计算机科学概论与计算思维

第1章计算机技术概述主讲：青椒小助手1计算机科学概论与计算思维目录Contents1.1计算工具的演变1.2计算机的发展与未来1.3计算机的分类与应用21.4计算中信息表示方式1.5多媒体信息的表示1.1计算工具的演变算盘计算尺计算机差分机算筹3手指/脚趾上古结绳而治Calculus1.1计算工具的演变1.1.1手动计算工具约公元前5世纪算筹及摆法4算盘起源于唐朝51617年，英国数学家约翰·纳皮尔发明。纳皮尔算筹/乘除器1.1计算工具的演变1.1.1手动计算工具圆形计算尺/对数计算尺1621年，英国数学家威廉·奥特雷德发明。61.1计算工具的演变1.1.1手动计算工具1.1.2机械计算工具1642年，法国数学家帕斯卡发明。帕斯卡加法器71.1计算工具的演变莱布尼茨四则运算器1673年，德国数学家莱布尼茨研制。81.1.2机械计算工具1.1计算工具的演变1832年，英国数学家查尔斯·巴贝奇研制。巴贝奇差分机91.1.2机械计算工具1.1计算工具的演变巴贝奇分析机10可编程计算机存储装置运算装置控制装置1.1.2机械计算工具1.1计算工具的演变1.1.3机电式计算机制表机1886年，美国统计学家赫尔曼·霍勒瑞斯制造。11Z系列计算机1938年，德国工程师朱斯研制出Z-1。1.1计算工具的演变Mark-I1944年，美国哈佛大学应用数学教授霍华德·艾肯研制121.1.3机电式计算机1.1计算工具的演变“理想计算机”的提出--图灵机（TuringMachine，TM）1936年，英国科学家图灵发表了著名的关于“理想计算机”的论文，后人称之为图灵机。131.1.4电子计算机诞生图灵机是思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。1.1计算工具的演变阿塔纳索夫-贝瑞计算机（简称ABC计算机）1942年，世界上第一台电子数字计算设备。141.1.4电子计算机诞生1.1计算工具的演变开创现代计算机重要元素：二进制算术、电子开关电子数字积分计算机（简称ENIAC）5000次加法/秒300次乘法/秒18800多个电子管1500多个继电器10000多个电容7000多个电阻功率150KW占地167平方公尺重达30吨耗资40万美元1946年，约翰·莫克利和他的研究生普雷斯帕·埃克特151.1.4电子计算机诞生1.1计算工具的演变离散变量自动电子计算机（简称EDVAC）1945年6月，冯·诺伊曼发表了“关于EDVAC的报告草案”。161.1.4电子计算机诞生1.1计算工具的演变确立了现代计算机的基本结构1.2计算机的发展与未来171958|1964晶体管元器件1946|1957电子管元器件1965|1971中小规模集成电路1972|今天超大规模集成电路1980|今天智能型计算机1.2计算机的发展与未来1.2.1计算机的发展历程微型计算机的诞生与发展1971—197332位微处理器时代酷睿（core）微处理器时代4位和8位低档微处理器时代奔腾（pentium）微处理器时代16位微处理器时代8位中高档微处理器时代1978—19841985—19921993—20052005—

今1974—19771.2计算机的发展与未来1.2.1计算机的发展历程1.2.2计算机技术的发展趋势20计算机技术的发展趋势形态多样化非接触式操作物联网人工智能计算机纳米技术、光技术、生物技术和量子技术1.2计算机的发展与未来1.2.3未来新型计算机系统21未来新型计算机超级计算机微型计算机智能计算机普适计算机网络与网格新型计算机1.2计算机的发展与未来1.3计算机的分类与应用221.3.1计算机的分类231.3计算机的分类与应用高性能计算机微型计算机工作站服务器嵌入式计算机计算机家族常用的计算机分类1.3.2计算机的作用241.3计算机的分类与应用海量的存储设备极高的运算速度多媒体技术计算机网络智能化的决策支持系统060504030201网络应用计算机辅助工程自动控制人工智能信息管理科学与工程计算计算机无处不在科研、生产、商业、医疗、教育、家庭1.3.3计算机的应用领域1.3计算机的分类与应用1.4计算机中信息的表示方式271.4.1数制的概念1.4计算中信息的表示方式数值信息用来表示量的大小、正负。文本信息用来表示一些符号、标记。多媒体信息表示声音、图画、影视等。二进制编码形式数值信息文本信息多媒体信息1.4.1数制的概念1.4计算中信息的表示方式二进制（1）组成0、1（2）运算规则加法：逢二进一减法：借一当二十进制（1）组成0～9（2）运算规则加法：逢十进一减法：借一当十八进制（1）组成0～7（2）运算规则加法：逢八进一减法：借一当八十六进制（1）组成0～9、A～F（2）运算规则加法：逢十六进一减法：借一当十六010203简单可行容易实现运算规则简单适合逻辑运算计算机中采用二进制的原因1.4.1数制的概念1.4计算中信息的表示方式基数位值（权）组成运算规则由R个数字字符组成组成加法：逢R进一;减法：借一当R运算规则一个数制所包含的数字符号的个数（用R表示）基数由位置决定的值就叫位值（或位权），用基数R的i次幂（Ri）表示位值（权）1.4.1数制的概念1.4计算中信息的表示方式R进制（N）R=an-1×Rn-1+an-2×Rn-2+…+a2×R2+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+…+a-m×R-m1.4.1数制的概念1.4计算中信息的表示方式表1-2四种计数制的对应表示十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F十进制

