中国大学MOOC《大学计算机计算思维的视角》概述题答案讲课讲稿.docx

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中国大学MOOC《大学计算机计算思维的视角》概述题答案讲课讲稿

中国大学MOOC《大学计算机——计算思维的视角》概述题答案

概述题

第一单元

什么是信息素养？

信息素养包括哪些方面？

信息素养是指人们利用网络和各种软件工具通过确定、查找、评估、组织和有效地生产、使用、交流信息，来解决实际问题或进行信息创造的能力。

信息素养包括四个方面，分别是：

信息意识；信息知识；信息能力；信息道德。

什么是信息社会？

信息社会有哪些主要特征？

信息社会是指以信息技术为基础，以信息产业为支柱，以信息价值的生产为中心，以信息产品为标志的社会；信息社会是指信息产业高度发展并在产业结构中占优势的社会。

信息社会的主要特征：

1、经济领域的特征

（1）在信息社会中，信息、知识成为重要的生产力要素，和物质、能量一起构成社会赖以生存的三大资源；

（2）在信息社会，劳动者的知识成为基本要求，劳动力结构出现根本性的变化，从事信息职业的人数与其它部门职业的人数相比已占绝对优势；

（3）信息社会是以信息经济、知识经济为主导的经济，它有别于农业社会是以农业经济为主导，工业社会是以工业经济为主导的经济。

在国民经济总产值中，信息经济所创产值与其它经济部门所创产值相比已占绝对优势；

（4）能源消耗少，污染得以控制。

2、社会、文化、生活方面的特征

（1）社会生活的计算机化、自动化；

（2）拥有覆盖面极广的远程快速通讯网络系统以各类远程存取快捷、方便的数据中心；

（3）生活模式、文化模式的多样化、个性化的加强；

（4）可供个人自由支配的时间和活动的空间都有较大幅度的增加；

（5）科技与人文在信息、知识的作用下更加紧密的结合起来。

3、社会观念上的特征

（1）尊重知识的价值观念成为社会之风尚；

（2）社会中人具有更积极地创造未来的意识倾向；

（3）人类生活不断趋向和谐，社会可持续发展。

在哲学和逻辑学上，将思维分为形象思维与逻辑思维两种主要的思维形态，对于计算思维，你如何理解？

计算思维又叫构造思维，以设计和构造为特征，以计算机学科为代表的。

它是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为。

其本质是抽象和自动化，通过约简、

嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题，如同“读、写、算”能力一样，计算思维也是我们每个人都必须具备的思维能力。

大体来说计算思维有以下几个特点：

（1）计算思维是一种递归思维。

它是并行处理。

它是把代码译成数据又把数据译成代码。

对于别名或赋予人与物多个名字的做法，它既知道其益处又了解其害处。

对于间接寻址和程序调用的方法，它既知道其威力又了解其代价。

它评价一个程序时，不仅仅根据其准确性和效率，还有美学的考量，而对于系统的设计，还考虑简洁和优雅。

（2）计算思维采用了抽象和分解来迎接庞杂的任务或者设计巨大复杂的系统。

它是选择合适的方式去陈述一个问题，或者是选择合适的方式对一个问题的相关方面建模使其易于处理。

它是利用不变量简明扼要且表述性地刻画系统的行为。

它是我们在不必理解每一个细节的情况下就能够安全地使用、调整和影响一个大型复杂系统的信息。

它就是为预期的未来应用

而进行的预取和缓存。

（3）计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情形恢复的一种思维。

它称堵塞为“死锁”，称约定为“界面”。

计算思维就是学习在同步相互会合时如何避免“竞争条件”的情形。

（4）计算思维利用启发式推理来寻求解答，就是在不确定情况下的规划、学习和调度。

它就是搜索、搜索、再搜索，结果是一系列的网页，一个赢得游戏的策略，或者一个反例。

计算思维利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行权衡。

当今的信息社会已经离不开计算机了，未来的社会一定更需要计算机来加速实现美好的愿景。

在大学校园里接受高等教育的我们有责任首先成为具有计算思维能力的先驱者和促进者，大家首先要齐心协力地用计算思维的观念和能力把自己武装起来，再用自己的切身体会去引导更多的人们具有计算思维的观念，再把计算思维的观念提升到计算思维的能力。

