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信息学奥赛初赛辅导教材
信息学（计算机）奥林匹克竞赛辅导教程
浙江金华第一中学《信息技术》教研组
一息学（计算机）奥林匹克竞赛辅导教程
第一部分试题的知识围
一、初赛的要求
1.1计算机的基本常识
① 计算机和信息社会（信息社会的主要特征、计算机的主要特征、数字通信网络的主要特征、数字化）
②信息输入输出基本原理（信息交换环境、文字图形多媒体信息的输入输出方式）
③信息的表示与处理（信息编码、微处理部件MPU、存储结构、指令、程序，和存储程序原理、程序的三种基本控制结构）
④信息的存储、组织与管理（存储介质、存储器结构、文件管理、数据库管理）
⑤信息系统组成及互连网的基本知识（计算机构成原理、槽和端口的部件间可扩展互连方式、层次式的互连结构、互连网络、TCP/IP协议、HTTP协议、WEB应用的主要方式和特点）
⑥人机交互界面的基本概念（窗口系统、人和计算机交流信息的途径（文本及交互操作））
⑦信息技术的新发展、新特点、新应用等。
1.2计算机的基本操作
①Windows和Linux的基本操作知识
②互联网的基本使用常识（网上浏览、搜索和查询等）
③常用的工具软件使用（文字编辑、电子收发等）
1.3程序设计的基本知识
1.3.1数据结构
①程序语言中基本数据类型（字符、整数、长整数、浮点）
②浮点运算中的精度和数值比较
③一维数组（串）与线性表
④记录类型（Pascal）/结构类型（C）
1.3.2程序设计
①结构化程序设计的基本概念
②阅读理解程序的基本能力
③具有将简单问题抽象成适合计算机解决的模型的基本能力
④具有针对模型设计简单算法的基本能力
⑤ 程序流程描述（自然语言/伪码/NS图/其他）
⑥程序设计语言（Pascal/C/C++,2003年仍允许BASIC）
1.3.3基本算法
①初等算法（计数、统计、数学运算等）
②排序算法（冒泡法、插入排序、合并排序、快速排序）
③查找（顺序查找、二分法）
④回溯算法
二、复赛容与要求
2.1数据结构
①指针类型
②多维数组
③单链表及循环链表
④二叉树
⑤文件操作（从文本文件中读入数据，并输出到文本文件中）
2.2程序设计
①算法的实现能力
②程序调试基本能力
③设计测试数据的基本能力
④程序的时间复杂度和空间复杂度的估计
2.3算法处理
①离散数学知识的应用（如排列组合、简单图论、数理逻辑）
②分治思想
③模拟法
④贪心法
⑤简单搜索算法（深度优先 广度优先）搜索中的剪枝
⑥动态规划的思想及基本算法
第二部分计算机基础知识
一、计算机的诞生、发展、特点及应用
1.计算机的诞生和发展
1.1计算机的诞生
1946年2月，世界上第一台电子计算机在美国宾西法尼亚大学诞生，取名为“ENIAC”
1969年11月，计算机网络时代到来。
1.2计算机的发展
·第一代,1946～1957年电子管计算机
·第二代,1958～1964年晶体管计算机
·第三代,1965～1971年集成电路
·第四代,1972年以来大规模集成电路
·第五代，正在研制人工智能
2.计算机的分类
2.1以相对功能规模分类
·巨型机（如CYBER205机,中国银河II机）
·大型机
·中型机（IBM360,370）
·小型机（DEC公司的VAX-11,Alpha系列机）
·微型机（如pc机）
2.2按结构模式分类
·集中式
·计算机网络
集中式系统是一个或多个用户同时使用一台计算机。
它又分为：
单用户机（pc机）和多用户机（DEC公司的ALPHA系列机,IBM360机）
3.计算机的特点
①运算速度快，精确度高
②具有逻辑判断和记忆能力
③高度的自动化和灵活性
4.PC机及其系统配置
4.1PC机的主要性能指标
字长、运算速度、主频、存容量、外设配置、软件配置。
4.2总线
连接PC机的CPU、存储器和外部设备的公共信息通道。
三部分：
数据总线、地址总线、控制总线。
5计算机在现代社会中的应用
①科学计算（数值计算）方面
②数据处理方面
③自动控制（过程控制）方面
④办公自动化（OA）方面
⑤计算机辅助设计（CAD）和辅助制造（CAM）方面
⑥计算机辅助教学CAI（ComputerAssistedInstruction）方面
⑦计算机在智能模拟方面的应用
⑧计算机在通信方面的应用
⑨计算机在信息高速公路方面的应用
⑩计算机在文字处理方面的应用
二、计算机系统组成及工作原理
1.计算机的系统组成
计算机硬件又称为“冯·诺依曼结构”（如图1所示）。
由五个部分组成：
输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器。
其中计算机中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成；输入、输出设备（I/O设备）又被人们称为外围（部）设备。