非十进制整数部分“除基数取余数”法；小数部分“乘基数取整数”法。非十进制

十进制将非十进制数的数值按每一位上的位权展开，再把各项相加。二进制

八进制以该二进制数的小数点为中心向左右两边每三位划分为一组，三位二进制数转换成一位八进制数。二进制

十六进制以该二进制数的小数点为中心向左右两边每四位划分为一组,四位二进制数转换成一位十六进制数。1.4.2数制间的转换1.4计算中信息的表示方式八进制

十六进制借助于二进制数331.4.3数值信息的表示1.4计算中信息的表示方式1．机器数与真值2．定点数与浮点数1.4.4文本信息的表示1.4计算中信息的表示方式1．西文信息的表示表1-3标准ASCII字符集（1）拼音码；（2）五笔字型码；（3）自然码；（4）语音输入汉字输入码汉字信息交换码1.4.4文本信息的表示1.4计算中信息的表示方式（1）GB2312-1980；（2）GBK与GB18030；（3）Unicode常用汉字及其分级，国标码规定了7445个字符：682个非汉字图形符号一级常用字3775个（按汉语拼音字母排序）6763个汉字二级次常用字3008个（按偏旁部首排序）2．汉字信息的表示1.4.4文本信息的表示1.4计算中信息的表示方式2．汉字信息的表示区位码汉字内码汉字字形码1.4.4文本信息的表示1.4计算中信息的表示方式2．汉字信息的表示0000000110000000（0180H）0000001110000000（0380H）0110000110000110（6186H）0111111111111110（7FFDH）1.5多媒体信息的表示与处理1.5多媒体信息的表示与处理1.5.1数字图像（1）屏幕分辨率；（2）图像分辨率；（3）像素分辨率（a/b）每个像素所占的二进制位数分辨率颜色深度图像大小图像文件的存储空间=图像分辨率×图像深度/8位图图像m行n列n’列m’行ba1.5多媒体信息的表示与处理1.5.1数字图像（1）采样（2）量化（3）编码。①BMP格式

④PSD格式②JPEG格式

⑤TIFF格式③GIF格式

⑥PNG格式模拟图像数字化常见的位图格式获取位图①用数码照相机或数字摄像机获取数字图像②使用工具绘制图像③用数字转换设备或软件获取数字图像④从数字图像库中获取图像1.5多媒体信息的表示与处理1.5.1数字图像由点和线组成的，图像文件记录的是图形中每个点的坐标及相互关系。当放大或缩小矢量图形时，图形的质量不受损失。形如.wmf、.ai、.swf、.svg①在改变大小时②矢量图形占用的存储空间通常比位图少③矢量图形通常不如位图真实④在矢量图形中编辑对象比在位图中更容易矢量图形矢量图形与位图比较矢量图形的创建CorelDRAW、FreeHand和Flash等绘图软件矢量图形声音数字化1.5多媒体信息的表示与处理1.5.2数字音频一次采样所记录产生的声音波形个数，分为单声道和双声道数据量=采样频率×采样精度×声道数/8×时间量化位数的多少决定了采样值的精度音频数据量计算声道数采样精度一秒内采样的次数采样频率1.5多媒体信息的表示与处理1.5.2数字音频数字音频文件格式WAVE格式MP3格式RA格式WMA格式1.5多媒体信息的表示与处理1.5.2数字音频MIDI文件视频数字化对单帧视频信号进行采样、量化、编码。视频随时间连续变化的一组图像，每一幅称为一帧（Frame）。视频文件格式AVIMOVMPEG流媒体（RM/QT/ASF)视频获取与编辑获取数字视频文件数字视频编辑1.5多媒体信息的表示与处理1.5.3数字视频视频数据量=分辨率×图像深度/8×帧数/秒×时间（秒）数据压缩技术无损和有损压缩无损和有损压缩数据压缩数据压缩数据压缩是多媒体技术发展的关键技术。JPEG和MPEGJPEG和MPEG1.5多媒体信息的表示与处理1.5.4数据压缩技术压缩后的数据经解压缩后，能准确地恢复压缩前的数据，则称为无损压缩（5:1）；否则称为有损压缩。JPEG适用连续色调和多级灰度静态图像（15:1）。MPEG适用于运动图像，及音频信息（200:1）。thanks47中国的超级计算机神威系列||曙光系列||天河系列神威神威·太湖之光由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的。曙光曙光“星云”由曙光信息产业（北京）有限公司、中国科学院计算技术研究所、国家超级计算深圳中心共同研制。天河天河二号，由中国国防科学技术大学研制，用于实验、科研、教育、工业等领域。第2章计算机系统目录2.1计算机系统结构2.3微型计算机硬件系统2.2计算机工作原理2.4计算机软件系统Contents010203042.1.1计算机系统组成2.1计算机系统结构2.冯.诺依曼结构2.1.2冯.诺依曼计算机2.1计算机系统1.冯.诺依曼思想二进制程序自动执行五大部件1.中央处理器控制器寄存器运算器2.1.3硬件系统核心部件2.1计算机系统酷睿i7系列中央处理器2.存储器2.1.3硬件系统核心部件2.1计算机系统存储器的结构金士顿DDR38G内存GB（吉字节）MB（兆字节）KB（千字节）B字节（Byte）1GB=1024MB1MB=1024KB1KB=1024B1Byte=8bit1TB=1024GBTB（万亿字节）2.2.1指令与指令系统2.2计算机工作原理指令指令由操作码和地址码组成指令系统数据传送；数据处理；程序控制；输入输出；其他指令程序指令的集合计算机工作过程2.2.2计算机基本工作原理2.2计算机工作原理main（）{inta，b，c；

scanf（"%d%d"，&a，&b）；

c=a+b；

printf（"%d"，c）；}2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统1.主板2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统1.中央处理器2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统1432存储器RandomAccessMemory，RAM，读/写存储器。信息随时可以读出，也可以写入；加电使用时其中的信息完整无缺，断电（关机或意外掉电）后RAM中存储的数据就会丢失，随机存储器ReadOnlyMemory，ROM，制造时由生产厂家或用户用专门的设备一次写入固化的，存储的内容是永久性的，即使关机或意外掉电也不会消失。只读存储器存放正在运行的数据和程序，属于临时存储器。存取速度较快，存储容量小，直接与中央处理器相连。内存（主存）存放暂时不使用的数据和程序，属于永久性存储器。存取速度较慢，但存储容量很大，不能被中央处理器直接访问。外存（辅存）2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统联机外存储器主存储器高速缓存通用寄存器脱机外存储器微机存储系统2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB；1PB=1024TB。（210=1024）2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统①机械硬盘2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统②光盘③闪存盘4．输入设备5．输出设备2.3.1微型计算机硬件系统组成2.3微型计算机硬件系统CPU外存内存交换数据交换数据不能直接交换CPU、内存、外存间的关系4.输入设备2.1.3硬件系统核心部件2.1计算机系统5.输出设备2.1.3硬件系统核心部件2.1计算机系统2.3.2微型计算机系统结构2.3微型计算机硬件系统微型计算机系统的总线结构数据总线地址总线控制总线2.3.3微型计算机性能指标2.3微型计算机硬件系统字长速度主频存储容量外部设备软件配置系统兼容性可靠可维护性能价格比核心功能软件硬件系统性能0102032.4.1系统软件2.4计算机软件系统数据库管理系统OracleSysbaseSQLServerMySQLAccess系统辅助处理程序编辑程序调试程序装配和连接程序软件工具驱动程序正版驱动程序系统内置的驱动程序第三方驱动程序测试版驱动程序语言处理程序编译程序解释成操作系统批处理操作系统分时操作系统实时操作系统网络操作系统程序设计语言机器语言汇编语言高级语言非过程化语言智能语言系统软件2.4.2应用软件2.4计算机软件系统应用软件0102030405060708娱乐休闲软件系统工具软件

