学期 2024-2025-1 学号20241317 《计算机基础与程序设计》第五周学习总结

作业信息

教材学习内容总结

《计算机科学概论》第7版第四章主要介绍了计算机硬件基础中的门和电路相关知识，以下是详细总结：

1. 基本逻辑门类型：

• 非门（Not Gate）：是最简单的逻辑门，只有一个输入信号，其作用是对输入值求逆，即输入为 0 时输出为 1，输入为 1 时输出为 0。
• 与门（And Gate）：有两个或多个输入信号，只有当所有输入信号都为 1 时，输出才为 1，否则输出为 0。
• 或门（Or Gate）：同样有两个或多个输入信号，只要有一个或多个输入信号为 1，输出就为 1，只有当所有输入信号都为 0 时，输出才为 0。
• 异或门（Xor Gate）：当输入信号中只有一个为 1 时，输出为 1，当输入信号都为 0 或都为 1 时，输出为 0。
• 与非门（Nand Gate）：是与门的反操作，即当所有输入信号都为 1 时，输出为 0，否则输出为 1。
• 或非门（Nor Gate）：是或门的反操作，只有当所有输入信号都为 0 时，输出为 1，否则输出为 0。
  2. 电路的表示方法：
• 布尔代数：是表示二值逻辑函数的数学表示法，可以用布尔代数表达式来描述逻辑电路的功能。
• 逻辑框图：是电路的图形化表示，每种类型的门都有自己专用的符号，通过将不同的门按照逻辑关系连接起来，可以直观地表示电路的结构和功能。
• 真值表：列出了所有可能的输入值和对应的输出值，通过真值表可以清晰地看出逻辑电路在不同输入情况下的输出结果。
  3. 晶体管与门电路的构造：晶体管是构建门电路的基本元件，其工作状态只有开和关两种，分别对应二进制的 1 和 0。多个晶体管可以组合成不同的门电路，实现各种逻辑功能。
  4. 布尔代数的性质与定律：
• 布尔代数具有交换律、结合律、分配律等基本性质，这些性质使得布尔代数的运算更加简便和灵活。
• 德摩根定律是布尔代数中的重要定律，它可以将与门和或门的表达式进行相互转换，对于简化逻辑电路的设计非常有用。
  5. 复杂电路模块：
• 半加器：是一种基本的加法电路，能够实现两个一位二进制数的加法运算，产生本位和以及向高位的进位。
• 全加器：在半加器的基础上，考虑了来自低位的进位，能够实现三个一位二进制数的加法运算。
• 多路复用器：根据选择信号，从多个输入信号中选择一个输出的电路，可以实现数据的选择和传输。
• 存储器电路：包括寄存器和锁存器等，用于存储二进制数据。寄存器是一种能够暂时存储数据的电路，而锁存器则可以在特定条件下保持数据的状态。
  6. 集成电路：集成电路是嵌入了多个门的硅片，它是现代计算机硬件的基础，能够将大量的逻辑门集成在一个微小的芯片上，提高了计算机的性能和可靠性。

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

（一个模板：我看了这一段文字 （引用文字），有这个问题 （提出问题）。 我查了资料，有这些说法（引用说法），根据我的实践，我得到这些经验（描述自己的经验）。 但是我还是不太懂，我的困惑是（说明困惑）。【或者】我反对作者的观点（提出作者的观点，自己的观点，以及理由）。 ）

• 问题1：如何快速记忆基本逻辑门类型
• 问题1解决方案：以下几种方法可助你快速记忆基本逻辑门类型：

理解功能记忆

• 非门：牢记它是对输入取反，就像一个“叛逆者”，输入0输出1，输入1输出0 ，功能单一好记。
• 与门：想象成一个很“挑剔”的门，只有所有输入都为1时，才肯输出1 ，只要有一个输入是0 ，就输出0 。
• 或门：和与门相反，比较“宽容”，只要有一个输入为1 ，就输出1 ，只有所有输入都为0时才输出0。
• 异或门：可以理解为“独特选择”门，当输入中只有一个1时输出1，两个输入一样（都是0或都是1）就输出0。
• 与非门：先按与门理解，然后再把结果取反就是与非门的输出，即所有输入为1时输出0，其他情况输出1。
• 或非门：同理，先按或门来想，然后把或门的结果取反，也就是所有输入为0时输出1，否则输出0。

借助符号记忆

• 非门：符号通常是一个小圆圈在输入或输出端，代表对经过它的信号取反，看到这个小圆圈就想到取反功能即非门。
• 与门：符号像一个拱形门，有多个输入端在一侧，输出端在另一侧，可联想只有大家（输入端）都一起通过（都是1）才能从门那头（输出端）出去（输出1）。
• 或门：符号类似与门但更“开放”些，输入端的线条更分散，意味着只要有一个能“冲进来”（输入为1）就能从输出端出去（输出1）。
• 异或门：符号有的是在或门符号基础上加了一个小弧线等特殊标记，记住这个特殊标记与它独特的“只有一个1才输出1”功能相联系。
• 与非门：就是在与门符号的输出端加个小圆圈，表示先做与运算然后取反，看到这个带小圆圈的与门符号就知道是与非门。
• 或非门：同样，在或门符号输出端加小圆圈，意味着先做或运算再取反，靠这个特殊符号来强化记忆其功能。

