计算机导论第五次课后总结
计算机导论第五次课后总结
- 4 程序设计语言
- 4.1 程序设计语言简介
- 4.2 程序设计语言的分类及编程模式
- 4.2.1 机器语言
- 4.2.2 汇编语言
- 4.2.3 高级语言
- 4.2.4 编程模式
- 4.3 高级编程语言介绍
- 4.3.1 BASIC语言
- 4.3.2 PASCAL语言
- 4.3.3 C语言
- 4.3.4 C++语言
- 4.3.5 Java语言
- 4.3.6 Ada语言
- 4.3.7 Logo语言
- 4.3.8 脚本语言
- 4.4 并行程序设计
- 4.4.1 并行程序设计语言
- 4.4.2 并行程序设计语言的编译过程
- 4.4.3 OpenMP
- 5 计算机中的数据
- 5.1 数据
- 5.1.1 数据的定义
- 5.1.2 数据和信息的区别
- 5.1.3 计算机常用的编码方式
- 5.2 数据结构
- 5.2.1 数据结构的定义
- 5.2.2 数据的逻辑结构
- 5.2.3 数据的物理结构
- 5.2.4 常见的数据结构
- 5.3 算法
- 5.4 数据库
- 5.4.1 数据库的定义及特点
- 5.4.2 数据库的体系结构
- 5.4.3 数据库模型
- 5.4.4 关系的操作及结构化查询语言
- 5.4.5 数据库管理系统
- 5.4.6 主流数据库
- 5.5 数据中心
- 5.5.1 数据中心的定义
- 5.5.2数据中心的组成
- 5.5.3 新一代数据中心
4 程序设计语言
4.1 程序设计语言简介
程序设计语言是一组用来定义计算机程序的语法规则。它是一种被标准化的交流技巧，用来向计算机发出指令。它拥有三个元素：语法、语义和语用。语法是指用字符组合成合法语句的规则集合；语义指一条合法语句的含义；语用问题指实现的简易性、应用的效率和编程的方法论，即程序与使用者的关系。
4.2 程序设计语言的分类及编程模式
程序设计语言可以分为机器语言、汇编语言、高级语言三大类：
4.2.1 机器语言
机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的机器指令的集合。它是唯一能被计算机识别的语言。
4.2.2 汇编语言
汇编语言采用助记符来编写出程序，是机器语言的符号化。汇编语言使用起来较繁琐，但占用内存少，运行速度快。
4.2.3 高级语言
高级语言是面向用户的语言，是一种与自然语言相近并为计算机所接受和执行的计算机语言。处理过程如下：
其中，编译是把整个源程序翻译为目标程序，它的全过程为：源程序——词法分析——语法分析——语义分析——中间代码生成——代码优化——目标代码生成——目标程序；汇编是将编译程序运行得到的目标程序翻译为二进制的机器代码。
4.2.4 编程模式
程序设计语言按解决问题的模式分为四种：过程式编程模式、面向对象编程模式、函数式编程模式说明式编程模式。
过程式编译模式的思想是模块化、结构化，它以函数为中心，数据在往往处于从属的位置；面向对象编程模式可定义为：数据抽象+对象类+类继承，它的三个特征为：封装、继承和多态；函数式编程模式支持模块化编程并且允许程序员使用已经存在的函数来开发新的函数，使得程序员能够编写出庞大而且不易出错的程序；说明式编程模式依据逻辑推理的原则响应查询，它是在逻辑推理的基础上发展而来的。
4.3 高级编程语言介绍
4.3.1 BASIC语言
BASIC语言比较好学，可作为初学者的入门语言，也可以作为学习其他高级语言的基础。
4.3.2 PASCAL语言
PASCAL语言具有大量的控制结构，充分反映了结构化程序设计的思想和要求，直观易懂，使用灵活，既可用于科学计算，又能用来编写系统软件。
4.3.3 C语言
C语言是程序设计中广泛使用的计算及高级语言，适合于作为系统描述语言也是通用的程序设计语言，简洁、丰富、可移植性强。
4.3.4 C++语言
C++语言是应用较广的面向对象的程序设计语言，可以实现面向对象的程序设计。
4.3.5 Java语言
Java语言作为一种程序设计语言，具有较强的可移植性、安全性、鲁棒性。它提供了并发机制，可以最大限度的利用网络。
4.3.6 Ada语言
Ada语言是一种表现能力很强的通用程序设计语言，通常用于军用系统的开发。
4.3.7 Logo语言
Logo主要应用于绘图。
4.3.8 脚本语言
脚本语言又称为扩建的语言或动态语言。它是为了缩短传统的编写——编译——链接——运行过程而创建的计算机程序设计语言。计算机系统的每个层次几乎都有一种脚本语言。