安全防护软件网络应用软件

企业应用软件辅助设计软件.多媒体应用软件

办公自动化软件2.4.3用户、计算机硬件、软件关系2.4计算机软件系统THANKYOU第3章操作系统目录Contents3.1操作系统概述3.2操作系统体系结构3.3典型操作系统3.1操作系统概述3.1.1操作系统的概念计算机系统的层次结构操作系统的作用批处理操作系统实时操作系统分时操作系统单用户单任务操作系统若干个任务收集到一个批次中，执行任务，且无须交互。一个用户完成任务后，其他用户才可以开展工作。一个期限内强制执行某项任务，此过程就是的实时处理。分割成时间片，每个作业执行被限制为仅一个时间片。3.1操作系统概述3.1.2操作系统的历史分布式操作系统通过通信网络实现信息交换和资源共享，协同完成任务。3.2操作系统的体系结构3.2.1软件概述软件分类3.2操作系统体系结构3.2.2操作系统组件用户和操作系统内核之间的关系3.2操作系统体系结构3.2.3操作系统功能处理器管理（1）进程控制（2）进程同步（3）进程通信（4）进程调度存储器管理设备管理文件管理主要是指内存管理，负责的具体组件就是内存管理程序（MemoryManager），它主要担负着协调和管理计算机所使用的主存储器的任务。（1）设备分配（2）设备处理（3）缓冲管理（4）设备驱动保存了存储的所有文件的记录，包括每个文件的位置、哪些用户有权进行访问以及海量存储器里的哪个部分可以用来建立新文件或扩充现有文件。3.2操作系统体系结构3.2.4系统启动引导过程3.3典型操作系统介绍3.3.1Windows操作系统198519901998200020052015Windows3.0Windows98Windows2000WindowVistaWindow101987199520012009Window7WindowXPWindows95Windows2.0Windows1.01981年MS-DOS1.01995年MS-DOS

7.03.3典型操作系统介绍3.3.1Windows操作系统屏幕显示为一个工作台，用户的主工作区域就是桌面。工作台将用户的工作显示在被称为“窗口”的矩形区域内，用户可以在窗口中对应用程序和文件进行操作。把命令变成菜单，为了解决难以记住的命令问题而提出的一种界面技术。多窗口技术菜单技术联机帮助技术提供了使用软件的捷径。借助它，用户可以在上机过程中随时查看有关信息，无须使用书面的用户手册。060504030201设备独立性规模小、效能高数据安全性强友好的用户界面友好的用户界面开放性和可移植性支持多用户、多任务UNIX操作系统特点3.3典型操作系统介绍3.3.2UNIX操作系统3.3典型操作系统介绍3.3.3Linux操作系统完善的网络功能开放性用户界面友好支持多用户、多任务系统内核小，对硬件要求低80%20%基于Linux的开放源代码的操作系统，主要应用于便携设备，如智能手机和平板计算机。AndroidiOS是由苹果公式开发的手持设备操作系统。iOSAndroid操作系统最初由AndyRubin开发，主要支持手机。基于Linux的开放源代码的操作系统，主要应用于便携设备，如智能手机和平板计算机。Android操作系统最初由AndyRubin开发，主要支持手机。最初是设计给iPhone使用的，后来陆续应用到iPodtouch、iPad及AppleTV等产品上。iOS与苹果的MacOSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样属于类UNIX的商业操作系统。3.3典型操作系统介绍3.3.4手持设备操作系统thanks第4章计算机网络与新技术目录Contents4.2网络体系结构4.3网络互联设备4.4局域网技术4.5互联网与新技术4.1计算机网络概述4.1计算机网络概述4.1计算机网络概述4.1.1计算机网络的定义其他外设打印机传输介质计算机、数据终端设备资源服务器网络协议利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统）实现网络中资源共享和信息传递。4.1计算机网络概述4.1.1计算机网络的定义数据通信在地理上分散分布的计算机就可以通过网络连接起来，人们可以很方便地进行数据传递和信息交换。例如，电子邮件和新闻发布的应用。资源共享可靠性与可用性易于分布式处理包括共享硬件资源、软件资源和数据资源。计算机网络可以使网络中的各单位互通有无、分工协作，从而大大地提高资源的利用率。通过网络，各台计算机可互为后备机。当网络中某台计算机负担过重时，也可将其任务的一部分转交给其他空闲的计算机完成。待处理的任务按一定算法分散到网络中各计算机上，进行分布处理和建立分布式数据库系统，达到均衡使用网络资源、实现分布式处理的目的。4.1计算机网络概述4.1.2计算机网络的发展终端中央主机终端典型代表：一台主机与2000多台终端组成的飞机票预订系统SABRE（美国）特点是主从结构：计算机处于主控地位，承担着数据处理和通信控制的工作，而各终端只有输入输出功能，处于从属地位。1．面向终端的计算机通信网络4.1计算机网络概述4.1.2计算机网络的发展连入网中的每台计算机本身是一台完整的独立设备。它可以自己独立启动、运行和停机。所有用户都可以共享系统的硬件、软件和数据资源。2．计算机—计算机网络4.1计算机网络概述4.1.2计算机网络的发展3．体系结构标准化网络国际标准化组织(ISO)成立专门工作组研究计算机网络标准，制定了开放系统互连参考模型（OSI/RM），它旨在将异种计算机方便互连，构成网络。从此计算机网络走上了标准化的道路特征：各种不同的网络体系结构的网络设备互联4.1计算机网络概述4.1.2计算机网络的发展4．Internet的发展与高速网络技术4.1计算机网络概述4.1.3计算机网络系统的组成不同位置的、具有独立功能和不同资源的计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，形成计算机网络，在网络协议和软件的支持下实现信息传递与资源共享。从网络逻辑功能角度来看，计算机网络可分为通信子网和资源子网。计算机系统负责数据的收集、处理、存储、传播和提供资源共享通信线路及设备负责控制数据的发送、传输、接收或转发。网络协议双方间必须有一套彼此能够互相了解和共同遵守的规则和约定网络软件使用或管理网络的软件，分网络系统软件和网络应用软件4.1计算机网络概述4.1.4计算机网络的分类1．按网络覆盖范围进行分类局域网分布范围局限在一个房间、一幢大楼或一个校园内，用于连接微型计算机、工作站和各类外设，以实现资源共享和信息交换广域网也称远程网，其分布范围可达数百至数千千米，可覆盖一个地区、一个国家，甚至全球城域网在一个较大的地理区域（几十千米的范围内）提供数据、声音和图像的传输服务介于局域网与广域网之间的一种高速网络4.1计算机网络概述4.1.4计算机网络的分类2．按网络拓扑结构分类（1）星形网（2）环形网（3）总线型网（4）树形网（5）网形网（6）混合型网4.2计算机网络体系结构4.2计算机网络体系结构4.2.1网络体系结构概述规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。HiHiGot

