中國大學MOOC大學計算機計算思維的視角概述題答案

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1、概述題 第一單元 什么是信息素養(yǎng)？信息素養(yǎng)包括哪些方面？ 信息素養(yǎng)是指人們利用網(wǎng)絡和各種軟件工具通過確定、查找、評估、組織和有效地生產(chǎn)、使用、交流信息，來解決實際問題或進行信息創(chuàng)造的能力。 信息素養(yǎng)包括四個方面，分別是：信息意識；信息知識；信息能力；信息道德。 什么是信息社會？信息社會有哪些主要特征？ 信息社會是指以信息技術為基礎，以信息產(chǎn)業(yè)為支柱，以信息價值的生產(chǎn)為中心，以信息產(chǎn)品為標志的社會；信息社會是指信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)展并在產(chǎn)業(yè)結構中占優(yōu)勢的社會。 信息社會的主要特征： 1、經(jīng)濟領域的特征 （1）在信息社會中，信息、知識成為重要的生產(chǎn)力要素，和物質(zhì)、能量一起構成社會賴以生

2、存的三大資源；（2）在信息社會，勞動者的知識成為基本要求，勞動力結構出現(xiàn)根本性的變化，從事信息職業(yè)的人數(shù)與其它部門職業(yè)的人數(shù)相比已占絕對優(yōu)勢； （3）信息社會是以信息經(jīng)濟、知識經(jīng)濟為主導的經(jīng)濟，它有別于農(nóng)業(yè)社會是以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟為主導，工業(yè)社會是以工業(yè)經(jīng)濟為主導的經(jīng)濟。在國民經(jīng)濟總產(chǎn)值中，信息經(jīng)濟所創(chuàng)產(chǎn)值與其它經(jīng)濟部門所創(chuàng)產(chǎn)值相比已占絕對優(yōu)勢； （4）能源消耗少，污染得以控制。 2、社會、文化、生活方面的特征 （1）社會生活的計算機化、自動化； （2）擁有覆蓋面極廣的遠程快速通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)以各類遠程存取快捷、方便的數(shù)據(jù)中心； （3）生活模式、文化模式的多樣化、個性化的加強； （4）可供個

3、人自由支配的時間和活動的空間都有較大幅度的增加； （5）科技與人文在信息、知識的作用下更加緊密的結合起來。 3、社會觀念上的特征 （1）尊重知識的價值觀念成為社會之風尚； （2）社會中人具有更積極地創(chuàng)造未來的意識傾向； （3）人類生活不斷趨向和諧，社會可持續(xù)發(fā)展。 在哲學和邏輯學上，將思維分為形象思維與邏輯思維兩種主要的思維形態(tài)，對于計算思維，你如何理解？ 計算思維又叫構造思維，以設計和構造為特征，以計算機學科為代表的。它是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類行為。其本質(zhì)是抽象和自動化，通過約簡、 嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個

4、我們知道怎樣解決的問題，如同“讀、寫、算”能力一樣，計算思維也是我們每個人都必須具備的思維能力。 大體來說計算思維有以下幾個特點： （1）計算思維是一種遞歸思維。它是并行處理。它是把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼。對于別名或賦予人與物多個名字的做法，它既知道其益處又了解其害處。對于間接尋址和程序調(diào)用的方法，它既知道其威力又了解其代價。它評價一個程序時，不僅僅根據(jù)其準確性和效率，還有美學的考量，而對于系統(tǒng)的設計，還考慮簡潔和優(yōu)雅。 （2）計算思維采用了抽象和分解來迎接龐雜的任務或者設計巨大復雜的系統(tǒng)。它是選擇合適的方式去陳述一個問題，或者是選擇合適的方式對一個問題的相關方面建模使其易于處理。