计算机软件又可分为系统软件和应用软件两大类。
计算机存储容量以字节为单位，它们是：
字节B（1Byte=8bit）、千字节（1KB=1024B）、兆字节（1MB=1024KB）、千兆字节（1GB=1024MB）。
外存又称辅助存储器，它容量更大，常用的外部存储器有软盘、硬盘、光盘、磁带。
运算器：
对信息进行加工处理的部件。
它在控制器的控制下与存交换信息，负责进行各类基本的算术运算和与、或、非、比较、移位等各种逻辑判断和操作。
此外，在运算器中还有能暂时存放数据或结果的寄存器。
控制器：
是整个计算机的指挥中心。
它对指令进行分析、判断，发出控制信号，使计算机的有关设备协调工作，确保系统自动运行。
计算机的操作系统分类如下图所示：
2.计算机语言的发展
第一代：
机器语言,二进制0、1构成的面向特定机器的低级语言。
第二代：
汇编语言。
又称符号语言,对机器指令进行简单的符号化，比机器语言进了一步,但可读性、兼容性差,其优点是与机器比较靠近,因此效率较高。
第三代：
高级语言，完全接近人类习惯，各种机器指令用英文单词表示。
其优点：
可读性强，兼容性强，是目前广泛使用的一种面向过程的编程语言。
如：
BASIC，FORTRAN,C，PASCAL，FOXPRO等.
第四代：
面向对象的高级语言。
如：
VisualBasic,简称VB
VisualC++,简称VC
Java等。
3.计算机的工作原理
计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。
即预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机存储器中。
每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。
程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。
这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1945年提出来的，故称为冯·诺依曼原理。
其工作原理图如下所示：
三、计算机信息安全
1.计算机系统的危害来源
计算机系统所面临的威胁大体可分为两种：
一是对系统息的威胁；二是对系统中设备的威胁。
2.计算机系统的安全策略
①物理安全策略
②访问控制策略
③加密
④防火墙控制
防火墙是近期发展起来的一种控制两个不同网络之间访问的有效安全技术措施，也可称之为控制进／出两个方向通信的门槛。
防火墙使用软件和硬件的组合，在网络边界上建立起网络通信监控系统来隔离部和外部网络，以阻挡外部网络的敌意侵入。
3.计算机病毒的概念
①广义定义：
能够引起计算机故障，破坏计算机数据的程序都属于计算机病毒。
②狭义定义：
指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。
4.计算机病毒的种类
4.1按其破坏性分类
·良性病毒·恶性病毒
4.2按其传染方式分类
·引导型病毒·文件型病毒
4.3按的方式分类
·源码型病毒 ·入侵型病毒·操作系统型病毒·外壳型病毒
5.计算机病毒的特征
·隐蔽性·传染性·潜伏性·破坏性
6.计算机病毒的传染途径
软、硬磁盘，光盘，网络以及磁带等。
四、计算机网络基础
1.计算机网络的相关定义
计算机网络是以各种通信设备和传输介质将处于不同位置的多台独立计算机连接起来，并在相应网络软件的管理下实现多台计算机之间信息传递和资源共享的系统。
简单的说计算机网络指相互连接的独立自主的计算机的集合。
·信息高速公路：
是指数字化大容量光纤通信网络或无线通信、卫星通信网络与各种局域网络组成的高速信息传输通道。
特征：
交互性、高速性、广域性、广泛性、综合性、智能性
Internet（国际互连网），信息高速公路的代表。
2.计算机网络的功能
·资源共享（包括硬件资源、软件资源、数据与信息资源）
·数据通信
·提高可靠性
3.计算机网络发展的几个阶段
第一代：
以主机为中心
第二代：
以通信子网为中心
第三代：
ISO/OSIRM，Internet
第四代：
可编程网络
发展趋势：
开放，集成，高性能，智能化
4.计算机网络的组成
从逻辑功能上分为两部分：
通信子网和用户资源子网。
·通信子网：
负责信息通信，由一些专用的节点交换机和连接这些节点的通信链路组成。
通信子网分两种类型：
点对点通信子网和广播式通信子网；
·用户资源子网：
负责全网的信息处理，包括主机和其他信息资源设备。
5.计算机网络的分类
·按网络的拓扑结构分：
①总线型拓扑结构。
总线型拓扑通过一根传输线路将网络中所有结点连接起来，这根线路称为总线。