thetime?2:00TCPconnectionRequest.TCPconnectionreply.Get/index.htm<file>人的协议和网络协议之间的对比4.2计算机网络体系结构4.2.1网络体系结构概述规定通信时数据传输和存储格式，及通信中需要哪些控制信息，解决“怎么讲”的问题规定控制信息的具体内容，及发送或接收主机所要完成的工作，解决“讲什么”的问题语法语义时序规定操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题网络协议三要素操作：浏览大连大学网站；连接前先启动IE浏览器，在地址栏中按“IP地址”格式书写地址:http://WWW.DLU.EDU.CN

Connection:

通过大连大学网站访问“信息工程学院”:先连接“大连大学”,再点击“信息学院”网址,然后浏览其他内容。4.2计算机网络体系结构4.2.1网络体系结构概述J’aimeLeslapins我喜欢兔子L:EnglishIlikerabbitsFax#---L:EnglishIlikerabbitsL:EnglishIlikerabbitsFax#---L:EnglishIlikerabbits消息给远程翻译的消息给远程秘书的消息秘书B翻译B哲学家B位置A位置B哲学家A翻译A秘书A协议分层举例有两位哲学家希望进行交流，哲学家A只会说中文，哲学家B只会说法语。他们双方请翻译进行交流，每个翻译有一个秘书为他提供服务，负责打字、传真、接听电话等，从而使简单的交流要经过三层次处理。01020304各层相互独立利于维护和管理提供了标准接口网络适应性强4.2计算机网络体系结构4.2.2OSI/RM网络体系结构应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层传输介质DDDDDDDDDDDDHHHHHHHHHHHH11100011001010111001110100100主机A主机B应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层4.2计算机网络体系结构4.2.3TCP/IP网络体系结构4.3网络互连设备4.3网络互联设备4.3.1物理层网络设备调制解调器中继器集线器4.3网络互联设备4.3.2数据链路层网络设备网卡网桥交换机4.3网络互联设备4.3.3网络层网络设备网关路由4.3网络互联设备4.3.4传输介质有线传输介质双绞线内导体芯线外套铜屏蔽箔屏蔽绝缘非屏蔽双绞线(UTP)屏蔽双绞线(STP)4.3网络互联设备4.3.4传输介质有线传输介质同轴电缆线4.3网络互联设备4.3.4传输介质有线传输介质光纤单芯光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳4.3网络互联设备4.3.4传输介质无线传输介质微波、红外线、激光4.3网络互联设备4.3.5其他网络设备防火墙网络服务器4.4局域网技术4.4局域网技术4.4.1局域网概述局域网是一种在局部范围内传递信息和共享资源的网络系统广义理解支持各类数据通信设备互连的、信息交换和资源共享的计算机网络系统狭义理解在有限的距离内（如一幢或一群建筑物内）将计算机、终端及各类外部设备（如大容量硬盘系统、高速打印机等）通过高速传输线路连接而成的通信网络4.4局域网技术4.4.1局域网概述地理分布范围较小，一般范围为数千米。为某个单位所拥有，可以覆盖一幢大楼、一个校园或一个企业。数据传输速率高，可用于交换各类数字及非数字（如音频、图像、视频等）信息。传输时延小、误码率低。局域网通常采用短距离基带传输，使用高质量的传输介质，从而提高数据传输质量。PC为主，包括终端及各种外部设备，网络中一般不设中央主机系统，节点之间互为平等关系，可进行广播或组播。局域网体系结构中一般仅包含OSI/RM中的低层功能，仅涉及通信子网的内容，而且一般都不单独设置网络层。局域网的协议简单、结构灵活，建网成本低、周期短，便于管理和扩充。局域网的特点主要技术常见的局域网拓扑结构是总线型结构，其次为星形、环形和树形结构拓扑结构局域网采用的主要传输介质为双绞线、同轴电缆和光纤传输介质局域网采用的介质访问控制技术有适用于总线型拓扑结构的载波监听多路访问协议、适用于总线型和树形拓扑结构的令牌总线协议和适用于环形拓扑结构的令牌环协议介质访问控制技术4.4局域网技术4.4.1局域网概述4.4局域网技术4.4.2局域网体系结构图4-28局域网的参考模型与OI/RM的对比以太网优点传输效率高结构简单灵活工作可靠4.4局域网技术4.4.3以太网0102030410BASE-T，双绞线缆星形结构，最大单段电缆长度为100m。10BASE-5，同轴电缆同轴电缆，总线型结构，最大单段电缆长度为500m。10BASE-2，同轴电缆总线结构，最大单段电缆长度为185m。10BASE-F，光缆主干电缆星形结构，最大单段电缆可以达2km经典以太网星形结构，最大单段电缆可以达2km