5、它是利用不變量簡明扼要且表述性地刻畫系統(tǒng)的行為。它是我們在不必理解每一個細節(jié)的情況下就能夠安全地使用、調(diào)整和影響一個大型復雜系統(tǒng)的信息。它就是為預期的未來應用 而進行的預取和緩存。 （3）計算思維是按照預防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式從最壞情形恢復的一種思維。它稱堵塞為“死鎖”，稱約定為“界面”。計算思維就是學習在同步相互會合時如何避免“競爭條件”的情形。 （4）計算思維利用啟發(fā)式推理來尋求解答，就是在不確定情況下的規(guī)劃、學習和調(diào)度。它就是搜索、搜索、再搜索，結果是一系列的網(wǎng)頁，一個贏得游戲的策略，或者一個反例。計算思維利用海量數(shù)據(jù)來加快計算，在時間和空間之間，在處理能力和存儲容量

6、之間進行權衡。 當今的信息社會已經(jīng)離不開計算機了，未來的社會一定更需要計算機來加速實現(xiàn)美好的愿景。在大學校園里接受高等教育的我們有責任首先成為具有計算思維能力的先驅者和促進者，大家首先要齊心協(xié)力地用計算思維的觀念和能力把自己武裝起來，再用自己的切身體會去引導更多的人們具有計算思維的觀念，再把計算思維的觀念提升到計算思維的能力。我堅信：通過大家的共同努力，一定能把國際上流行的“2050年全世界的每一個公民都應具有計算思維能力”的預言變成現(xiàn)實！ 第二單元 簡述電子計算機發(fā)展的歷程，說明每一代電子計算機的主要特點。 第一代計算機（1946年～1956年） 特點： 采用電子管作基礎元件；使

7、用汞延遲線作存儲設備，后來逐漸過渡到用磁芯存儲器；輸入、輸出設備主要是用穿孔卡片；用戶使用起來很不方便，系統(tǒng)軟件非常原始，用戶使用二進制機器語言進行編程。 第二代計算機（1957年～1964年） 特點： 晶體管作為基礎元件，大量采用晶體管和印刷電路，計算機體積不斷縮小，功能不斷增強。編程語言開始使用計算機高級程序語言FORTRAN和COBOL等。 第三代計算機（1965年～1969年） 特點： 采用中、小規(guī)模集成電路，機種多樣化、系列化，外部設備品種繁多，并開始與通信設備相結合，從而發(fā)展為由多機組成的計算機網(wǎng)，從此計算機走入了網(wǎng)絡時代。 第四代計算機（1970年～） 特點：

8、從1970年以后采用大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路為主要電子器件。在大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的基礎上，人們研制成功了微處理器。微處理器的出現(xiàn)，使計算機更加小型化，制造成本不斷降低。 微處理器的發(fā)展，也經(jīng)歷了若干代，主要是4位、8位、16位、32位、64位的微處理器。 隨著集成電路集成度和MPU主頻的不斷提高，沿著這條思路的繼續(xù)提高計算機性能優(yōu)越來越困難。從2006年開始，出現(xiàn)多核，新的計算機體系結構研發(fā)越來越引起人們的關注，并行計算，新型計算機的研究越來越多，計算機的發(fā)展進入了一個新的時期。 什么是操作系統(tǒng)？簡述操作系統(tǒng)的基本功能。 操作系統(tǒng)的概念： 操作系統(tǒng)是管理和控制計算機

9、硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統(tǒng)軟件，其它軟件都是在操作系統(tǒng)的支持下運行。 操作系統(tǒng)的主要功能是計算機硬件資源、信息資源管理，程序控制和人機交互。計算機系統(tǒng)硬件資源包括：中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，鍵盤，鼠標，顯示器，打印機等。信息資源指的是存放于計算機內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如文件，程序，系統(tǒng)軟件等。 具體的講，一個操作系統(tǒng)的基本功能可分為以下幾個方面： 處理器管理，進程管理 內(nèi)存管理 文件管理系統(tǒng) 外圍設備管理，設備驅動程序 用戶界面 除此之外，還包括： 網(wǎng)絡通訊 安全機制 簡述中央處理器CPU的組成及各部分的功能。 CPU的概念： 中