网络中各结点都通过总线进行通信，在同一时刻只能允许一对结点占用总线通信。
总线型拓扑简单，易实现，易维护，易扩充，但故障检测比较困难。
②星型拓扑结构。
星型拓扑中各结点都与中心结点连接，呈辐射状排列在中心结点周围。
网络中任意两个结点的通信都要通过中心结点转接。
单个结点的故障不会影响到网络的其它部分，但中心结点的故障会导致整个网络的瘫痪。
③环型拓扑结构。
环型拓扑中各结点首尾相连形成一个闭合的环，环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输。
环型拓扑的抗故障性能好，但网络中的任意一个结点或一条传输介质出现故障都将导致整个网络的故障。
④树型拓扑结构。
树型拓扑由总线型拓扑演变而来，其结构图看上去象一棵倒挂的树。
树最上端的结点叫根结点，一个结点发送信息时，根结点接收该信息并向全树广播。
树型拓扑易于扩展与故障隔离，但对根结点依赖性太大。
·按网络的规模及覆盖围分：
局域网（LAN）：
地理围较小，如1Km左右
广域网（WAN）：
地理围几十公里到几千公里
城域网（MAN）：
介于LAN和WAN之间，地理围在5Km－50Km之间
·按网络的使用目的分类：
公用网专用网
·我国当前四大联网
中国金桥信息网ChinaGBN
中国共用计算机互联网ChinaNet
中国教育科研网CERNet
中国科研网CSTNet
·目前常见的几种网络接入方式
拨号上网（Modem）
机顶盒上网
一线通上网（N-ISDN）
ADSL上网（非对称数字用户线，宽带上网）
6.计算机网络的体系结构和网络协议
网络协议：
为网络数据交换而制定的规则、约定和标准统称为网络协议。
分层次的体系结构：
将网络按照功能分成一系列的层次，每一层次完成一个特定的功能。
每一层的功能都是向它的上一层提供一定的服务，并把这种服务是如何实现的细节对上层屏蔽起来。
一般将网络中的各层和协议的集合，称为网络体系结构。
6.1两种重要的网络体系结构参考模型
开放互连参考模型：
（OSI参考模型）：
由国际标准化组织（ISO）制定
①物理层（Physicallayer）物理层是OSI的最底层，主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供连接，以透明地传输比特流。
②数据链路层（Datalinklayer）数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，并采用相应方法使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
③网络层（Networklayer）网络层的功能是进行路由选择，阻塞控制与网络互联等。
④传输层（Transportlayer）传输层的功能是向用户提供可靠的端到端服务，透明地传送报文，是关键的一层。
⑤会话层（Sessionlayer）会话层的功能是组织两个会话进程间的通信，并管理数据的交换。
⑥表示层（Presentationlayer）表示层主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式，它包括数据格式变换、数据加密、数据压缩与恢复等功能。
⑦应用层（Applicationlayer）应用层是OSI参考模型中的最高层，应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要，它在提供应用进程所需要的信息交换和远程操作的同时，还要作为应用进程的用户代理，来完成一些为进行信息交换所必须的功能。
6.2TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）参考模型
TCP/IP协议是一个协议集，其中最重要的是TCP协议与IP协议，TCP/IP参考模型也是一个开放模型。
TCP/IP参考模型有四个层次：
其中：
应用层与OSI中的应用层对应；
传输层与OSI中的传输层对应；
网络层与OSI中的网络层对应；
物理链路层与OSI中的物理层和数据链路层对应；
TCP/IP中没有OSI中的表示层和会话层。
①应用层:
应用层是TCP/IP参考模型的最高层，它向用户提供一些常用应用程序，如电子等。
应用层包括了所有的高层协议，并且总是不断有新的协议加入。
应用层协议主要有：
网络终端协议TELNET，用于实现互联网中的远程登录功能；文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能；简单电子协议SMTP，实现互联网中电子发送功能；域名服务DNS，用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务；网络文件系统NFS，用于网络中不同主机间的文件系统共享。
