计算机科学导论复习大纲(改)

计算机科学导论复习大纲
1. 学科根本问题：什么能被（有效地）自动进行。

他来源于对算
法理论、数理逻辑、计算模型、自动计算机器的研究，并与存
储式电子计算机的发明一起形成于20世纪40年代初期
2. 学科知识体的三个层次：分支领域（Area）【分为→】知识单
元（Unit）【分为→】知识点（Topic）
3. 计算学科三个学科形态（过程）：抽象、理论、设计
4. 哈密尔顿回路问题：访问除原点外每个结点一次，对于任一图
无法判断是否存在哈密尔顿回路
欧拉回路问题：访问每条边一次，对于任一图可以判断是否存在欧拉回路
5. 要完成n个盘子的梵天塔的移动，最少需要：
6. P类问题：所有在多项式时间内可以求解的问题，此问题采用确
定性算法
NP类问题：所有在多项式时间内可以验证的问题，此问题采用非确定性算法
7. NP完全性问题：NP类中某些问题的复杂性与整个类的复杂性有
关，当这些问题中任何一个存在多项式时间算法时，则所有NP
问题都是多项式时间可解，这些问题被称为NP完全性问题
8. 停机问题：针对任意给定的图灵机和输入，寻找一个一般的算
法（或图灵机），用于判定给定图灵机在接收了初始输入后能
否到达终止状态，即停机状态。

