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

2、定的设备，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

3、 计算思维是思想，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

4、通过计算机 的各种操作来实现，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L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

5、，在计算机科学中，指用计算机求解某一问题的方法。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。

6、它比自然语言简洁，又比计算机语言 灵活，没有严格的语法，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

7、存储和采用二进制”。具体地说，在上述计算 机中，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

8、的输入。 输出设备：实现计算结果的输出。3 .简述计算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：（IoIOoloI.01001110）2八进制：（245.234）87 .将二进制（1

9、01011.101） 2转换为十进制数。参考答案：43.6259 .设真值-24 2写出下列真值的原码、反码和补码。+ 1010-1010+1111 -Illl -0000-1000参考答案:真值原码反码补码1010OlOlO0101001010-1010110101 OlOl1 OllO1111OllllOllllOllll-1111Illll1 00001 0001-00001 00001 Illl0 0000-100011000IOlllIlO(X)10 .已知下列机器数，写出它们所对应的真值：X1 =11011X2反=Il(Hl x3 =11011x4 =00000 X5J 反=(HU

10、lx6 #=01000参考答案：X/原真= 1011 EXzl 反=IIoIl2宾=一)100 X3补真= + 100011 .实现下列机器数之间的转换(1)己知向原= IOIl0,求国反。(2)已知向反=IOIl0,求卜补。(3)已知回补= IOll0,求国原。参考答案：X1原=IOUQ x反=IIoMX2反=IOIlO fcx2补=IolllD补=IOlIo X3原=Uolo12 .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。

11、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

12、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=+IOOlll(2) x= 101100Y=-IlOOlO(3) X=-OllOlly=-100100参考答案： X Ih=OOOlOlly 补=(HOOl11(x+y),l=0110010x+y=+110010(2) X Ib=OlOllOOy 补=IOOIlIO(x+y)b=1111010+y= 000110 X Jb=IlOOlOly

13、 补=IOlllOO(x+y)jb=1000001+y= -Illlll17 .已知A=IOllOl, B=IlOlOO,试完成AVB, AB, AB等逻辑运算。参考答案： AVB=111101 AB=100100 A B =OllOOl18 .已知逻辑函数F = AB + A吊C +云BC ,列出它的真值表。 参考答案：ABC AB + ABC + ABC000000100 1 0 00 1 11100010111 1 0 11 1 1119.化简下列逻辑函数：(1) F = AB + B C + A BC + A B C(2) F = AB + AC+BC(3) F = (A + B).

14、(A B ) + C(4) F=D + DABC + AD参考答案:W F = AB BC = B(A + C)F=I(3) F = C(4) F = AD + BC20.证明下列等式：(1) A BAC+BC = A B + C证明：&H1 = AB +AC+BC = AB +C(A + B) = ABC(AB) = AB+ C = Hl(2) A BC + A B C = A B + B C + 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：Fl = AB AB = 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