10、央處理器是一臺計算機的運算核心和控制核心，其主要功能是根據(jù)計算機指令進行算術邏輯運算。 CPU的組成： CPU由運算器、控制器和寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構成。 各部分的功能： 運算器，即算術邏輯單元是CPU的執(zhí)行單元，由“與”門和“或”門電路構成，主要功能是進行二位元的算術邏輯運算。 控制器，負責指令譯碼，并且發(fā)出為完成每條指令所要執(zhí)行的各個操作的控制信號，啟動ALU單元完成運算。 寄存器，包括通用寄存器、專用寄存器和控制寄存器。通用寄存器用來保存指令執(zhí)行過程中臨時存放的寄存器操作數(shù)和中間（或最終）的操作結果。專用寄存器是為了執(zhí)行一些特殊操作所需用的寄存器。

11、 總線，是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信線路，它是由若干條導線組成。按照所傳輸?shù)男畔⒎N類不同，計算機總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。 第三單元 什么是遞推法和遞歸法？兩者在思想上有何聯(lián)系？ 遞推法概念： 遞推算法是一種根據(jù)遞推關系進行問題求解的方法。通過已知條件，利用特定的遞推關系可以得出中間推論，直至得到問題的最終結果。遞推算法分為順推法和逆推法兩種。 遞歸法概念： 在計算機編程中，一個函數(shù)在定義或說明中直接或間接調(diào)用自身的編程技巧稱為遞歸。通常把一個大型復雜的問題層層轉化為一個與原問題相似的規(guī)模較小的問題來求解，遞歸

12、策略只需少量的程序就可描述出解題過程所需要的多次重復計算，大大地減少了程序的代碼量。遞歸做為一種算法在程序設計語言中廣泛應用。 兩者的聯(lián)系： 在問題求解思想上，遞推是從已知條件出發(fā)，一步步的遞推出未知項，直到問題的解。從思想上講，遞歸也是遞推的一種，只不過它是對待解問題的遞推，直到把一個復雜的問題遞推為簡單的易解問題。然后再一步步的返回去，從而得到原問題的解。 簡述選擇排序和交換排序的基本思想，并簡述簡單選擇排序和冒泡排序的基本過程。 選擇排序概念： 選擇分類是一種最簡單、平均性能最低的排序方法。其基本思想是：從被排序的文件（或表）中依次選出關鍵字最小、次小、…的記錄，從而實現(xiàn)排序。

13、 交換排序概念： 交換類排序就是將兩兩元素進行比較，如果發(fā)生逆序，即Ri>Rj（i

14、Rn-2，直到R2和R1比較。這樣，第一遍結束后，將把關鍵值最小的元素移到了第一個單元。最小的元素就像“氣泡”一樣冒到了頂上，共比較n-1次。 第2遍：和第1遍一樣，依次將Rn和Rn-1進行比較、Rn-1和Rn-2，直到R3和R2比較。這樣，第2遍結束后，將把關鍵值次小的元素移到了第2個單元。共比較n-2次 繼續(xù)上述過程，逐遍進行，在進行i遍時，在前i-1遍得到的結果中，Rn,Rn-1,Rn-2,…,Ri+1和Ri依次兩兩比較，如發(fā)生逆序，則交換位置。 第四單元 什么是數(shù)據(jù)類型？在計算機程序設計語言中，引入數(shù)據(jù)類型有何意義？ 所謂數(shù)據(jù)類型，就是對具有同類性質(zhì)的數(shù)據(jù)的抽象，它是計算機程