②传输层:
也叫TCP层，主要功能是负责应用进程之间的端－端通信。
传输层定义了两种协议：
传输控制协议TCP与用户数据报协议UDP。
TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，主要功能是保证信息无差错地传输到目的主机。
UDP协议是一种不可靠的无连接协议，它与TCP协议不同的是它不进行分组顺序的检查和差错控制，而是把这些工作交给上一级应用层完成。
③网络层:
也叫IP层，负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据报。
它的主要功能有以下三个方面：
处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据包；处理互联的路径。
④物理链路层:
也叫网络接口层，物理链路层主要功能是接收IP层的IP数据报，通过网络向外发送，或接收处理从网络上来的物理帧，抽出IP数据报，向IP层发送。
该层是主机与网络的实际连接层。
7.网际协议IP与IP地址
IP协议:
是Internet中最重要的协议，对应于TCP/IP参考模型的网络层。
IP地址：
所有Interet上的计算机都必须有一个Internet上唯一的编号作为其在Internet的标识，这个编号称为IP地址。
IP地址是一个32位二进制数，即四个字节，为方便起见，通常将其表示为w.x.y.z的形式。
其中w、x、y、z分别为一个0～255的十进制整数，对应二进制表示法中的一个字节。
这样的表示叫做点分十进制表示。
例某台机器的IP地址为：
110010100111000100100000000000010
则写成点分十进制表示形式是：
202.114.64.2
IP地址的32个二进制位也被分为两个部分，即网络地址和主机地址，网络地址就像的区号，标明主机所在的子网，主机地址则在子网部区分具体的主机。
下面是网络地址与主机地址：
网络地址
主机地址
7.1IP地址的分类
7.1.1A类地址
A类IP地址的最高位为0，其前8位为网络地址，是在申请地址时由管理机构设定的，后24位为主机地址，可以由网络管理员分配给本机构子网的各主机。
一个A类地址最多可容纳224（约1600万）台主机，最多可有27=128个A类地址。
当然这两个“最多”是纯从数学上讲的，事实上不可能达到，因为一个网络中有些地址另有特殊用途，不能分配给具体的主机和网络。
下面在B类、C类地址中的数字也是同样的。
下面是A类地址：
7.1.2B类地址
B类IP地址的前16位为网络地址，后16位为主机地址，且第一位为1，第二位为0。
B类地址的第一个十进制整数的值在128～191之间。
一个B类网络最多可容纳216即65536台主机，最多可有214个B类地址。
B类地址如下所示：
7.1.3C类地址
C类IP地址的前24位为主机地址，最后8位为主机地址，且第一位、第二位为1，第三位为0。
C类地址的第一个整数值在192-223之间。
一个C类网络最多可容纳28即256台主机。
共有221个C类地址。
C类地址如下所示：
7.1.4特殊IP地址
并不是所有的IP地址都能分配给主机，有些IP地址具有特定的含义，因而不能分配给主机。
①回送地址
指前8位为01111111（十进制的127）的IP地址，这个地址用于网络软件测试和用于本机进程间通信。
这个归定使得“A类地址”127.0.0.0不能分配给网络，减少了224个可用的IP地址。
②子网地址
主机地址全为0的IP地址为子网地址，代表当前所在的子网。
③广播地址
主机地址为全1的IP地址为广播地址，向广播地址发送信息就是向子网中的每个成员发送信息。
8Internet的域名
•域名结构：
与IP地址对应，目的是为了便于记忆，由计算机自动转换。
一般为：
计算机主机名.机构名[.网络名].最高层名，或：
WWW.机构名[.网络名].最高层名
•域名的组成：
由英文单词或缩写表示。
如：
dns.zzu.edu.----大学的名为dns的主机。
.hunu.edu.----大学的名为www的主机。
•常见的最高层的域名含义：
商业机构
edu教育
net网络管理部门
org政府部门
中国
9.常见计算机网络的应用
9.1WWW的应用
WWW运行机制是客户/服务器模式。
在用户查询时，执行一个客户机程序（浏览器）并输入一个URL（统一资源定位器）。
此后浏览器程序成为一个客户，该程序将负责对用户地直接服务。
它将用户的要求转换成一个或多个标准的信息查询请求，通过Internet发送给远方提供信息的服务器。
而服务器则执行一个服务器程序。
Web的客户机程序与服务器程序之间通过超文本协议HTTP进行通信。