快速以太网吉比特以太网4.4局域网技术4.4.3以太网以太网的物理地址ipconfig/all4.4局域网技术4.4.4网络操作系统1．网络操作系统的发展与分类060504030201网络管理服务通信服务数据库服务分布式服务网络打印服务文件服务网络操作系统的功能4.4局域网技术4.4.4网络操作系统1244.5互联网与新技术4.5互联网与新技术4.5.1互联网的起源与发展011969年，ARPANET诞生，连接4台主机。021970年，在NCP协议下，连接15个节点，23台主机。031972年，节点数达到40个，E-mail,FTP,Telnet出现。041973年,提出开放式网络框架，开发出TCP/IP。4.5互联网与新技术4.5.1互联网的起源与发展051982年，创立了网络新闻组（Usenet）。061983年1月，实现了NCP到TCP/IP的转换。07出现BITNet，FidoNet；分裂为ARPAnet和MILNET。0880年代中期,美国国家科学基金会建立NSFNET。4.5互联网与新技术4.5.1互联网的起源与发展091987年9月20日，我国第一封电子邮件发出。101990年10月，注册登记了我国的顶级域名CN。111996年1月，ChinaNET全国骨干网建成并正式开通。12从2010年开始，互联网彻底走进人们的生活。4.5互联网与新技术4.5.1互联网的起源与发展中国新一代互联网的崛起美国构建的IPv4体系中国的“雪人计划”4.5互联网与新技术4.5.1互联网的起源与发展互联网协议第六版从互联网到万物互联新一代互联网互联网之父蒂姆·伯纳斯·李1955年出生于英国，万维网的发明者、互联网之父。温顿·瑟夫TCP/IP协议和互联网架构的联合设计者之一、Internet奠基人之一。罗伯特·卡恩TCP/IP合作发明者、互联网雏形ARPANET网络系统设计者。130互联网之父131域名管理政策法规的制定信息网络的安全运行主建CANET网络中心。负责国际国内网络互连的技术协调推动我国国家级科研教育计算机网的规划建设

“互联网+”是什么？?“互联网+各个传统行业”132“互联网+”的应用领域1334.5互联网与新技术4.5.2互联网关键技术1.TCP/IP技术2.IP地址A类地址：～55。B类地址：～55。C类地址：～55。004.5互联网与新技术4.5.2互联网关键技术3.域名系统4.IPv4协议与IPv6协议主机名.网络名.机构名.最高域名686E:8064:FFF0:3F00:0:1180:927A:32FF38:0:0:0:0:0:0:AA2FF38::AA24.5互联网与新技术4.5.3云计算与云存储是基于互联网的相关附加服务和交付模式，是通过互联网提供、容易扩展且是虚拟化的资源。4.5互联网与新技术4.5.3云计算与云存储01电子邮箱使用云端的资源来检查和发送邮件。02数据存储将所需的文件、数据存储在互联网上。03商务合作不用消耗大量时间和金钱的系统设备和软件。04虚拟办公企业主“租”服务，不是“买”软件。05业务扩展以较小额外成本，获得计算能力弹性提升。云计算的五大应用场景

4.5互联网与新技术4.5.3云计算与云存储138搜狐企业网盘百度云盘360云盘公共云存储013ACloud安全办公私有云联想网盘内部云存储02把公共云/内部云结合在一起混合云存储034.5互联网与新技术4.5.3云计算与云存储数据存储数据管理存储设备云计算云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。云存储云存储与云计算的关系4.5互联网与新技术4.5.4大数据及其应用?“大数据”是什么？大数据的特征大数据容量大种类多价值高速度快真实性复杂性可变性大数据的应用领域04农牧渔业05生物技术08个人生活02金融行业01电商行业03医疗行业07安全执法改善城市064.5互联网与新技术4.5.5物联网物联网（InternetofThings，IoT），就是物物相连的互联网络。一、物联网的核心和基础仍是互联网二、用户端延伸到物品与物品之间物联网的核心技术是通过射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）装置、传感器、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把相应的物品与互联网相连，进行信息交换和通信，以实现智慧化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。4.5互联网与新技术4.5.5物联网1995199920032005比尔·盖茨在《未来之路》中首次提出物联网美国召开的移动计算和网络国际会议提出“传感网”美国《技术评论》提出：传感网络技术将是未来最重要的技术国际电信联盟在信息社会世界峰会上发布了《互联网报告2005：物联网》技术形成阶段实验验证阶段应用拓展阶段概念形成阶段2010年前后2000年前后2020年前后2020年之后4.5互联网与新技术4.5.5物联网全球定位系统（GPS）车辆中配备的嵌入式GPS接收器能够接收多个不同卫星的信号并计算出车辆当前所在的位置，定位的误差一般是几米。智能交通应用电子收费（ETC）系统系统能够在车辆以正常速度驶过收费站的时候自动收取相关费用，降低了收费站附近产生交通拥堵的概率。智慧家居应用海尔U-Home通过物联网网桥，使用户通过手机、互联网实现与家中灯光、窗帘、报警器、电视、空调、热水器等设备的连通。4.5互联网与新技术4.5.6人工智能与智能化研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能介绍ArtificialIntellegenceIntroduction4.5互联网与新技术4.5.6人工智能与智能化1942研究“有感觉”机器人AlphaGo打败人类家用机器人诞生机器人三定律”提出第一代智能机器人诞生第一代机器人出现人工智能诞生首次通过图灵测试1959196519682002201420161956人工智能的发展历4.5互联网与新技术人工智能无处不在生活卫星娱乐科技战争政府艺术4.5.6人工智能与智能化4.5互联网与新技术

