第六周作业

学期（如2024-2025-1） 学号（如：20241418） 《计算机基础与程序设计》第六周学习总结

教材学习内容总结

复合数据结构：复合数据结构是将多种基本数据结构组合而成的数据组织形式。它能更有效地存储和处理复杂数据。分类包括：数组与结构体组合，方便管理多种类型数据；链表与其他结构组合，增强灵活性；树与哈希表组合，优化存储和检索。
Polya如何解决问题：理解问题
这是解决问题的第一步，需要明确问题的条件和要求。首先要问自己 “未知量是什么？已知数据是什么？条件是什么？” 例如，在一个几何问题中，未知量可能是某个三角形的角度，已知数据也许是三角形的边长，条件则是边长之间的关系以及几何定理。
可以通过多种方式来深入理解问题。比如用自己的语言重新表述问题，或者通过画图、列表等方式将已知和未知信息直观地呈现出来。如果是一个实际生活中的问题，像行程问题，就可以画出路程的示意图，标记出速度、时间等已知信息。
制定计划
在理解问题后，就要思考解决问题的策略。波利亚提出了许多常见的策略，如尝试找到一个类似的、已经解决过的问题。例如，如果遇到一个复杂的积分问题，可以回忆之前做过的简单积分问题的方法，看是否能应用到当前问题中。
还可以尝试分解问题，把一个大问题拆分成几个小问题来解决。比如在设计一个大型软件系统时，可以先将其分解为用户界面模块、数据存储模块、算法模块等小问题，分别进行设计和开发。另外，倒推法也是一种策略，从目标状态反推需要满足的条件，逐步找到解决问题的途径。
执行计划
这一步是按照制定的计划去实际解决问题。在执行过程中，要仔细地进行每一个步骤，确保计算准确、逻辑严密。如果在执行计划时遇到困难，可能需要重新审视计划是否合理。例如，在按照某种算法编写程序解决问题时，可能会出现程序运行错误的情况，这时候就要检查算法步骤是否正确执行。
同时，在执行计划的过程中要记录下关键的步骤和结果，方便后续检查和回顾。对于复杂的问题，可能需要借助工具，如使用计算器进行数值计算，或者使用特定的软件进行模拟等。
回顾
问题解决后，需要回顾整个过程。首先要检查答案是否正确，可以通过代入原问题进行验证。比如在求解一个方程后，把得到的解代入原方程看等式是否成立。
还要思考是否有其他的解决方法，通过比较不同方法的优缺点来加深对问题的理解。另外，要考虑能否将这个问题的解决方法推广到其他类似的问题中，从而积累解决问题的经验。例如，通过解决一个特定类型的数学证明问题，总结出适用于这一类问题的证明思路。
代码安全：代码安全是指采取一系列措施来保护软件代码，防止代码被恶意利用、篡改或泄露，确保软件在整个生命周期内能够安全可靠地运行。这包括保护代码的机密性、完整性和可用性。确保代码安全的方法
输入验证对所有用户输入的数据进行严格的验证，包括数据类型、长度、格式等。例如，在一个接受用户电子邮件地址的输入框中，要验证输入是否符合电子邮件的格式要求。可以使用正则表达式等工具来进行验证。
进行数据的净化处理，过滤掉可能包含恶意代码的字符和字符串。例如，对于 SQL 注入的防范，可以使用参数化查询的方式，将用户输入作为参数传递给数据库查询语句，而不是直接将输入嵌入到 SQL 语句中。安全编码实践
在编程语言层面，要使用安全的函数和库。例如，在 C 语言中，尽量使用 strncpy 函数代替 strcpy 函数来避免缓冲区溢出。对于面向对象的语言，要正确实现封装、继承和多态等特性，防止意外的访问和修改。
遵循安全编码规范，如代码缩进、命名约定等，这些规范有助于提高代码的可读性和可维护性，从而更容易发现潜在的安全隐患。同时，要对代码中的敏感信息（如数据库连接密码）进行加密处理，并且不要在代码中硬编码这些信息。安全测试进行静态代码分析，通过工具（如 FindBugs、Checkmarx 等）来检查代码中可能存在的安全漏洞，这些工具可以在代码编译或运行之前发现问题。例如，它们可以检测出代码中是否存在未初始化的变量、可能导致缓冲区溢出的函数调用等。
动态测试也很重要，包括功能测试、渗透测试等。功能测试可以验证软件的功能是否正常运行，渗透测试则是模拟攻击者的行为，尝试发现软件中的安全漏洞。例如，通过模拟 SQL 注入攻击来测试软件的防护能力。

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

问题一：如何确保代码安全。 解答：一、开发初期的安全规划 安全需求分析 安全设计原则遵循
二、编码过程中的安全措施 输入验证与净化 安全的编码规范 错误处理与异常安全
问题二：复合数据结构的作用。解答：高效的数据组织与存储
整合多种数据类型：复合数据结构可以将不同类型的数据组合在一起。例如，在一个学生信息管理系统中，使用结构体数组这种复合数据结构。结构体可以定义学生的姓名（字符型）、年龄（整型）、成绩（浮点型）等不同类型的成员，然后将多个这样的结构体组成一个数组，就能够方便地存储和管理多个学生的信息。这种整合方式避免了使用多个单独的数据结构分别存储不同类型的数据，使得数据的组织更加紧凑和有条理。
适应复杂的数据关系：对于具有层次结构或关联关系的数据，复合数据结构能很好地适应。以树结构为例，在文件系统的实现中，目录和文件之间存在层次关系。可以使用树这种复合数据结构，其中每个节点（可以是目录或文件）有指向子节点（子目录或文件）的指针，这样就能有效地存储和表示文件系统中复杂的层次关系，方便进行文件和目录的遍历、查找等操作。
增强数据处理的灵活性和效率
灵活的数据访问和操作：复合数据结构允许以多种方式访问和操作数据。比如链表与结构体的组合，链表的节点是结构体。在这种结构中，可以方便地插入或删除节点。假设在一个游戏开发中，要管理游戏角色的装备列表，使用链表 - 结构体组合的复合数据结构，每个节点（结构体）存储一件装备的信息，如名称、属性等。当玩家获得新装备时，可以轻松地在链表中插入一个新节点来添加装备信息；当玩家丢弃装备时，也能方便地从链表中删除相应节点。
优化算法实现：许多高效的算法依赖于复合数据结构来实现。例如，图这种复合数据结构（可以看作是由顶点和边组成的复合结构）在实现最短路径算法（如 Dijkstra 算法、Floyd - Warshall 算法）时发挥了关键作用。这些算法利用图的结构特点，通过遍历顶点和边来计算最短路径，相比简单的数据结构，能够更高效地解决路径规划等复杂问题。