HTTP提供的功能包括实现Web客户机与服务器的连接，发出带文件名的访问请求，接受文件以及关闭连接等。
为了使客户程序能找到Internet上的信息资源，WWW系统使用统一的URL，客户机程序就是按输入的URL找到相应的服务器，并与之建立联系和获得信息的。
服务器提供的信息一般是用超文本标记语言HTML编写的信息文件。
由于HTML是统一的标准语言，所以，不管服务器程序、或者服务器站点的计算机操作系统有多大差别，这些文件所提供的信息最终总能为客户程序所解释和显示。
WWW的客户/服务器模式图
在实际运行中，当服务器接到客户机的信息查询请求之后，完成相应的操作，并将查找到的结果通过Internet传送到客户机的计算机中，客户机再将服务器送来的结果转换为可以显示的格式，通过Windows的图形页面显示出来。
9.2Web服务器
在WWW中，Web是由成千上万台彼此可以通信的计算机组成的全环网络，其中提供信息的每一台计算机都称为Web服务器，或称为主机。
每一台主机都有一个URL格式的网址。
若使用超文本传输协议HTTP来提供WWW网中的站点地址的话，则该地址的格式为：
.xjtu.edu./
9.3浏览器
浏览器是用于查看Web页的软件工具。
浏览器在读取Web服务器上的HTTP文件的同时，必须与组成WWW网的成千上万台Web服务器中的一台进行通信联系。
例如，在自己的Web浏览器“地址”处输入时，就是指示自己的计算机在WWW网上寻找一台域名为的主机，并请求主机将名称为Index.htm的文件传回来。
如果计算机与上述主机连接成功，该主机便会查找指定的文件，将其容传回来，并显示在计算机屏幕上。
每当我们利用Web浏览器在WWW网上访问不同站点时都会重复这个过程。
9.4Web网页
通过浏览器将网上传来的信息显示出来就是网页。
一般地，利用浏览器与某个Web服务器连接成功以后，在浏览器上首先显示的就是该Web服务器的起始页，称为“主页”。
WWW的显著的特征是“超”，即具有使一个HTML文件到另一个HTML文件的能力。
在网页上那些能将鼠标的光标变成手状的位置称为“点”，单击此点就会到另一个网页。
一般地，Web网页上的信息形式有：
文本、列表、图像、音频、视频、超、书签、表格、窗体、框架等，其中表格、窗体和框架属于复合元素，它们本身可以包含多种基本元素。
9.5Intranet
Intranet是用于处理单位或组织部信息的网络。
其中使用了文档和软件的分配、数据库的访问等各种服务。
通常也使用与Internet相关的应用程序，例如网页、FTP站点、电子、新闻组和列表等，但它们只能由组织的成员访问。
9.6E-mail
电子”，英文叫E-mail，是Internet上最为广泛的应用。
因为它具有以下几个特点：
①发送速度快，给国外发信，只需要若干秒或几分钟。
②信息多样化，电子发送的信件容除普通文字容外，还可以是软件、数据，甚至是录音、动画、电视等各类多媒体信息。
③收发方便高效可靠，与通信或邮政信件发送不同，发件人可以在任意时间、任意地点通过发送服务器（SMTP）发送E-mail，收件人通过当地的接收服务器（POP3）收取。
9.7BBS
BBS（即电子公告板）是BulletinBoardSystems的缩写。
BBS实际上也是一种，从技术角度讲，电子公告板实际上是在分布式信息处理系统中，在网络的某台计算机中设置的一个公共信息存储区。
任何合法用户都可以通过Internet或局域网在这个存储区中存取信息。
早期的BBS仅能提供纯文本的论坛服务，现在的BBS还可以提供电子、FTP、新闻组等服务。
BBS的交流特点与Internet最大的不同，正像它的名字所描述的，是一个“公告牌”，即运行在BBS站点上的绝大多数电子都是公开信件。
因此，用户所面对的将是站点上几乎全部的信息。
9.8新闻讨论组
网络新闻也是Internet上的一个重要服务。
它是一个世界围的新闻组（newsgroup）系统，为具有共同兴趣的用户提供了一种交流思想和进行讨论的手段。
许多新闻组在世界传播，也有些新闻组仅局限于局部的围，如一个国家或一个部门。
用户可以阅读某个新闻组中的信息，也可以编辑和发送一条信息到新闻组中。
网络新闻和电子中的信息采用了相同的表示格式。
新闻服务器由一些BBS或部门负责维护，可以管理上千个新闻组。
你可以查找任何特殊主题的新闻组，访问过新闻组的人都可以发送或阅读。
新闻组不提供其成员的列表，只要对某个议题感兴趣，任何人都可以免费加入。
Usenet新闻组按主题来分层组织，是一种层次结构。
新闻组的名字由圆点分隔，从左至右由普通分类到特殊分类。
在分层结构的顶层是几个标准分类和
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