自动化

概念的提出

局部

自动化系统

高级自动化系统综合自动化系统1946年50年代60年代70年代

复杂和高级系统智能控制70年代后4.5.6人工智能与智能化4.5互联网与新技术范围方面研究内容功能方面形式方面自动化内涵4.5.6人工智能与智能化4.5互联网与新技术自动化应用领域246531工业农业军事科学研究交通运输商业789医疗服务家庭4.5.6人工智能与智能化4.5互联网与新技术智能化智慧化4.5.6人工智能与智能化4.5互联网与新技术人工智能推动经济自动化和社会智能化4.5.6人工智能与智能化thanks第5章信息与网络安全技术目录Contents5.1信息与网络安全5.2操作系统的安全性5.3网络安全技术5.1信息与网络安全概述5.1信息与网络安全概述5.1.1信息安全的含义与特征完整性（Integrity）指信息未经授权不能被改变。只有得到授权才能够修改，并且能够判别出信息是否已被改变。保密性（Confidentiality）可用性（Availability）可控性（Controllability）指确保信息不泄露给未授权用户、实体或进程，不被非法利用，即信息的内容不能被未授权的第三方获知。指可被授权实体访问并按需求使用的特性。系统必须是可用的，不能拒绝服务。对信息的传播及内容具有控制能力的特性，即授权机构可以随时控制信息的保密性。信息安全的威胁恶意代码恶意代码（1）陷阱门（2）病毒（3）木马非法获取非法窃取信息（1）信息截取（2）黑客攻击（3）利用技术缺陷获取拒绝服务拒绝服务攻击又称构造思维，是指从具体的算法设计规范入手，通过对算法的构造与实施，来解决给定问题的一种思维活动。5.1信息与网络安全概述5.1.2信息安全的威胁网络设备面临的威胁账号密码被盗应用程序面临的威胁操作系统面临的威胁信用卡被盗刷5.1信息与网络安全概述5.1.3工作和生活中的网络安全02030401网络攻击威胁经济安全网络渗透危害政治安全网络有害信息危害文化安全网络恐怖和非法犯罪破会社会安全05网络空间的国际竞争方兴未艾5.1信息与网络安全概述5.1.4网络空间安全我国网络空间安全面临的严峻挑战5.2操作系统的安全性5.2操作系统的安全性5.2.1操作系统对外部攻击的防范5.2操作系统的安全性5.2.2操作系统对内部攻击的防范存储安全磁盘双工技术磁盘双工技术磁盘镜像技术磁盘镜像技术双机热备份技术双机热备份技术5.2操作系统的安全性5.2.3操作系统的存储安全5.2操作系统的安全性5.2.4Windows操作系统安全AB1.设计缺陷隐患操作系统的漏洞2.使用不当隐患A1.用户权限设置操作系统安全设置2.共享安全设置3.其他安全设置BWindows操作系统安全5.3网络安全技术5.3网络安全技术5.3.1网络访问安全控制访问控制技术（1）密码认证方式（2）加密认证方式数据加密技术数字签名数字证书（1）加密和解密（2）对称秘钥密码体系（3）非对称秘钥密码体系（1）接方可确认发方身份（2）接方不能伪造签名或篡改发送的消息（3）发方不能抵赖自己的数字签名（1）数字证书的使用过程（2）数字证书的作用5.3网络安全技术5.3.2防火墙技术防火墙类型这里输入简单的文字概述这里输入简单文字概述简单的文字概述这里输入简单的文字概述这里输入简单包过滤防火墙这里输入简单的文字概述这里输入简单文字概述简单的文字概述这里输入简单的文字概述这里输入简单代理服务器防火墙这里输入简单的文字概述这里输入简单文字概述简单的文字概述这里输入简单的文字概述这里输入简单状态检测型防火墙thanks第6章软件技术基础主讲：XXXX171计算机科学与计算思维概论目录Contents6.1软件工程基础6.2程序设计基础6.3算法与数据结构1726.4数据库技术6.1软件工程基础6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述174软件定义:

程序+数据+文档软件特点：

①软件是逻辑实体，具有抽象性。②软件的生产没有明显的制造过程。③软件在运行、使用期间不存在磨损、老化问题。④软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性。⑤软件复杂性高，开发和设计成本高。⑥软件开发涉及诸多的社会因素。6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述175软件危机对软件开发成本和进度的估计常常很不准确，经费预算经常突破，完成时间一再拖延；开发的软件不能满足用户要求，用户软件不满意的现象经常发生；开发的软件可维护性差、可靠性差。软件的发展大致分为四个阶段:阶段第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段程序设计阶段程序系统阶段软件工程阶段（结构化方法）软件工程阶段（面向对象方法）典型技术面向批处理有限的分布自定义软件多用户实时数据库软件产品分布式系统嵌入“智能”低成本硬件消费者的影响强大的桌面系统面向对象技术专家系统人工神经网络网络计算机6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述176软件危机与软件工程□

软件工程就是采用工程的原理、技术和方法来开发与维护软件。主要涉及软件结构、软件设计方法、软件工具、软件工程标准和规范以及软件工程的理论。□软件工程包括方法、工具和过程三要素。3．软件生命周期

（1）软件生命周期

通常是指软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的全过程。

□软件定义时期

问题定义、可行性研究和需求分析阶段□软件开发时期

概要设计、详细设计、编码和测试阶段□软件运行维护时期6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述177下表为软件生命周期各阶段的任务：时期阶段任务文档软件计划问题定义理解用户要求，划清工作范围计划说明书可行性研究可行性方案及代价可行性报告需求分析软件系统的目标及应完成的工作需求规格说明书软件开发概要设计系统的逻辑设计软件概要设计说明书详细设计系统模块设计软件详细设计说明书软件编码编写程序代码程序、数据、详细注释软件测试单元测试、综合测试测试后的软件、测试大纲、测试方案与结果软件维护软件维护运行和维护维护后的软件与记录6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述178（2）软件生命周期模型对软件生命周期的不同划分，形成了不同软件生命周期模型。

常用的模型：瀑布模型、快速原型模型、螺旋模型、增量模型、喷泉模型等。

瀑布模型：将软件生命周期划分为计划、开发、运行三个时期，每个时期又分为若干阶段，各阶段的工作顺序展开，前一阶段的工作完成后，后一阶段的工作才能开始，前一阶段产生的文档是后一阶段工作的依据。6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述0179软件计划需求分析软件设计软件编码软件测试软件维护需求分析快速设计建立模型用户评价模型修改原型生产产品6.1软件工程基础6.1.1软件工程概述4．软件工程目标与原则□软件工程目标：是在给定成本与进度的前提下，开发出满足用户需求且其有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性较好的软件产品。□软件工程原则抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、一致性、完备性和可验证性。5.软件开发工具与软件开发环境