15、序設計語言中的特有的概念。在計算機程序中，數(shù)據(jù)通過變量來存儲，數(shù)據(jù)類型用于聲明變量，即：每一個變量都對應特定的數(shù)據(jù)類型。 引入數(shù)據(jù)類型的意義： 1． 數(shù)據(jù)類型決定變量存儲空間的大小 在程序設計語言中，數(shù)據(jù)通過變量來存儲。用戶聲明一個變量，即聲明一個變量名及其數(shù)據(jù)類型。編譯器可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型為該變量分配一段固定大小的內(nèi)存空間，空間的大小決定了數(shù)據(jù)的取值范圍。 2． 數(shù)據(jù)類型決定數(shù)據(jù)的存儲方式 在計算機中，雖然數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用二進制，但不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)其存儲方式不同。數(shù)據(jù)類型對應具體的存儲方式。 3． 數(shù)據(jù)類型決定數(shù)據(jù)的操作運算， 不同類型的數(shù)據(jù)，其可以實施的運算不同。編譯器通過檢

16、查數(shù)據(jù)運算，來發(fā)現(xiàn)一些不規(guī)范的數(shù)據(jù)操作運算。 對于數(shù)據(jù)類型的上述性質(zhì)，為數(shù)據(jù)在計算機的表達和存儲提供了具體方法。同時，也使得程序能夠對內(nèi)存的存儲的二進制數(shù)能夠正確地解析，從而獲得正確的語義?？梢?，數(shù)據(jù)類型的概念對數(shù)據(jù)存儲、保證程序語義的一致具有重要作用。此外，在程序運行中，數(shù)據(jù)的一致性檢查還可以及時發(fā)現(xiàn)用戶輸入數(shù)據(jù)錯誤，使程序運行更加可靠。 同一操作，不同的存儲結構，其實現(xiàn)算法的時間復雜性不同。以線性表L求元素個數(shù)Length(L)操作和取元素Get(L,i)操作為例，說明同一操作在不同存儲結構下算法的時間復雜性。 求線性表L中的元素個數(shù)操作Length(L)： （1）對于順序存儲結構

17、，存儲結構中已經(jīng)保存了元素個數(shù)，因此，只需要返回L.length即可。時間復雜性為O(1)。 （2）對于鏈式存儲結構，需要遍歷整個鏈表，才可以求得元素個數(shù)，時間復雜性為O(n)。 （3）在鏈式存儲中，數(shù)據(jù)結構的定義不是絕對的，可以定義一個特別的頭結構，增加一個域，記錄結點個數(shù)，結點個數(shù)隨著插入和刪除結點而變化，這樣可以不便利整個鏈表，而直接返回元素個數(shù)。當然這將增加存儲空間。 取線性表L中的第i個元素Get(L,i)操作： （1）在順序存儲結構中，元素都是連續(xù)存放的，可以通過數(shù)組下標直接找到元素并返回，因此時間復雜性為O（1）。 （2）在鏈式存儲結構中，必須要從頭結點開始，

18、依次遍歷前面的i-1個元素，才能找到第i個元素，因此，時間復雜性為O(n)。 第五單元 簡述Web應用和傳統(tǒng)計算機程序（軟件）的區(qū)別 （1）程序構成不同。傳統(tǒng)的應用程序通常是由一個exe文件和相關的dll庫構成，而Web應用則是由一個主目錄及其包含的子目錄和大量網(wǎng)頁文件構成。 （2）運行環(huán)境不同。傳統(tǒng)應用程序在操作系統(tǒng)上運行，而Web網(wǎng)頁中的程序包含了服務端的腳本程序和客戶端腳本程序，服務端的腳本程序在Web服務器上運行，客戶端腳本程序在Web瀏覽器中運行。 （3）應用界面不同。傳統(tǒng)的程序通常有特定的用戶界面，包括窗口、菜單、工具按鈕和對話框等概念；而Web應用由一系列的網(wǎng)頁構成，頁

