的“子树”。二叉树可以是空的，或者由单个节点组成，其中左右指针均指向二叉树。没有特定的排序规则，节点的左子树和右子树没有特定的顺序关系。在二叉树中查找一个特定的值可能需要遍历整个树。由于其灵活性，二叉树可以用于表示各种类型的数据结构，如表达式树、堆等
  二叉检索树：是一种特殊的二叉树，其中节点按顺序排列。对于每个节点，其左子树中的所有元素的值都小于该节点的值，而其右子树中的所有元素的值都大于或等于该节点的值。具有明确的排序特性，即左子树的所有节点值都小于根节点，右子树的所有节点值都大于或等于根节点。特别适用于需要快速查找、插入和删除操作的场景，如数据库索引、文件系统。
  问题10.功能设计与面向对象设计的区别
  问题10解决方案:
  核心理念：功能设计主要关注功能的实现和模块化，而面向对象设计则更注重通过对象和类来构建系统，强调对象的属性和方法以及它们之间的关系。
  设计重点：功能设计侧重于“做什么”，即实现特定的功能；而面向对象设计侧重于“如何做”，即通过对象和类的交互来实现功能。
  系统结构：功能设计可能不太关注系统的整体结构和对象之间的交互方式，而面向对象设计则非常注重这些方面，强调构建灵活、可扩展和可维护的系统。
  问题11.逻辑地址与物理地址的关系是什么
  问题11解决方案
  逻辑地址是内部和编程使用的，并不唯一。
  物理地址是内存中的内存单元实际地址，是外部连接使用的、唯一的，它是“与地址总线相对应”的。物理地址是CPU生成
  的用来访问实际内存单元的地址，是CPU传递给内存控制器的地址，通过地址总线传递到内存模块，以访问实际的存储单元
  问题12.文本文件和二进制文件有什么区别
  问题12解决方案：文本文件和二进制文件的主要区别在于它们的编码方式、能存储的数据类型、数据的长度、存取方式以及各自的优缺点。
  问题13.如何设计可扩展的，灵活的电子数据表
  问题13解决方案:
  一、确定需求与目标
  了解使用场景 确定用户群体
  二、遵循设计原则
  (一)数据表结构方面
  遵循“三少一多”原则
  数据表个数尽量少 数据表中的字段个数合理 联合主键的字段个数尽量少 主键和外键使用要多
  （二）数据的规范化
  确保字段的原子性 遵循范式规则
  问题14.电子数据表的结构是什么
  问题14解决方案：
  一、行列结构 二、数据类型 三、键的设置 四、索引 五、子表
  问题15.生物神经网络和人工网络的处理
  问题15解决方案：
  人工神经网络可用于进行训练的应用，通过经验导致的自我学习从复杂的、看似不相关的信息集中得出结论
  问题16.图形图像生成中的重要主题
  问题16解决方案：1. 图像生成模型 2. 实时渲染技术 3. 图像处理和编辑 4. 计算机图形学 5. 用户界面和用户体验 6. 数据可视化
  问题17.HTML与XML有什么区别
  问题17解决方案：HTML和XML在用途、扩展性、语法要求、可读性与可维护性、数据与显示的关系以及保值性等方面都存在明显的区别。这些区别使得HTML和XML在各自的应用场景中发挥着不同的作用。
  问题18.计算问题自身固有的限制是什么
  问题18解决方案：
  计算能力：计算机或计算设备的处理能力有限，面对大规模复杂计算，如气候模拟中的海量数据计算，硬件可能无法快速、有效地完成计算任务。
  存储容量：当计算过程涉及大量数据时，设备的存储容量可能不足，导致数据无法完整存储或处理。例如在处理大型图像数据或基因测序数据时，可能会因为存储容量不够而无法顺利进行计算。
  数据准确性：计算问题往往依赖于输入的数据，如果数据本身存在错误或者不准确，那么计算结果也会受到影响。例如在一些复杂的统计计算中，若原始数据采集过程存在偏差，后续计算得出的结果就无法准确反映真实情况。
  数据完整性：缺少必要的数据会限制计算的完整性和准确性。比如在做经济模型计算时，如果部分关键经济指标数据缺失，就难以得出全面准确的模型结果。

基于AI的学习