我坚信：

通过大家的共同努力，一定能把国际上流行的“2050年全世界的每一个公民都应具有计算思维能力”的预言变成现实！

第二单元

简述电子计算机发展的历程，说明每一代电子计算机的主要特点。

第一代计算机（1946年～1956年）

特点：

采用电子管作基础元件；使用汞延迟线作存储设备，后来逐渐过渡到用磁芯存储器；输入、输出设备主要是用穿孔卡片；用户使用起来很不方便，系统软件非常原始，用户使用二进制机器语言进行编程。

第二代计算机（1957年～1964年）

特点：

晶体管作为基础元件，大量采用晶体管和印刷电路，计算机体积不断缩小，功能不断增强。

编程语言开始使用计算机高级程序语言FORTRAN和COBOL等。

第三代计算机（1965年～1969年）

特点：

采用中、小规模集成电路，机种多样化、系列化，外部设备品种繁多，并开始与通信设备相结合，从而发展为由多机组成的计算机网，从此计算机走入了网络时代。

第四代计算机（1970年～）

特点：

从1970年以后采用大规模集成电路和超大规模集成电路为主要电子器件。

在大规模、超大规模集成电路的基础上，人们研制成功了微处理器。

微处理器的出现，使计算机更加小型化，制造成本不断降低。

微处理器的发展，也经历了若干代，主要是4位、8位、16位、32位、64位的微处理器。

随着集成电路集成度和MPU主频的不断提高，沿着这条思路的继续提高计算机性能优越来越困难。

从2006年开始，出现多核，新的计算机体系结构研发越来越引起人们的关注，并行计算，新型计算机的研究越来越多，计算机的发展进入了一个新的时期。

什么是操作系统？

简述操作系统的基本功能。

操作系统的概念：

操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，其它软件都是在操作系统的支持下运行。

操作系统的主要功能是计算机硬件资源、信息资源管理，程序控制和人机交互。

计算机系统硬件资源包括：

中央处理器，主存储器，磁盘存储器，键盘，鼠标，显示器，打印机等。

信息资源指的是存放于计算机内的各种数据，如文件，程序，系统软件等。

具体的讲，一个操作系统的基本功能可分为以下几个方面：

处理器管理，进程管理

内存管理

文件管理系统

外围设备管理，设备驱动程序

用户界面

除此之外，还包括：

网络通讯

安全机制

简述中央处理器CPU的组成及各部分的功能。

CPU的概念：

中央处理器是一台计算机的运算核心和控制核心，其主要功能是根据计算机指令进行算术逻辑运算。

CPU的组成：

CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。

各部分的功能：

运算器，即算术逻辑单元是CPU的执行单元，由“与”门和“或”门电路构成，主要功能是进行二位元的算术逻辑运算。

控制器，负责指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号，启动ALU单元完成运算。

寄存器，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。

通用寄存器用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。

专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。

总线，是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信线路，它是由若干条导线组成。

按照所传输的信息种类不同，计算机总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

第三单元

什么是递推法和递归法？

两者在思想上有何联系？

递推法概念：

递推算法是一种根据递推关系进行问题求解的方法。

通过已知条件，利用特定的递推关系可以得出中间推论，直至得到问题的最终结果。

递推算法分为顺推法和逆推法两种。

递归法概念：

在计算机编程中，一个函数在定义或说明中直接或间接调用自身的编程技巧称为递归。

通常把一个大型复杂的问题层层转化为一个与原问题相似的规模较小的问题来求解，递归策略只需少量的程序就可描述出解题过程所需要的多次重复计算，大大地减少了程序的代码量。