19、面設計沒有統(tǒng)一標準，頁面之間通過超鏈接等方式打開。 隨著計算機技術及應用的發(fā)展，計算機程序也經(jīng)歷了從計算機程序，到計算機軟件，到計算機應用的發(fā)展變化，簡述你對計算機程序概念的理解。 計算機程序是指用戶為了達到某種目的而編寫的可以控制計算機運行的一組指令序列。一般情況下，計算機程序的功能是相對單一、規(guī)模較小的。隨著計算機程序的規(guī)模越來越大，計算機程序概念的內(nèi)涵和外延也在不斷發(fā)展，計算機軟件和計算機應用則是計算機程序發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。計算機軟件一般是指計算機程序和相關的文檔，文檔用于向用戶闡明程序的相關信息。計算機應用的外延則更加廣泛，它不僅包含了計算機程序、各種文檔，還包含了運行環(huán)境和用

20、戶，共同構成一個計算機應用系統(tǒng)。 有C語言程序代碼如下（為描述方便，每一行前加了行號） （1）#include （2）void main(void) （3）{ （4） int x,width=0; （5） scanf("%d",&x); （6） while (x>0) （7） { （8） width++; （9） x = x/10; （10） } （11） printf("wid=%d",width); （12）} 閱讀上述程序，回答問題： （1）第1行的功能是什么？ 把需要的頭函數(shù)包含進來 （2）在

21、第2行中，main函數(shù)前面為什么有void？ 函數(shù)不需要返回值 （3）第4行的功能。 定義兩個整形變量x和width，并給width賦初值0 （4）設輸入整數(shù)356，寫出執(zhí)行該程序的運行結果 3 （5）說明該程序的功能 輸入一個整數(shù)，判斷該整數(shù)為幾位整數(shù) 第六單元 從網(wǎng)絡模型，網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡設備綜合理解計算機網(wǎng)絡通信的基本過程。 網(wǎng)絡模型：一般是指OSI七層（應用、表示、會話、傳輸、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)鏈路、物理層）參考模型和TCP/IP四層（應用、傳輸、internet層和網(wǎng)絡接入層）參考模型。 ?????? 網(wǎng)絡協(xié)議：網(wǎng)絡協(xié)議為計算機網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的

22、集合。網(wǎng)絡協(xié)議是由三個要素組成：語義、語法和時序。由起初的NCP到現(xiàn)在普遍使用的TCP/IP協(xié)議。 ?????? 網(wǎng)絡設備：它是計算機網(wǎng)絡鏈接的物理實體和器件的總稱?；镜木W(wǎng)絡設備有：計算機（無論其為個人電腦或服務器）、集線器、交換機、網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關、網(wǎng)絡接口卡（NIC）、無線接入點（WAP）、打印機和調(diào)制解調(diào)器。 ???? 計算機網(wǎng)絡是利用通訊設備和線路將分布在不同地理位置的具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)連接起來，在功能完善的網(wǎng)絡軟件、網(wǎng)絡通訊協(xié)議和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等的控制下，進行數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)資源共享互操作和協(xié)同工作的系統(tǒng)。 計算機網(wǎng)絡通信的基本過程就是由網(wǎng)絡設備通過通訊設備連接起來的通訊

23、網(wǎng)絡借助網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)通訊和資源共享的過程。一般情況下，在互聯(lián)網(wǎng)模式下，應用的網(wǎng)絡協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡模型就是OSI模型。 什么是瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）三層架構，畫圖并簡要說明，簡述網(wǎng)頁瀏覽的基本過程。 B/S三層架構： 第一層為客戶端表示層，只保留Web瀏覽器程序，不存放任何應用程序。 第二層是應用服務器層，由一臺或多臺Web服務器組成，處理應用中的所有業(yè)務邏輯，以及執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫的訪問等。 第三層是數(shù)據(jù)中心層，安裝數(shù)據(jù)庫服務器，負責整個應用中的數(shù)據(jù)存儲、查詢和更新等操作。 網(wǎng)頁瀏覽的基本過程： （1）在客戶端的瀏覽器地址欄中，用戶輸入要