口诀记忆

比如“非反与全一，或有一就行，异或单为一，与非全一则零，或非有一则零”。通过这样朗朗上口的口诀，能快速在脑海里过一遍各逻辑门的关键特性来加深记忆。

• 问题2：详细讲一下布尔代数的性质
• 问题2解决方案：布尔代数是一个用于集合运算和逻辑运算的数学模型，其性质主要包括以下几个方面：

一、基本运算性质
交换性质：
布尔加法（或运算）满足交换律，即a + b = b + a。
布尔乘法（与运算）也满足交换律，即a * b = b * a。
分配特性：
布尔加法对布尔乘法满足分配律，即a + (b * c) = (a + b) * (a + c)（注意这里的分配律与传统代数中的分配律略有不同，但它是布尔代数中的一个重要性质）。另一种表述方式是a * (b + c) = (a * b) + (a * c)。
身份属性：
布尔加法有一个零元素0，使得对于任何元素a，都有a + 0 = a。
布尔乘法有一个单位元素1，使得对于任何元素a，都有a * 1 = a。
补充法律（或称为互补律）：
每个元素a都有一个补元a'，使得a + a' = 1且a * a' = 0。
二、格的性质
布尔代数也可以看作是一个特殊的格，它满足以下性质：

有界性：布尔代数有一个全上界1和一个全下界0。
分配格：布尔代数中的与运算和或运算满足分配律。
有补格：布尔代数中的每个元素都有一个唯一的补元。
三、其他重要性质
德摩根定律：在布尔代数中，与运算和或运算满足德摩根定律，即(a + b)' = a' * b'和(a * b)' = a' + b'。
吸收律：布尔代数中的与运算和或运算还满足吸收律，即a * (a + b) = a和a + (a * b) = a。
同一律：对于任何元素a，都有a * 1 = a和a + 0 = a。
四、应用实例
布尔代数在多个领域都有广泛的应用，例如：

逻辑电路：在电子工程中，布尔代数用于电路设计。这里的0和1代表数字电路中一个位的两种不同状态（如高和低电压），布尔运算则对应于电路中的逻辑运算。
数据库查询：在数据库系统中，布尔代数用于构建查询语句，通过逻辑运算来筛选和组合数据。
人工智能：在人工智能领域，布尔代数被用于表示和处理逻辑知识，例如在专家系统中进行推理和决策。
综上所述，布尔代数具有一系列独特的性质，这些性质使得它在多个领域都有广泛的应用价值。

参考4条信息源

基于AI的学习

问题一.摩尔根定律是什么
德摩根定律（或称德摩根定理）是逻辑学、集合论与数理逻辑中的一组重要定律，由英国数学家奥古斯都·德·摩根首先发现。以下是关于德摩根定律的详细回答：
一、定义与表达式
在命题逻辑中，德摩根定律表达为以下两个公式：

非(P 且 Q) = (非 P) 或 (非 Q)
非(P 或 Q) = (非 P) 且 (非 Q)
其中，P和Q代表任意两个命题，非表示逻辑非运算，且表示逻辑与运算，或表示逻辑或运算。

在集合论中，德摩根定律则描述为集合的补集和交并运算之间的关系，具体包括两个定律：

(A ∩ B)' = A' ∪ B'
(A ∪ B)' = A' ∩ B'
其中，A和B代表任意两个集合，'表示集合的补集运算，∩表示集合的交集运算，∪表示集合的并集运算。

二、应用与意义
德摩根定律具有简洁对称的形式，便于分析和理解。这些定律在逻辑推理、集合运算、布尔代数以及计算机科学等领域都有广泛的应用：

逻辑推理：德摩根定律用于简化复杂的逻辑表达式，帮助理解逻辑关系。
集合运算：它是处理集合补集和交并运算的重要工具。
布尔代数：德摩根定律用于化简逻辑表达式，优化逻辑电路设计等。
计算机科学：它应用于数字电路设计、编程语言实现以及数据结构优化等方面。例如，在硬件设计中，德摩根定律可以帮助更有效地实现逻辑门电路；在软件算法中，德摩根定律可以帮助简化复杂的条件判断，提高代码的可读性和可维护性。
三、示例与验证
以下是一个简单的示例，用于说明德摩根定律在布尔运算中的应用：

假设我们有一个布尔表达式：(非A) ∧ (B ∨ C)，我们可以利用德摩根定律将其化简为：(非A) ∧ ((非B) ∧ (非C))的等价形式（注意，这里的化简过程并非直接应用德摩根定律，而是结合了分配律等其他逻辑运算律，但德摩根定律在类似化简中仍然起到关键作用）。通过化简，我们可以更清晰地看到表达式中的逻辑关系，也更容易进行进一步的计算或优化。

