计算机导论——基于计算思维视角第4版王玉龙,方英兰,王虹芸习题解答.docx

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1、计算机导论一一基于计算思维视角（第4版）王玉龙,方英兰,王虹芸习题解答第一章2 .什么是思维？简述科学思维的三种类型及相互关系？答： 思维是人脑对客观事物的一种概括的、间接的反映，它反映客观事物的本质和规律。思维是在人的实践活动中，特别是在表象的基础上，借助于语言，以知识为中介来实现。 科学思维分为理论思维、实验思维和计算思维三种类型。 理论思维：通过抽象概括，建立描述事物本质的概念，应用科学的方法探寻概念之间联系的一种思维方式。它以推理和演绎为特征，以数学学科为代表。 实验思维：通过观察和实验获取自然规律法则的一种思维方式。它以观察与归纳自然规律为特征，以物理学科为代表。需要借助某种特定的设

2、备，使用它们来获取数据以便进行分析。 计算思维：从具体的算法设计规范入手，通过算法过程的构造与实施来解决给定问题的一种思维方法。它以设计和构造为特征，以计算机学科为代表，是思维过程或功能的计算模拟方法论，使人们能借助现代和将来的计算机，逐步实现人工智能的较高目标。3 .计算思维的含义是什么？它有什么特征？ 计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。 计算思维具体以下特征： 计算思维是概念化，不是程序化 计算思维是根本的，不是刻板的技能 计算思维是是人，不是计算机的思维方式 计算思维是数学和工程思维的互补与融合 计算思维是思

3、想，不是人造物 计算思维是面向所有的人，所有地方。 .举例说明计算机求解问题的过程1）问题的描述，一个问题的正确描述应当使用科学规范的语言。例如排序问题，输入数据是一组待排序的学生成绩，输出数据是由高到低排序的学生成绩。学生成绩应为O-IoO之间的正整数等。2）建立数学模型，通过对问题的分析，找出其中所有操作对象以及对象之间的关系，并用数学语言加以描述，即建立数学模型。例如排序问题，输入数据是一组学生的学号、姓名及成绩，可以将这些数据按线性表结构进行组织。输出数据与输入内容结构相同，只是数据排列顺序不同。3）算法设计：根据数据模型，给出求解问题的一系列步骤，且这些步骤可通过计算机的各种操作来实

4、现，这个过程就是算法设计。例如通过递归算法的设计解决汉诺塔问题。4）算法的正确性证明：一旦完成对算法的描述，我们必须证明它是正确的。例如：对一切合法的输入，算法均能在有限次的计算后产生正确的输出。5）算法分析：算法分析指对执行一个算法所消耗的计算机资源进行估算。对数值型算法还需分析算法的稳定性和误差等问题。例如：求两个正整数的算法会有多种，通过对算法的复杂性分析，从中找到最合适的算法辗转相除法。6）算法的程序实现：将算法描述正确地编写成计算机语言程序。例如：通过确定算法后，用编程语言具体去实现。第一早1什么是算法？算法的特征是什么？答：算法原意指计算步骤或规则，在计算机科学中，指用计算机求解某

5、一问题的方法。即用计算机语言描述的、并能在计算机上可执行的各种算法。算法的基本特征：有穷性、确定性、有效性、有。个或多个输入项、至少一个输出项。2 .常用的算法描述有几种方式？分别是什么？常用的算法描述有三种方式：自然语言描述，流程图描述、伪代码描述。（1）自然语言描述是一般的日常文字叙述，如中文、英文、数字等。其特色在于，使用文字或语言叙述说明操作步骤。（2）流程图描述流程图是用一组几何图形表示各种类型的操作,在图形上用扼要的文字和符号表示具体的操作，并用带有箭头的流线表示操作的先后次序。（3）伪代码描述它是一种介于自然语言和计算机语言之间的描述形式。它比自然语言简洁，又比计算机语言灵活，没

6、有严格的语法，但很容易转换成计算机语言程序。3 .算法有几种结构？算法的三种基本结构是顺序结构、选择结构、循环结构。（I）顺序结构顺序结构是最简单的算法结构，语句与语句之间，是按从上到下的顺序执行的。（2）选择（分支）结构对给定条件进行判断，条件为真时执行语句A,条件为假时执行语句乱（3）循环结构重复执行同一组操作的结构称为循环结构，即从某处开始，按照一定条件反复执行某一处理步骤。4 .常用的算法设计方法有几种？答：递归技术、分治法、贪心算法、问溯法、动态规划法。第三章1 .冯诺依曼计算机的主要特征是什么？参考答案：冯诺依曼型计算机的两大特征是“程序存储和采用二进制”。具体地说，在上述计算机中

7、，要实现机器的自动计算，必须先根据题目的要求，编制出求解该问题的计算程序，并通过输入设备将该程序存入计算机的存储器中，称之为“程序存储在计算机中，计算程序及数据是用二进制代码表示的，计算机只能存储并识别二进制代码表示的计算程序和数据，称这“采用二进制。2 .试述计算机的基本组成及各组成部分的功能。参考答案： 存储器：是实现记忆功能的部件，用来存放计算程序及参与运算的各种数据。 运算器：负责数据的算术运算和逻辑运算，即数据的加工处理 控制器：负责对程序规定的控制信息进行分析、控制并协调输入、输出操作或内存访问 输入设备：实现计算程序和原始数据的输入。 输出设备：实现计算结果的输出。3 .简述计算