24、訪問的網(wǎng)頁網(wǎng)址URL，按回車確認。 （2）Web服務器收到客戶的HTTP請求，根據(jù)URL中指定的路徑和網(wǎng)頁文件，調(diào)出相應的網(wǎng)頁文件。如果客戶要瀏覽的頁面是普通的html頁面，Web服務器將把該頁面直接發(fā)送給用戶。如果是服務器頁，Web服務器將把該頁面交給應用服務器，由應用服務器執(zhí)行頁面中的服務器端腳本程序，執(zhí)行完后，將執(zhí)行結果返給Web服務器，Web服務器再將頁面發(fā)送到客戶端。 （3）在客戶端，Web瀏覽器接收Web服務器返回的網(wǎng)頁文件，文檔在瀏覽器中被打開，瀏覽器按照從上到下的順序顯示網(wǎng)頁內(nèi)容，如果存在客戶端腳本程序，則解釋執(zhí)行客戶端腳本程序，直到網(wǎng)頁文檔的結束。 互聯(lián)網(wǎng)時代是一個“不

25、怕做不到，就怕想不到”的時代，列舉你所熟悉的互聯(lián)網(wǎng)應用，談談你對這些應用創(chuàng)新的感想和從中受到的啟發(fā)。 我所熟悉的互聯(lián)網(wǎng)應用有 支付寶，它打破了現(xiàn)有國有壟斷的銀行體系； QQ、微信，它們正在開辟著一個多媒體互聯(lián)網(wǎng)通訊的新時代； 滴滴出行，通過提供不同的出行服務，讓乘客享受到便捷、安全、有品質(zhì)、服務好的體驗。 我從中收到的啟發(fā)： （1）我們要解放思想，積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)革命的到來； （2）努力學習科學文化知識，積極掌握互聯(lián)網(wǎng)技術和本領，增強創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。 人類問題求解的一般思維過程是什么？簡要說明。 （1）問題分析。對問題給出的條件、目標和任務進行研究，明確問題的基本含義。對問

26、題涉及的方方面面進行分析，消除對問題的疑問，做到對問題有一個非常清晰明確的定義。 （2）提出假設。解決問題的方法和途徑通常是以假設的形式出現(xiàn)。假設的提出需要一定的條件，它建立在問題分析、人的知識和經(jīng)驗之上。 （3）檢驗假設?？梢苑譃閷嵺`檢驗和理論驗證。對問題給定相應的數(shù)據(jù)，檢查假設的結果是否正確，從而判斷假設的真?zhèn)巍? 什么是枚舉法？說明枚舉法的優(yōu)缺點。 枚舉法是指列舉出問題解空間的所有可能的情況，并逐個測試，從而找出符合問題條件的解。 優(yōu)點：比較直觀，易于理解，思路簡單，程序編寫和調(diào)試方便，一定可以求出最優(yōu)解。 缺點：運算量比較大，解題效率不高，如果枚舉范圍太大在時間上就難以承受。

27、 在計算機的發(fā)展歷史上，馮·諾依曼計算機體系結構是開創(chuàng)性的，它有哪些重要的思想？ 核心思想：采用二進制作為數(shù)字計算機的數(shù)制基礎；存儲程序。 馮.諾依曼的思想給出了一臺計算機所具有的基本功能：1.需要把數(shù)據(jù)和程序送至計算機中；2.必須具有長期存儲數(shù)據(jù)和程序的能力；3.能夠完成各種算術、邏輯運算；4.能夠根據(jù)需要控制程序的運行；5.能夠按照要求將結果輸出給用戶。 在馮.諾依曼計算機體系結構中，計算機由運算器、存儲器、控制器和輸入/輸出設備五個部分構成。 列舉信息社會中你所知道的IT公司和人物，他們的成功和發(fā)展，對你有何啟示？ 我所知道的IT公司和人物： 蘋果公司，斯蒂夫.喬布斯；Twitter,杰克.多西；雅虎公司，楊致遠 啟示： （1）我要解放思想，積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)革命的到來； （2）我要努力學習科學文化知識，積極掌握互聯(lián)網(wǎng)技術和本領，增強創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。