若能找到，则停机问题可解；
否则，不可解
【简言之→】我们能不能找到这样一个测试程序，它能判断出任意的程序在接收了某个输入并执行后能不能终止
9. 贪婪准则：
1）每次都选择价值最大的物品装包
2）每次都选择重量最小的物品装包
3）每次都选择价值密度（价值/重量）最大的物品装包
10. 程序的三种基本结构：
P
T
F
A
A
P
B
A
B
1）顺序结构 2）选择结构 3）循环结构
11. Internet软件的层次结构：
OSI的分层：物理→链路→网络→传输→会话→表示→应用
TCP/IP（现用）的分层：物理→链路→网络→传输→应用
12. 超文本传送协议：HyperText Transfer Protocol（HTTP）
13. 图灵：电子计算机的理论和模型是由英国数学家图灵建立的
14. 图灵机：图灵机属于理论形态
15. 冯·诺依曼：冯·诺依曼为美籍匈牙利科学家
16. 冯·诺依曼计算机五大特点（又称存储程序特点）：
1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入及输出设备五部分组成2）程序与数据置于同一存储器；指令和数据均可送至运算器运算3）数据以二进制表示
4）顺序执行指令
5）机器以运算器为中心
17. EMIAC：EMIAC是第一台真正工作的计算机，他相当于CPU
18. Brooks hear：Brooks hear在其著作《计算机科学导论》中给出
一个基于冯·诺依曼计算机体系结构的程序执行实例
19. 执行程序的机器指令集：
操作码操作
数
描述
1RXY 将内存XY单元中的数据取出，存入寄存器R
中
2RXY将数XY存放到寄存器R中
3RXY将寄存器R中的数据存入主存地址为XY的单
元中
40RS将寄存器R中的数存入寄存器S中
5RST 将寄存器S与T中用二进制补码表示的数相加，结果存入寄存器R中
6RST 将寄存器S与T中用浮点数表示的数相加，结
果存入寄存器R中
7RST 将寄存器S与T中的数进行或运算，结果存入
寄存器R中
8RST 将寄存器S与T中的数进行与运算，结果存入
寄存器R中
9RST 将寄存器S与T中的数进行异或运算，结果存
入寄存器R中
A R0X 将寄存器S中的数右移X次，每次将最低位移出的数字放在最高位的空缺中
B RXY 若寄存器R中的数与寄存器0中的相同，就将内存XY单元中的数据（跳转指令）存入程序计数器中；否则，按原来的顺序继续执行
C000停机，C000
如：1A43【表示→】将43单元中的数据取出，存入寄存器A中20. 计算机语言：机器语言（机器指令）【高级→】汇编语言【高
级→】高级语言
21. 机器指令：机器指令是计算机硬件能够直接识别和运行的语
言，由操作码和操作数组成
22. 高级语言：高级程序设计语言是一种无需了解计算机内部即能
运用的语言
23. CISC：复杂指令系统计算机
24. RISC：精简指令系统计算机
25. 程序设计_语言翻译系统的三部分：
1）汇编语言翻译系统
2）高级程序设计语言编译系统
3）高级语言翻译系统
26. 算法的重要特性：
1）有穷性（又称有限性）
2）确定性
3）输入
4）输出
5）能行性（又称正确性）
27. 流程图：流程图是描述算法的常用工具，它采用美国国家标准
化协会（American National Standard Institute , ANSI）规定的一组图形符号来表示算法
28. 算法分析考虑的三个问题：
1）算法的时间杂度
2）算法的空间杂度——执行过程中所占存储空间的大小
3）算法是否便于阅读、修改和测试
29. 线性表：
1）后进先出（栈）
2）先进先出（队列）
30. 图：图是由结点和连接这些结点的边所组成的集合
31. 程序：每个程序都具有一个单一的、不可分的结构，它规定了
某个数据结构上的一个算法
32. 程序= 算法+ 数据结构：此公式是1976年由瑞士计算机科学家
尼科莱·沃恩提出的
33. 软件 = 程序 + 文档：软件一般指计算机系统中的程序及其文档
34. 软件分类：系统软件（不做事）、支撑软件（工具）、应用软
件
35. 单位转换：
1K = 1024（）位
1M = 1024K
1G = 1024M
1T = 1024G
36. 二进制代码：计算机中数值数据信息、字符、图像及汉字等信
息用二进制代码形式表示；微机中主要使用的二进制编码为
ASCII码
37. ASCII码：目前采用的字符编码是由美国国家标准局（American
National Standards）制定的国际标准信息交换码（American Standard Code for Information Interchange , ASCII）
38. 浮点数：计算机中浮点数由阶码与尾码组成
39. 布尔代数：由0和1组成的集合以及定义在其上的“3个运算”构成
40. 半加器真值表：
输入输出
000
011
101
110
41. 理论：从数学的角度来说，理论是基本概念、基本原理或定律
以及由这些概念与原理逻辑推理出来的结论组成的集合
42. 公理化方法：公理化方法是一种构造理论体系的演绎方法，它
是从尽可能少的基本概念、公理出发，运用演绎推理规则，推出一系列的命题，从而建立整个理论体系的思想方法；公理化方法是构建理论体系的常用方法
43. 公理系统需满足的三条件：无矛盾性、独立性、完备性
44. 形式验证：形式验证是基于已建立的形式规格，对规格系统的
相关特性进行分析和验证，以评判系统是否满足期望的特征；
形式验证的主要技术包括模型检验、定理证明以及模型检验与定理证明的结合
45. 系统科学：系统科学是探索系统的存在方式和运动变化规律的
学问，是对系统本质的理性认识，是人们认识客观世界的一个知识体系
46. 几种常用的系统科学方法：
1）系统分析法
2）信息方法
3）功能模拟方法
4）黑箱方法
5）整体优化方法
47. 结构化方法：结构化方法是计算学科的一种典型的系统开发方
法。

它采用了系统科学的思想方法，从层次的角度自顶向下地分析和设计系统；结构化方法起源于结构化程序设计语言，其核心问题是模型问题
48. 结构化程序设计概念：结构化程序设计概念是由Dijkstra提出
的，其实质是控制程序设计的复杂性
49. 结构化程序设计方法的要点：
1）无go to语句
2）一入口一出口
3）自顶向下逐步求精
其中1和2是解决程序结构规范的问题；3是解决将大化小、将难化简的求解方法的问题
50. 结构化方法遵循的基本原则：
1）抽象原则
2）分解原则
3）模块化原则
51. 面向对象方法：面向对象（Object-Oriented , OO）方法是以面向
对象思想为指导进行系统开发的一类方法的总称。