递归做为一种算法在程序设计语言中广泛应用。

两者的联系：

在问题求解思想上，递推是从已知条件出发，一步步的递推出未知项，直到问题的解。

从思想上讲，递归也是递推的一种，只不过它是对待解问题的递推，直到把一个复杂的问题递推为简单的易解问题。

然后再一步步的返回去，从而得到原问题的解。

简述选择排序和交换排序的基本思想，并简述简单选择排序和冒泡排序的基本过程。

选择排序概念：

选择分类是一种最简单、平均性能最低的排序方法。

其基本思想是：

从被排序的文件（或表）中依次选出关键字最小、次小、…的记录，从而实现排序。

交换排序概念：

交换类排序就是将两两元素进行比较，如果发生逆序，即Ri>Rj（i

简单选择排序基本过程：

简单选择排序的步骤是：

（1）从1..n个记录中选出关键字最小的记录，和R1交换，最小的记录放到第1个单元。

（2）从2..n个记录中选出关键字最小的记录，和R2交换，次小的记录放到第2个单元。

依次进行，共需要n-1遍，最大的记录留在第n个单元，完成排序操作。

冒泡排序基本过程：

（3分）

冒泡排序属于标准的交换分类，基本过程是：

第1遍：

首先将Rn和Rn-1进行比较，若发生逆序，则交换；否则，比较Rn-1和Rn-2，直到R2和R1比较。

这样，第一遍结束后，将把关键值最小的元素移到了第一个单元。

最小的元素就像“气泡”一样冒到了顶上，共比较n-1次。

第2遍：

和第1遍一样，依次将Rn和Rn-1进行比较、Rn-1和Rn-2，直到R3和R2比较。

这样，第2遍结束后，将把关键值次小的元素移到了第2个单元。

共比较n-2次

继续上述过程，逐遍进行，在进行i遍时，在前i-1遍得到的结果中，Rn,Rn-1,Rn-2,…,Ri+1和Ri依次两两比较，如发生逆序，则交换位置。

第四单元

什么是数据类型？

在计算机程序设计语言中，引入数据类型有何意义？

所谓数据类型，就是对具有同类性质的数据的抽象，它是计算机程序设计语言中的特有的概念。

在计算机程序中，数据通过变量来存储，数据类型用于声明变量，即：

每一个变量都对应特定的数据类型。

引入数据类型的意义：

1．数据类型决定变量存储空间的大小

在程序设计语言中，数据通过变量来存储。

用户声明一个变量，即声明一个变量名及其数据类型。

编译器可以根据数据类型为该变量分配一段固定大小的内存空间，空间的大小决定了数据的取值范围。

2．数据类型决定数据的存储方式

在计算机中，虽然数据统一采用二进制，但不同数据类型的数据其存储方式不同。

数据类型对应具体的存储方式。

3．数据类型决定数据的操作运算，不同类型的数据，其可以实施的运算不同。

编译器通过检查数据运算，来发现一些不规范的数据操作运算。

对于数据类型的上述性质，为数据在计算机的表达和存储提供了具体方法。

同时，也使得程序能够对内存的存储的二进制数能够正确地解析，从而获得正确的语义。

可见，数据类型的概念对数据存储、保证程序语义的一致具有重要作用。

此外，在程序运行中，数据的一致性检查还可以及时发现用户输入数据错误，使程序运行更加可靠。

同一操作，不同的存储结构，其实现算法的时间复杂性不同。

以线性表L求元素个数Length（L）操作和取元素Get（L,i）操作为例，说明同一操作在不同存储结构下算法的时间复杂性。

求线性表L中的元素个数操作Length（L）：

（1）对于顺序存储结构，存储结构中已经保存了元素个数，因此，只需要返回L.length即可。

时间复杂性为O

（1）。

（2）对于链式存储结构，需要遍历整个链表，才可以求得元素个数，时间复杂性为O（n）。

（3）在链式存储中，数据结构的定义不是绝对的，可以定义一个特别的头结构，增加一个域，记录结点个