（1）软件开发工具

（2）软件开发环境

计算机辅助软件工程(CASE)6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法1.结构化方法结构化方法由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分构成。

采用自顶向下、逐步求精的模块化设计方法

内容：结构化分析（StructuredAnalysis）结构化设计（StructuredDesign）结构化程序设计（StructuredProgramDesign）问题定义和可行性分析结构化分析结构化设计结构化编程软件测试6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法结构化分析方法■

问题定义(问题目标和规模报告书)■可行性研究（可行性研究报告：）经济可行性技术可行性运行可行性法律可行性■需求分析与需求分析方法确定目标系统必须具备哪些功能(做什么)■结构化分析方法概述■软件需求规格说明书6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法结构化分析方法使用的工具数据流图（DataFlowDiagram）从数据传递和加工的角度，以图形方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程数据字典（DataDictionary）需对数据流图中的各个元素作完整的定义和说明，是数据流图的补充工具加工逻辑描述工具

（常用：结构化自然语言、判定树和判定表）6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法数据流图举例储户将填好的取款单及存折交储蓄所，储蓄所经过查对储户账，将不合格的存折和取款单退回储户，合格的存折和取款单被送交取款处理，处理时要修改储户账和现金账，并将存折、利息单和现金交给储户，同时储蓄所将取款单存档。储户查对储户账取款处理123储户账现金账取款单取款单、存折不合格的取款单、存折合格的取款单、存折取款单6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法数据字典举例存折=户名+所号+帐号+开户日+性质+（印密）+1{存取行}50户名=2{字母}24注：户名中字母至少出现2次，至多出现24次所号=“001”…“999”注：所号规定为3位数帐号=“00000001”…“99999999”注：帐号规定为8位数字开户日=年+月+日性质=“1”…“6”注：“1”表示普通用户，“5”表示工资用户等印密=“0”注：印密在存折上不显示日期=年+月+日年=“0001”…“9999”月=“01”…“12”日=“01”…“31”摘要=1{字母}4注：表明此次操作是存还是取支出=金额金额=“0000000.01”…“9999999.99”操作=“00001”…“99999”注：操作是银行职员代码，用5位整数表示……“存折”的数据文件格式户名所号帐号日期开户日性质印密摘要支出存入金额操作6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法加工逻辑描述工具某次入学考试科目为英语、数学、政治三门课，录取规则是：（1）总分必须200分（含）以上，200分以下不录取。（2）在总分200分以上的情况下，单科要求如下：①英语、数学都60（含）以上的录取。②英语70分（含）以上，数学55分（含）以上的需参加复试决定是否录取。③其他情况一律不录取。结构化自然语言判定表判定树IF总分<200分THEN

不录取ELSEIF英语、数学都>=60THEN

录取

ELSEIF英语>=70并且数学>=55THEN

参加复试再决定

ELSE

不录取

ENDIFENDIFENDIF6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法加工逻辑描述工具判定表决策规则号1234条件1.总分200（含）以上吗？YYYN2.英语，数学都60（含）以上吗？YNN—3.英语70分（含）以上，数学55分（含）以上吗？—YN—应采取的行动1.录取V2.不录取VV3.参加复试V

>=200总分

<200英语>=60

英语<60数学>=55

数学<55数学>=60

数学<60英语>=70

英语<70录取复试不录取不录取不录取不录取判定树6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法结构化设计方法■软件设计的基本概念：是一个把软件需求转化为软件表示的过程，即把分析结果加工为在程序细节上接近于源程序的软件表示（软件描述）(怎么做)■软件设计阶段分为：系统的总体设计或概要设计（确定软件系统结构）系统的详细设计（进行各模块的具体设计）6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法概要设计

又称为总体设计，它的任务是确定软件结构结构化设计方法的基本思想：

采用自顶向下的模块化设计方法，按照模块化原则和软件设计策略，将需求分析得到的数据流图，映射成由相对独立、单一功能的模块组成的软件结构概要设计6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法概要设计Ф概要设计的图形工具（层次图、HIPO图、软件结构图）Ф软件设计原理Ф软件结构设计原则Ф面向数据流的设计方法（变换流分析设计和事务流分析设计）Ф设计规格说明6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法主模块子模块2子模块1子模块3子模块21子模块22软件结构设计原则①提高模块独立性②模块规模应该适中③模块的深度、宽度、扇出和扇入适当④模块的作用域应该在控制域之内⑤降低模块接口的复杂程度⑥设计单入口和单出口模块6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法详细设计■任务：为软件结构图中的每一个模块确定实现算法和局部数据结构，并用某种工具描述出来Ф结构化程序设计Ф详细设计工具（程序流程图、盒图[N-S图]、PAD图）Ф详细设计规格说明6.1软件工程基础6.1.2结构化开发方法2.面向对象方法面向对象开发方法包括面向对象分析、面向对象设计和面向对象编程三个部分。

□对象。面向对象方法中的对象是由描述对象属性的数据以及可以施加于这些数据之上的所有操作封装起来的一个整体。属性是对象的静态特征，只能通过执行对象的操作来改变。对象的操作也称为方法或服务，表示对象的动态行为，对象之间通过消息进行通信。

□类。类是指具有相同属性和相同行为的对象集合。类是对象的抽象，而一个对象是它所对应类的一个实例。

6.1软件工程基础6.1.3软件测试与维护1.软件测试（1）软件测试的目的

目的：确保软件的质量，尽量找出软件错误并加以纠正，而不是证明软件没有错。任务：

测试任务（通过采用一定的测试策略，找出软件中的错误）调试任务或纠错任务（如果测试到错误，则定位软件中的错误，加以纠正）测试评价调试软件测试用例测试结果期望结果错误信息改正信息软件测试和调试的流程6.1软件工程基础6.1.3软件测试与维护1.软件测试（2）软件测试的方法

