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第一节 计算机 计算 计算思维
电子自动计算——计算机系统
组成:输入 控制与计算(cpu)储存设备(内存与外存)输出 发展趋势:微型化 大型化 智能化 网络化 计算思维➢实验思维: 实验 ➔ 观察 ➔ 发现、推断与总结. ---观察与归纳 ➢理论思维: 假设/预设 ➔ 定义/性质/定理 ➔ 证明. ---推理和演绎 ➢计算思维: 设计, 构造 与 计算. ---设计与构造 0和1思维 程序思维 递归思维 ◼“0和1”思维--符号化➔计算化➔自动化 ➢0和1是实现任何计算的基础;社会/自然与计算融合的基本手段; 0和1是 连接硬件与软件的纽带;0/1是最基本的抽象与自动化机制。 ◼“程序”思维--千变万化复杂功能的构造、表达与执行 ➢程序是基本动作(指令)的各种组合,是控制计算系统的基本手段 ◼“递归”思维--无限事物及重复过程的表达与执行方法 ➢递归是最典型的构造程序的手段;递归函数是可计算函数的精确的数学 描述;递归函数是研究计算学科理论问题的基础 第二节 符号化 计算化 自动化 0和1与逻辑基本逻辑运算:与 或 非 抑或
用0表示假 1表示真
“与”运算(AND):有0为0 全1为1
“或”运算(OR):有1为1 全0为0
“非”运算(NOT): 非0则1 非1则0
“异或”运算(XOR):相同为0 不同为1
在8位计算机中 前五位表示一个小数的整数部分 后三位表示小数部分 但是最大只能表示31.875 精度和范围都太小啦 所以我们一般使用浮点数 举例
利用指数达到浮动小数点的效果 从而可以灵活地表达更大范围的实数 分为单精度32位和双精度64位 使用IEEE754标准 类似科学计数法 几个概念: 数符S 放在第一位表示正负0为负1为正 阶码P 放在数符后面表示2的几次方 尾数M 放在阶码后面表示有效数字部分转换步骤: 将所给数转换为二进制数 用二进制的科学计数法表示 即调整阶码 使尾数最高位为1 然后将这个最高位的1和小数点一起隐含表示(省略这个1)得到尾数 将上一步规格化后的阶码加上127/1023,并且转换为二进制 按照符号位、阶码、尾数有效位的顺序 依次写出即可单精度:符号位占1位 阶码占8位 尾数占23位 双精度:符号占1位 阶码占11位 尾数占52位 举例
用编码(唯一性 公共性 易于记忆/便于识认性)表示
例如
ASCII表 见C语言笔记1
BCD码 用4位0和1的不同组合(与进位制保持一致)表示10个十进制组合
unicode码 囊括了世界上所有字符
电信号转换为数字信号 高电平为1低电平为0
通过二极管三极管实现与或非门
然后集成化 用已验证的一位加法器 封装构造成复杂的高层电路 就可以处理复杂逻辑运算啦
如2-4译码器
计算系统=基本动作+指令+程序执行机构
指令=控制基本动作执行的命令 组合-抽象-构造
程序=基本动作指令的组合或执行序列 用以实现复杂的动作
程序执行机构=解释并调用指令的机构
组合
由数值到基本运算式嵌套
抽象
命名计算对象和构造 类似宏定义 要易懂的名字
递归与迭代
比如数列 通项公式就是递推式 可依次计算每一项
比如p(i)为真(递归基础) 则p(i+1)也为真(递归步骤) 就是数学归纳法
递归是抽象的表达方法 用递归定义无限的相似事物 是程序构造步骤 自身调用自身 高阶调用低阶 构造无限的计算步骤 是执行过程 由后向前带入 由前向后计算 拆解到递归基础
递归包含了递推(迭代) 但递推(迭代)不能覆盖递归
递推是简单的重复 递归是层层套用知道递推基础
递归
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