2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第十一周学习总结

2024-2025-1 20241314 《计算机基础与程序设计》第十一周学习总结

作业信息

这个作业属于哪个课程 2024-2025-1-计算机基础与程序设计
这个作业要求在哪里 2024-2025-1计算机基础与程序设计第十一周作业
这个作业的目标 计算机网络 网络拓扑 云计算 网络安全 Web HTML，CSS，Javascript XML
作业正文 正文

教材学习内容总结

计算机科学概论（第七版）第15，16章

第15章：数据库与信息管理

  1. 数据库概述
    定义：数据库是一个有组织的数据集合，通常以电子形式存储。
    数据库管理系统（DBMS）：用于创建、管理和操作数据库的软件，例如MySQL、Oracle、Microsoft SQL Server等。
  2. 数据模型
    关系模型：数据以行和列的形式存储，每个表代表一个实体，表之间通过键值关联。
    对象关系模型：结合了关系模型和对象导向方法，支持复杂数据类型。
    层次模型与网络模型：较旧的模型，数据结构以树形和网状方式组织。
  3. SQL语言
    基础操作：详细讲解SQL的四个基本操作：
    选择（SELECT）：从表中检索数据。
    插入（INSERT）：向表中添加新记录。
    更新（UPDATE）：修改已有记录。
    删除（DELETE）：删除记录。
    条件查询：使用WHERE子句、ORDER BY、GROUP BY等进行数据过滤和排序。
    多表联接：使用JOIN操作从多个表中提取相关数据。
  4. 数据库设计
    规范化：通过将数据分解为多个表来消除冗余，保证数据一致性。
    键的概念：主键的定义与作用，外键的使用以建立表之间的关系。
  5. 事务管理与并发控制
    事务的ACID特性：
    原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败。
    一致性（Consistency）：事务执行后，数据必须处于一致性状态。
    隔离性（Isolation）：并发事务之间相互独立，运行结果不干扰。
    持久性（Durability）：成功的事务结果在系统失败后仍然保持。
    并发控制技术：锁机制、时间戳等，防止数据冲突。
  6. 数据安全性与隐私
    数据备份与恢复：保护数据不丢失的一系列措施。
    用户授权与身份验证：确保只有授权用户才能访问或修改数据。
    隐私保护：法律法规（如GDPR）的影响和实现数据最小化原则。

第16章：计算机网络

  1. 网络概述
    定义与功能：计算机网络是通过通信链路连接的计算机系统，用于数据交换和资源共享。
  2. 网络类型
    局域网（LAN）：限制在较小地理范围内（如一个建筑内），速度快，成本较低。
    广域网（WAN）：覆盖广泛的地理区域，通常由多个局域网组成，速度较慢，使用公共或租用的路线。
    互联网：全球最大的计算机网络，实现全球的信息共享。
  3. 网络协议
    TCP/IP协议栈：
    传输层（TCP/UDP）：负责数据传输的可靠性和顺序。
    网络层（IP）：地址寻址与路由选择。
    应用层：支持实际应用程序的协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
  4. 网络安全
    威胁种类：病毒、恶意软件、攻击（如DDoS）等。
    安全措施：
    加密：SSL/TLS协议用于数据传输安全。
    防火墙：监控进出网络的流量规则。
    入侵检测和预防系统（IDS/IPS）：识别和响应网络攻击。
  5. 网络应用
    电子邮件：实现点对点的消息传递，涉及SMTP、IMAP/POP3等协议。
    网页和浏览：HTTP/HTTPS协议的作用和浏览器的功能。
    文件传输：通过FTP和P2P技术实现文件的快速共享。

《C语言程序设计》第10章

  1. 指针的基本概念
    指针定义：指针是一个变量，它存储另一个变量的内存地址。指针类型决定了它指向的数据类型，例如int*是指向整数类型数据的指针。

c
int a = 10; // 整数变量
int *p; // 声明一个指向整数的指针
p = &a; // p现在指向a的地址
取地址运算符（&）：用于获取变量的内存地址。

解引用运算符（）：用于访问指针所指向的值。例如，p给出了指针p指向的整数的值。

  1. 指针的操作
    指针赋值：指针可以通过赋值操作指向不同的内存地址。

c
int b = 20;
p = &b; // p现在指向变量b
指针的加减法：指针可以进行加减运算。例如，p++将指针向后移动一个数据类型的大小（如果p是int*，则指向下一个整型）。

指针的比较：可以比较两个指针是否指向相同的地址。

  1. 指针与数组
    数组与指针关系：数组名可以视为指向数组第一个元素的指针。可以使用指针算术执行数组操作。

c
int arr[] = {1, 2, 3};
int *p = arr; // p指向数组的第一个元素
printf("%d", *(p + 2)); // 输出3
数组遍历：使用指针遍历数组元素。

c
for (int i = 0; i < 3; i++) {
printf("%d ", *(p + i)); // 通过指针访问数组元素
}
4. 动态内存分配
静态与动态内存：静态内存分配在程序编译时确定，动态内存分配在运行时确定。

malloc()函数：

功能：在堆上请求指定大小的内存。
用法：返回void指针，通常需要类型转换。
c
int *ptr = (int *)malloc(5 * sizeof(int)); // 分配5个整数的内存
free()函数：释放之前通过malloc()分配的内存，防止内存泄漏。

c
free(ptr); // 释放内存
calloc()函数：分配内存并初始化为0，通常用于创建数组。

c
int *arr = (int *)calloc(5, sizeof(int)); // 分配5个初始化为0的整数
realloc()函数：调整已分配内存的大小。

