2024-2025-1 20241319 《计算机基础与程序设计》第八周学习总结

作业信息

教材学习内容总结

功能设计与面向对象设计

功能设计：

• 功能设计主要关注于系统的功能需求，即系统应该做什么。它涉及到确定系统需要实现的功能和操作，以及这些功能如何满足用户的需求。
• 功能设计通常包括用例分析、功能模块划分、接口定义等。
• 它强调的是“做什么”，而不是“怎么做”。

面向对象设计：

• 面向对象设计（OOD）是一种软件设计范式，它使用对象来设计系统。对象是数据和操作数据的方法的封装。
• 面向对象设计强调的是“怎么做”，即如何通过对象之间的交互来实现系统的功能。
• 它包括类的设计、继承、封装和多态等概念的应用。

面向对象设计过程

1. 需求分析：确定系统的需求，包括功能性和非功能性需求。
2. 概念性设计：定义系统的高层次结构，包括主要的类和对象。
3. 详细设计：细化概念性设计，定义类的具体属性和方法。
4. 实现：根据设计文档编写代码。
5. 测试：确保代码符合设计要求，并且能够正确执行。
6. 维护：对系统进行必要的更新和修复。

面向对象语言三要素

1. 封装：将数据（属性）和操作数据的方法（行为）封装在对象中，隐藏内部实现细节。
2. 继承：允许新类（子类）继承现有类（父类）的属性和方法，减少代码重复。
3. 多态：允许不同类的对象对同一消息做出响应，即同一个接口可以被不同的对象以不同的方式实现。

汇编、编译、解释、执行

汇编：

• 汇编语言是一种低级编程语言，它比机器码更易于人类阅读和编写。
• 汇编器（Assembler）将汇编语言代码转换成机器码。

编译：

• 编译是一种将高级编程语言代码转换成机器码的过程。
• 编译器（Compiler）执行这一过程，它通常包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成等步骤。

解释：

• 解释是一种执行源代码的方式，解释器（Interpreter）在运行时逐行读取和执行代码，不需要事先编译成机器码。
• 解释执行通常比编译执行慢，因为它缺少编译代码的优化。

执行：

• 执行是指计算机硬件运行机器码的过程。
• 执行可以是直接在硬件上运行编译后的机器码，也可以是通过解释器运行解释后的代码。

数组

1. 数组定义：

   • 数组是一种数据结构，用于存储相同类型的多个元素。
   • 在C语言中，数组可以是一维或多维的。

2. 数组声明：

   • 一维数组声明：type arrayName[size];
   • 多维数组声明：type arrayName[size1][size2]...;

3. 数组初始化：

   • 静态初始化：在声明时初始化，如int arr[] = {1, 2, 3};
   • 动态初始化：声明后使用循环或赋值语句初始化。

4. 数组访问：

   • 通过索引访问数组元素，索引从0开始。

5. 数组大小：

   • 数组的大小在声明时确定，且不可改变。

6. 指针与数组：

   • 数组名可以作为指向数组首元素的指针使用。

7. 多维数组：

   • 多维数组可以看作是数组的数组，访问时需要多个索引。

8. 数组作为函数参数：

   • 数组可以作为参数传递给函数，通常是通过指针。

算法基础

1. 算法概念：

   • 算法是解决问题的明确步骤集合。

2. 算法特性：

   • 输入：一个或多个输入值或数据集合。
   • 输出：一个或多个输出值或数据集合。
   • 确定性：算法的每一步都必须有明确的定义。
   • 有限性：算法必须在有限的步骤后结束。
   • 可行性：算法的每一步都必须足够基本，以至于可以准确地执行。

3. 算法复杂度：

   • 时间复杂度：算法执行所需的时间。
   • 空间复杂度：算法执行所需的存储空间。

4. 基本算法结构：

   • 顺序结构：按顺序执行指令。
   • 选择结构：基于条件选择执行不同的代码块。
   • 循环结构：重复执行一段代码直到满足特定条件。

5. 排序算法：

   • 冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序等。

6. 搜索算法：

   • 线性搜索、二分搜索等。

7. 递归：

   • 递归是一种算法设计技巧，函数直接或间接地调用自身。

8. 算法设计原则：

   • 抽象：忽略细节，关注主要问题。
   • 模式识别：识别问题中的通用模式。
   • 递归思维：将问题分解为更小的子问题。

9. 算法分析：

   • 分析算法的效率，包括时间复杂度和空间复杂度。

教材学习中的问题和解决过程

问题：二维数组如何用指针传递？
解答：

方法1：传递指向数组首元素的指针

当有一个二维数组 array[row][col] 时，可以传递一个指向数组首元素的指针，即 array[0] 的地址。在函数中，需要知道数组的列数，以便正确地访问数组元素。

#include <stdio.h>

void printArray(int *array, int rows, int cols) {
    for (int i = 0; i < rows; ++i) {
        for (int j = 0; j < cols; ++j) {
            printf("%d ", array[i * cols + j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main() {
    int array[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };
    int rows = 3, cols = 4;
    printArray((int *)array, rows, cols);
    return 0;
}

在这个例子中，printArray 函数接受一个指向 int 类型的指针 array，以及行数 rows 和列数 cols。在函数内部，我们通过计算 i * cols + j 来访问二维数组的元素。

方法2：传递指向数组第一行首元素的指针

另一种方法是传递一个指向数组第一行首元素的指针，即 array[0] 的地址。这种方法在函数内部不需要知道数组的列数，因为可以通过指针运算来获取。

#include <stdio.h>

void printArray(int (*array)[4], int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; ++i) {
        for (int j = 0; j < 4; ++j) {
            printf("%d ", array[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main() {
    int array[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };
    int rows = 3;
    printArray(array, rows);
    return 0;
}

在这个例子中，printArray 函数接受一个指向包含4个整数的数组的指针 array，以及行数 rows。这里，array 被声明为 int (*array)[4]，表示一个指向有4个整数的数组的指针。在函数内部，我们可以直接使用二维数组的语法 array[i][j] 来访问元素。

两种方法都可以有效地将二维数组传递给函数。第一种方法更灵活，因为它可以在不知道列数的情况下处理不同大小的二维数组；而第二种方法在语法上更接近于传统的二维数组访问方式。

基于AI的学习

计划学习时间:
2小时
实际学习时间:
2小时
改进情况：