8、机的基本工作原理参考答案： 计算机的自动计算过程就是执行一段预先编制好的计算程序的过程； 计算程序是指令的有序集合。 指令的逐条执行是由计算机的硬件实现的，可归结为取指令、分析指令、执行指令所规定的操作，并为取下一条指令准备好指令地址。5 .将十进制数（125）“转换为二进制、八进制及十六进制数。参考答案：二进制：（1111101）2八进制：（”5）8十六进制：（7D）i66 .将十六进制（A5.4E）6转换为二进制数及八进制数。参考答案：二进制：（IoIOo1oI.01001110）2八进制：（245.234）87 .将二进制（101011.101）2转换为十进制数。参考答案：43.6259

9、 .设真值-242写出下列真值的原码、反码和补码。+1010-1010+1111-I111-0000-1000参考答案:真值原码反码补码1010O1O1O0101001010-1010110101O1O11O11O1111O1111O1111O1111-1111I11111000010001-0000100001I11100000-100011000IO111I1O(X)10 .已知下列机器数，写出它们所对应的真值：X1=11011X2反=I1(H1x3=11011x4=00000X5J反=(HU1x6#=01000参考答案：X/原真=1011EXz1反=IIoI12宾=一)100X3补真=+

10、100011 .实现下列机器数之间的转换(1)己知向原=IOI10,求国反。(2)已知向反=IOI10,求卜补。(3)已知回补=IO110,求国原。参考答案：X1原=IOUQx反=IIoMX2反=IOI1Ofcx2补=Io111D补=IO1IoX3原=Uo1o12 .试将十进制数(518.98)10转换成BCD码。答：(518.98)10=(10100011000.10011)BCD13 .计算机中，中文字符是如何表示的？答：中文字符包括汉字的输入码、机内码及汉字字形码。14 .简述计算机中声音信息的表示方法。答：声音在计算机内表示时需要把声波数字化，又称量化。即在每一固定的时间间隔里对声波进

11、行采样，采得的波形称为样本，再把样木(振幅的高度)量化成二进制代码存储在机内。这个过程称为声音的离散化或数字化，也称模/数转换。反之，将声音输出时，要进行逆向转换，即数/模转换。15 .比较计算机中两种表示图像和图形信息方法的优缺点。答：位图图像通常用于现实中的图像，位图文件用一系列的二进制位来表示像素。矢量图形占用的存储空间小。矢量图形的存储依赖于图形的复杂性，图形中的线条、图形、填充模式越多，所需要的存储空间越大。使用矢量图形软件，可以方便地修改图形。可以把矢量图形的一部分当作一个独立的对象，单独地加以拉伸、缩小、移动和删除。矢量图形是由一串可重构图形的指令构成。计算机只存储这些指令，而不

12、是真正的图形，所以矢量图形看起来没有位图图像真实。16 .试用补码加法完成下列真值的运算:(1) x=+001011y=+IOO111(2) x=101100Y=-I1OO1O(3) X=-O11O11y=-100100参考答案：XIh=OOO1O11y补=(HOO111(x+y),1=0110010x+y=+110010(2)XIb=O1O11OOy补=IOOI1IO(x+y)b=1111010+y=000110XJb=I1OO1O1y补=IO111OO(x+y)jb=1000001+y=-I1111117 .已知A=IO11O1,B=I1O1OO,试完成AVB,AB,AB等逻辑运算。参考答

13、案：AVB=111101AB=100100AB=O11OO118 .已知逻辑函数F=AB+A吊C+云BC,列出它的真值表。参考答案：ABCAB+ABC+ABC0000001001000111100010111101111119.化简下列逻辑函数：(1) F=AB+BC+ABC+ABC(2) F=AB+AC+BC(3) F=(A+B).(AB)+C(4) F=D+DABC+AD参考答案:WF=ABBC=B(A+C)F=I(3) F=C(4) F=AD+BC20.证明下列等式：(1) ABAC+BC=AB+C证明：&H1=AB+AC+BC=AB+C(A+B)=ABC(AB)=AB+C=H1(2)

14、ABC+ABC=AB+BC+CA证明：AB+BC+CA=ABBCCA=(A+B)(BC)(C+A)=(AB+AC+BB+BC)(C+A)=(aB+AC+O+BC)(C+A)=(ABC+ABA+ACC+ACA+BCC+BCA)=(羸3+4BC)=左边21 .写出如图3-34所示的组合线路的输出逻辑表达式。参考答案：F1=ABAB=AB+ABF2=A+B=A+B/3=A8C尸4=ABC万22 .试述计算机中常用的6种基本逻辑部件的功能。参考答案：全加器：实现两个二进制数相加之和。译码器：是一种能够完成对输入代码进行译码的逻辑部件。多路转换器：是一种能够从多路输入中选择其中任一路作为输出的逻辑部件寄存器：是一种能够暂时存放数据的逻辑部件。计数器：是一种能够对输入脉冲进行计数的逻辑部件。节拍发生器：就是用来产生节拍控制所需要的电位与脉冲的逻辑部件。第四章1.CPU指什么?它由哪些部分组成？答：CPU指中央处理器，它是计算机的核心部件，其作用很像“人脑”。中央处理器是由计算机的运算器和控制器所组成。3.控制器有哪些部件组成，简要说明各个部件的功能。答：控制器由指令部件（程序计