此外，我们还可以使用Venn图对德摩根定律进行可视化验证，以更直观地理解其含义和应用。

综上所述，德摩根定律是逻辑学、集合论与数理逻辑中的一组重要定律，具有广泛的应用价值和意义。
问题二.printf在c语言中的语法规则是什么
回答：在C语言中，printf函数是用于输出格式化字符串的函数，其全称是“print formatted”，意味着它可以将指定的数据格式化并输出到标准输出设备（通常是屏幕）上。以下是printf函数的详细语法规则：

一、函数原型
c
int printf(const char *format, ...);
int：函数返回类型，表示函数执行成功时返回写入的字符数（不包括结尾的换行符），如果出错则返回负数。
const char *format：格式化字符串，包含了普通的字符和格式说明符。
...：表示可变参数列表，用于接收与格式说明符相匹配的变量。
二、格式化字符串
格式化字符串是printf函数的第一个参数，它决定了后续参数如何被格式化和输出。格式化字符串中可以包含以下元素：

普通字符：这些字符将按原样输出。
格式说明符：以%开头，后跟一个或多个字符来指定数据的类型和格式。常见的格式说明符包括：
%d或%i：输出十进制整数。
%u：输出无符号十进制整数。
%o：输出八进制整数。
%x或%X：输出十六进制整数（%x使用小写字母表示，%X使用大写字母表示）。
%f：输出浮点数。
%e或%E：输出科学计数法表示的浮点数（%e使用小写e，%E使用大写E）。
%g或%G：自动选择%f和%e（或%E）的格式，输出最短的有效表示。
%s：输出字符串。
%c：输出单个字符。
%%：输出%字符本身。
修饰符：格式说明符还可以包含修饰符来控制输出的宽度、精度和对齐方式。例如：
%5d：输出宽度至少为5的十进制整数，右对齐。
%-5d：输出宽度至少为5的十进制整数，左对齐。
%.2f：输出浮点数，保留两位小数。
%05d：输出宽度至少为5的十进制整数，不足部分用0填充。
三、变量匹配
格式化字符串中的每个格式说明符必须有一个对应的变量与之匹配。这些变量紧跟在格式化字符串之后，并且根据格式说明符的要求提供相应类型和格式的数据。例如：

c
printf("%d %s %f", number, string, floatValue);
在这个例子中，%d对应int类型的变量number，%s对应char类型的字符串string，%f对应float类型的变量floatValue。

四、使用规则
包含头文件：在使用printf函数之前，必须包含stdio.h头文件，因为printf函数的声明位于此头文件中。
类型安全：必须确保提供给printf函数的变量类型与格式说明符相匹配。如果类型不匹配，可能会导致未定义行为。
转义字符：在格式化字符串中可以使用转义字符来表示特殊的控制字符，如\n表示换行，\t表示制表符。
五、示例
以下是一个简单的示例，展示了如何使用printf函数来格式化输出不同类型的数据：

c

include <stdio.h>

int main() {
int intValue = 42;
float floatValue = 3.14159f;
char charValue = 'A';
char string[] = "Hello, World!";

printf("整数: %d\n", intValue);  
printf("浮点数: %f\n", floatValue);  
printf("字符: %c\n", charValue);  
printf("字符串: %s\n", string);  
printf("宽度和精度: %5.2f\n", floatValue);  
printf("左对齐整数: %-5d\n", intValue);  
printf("百分比: %%\n");  

return 0;  

}
这段代码将输出以下内容：

整数: 42
浮点数: 3.141590
字符: A
字符串: Hello, World!
宽度和精度: 3.14
左对齐整数: 42
百分比: %
综上所述，printf函数是C语言中非常重要的输出函数之一，其语法规则包括函数原型、格式化字符串、变量匹配和使用规则等方面。在使用时，应当注意格式化字符串的相关标准以及后续输出参数的数据类型要与格式化字符串中的格式说明符相匹配。
三个原则：

• 切勿原封不动地接受生成式人工智能工具的输出；确保对其进行评估、完善和修改（或提示），以适应您的目标。
• 切勿将任何个人数据（自己、同学、老师等）或版权材料纳入到你的提示词中。这个可以说是保护个人隐私的最起码的举措。
• 所有人工智能生成工具都容易产生幻觉，因此会生成不准确或误导性的信息，要学会甄别信息真假

选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容

“我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题”

核心是要求GPT：“请你以苏格拉底的方式对我进行提问”

然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问AI：“你的理解（回答）是什么？”

如果你觉得差不多了，可以先问问GPT：“针对我XXX知识点，我理解了吗？”

GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT：“我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：XXXXXX
• 问题1解决方案：XXXXXX
• 问题2：XXXXXX
• 问题2解决方案：XXXXXX
• ...

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

• 错题1及原因，理解情况
• 错题2及原因，理解情况
• ...

其他（感悟、思考等，可选）

xxx
xxx

学习进度条

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

• 计划学习时间:XX小时

• 实际学习时间:XX小时

• 改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• 《计算机科学概论（第七版）》
• ...