□

静态测试

□动态测试又分为白盒测试和黑盒测试

设计测试用例准备测试数据用测试数据运行程序测试结果分析测试用例测试报告测试结果软件动态测试过程6.1软件工程基础6.1.3软件测试与维护1.软件测试（3）软件测试的步骤软件测试过程一般按4个步骤进行，即单元测试、集成测试、验收测试（确认测试）和系统测试。通过这些步骤的实施来验证软件是否合格，能否交付用户使用。集成测试确认测试系统测试单元测试单元测试模块1模块n已测模块1已测模块n设计信息软件需求其它系统元素集成的软件确认的软件交付软件6.1软件工程基础6.1.3软件测试与维护2.软件维护软件维护是指在软件产品安装、运行并交付给用户使用后，在新版本产品升级之前这段时间里由软件厂商向用户提供的服务工作。传统软件维护活动根据起因分为纠错性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。

6.2程序设计基础6.2.1程序设计概述□指令

□程序（Program）□程序设计（Programming）□程序设计语言（ProgramLanguage）□程序设计语言经历了机器语言、汇编语言、高级语言等几个阶段□程序设计方法也经历了早期手工作坊式的程序设计、结构化程序设计到面向对象程序设计等发展阶段6.2程序设计基础6.2.2程序设计语言机器语言：采用计算机指令格式并以二进制编码表达各种操作的语言（计算A=5+11）

1011000000000101(把5放到累加器A中)0010110000001011（11与累加器A中的值相加，结果仍放入A中）

11110100（结束，停机）汇编语言：一种符号语言，采用助记符来表达指令功能（计算A=5+11）

MOVA,5ADDA,11HLT高级语言：是一种面向问题的语言（计算A=5+11）

A=5+11PRINTAEND第四代语言：是非过程化语言(SQL语言)1.程序设计语言的发展6.2程序设计基础6.2.2程序设计语言2.常用的程序设计语言□C和C++语言□Java语言□标记语言（HTML、XML）□脚本语言（VBScript、JavaScript

）6.2程序设计基础6.2.3程序设计过程程序设计就是使用某种程序设计语言编写程序代码来驱动计算机完成特定功能的过程。程序设计的基本过程一般由分析所求解的问题、抽象数学模型、选择合适算法、编写程序、调试通过直至得到正确结果等几个阶段所组成。6.2程序设计基础6.2.4程序设计方法1.结构化程序设计（1）结构化程序设计的原则采用自顶向下、逐步细化的模块化程序设计原则。限制使用GOTO语句，强调采用单入口单出口的三种基本控制结构（顺序结构、选择结构和循环结构）。6.2程序设计基础6.2.4程序设计方法1.结构化程序设计（2）结构化程序设计的基本结构三种基本的控制结构是顺序、选择和循环结构ABABA表达式A表达式表达式顺序结构选择结构循环结构循环结构TTTFFF6.2程序设计基础6.2.4程序设计方法2.面向对象程序设计（1）面向对象程序设计的基本概念

□对象（Object）

□类（Class）

□消息（Message）

□封装(Encapsulation）

□继承（Inheritance）□面向对象（Object-Oriented）□多态性（Polymorphism）（2）面向对象程序设计方法

①分析现实世界的问题领域②以对象模拟问题域中的实体，构造问题领域的对象模型

③编制程序，建立类数据类型（属性、方法）

④用类声明对象，通过对象间传递消息完成指定的功能

6.3算法与数据结构6.3.1算法1.算法的概念算法是对特定问题求解步骤的一种准确而完整的描述。算法具有以下几个基本特征：

□

有穷性

□

确定性

□

有效性

□

输入□输出例1有黑和蓝两个墨水瓶，但却错把黑墨水装在了蓝墨水瓶里，而蓝墨水错装在了黑墨水瓶里，要求将其互换。1.将黑瓶中的蓝墨水装入白瓶中；2.将蓝瓶中的黑墨水装入黑瓶中；3.将白瓶中的蓝墨水装入蓝瓶中；4.交换结束。6.3算法与数据结构6.3.1算法例2计算函数M(x)的值。函数M(x)为：

bx+a2,x<=aa(c-x)+c2,x>a

其中，a,b,c为常数。1.将a,b,c和x输入到计算机中；2.判断x<=a?如果条件成立，执行第3步，否则执行第4步；3.按表达式bx+a2计算出结果存放到M中，然后执行第5步；4.按表达式a(c-x)+c2计算出结果存放到M中，然后执行第5步；5.输出M的值；6.算法结束。输入a,b,c,x值到计算机中X<=a?M=bx+a2M=a(c-x)+c2输出M的值结束开始是否6.3算法与数据结构6.3.1算法2.算法的基本要素一个算法有两个基本要素：

（1）算法中对数据对象的运算和操作

算法中基本的运算和操作包括算术运算、关系运算、逻辑运算和数据传输。（2）算法的控制结构

指算法中各个操作之间的先后执行次序。6.3算法与数据结构6.3.1算法评价一个算法优劣的主要标准是：

算法的执行效率与存储需求算法的效率：指的是时间复杂度（TimeComplexity）存储需求：指的是空间复杂度（SpaceComplexity）

一般情况下，算法中的基本操作重复操作执行的次数是问题规模n的某个函数f(n)。算法的时间复杂度记做T(n)=O(f(n))O(n)算法的时间复杂度记做S(n)=O(f(n))S(n)常用的时间复杂度，按数量级递增排列，依次为：常数阶O(1),对数阶O(log2n),线性阶O(n),线性对数阶O(nlog2n)，平方阶O(n2),立方阶O(n3),…,k次方阶O(nk),指数阶O(2n)。6.3算法与数据结构6.3.2数据结构的基本概念数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。包括三个内容：①数据元素之间的逻辑关系，数据的逻辑结构。②数据元素及其关系在计算机存储器内的表示，数据的存储结构。③数据的运算，即对数据施加的操作。数据

是描述客观事物的数、字符以及所有能输入到计算机中并被计算机程序加工处理的符号的集合。数据元素

是数据的基本元素，即数据集合中的个体。数据项

具有独立意义的最小数据单位。数据对象

具有相同特性的数据元素的集合，是数据