2020-2021-1学期 20202427《网络空间安全专业导论》第三周学习总结
2020-2021-1学期 20202427《网络空间安全专业导论》第三周学习总结
一.低级程序设计语言与伪代码
1.计算机操作
包括可编程的,存储，检索，处理。
2.机器语言
由计算机直接使用的二进制编码指令构成的语言
①Pep/9：一台虚拟机
虚拟机：为了模拟真实机器的重要特征而设计的假想机器
（1）Pep/9的基本特性
PEP/9的内存单元由65536字节的存储空间构成。这些字节从0到65536（十进制）进行编号。
寄存器是中央处理器中算术/逻辑单元的一小块存储区域，它用来存储特殊的数据和中间值。Pep/9由七个寄存器，但在学习内容中针对三个进行讨论：
- 程序寄存器：其中包含下一条即将被执行的指令的地址
- 指令寄存器：其中包含正在被执行的指令的一个副本
- 累加器：用来存储数据和运算的结果
（2）指令格式
一条指令由两部分组成，即8位的指令说明符和（可选的）16位操作数说明符。
- 指令说明符（指令的第一个字节）说明了要执行什么操作（比如把一个数（操作数）加到一个已经存储在寄存器中的值上）和如何解释操作数的位置。
- 操作指示符（指令的第二和第三个字节）存放的是操作数本身或者操作数的地址。注：有些指令没有操作指示符。
（3）一些示例指令
| 操作码 | 指令的意义 |
|---|---|
| 0000 | 停止执行 |
| 1100 | 将字载入寄存器A中 |
| 1101 | 将字节载入寄存器A中 |
| 1110 | 存储寄存器A中的字 |
| 1111 | 存储寄存器A中的字节 |
| 0110 | 将操作数加到寄存器A中 |
| 0111 | 从寄存器A减操作数 |
②Pep/9的输入/输出
该虚拟机遵循的设计原则是内存映射输入/输出，这种方式将输入和输出设备与主存中特定的、固定的地址联系起来。在虚拟机中，输入设备在地址FC15，输出设备在地址FC16.
3.程序实例
程序：在屏幕上显示“Hi“。这个程序有5条机器语言指令：2条用于载入，2条用于存储，1条用于停止程序运行。
使用二进制和十六进制些的程序语句
对于每一个二进制指令，第一行展示了8位指令说明符，第二行展示了16位操作数说明符。
①Pep/9模拟器
在Pep/模拟器中，通过选中”构建“>“装入“菜单选项来装入程序。再将程序装入内存中后，可以通过”构建“>”执行“菜单选项运行程序
②另一个机器语言实例
4.汇编语言
- 汇编语言：一种低级语言，用助记码表示特定计算机的机器语言指令
- 汇编器：把汇编语言程序翻译成机器代码的程序
①Pep/9汇编语言
在Pep/9汇编语言中，操作数用0x和十六进制表示，接下来是逗号，最后是寻址模式（由字母i（立即寻址）或d（直接寻址）说明）
除了常规的指令，汇编语言编程还支持汇编器指令，这些指令都是汇编器本身使用的指令，有时它们也被称作伪操作。
汇编器指令：翻译程序使用的指令
注释：为程序读者提供的解释性文字
②数字数据，分支，标签
分支：指出执行下一条指令的指令
标签：对内存位置起的名字，可以将这个名字当作操作数
5.表达算法
- 算法：解决方案的的计划或概要，或解决问题的逻辑步骤顺序
- 伪代码：一种表达算法的语言
①伪代码的功能
- 变量
- 赋值
- 输入/输出
- 选择
- 重复
布尔表达式：评价为真或假的表达式
伪代码语句
②执行伪代码算法
在之前的学习中，有一个算法可以把十进制数字系统转化为其他进制数字的算法。用这个算法把十进制数93转换成8进制数
| 除法 | 商 | 余数 | 答案 |
|---|---|---|---|
| 93/8 | 11 | 5 | 5 |
| 11/8 | 1 | 3 | 35 |
| 1/8 | 0 | 1 | 135 |
③写伪代码运算
桌面检查：在纸上走查整个设计
6.测试
- 测试计划：一个文档，说明了要全面测试程序需要运行的次数以及运行程序使用的数据。
- 代码覆盖（明箱）测试法：通过执行代码中的所有语句测试程序或子程序的测试方法
- 数据覆盖（暗箱）测试法：把代码作为一个暗箱，基于所有可能的输入数据测试程序或子程序的测试方法
- 测试计划实现：用测试计划中规定的测试用例验证程序是否输出了预期的结果
二.问题求解与算法设计
1.如何解决问题
- 你必须理解问题
- 找到数据和未知量之间的联系。如果找不到直接的联系，则可能需要考虑辅助问题。最终应该得到解决方案。
- 执行方案
- 分析得到的解决方案
①提出问题
- 对这个问题我了解多少？
- 解决方案是什么样的？
- 存在什么特例？
- 我如何直到已经找到解决方案了？
②寻找熟悉的情况
③分治法
把一个大问题划分成几个能解决的小单元
④算法
算法：在有限的时间内用有限的数据解决问题或子问题的明确指令集合
⑤计算机问题求解过程
- 分析和说明阶段
- 算法开发阶段
- 实现阶段
- 维护阶段
⑥方法总结
- 分析问题
- 列出主要任务
- 编写其余模块
- 根据需要进行重组和改写
⑦测试算法
2.有简单变量的算法
①带有选择的算法
if语句
②带有循环的算法
- 计数控制循环
- 事件控制循环。 嵌套结构：控制结构嵌入另一个控制结构的结构，又称嵌套逻辑。
- 平方根
抽象步骤：细节仍未明确的算法步骤
具体步骤：细节完全明确的算法步骤
3.复杂变量
①数组
同构项目的有名集合，可以通过单个项目在集合中的位置访问它们。项目在集合中的位置叫做索引
②记录
异构项目于的有名集合，可以通过名字单独访问其中的项目。所谓异构，指集合中的元素可以不必相同
4.搜索算法
①顺序搜索
依次查找每个元素并将其与我们需要搜索的元素进行比较。
②有序数组中的顺序搜索
③二分检索
在有序列表中查找项目的操作，通过比较操作排除了大部分检索范围。
5.排序
①选择排序
②冒泡排序
③插入排序
6.递归算法
递归：算法调用它本身的能力
①子程序语句
子程序有两种形式：
- 不仅执行任务，还返回给调用单元一个值（值返回子程序）
- 用作表达式，返回的值被用来评估表达式
②递归阶乘
阶乘:N!=N*(N-1)!
③递归二分检索
④快速排序
7.几个重要思想
①信息隐蔽
隐蔽的模块的细节以控制对这些细节的访问的做法
②抽象
复杂系统的一种模型，只包括对观察者来说必需的细节
- 数据抽象：把数据的逻辑视图和它的实现分离开
- 过程抽象：把动作的逻辑视图和它的实现分离开
- 控制抽象：把控制结构的逻辑视图和它的实现分离开
- 控制结构：用于改变正常的顺序控制流的语句
③事物命名
在编写算法时，我们使用速记短语表示要处理的任务和信息，也就是说，给数据和过程一个名字，这些名字叫做标识符。
④测试
- 白盒测试：基于代码本身
- 黑盒测试：基于测试所有可能的输入值
