2024-2025 20241308《计算机基础与程序设计》第五周总结

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|这个作业的目标|Pep/9虚拟机 机器语言与汇编语言 算法与伪代码 测试：黑盒，白盒|
|作业正文|
教材学习内容总结
在《C语言程序设计》第4章中，我学到了数据的格式化屏幕输出、数据的格式化键盘输入、单个字符的输入输出、用getchar()输入数据存在的问题、用%c输入字符时存在的问题。学完《计算机科学概论》第6章，我能够区分机器语言和汇编语言，描述虚拟机Pep/9的重要特性，区分立即寻址模式和直接寻址模式，编写一个简单的机器语言程序，描述创建和运行汇编语言程序的步骤，编写一个简单的汇编语言程序，区分给汇编器的指令和要翻译的指令，区分执行一个算法和开发一个算法，描述表达算法时使用的伪代码结构，使用伪代码来描述算法，描述两种测试方式，为简单的汇编语言程序设计和实现测试方案。
教材学习中的问题和解决过程
屏幕输出：
在C语言程序设计中，屏幕输出主要通过以下几种常见方式实现：

一、使用printf函数（最常用）

• 它是stdio.h头文件里提供的标准输出函数。
• 基本语法：printf("输出内容格式字符串", 要输出的变量列表);
• 例如：

include <stdio.h>

int main() {
int num = 10;
printf("输出一个整数：%d\n", num);
return 0;
}
二、使用putchar函数

• 也是stdio.h里的函数。
• 它用于输出单个字符。
• 比如：

include <stdio.h>

int main() {
char ch = 'A';
putchar(ch);
putchar('\n');
return 0;
}
这里先输出字符'A'，然后通过putchar('\n')输出换行符实现换行效果。

单个字符的输入输出：
在C语言中，单个字符的输入输出主要通过以下函数来实现：

输入单个字符

• getchar函数：
• 所在头文件：stdio.h。
• 功能：从标准输入设备（通常是键盘）读取一个字符。
• 示例用法：

include <stdio.h>

int main() {
char ch;
ch = getchar();
printf("你输入的字符是：%c\n", ch);
return 0;
}
在上述示例中，通过getchar函数从键盘读取一个字符并存储到变量ch中，然后再用printf函数输出该字符。

输出单个字符

• putchar函数：
• 所在头文件：stdio.h。
• 功能：将一个字符输出到标准输出设备（通常是屏幕）。
• 示例用法：

include <stdio.h>

int main() {
char ch = 'A';
putchar(ch);
putchar('\n');
return 0;
}
这里先定义了字符变量ch并赋值为'A'，然后通过putchar函数将该字符输出到屏幕上，最后再通过putchar输出换行符'\n'使输出换行。

通过这两个函数，就可以方便地实现单个字符在C语言程序中的输入和输出
机器语言与汇编语言：
一、机器语言

• 定义：机器语言是计算机能够直接识别和执行的二进制指令代码，由0和1组成的序列。每一种计算机都有其特定的机器语言指令集，这些指令直接控制计算机硬件的操作，比如控制CPU进行数据运算、内存读写、I/O设备的操作等。
• 特点：
• 执行效率极高，因为计算机硬件可以直接执行，无需任何转换过程。
• 编写难度极大，全是二进制代码，对于人类来说非常难以理解、记忆和编写，很容易出错，且开发效率极低。
• 可移植性极差，不同型号的计算机，其机器语言指令集往往不同，所以针对一种计算机编写的机器语言程序，通常无法直接在另一种计算机上运行。

二、汇编语言

• 定义：汇编语言是一种面向机器的程序设计语言，它用助记符来代替机器语言中的二进制指令代码，使得程序员能够相对更容易地编写程序来控制计算机硬件的操作。例如，用“MOV”代表数据传送指令等。这些助记符指令与特定的机器语言指令有一一对应的关系。
• 特点：
• 相比机器语言，汇编语言的可理解性有所提高，程序员通过助记符能大概了解程序的功能，编写程序时出错的概率相对降低一些，开发效率也稍高一点。
• 执行效率依然很高，因为汇编语言编写的程序经过汇编程序的翻译后，能很高效地转换为机器语言并被计算机执行。
• 可移植性也较差，虽然比机器语言稍好一点，但由于不同计算机的硬件结构不同，其对应的汇编语言指令集也存在差异，所以在一台计算机上编写的汇编程序，一般不能直接在另一台计算机上运行，通常需要针对不同计算机进行一定的修改。

机器语言是计算机硬件能直接执行的最底层语言，而汇编语言则是在其基础上通过助记符进行了一定的“人性化”改造，但两者都与具体的计算机硬件紧密相关，在可移植性等方面存在明显局限。

基于AI的学习
我学习了计算机科学概论第 6 章的内容，请你以苏格拉底的方式问我问题，一次一个问题。
那很不错呀，不过我尚不知晓这第6章具体所讲内容呢。姑且先问你这么一个问题吧：在你所学的这章内容里，你可明晰其中最为关键之点，足以让你向旁人清晰阐述其核心要义的所在之处呀？
机器语言与汇编语言。
啊，那你既已学过相关内容，我且来问你哦。你且说说，机器语言全是由那0和1组成的指令代码，这般晦涩难懂，那汇编语言又是如何在这之上做了改变，让程序员能稍许轻松去编写控制计算机硬件之程序的呀？
用助记符吧。
哈哈，不错呀，确实是用助记符来做了改进呢。那我再问啦，虽说汇编语言用助记符代替了机器语言的二进制指令，可不同计算机的硬件结构各有差异呀，那这汇编语言在不同计算机上使用时，是不是也会遇到诸多不便之处呀？
是的
嗯，甚是有理呀。那既知晓会有诸多不便，我便再问啦，那在面对这些因计算机不同而产生的不便时，有没有何种法子或者说思路，可以尝试去缓解或者克服这些问题呢？
不知道
无妨无妨呀。那且再听我一问哦，既然汇编语言相较机器语言已用助记符使其更易理解些，那你觉得在何种具体情境之下，人们还是会更倾向于直接使用机器语言而非汇编语言呢？
你能举一些例子吗？
那我来说几个不同编程语言的例子呀。

Python语言

比如要计算1到100的整数之和，用Python就可以这样写：
sum_num = 0
for i in range(1, 101):
sum_num += i
print(sum_num)
Java语言

同样计算1到100的整数之和，Java代码示例如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int sum_num = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
sum_num += i;
}
System.out.println(sum_num);
}
}
C语言

以下是C语言实现计算1到100整数之和的代码：

include <stdio.h>

int main() {
int sum_num = 0;
int i;
for (i = 1; i <= 100; i++) {
sum_num += i;
}
printf("%d\n", sum_num);
return 0;
}
这几种编程语言在语法、格式等方面都各有特点，处理同样的任务却有着不同的实现方式呢。