c
int *newArr = (int *)realloc(arr, 10 * sizeof(int)); // 扩展到10个整数
5. 指针与函数
指针作为函数参数：可以通过指针传递参数，使得函数可以修改传入的变量。

c
void modify(int *p) {
*p = 20; // 直接修改p所指向的值
}

int main() {
int a = 10;
modify(&a); // 传递a的地址
printf("%d", a); // 输出20
return 0;
}
返回指针：函数可以返回指向动态分配内存的指针。

c
int* allocateArray(int size) {
return (int *)malloc(size * sizeof(int)); // 返回指向整型数组的指针
}
6. 结构体与指针
结构体定义：允许定义包含多种数据类型的数据结构。

c
struct Point {
int x;
int y;
};
指向结构体的指针：可以使用指针访问结构体的成员。

c
struct Point p1 = {10, 20};
struct Point* pPtr = &p1; // pPtr指向结构体p1
printf("%d", pPtr->x); // 使用->访问结构体成员，输出10
7. 多级指针
多级指针：指向指针的指针，可用于实现更复杂的数据结构，如链表或二维数组。

c
int **pp; // pp是一个指向指针的指针
示例：动态分配一个二维数组。

c
int **matrix;
matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));
for (int i = 0; i < rows; i++) {
matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
}
总结
第10章深入探讨了指针的各种操作和使用场景，以及动态内存管理的重要性。掌握这些概念对于编写高效和灵活的C语言程序至关重要，特别是在处理数据结构（如链表、树等）时。

教材学习中的问题和解决过程

  1. 问：什么是静态内存和动态内存
    答：

静态内存

定义：静态内存分配是在程序编译时确定的内存分配方式。在程序启动时，所需的内存量是固定的，分配的内存空间在程序运行期间不会改变。

特点：
分配时机：静态内存分配在编译时进行，编译器根据变量声明来确定每个变量的内存需求。
生命周期：静态内存分配的变量在程序的整个生命周期内有效，直到程序结束。
内存固定性：一旦分配，其大小不能改变，且通常存储在程序的栈区和全局区（例如全局变量、静态变量）。
速度：由于内存已经在编译时确定，静态内存分配的访问速度较快。

动态内存

定义：动态内存分配是在程序运行时请求和释放内存的方式。程序可以根据需要，在运行时动态分配所需的内存空间，并在不再需要时及时释放。

特点：
分配时机：动态内存分配在运行时进行，通常通过库函数（在C语言中，如malloc(), calloc(), realloc(), 和 free()）来实现。
生命周期：动态分配的内存的生命周期由程序员控制，只有在调用free()或程序结束时，才会被释放。
内存灵活性：可以根据需要随时请求并释放内存，因此更适用于处理大小不固定的数据结构（例如链表、树等）。
内存管理复杂性：需要手动管理内存的分配和释放，容易导致内存泄漏或悬空指针等问题。
· 静态内存适合于在编译时可确定内存需求的情况，比如固定长度的数组和全局变量。
· 动态内存适合于内存需求在运行时不确定的场景，比如需要可变大小的数据结构。

  1. 问：为什么要进行动态内存分配？
    答：动态内存分配在程序设计中扮演着重要的角色，尤其是在处理数据结构和内存管理时。进行动态内存分配的主要原因包括：

  2. 灵活性
    大小可变数据：在编写程序时，通常无法预先知道需要多少内存。例如，数组的大小可以根据用户输入、文件的大小或其他条件动态确定。
    动态调整：动态内存可以根据程序的需要随时增加或减少大小，例如扩展数组或链表的容量。

  3. 高效使用内存
    避免浪费：通过动态内存分配，程序只在需要的时候分配内存，未使用的内存不会被占用，避免了静态内存分配可能带来的浪费。
    适应运行时需求：可以随时分配和释放内存，使得程序能够在运行过程中适应资源的变化。例如，分配内存来存储用户数据或临时数据。

  4. 处理复杂的数据结构
    数据结构：许多复杂的数据结构（如链表、树、图等）需要动态内存分配来实现，因为这些结构的大小和形状在程序运行时是动态变化的。
    节点创建：例如，在链表中，每个节点的创建和删除都需要动态内存分配。每当插入或删除节点时，程序需要在堆上分配或释放内存。

  5. 生命周期控制
    控制内存生命周期：动态内存分配允许程序员控制内存的生命周期。这意味着在特定需求下，内存可以在创建时分配，并在不再需要时及时释放，避免造成内存泄漏。
    延迟释放：程序可以分配内存并在稍后的时间释放，而不是在程序启动时分配一大块内存。

  6. 增强程序模块性和可重用性
    模块化设计：动态内存分配可以使得程序的模块之间更具独立性，一个模块可以根据需要请求内存，而不必依赖于其它模块的内存布局。
    简化重用：某些库和程序设计模式依赖于动态分配内存，以便能够更容易地重用代码和结构。

  7. 支持复杂的并发编程
    并发操作：在多线程程序中，动态内存分配允许多个线程安全地创建和销毁对象，提高了程序的灵活性和响应能力。
    总结
    动态内存分配为程序设计提供了极大的灵活性和效率，使得程序能够根据实时需求调整内存使用。通过合理使用动态内存分配，程序可以更高效地处理数据、优化内存使用，并构建复杂而功能丰富的数据结构。

  8. 问：动态内存分配的具体实现
    答：





基于AI的学习










posted @ 2024-12-07 14:51  欧阳嘉盛  阅读(7)  评论(0)  编辑  收藏  举报