这类方法以对象为中心，以类和继承为结构机制来抽象现实世界，并构建相应的软件系统；与结构化方法一样，面向对象方法也起源于面向对象程序语言，且其核心问题也是模型问题；用于面向对象技术的软件开发项目主要采用转换模型
52. 面向对象模型遵循的基本原则：
1）抽象原则
2）封装原则
3）模块化原则
4）层次原则
53. 理查德·海明：发明纠错的数学家是理查德·海明
54. 乔布斯：今年10月，计算机行业的伟人乔布斯病逝
55. 计算机根据用途及适用范围的分类：通用计算机和专用计算机
（手机等）
56. 第五代计算机的特征：人工智能
57. CPU主要组成部分：运算器和控制器
58. MHZ：计算机系统时钟的速度用MHZ（兆赫兹）表示
59. 指令的执行步骤：
1）取指令
2）分析指令
3）执行指令
4）写回寄存器或内存
60. RAM：用来存放正在执行的程序指令或所需数据的存储器为
RAM
61. 外存：
1）磁带（工作在顺序存取方式）
2）磁盘（工作在直接存取方式）
62. ARPANET：Internet起源于第一个计算机网络ARPANET，由美国
高级国防研化署研制
63. 网络分类：局域网、城域网、广域网
64. IP地址：IP地址共32位（4个字节）二进制数，即4个0~255的数
字
65. 网格：下一代因特网（外网）主要指网格（分摊任务至其他电
脑以加快网速）
66. 网站后缀：
1）com：company商业网站
2）gov：government政府网站
3）edu：education教育网站
cn表示China
67. yahoo:雅虎为搜索引擎
68. PGP软件：PGP主要为E–mail提供安全服务
69. 链接：超文本中不同信息间通过链接进行连接
70. exe：病毒最可能出现在exe文件中
71. 防火墙：能防止内部网络受外部攻击的是防火墙
72. RSA：目前最成功的公钥密码（非对称密码）体制为RSA；密钥
密码（对称密码）体制为DES
73. 数字签名（用电子方式确认姓名）的功能：
1）发送方不能否认所发消息的内容
2）接收方确认消息来源于指定发送者
3）接收方不能伪造发送内容
74. 信息安全三要素：
1）保密性：阻止未经授权的用户读取数据
2）完整性：阻止未经授权的用户修改或删除数据
3）可用性：保证授权实体在需要时可以使用系统
75. 共享软件：在一实验性范围内，可免费得到软件的拷贝权
76. 自由软件：不受限制地自由使用、复制、研究、修改和分发的
软件
77. 操作系统：用来管理计算机系统的硬件、软件资源，控制程序
运行，改善人机界面和为应用软件提供支持的软件系统；操作
系统是最靠近硬件的一种软件，他把硬件改造成为功能更加完
善的虚拟机器，使得对计算机系统的使用和管理更加方便
78. 操作系统的安装：安装操作系统时，有时需要从光盘启动，这
时需改变启动时的顺序，在CMOS中进行设置
79. 常用的操作系统：Windows、MS-DOS、Unix、Linux
80. 操作系统分类：
1）分时操作系统
2）实时操作系统：计算机过程控制系统通常采用实时控制系统
3）网络操作系统
4）批处理操作系统
81. ‘ins’：键盘上用于切换插入或改写两种状态的键是‘ins’
82. 数据库系统（DBS）的组成：
1）数据库（DB）
2）数据库管理系统（DBMS）：数据库系统的核心
3）数据库管理员（DBA）
4）数据库应用程序
5）用户
83. 多媒体信息的最重要特性：继承性
84. BMP：图像文件格式
85. MPEG：运动图像压缩编码
86. MIS：管理信息系统
87. UML：统一建模语言
88. 创新的两大特点：新颖性、价格性
89. 信息系统设计的主要步骤：
1）概念设计
2）逻辑设计
3）物理设计
例
1.设有三件物品，价值；重量；背包容量，使用三种贪婪原则取得解，判断是否为最优解
2.将下列自然语言用Brooks hear给出的机器指令描述
1）将十六进制数A0装入寄存器0
2）将寄存器1中的值右移3位
3）将地址为E8内存单元的值装入寄存器A
4）若寄存器A与寄存器B的值相等，则跳转到地址为00的内存单元所存储的指令执行
5）将寄存器6和寄存器8中的内容相与
6）将寄存器1的内容存入地址为D2的内存单元中
3.在Brooks hear给出的机器中，假设内存单元地址从00开始，用机器语言写一个程序，用来计算内存单元B1、C1、D1中的值，将结果放入E1
4.进制转换：二进制↔十进制、八进制↔十进制、十六进制↔十进制、二进制↔八进制、二进制↔十六进制
5.补码：原码→反码→补码（注意取值范围）。