4.4 并行程序设计
4.4.1 并行程序设计语言
并行程序设计语言是一种用于并行程序设计的语言，可分为显式并行语言和具有并行编译功能的串行语言。
4.4.2 并行程序设计语言的编译过程
并行编译的过程可分为三个阶段：词法和语法分析、优化、并行代码生成。优化是并行编译的主体，它包括以下三个部分：依赖关系分析、识别；程序转换，主要是循环转换；进程的分配及调度。
4.4.3 OpenMP
OpenMP是一个编译器指令和库函数的集合，主要用于共享式存储计算机上的并行程序设计。
5 计算机中的数据
5.1 数据
5.1.1 数据的定义
数据就是用文字、数字、图形、图像、声音等方式对人、事物、事件等进行的描述。在计算机科学中，数据是指所有能输入计算机并能被计算机程序处理的符号的总称，数字、文本、音频、图形、图像、和视频等统称为数据。
5.1.2 数据和信息的区别
通常来说，输入计算机的字母、数字等符号为数据。如果字母、数字等符号具有一定含义且能帮助人们完成某个动作或做出决策，那么就称它们为信息。需要说明的是，数据是供计算机处理的，信息是供用户使用的。
5.1.3 计算机常用的编码方式
主要有以下几种：ASCII（使用最广泛的西方字符集）、扩展ASCII（拥有128个扩充字符）、Unicode（添加许多东方字符）、UTF-8（相比Unicode节省空间）、GB-2312（汉字标准交换码）、音频编码（采样->量化->编码）、图像编码（研究图像数据的编码方法）。
5.2 数据结构
5.2.1 数据结构的定义
数据结构是程序中数据的一种组织方式，其目的是配合相应的算法编写出好的程序。
5.2.2 数据的逻辑结构
数据的基本逻辑结构有集合、线性结构（一对一）、树形结构（一对多）、图状结构（多对多）。
5.2.3 数据的物理结构
数据的物理结构有顺序存储、链式存储、索引存储等。
5.2.4 常见的数据结构
常见的数据结构有线性表（除首尾节点其它节点均只有一个前驱和后继）、栈（先进后出）、队列（先进先出）、树（分支关系定义的层次结构）、图（由一组顶点和之间的连线构成的抽象数据类型）。
5.3 算法
算法是指由基本的运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤。
算法有以下特性：1.输出；2.输入；3.有穷性；4.确定性；5.可行性。
5.4 数据库
5.4.1 数据库的定义及特点
数据库是一个组织内被应用程序使用的逻辑相一致的相关数据的集合。
数据库具有以下特点：1.数据结构化；2.数据独立性高；3.数据共享性高，冗余度低，易扩充；4.数据由数据库管理系统统一管理和控制。
5.4.2 数据库的体系结构
数据库的体系结构由三级模式和两级映射构成。三级模式分别为：概念模式（数据库数据在逻辑级上的视图）、外模式（数据库用户的数据视图，概念模式的子集）、内模式（数据在数据库内部的表示方式）；二级映射为：外模式/概念模式映射（定义外模式与概念模式之间的对应关系）、概念模式/内模式映射（定义数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系）。
5.4.3 数据库模型
常见的数据库模型有层次模型、网状模型、关系模型。
5.4.4 关系的操作及结构化查询语言
关系的基本操作有：插入、删除、更新、选择。
5.4.5 数据库管理系统
数据库管理系统是定义、创建、维护数据库的一种工具。它由硬件（允许物理上存储数据的计算机硬件系统）、软件（允许用户存取、维护和更新物理数据的程序）、数据（独立于软件的一个实体）、用户（最终用户和应用程序）、规程（数据的其他使用者）。
5.4.6 主流数据库
主要有这些数据库：Oracle数据库（适用于作为大型和超大型应用系统的数据库）、Microsoft SQL Server数据库（适合小、中、大型应用程序）、MySQL数据库（适用于中小型网站）、Sybase数据库（性能高、安全性高、可跨平台）、DB2数据库（操作简单，适用于大型企业）。
5.5 数据中心
5.5.1 数据中心的定义
数据中心是在一个物理空间内实现数据集中处理、存储、传输、交换、管理的一整套复杂的设施。
5.5.2数据中心的组成
数据中心从功能上可以分为核心计算机机房和其他支持空间。
5.5.3 新一代数据中心
新一代数据中心的主要发展趋势为：1.绿色环保；2.虚拟化和云计算；3.整合；4.模块化；5.灵活性。