2024-2025-1 20241302 《计算机基础与程序设计》第九周学习总结

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九周作业
这个作业的目标
作业正文	2024-2025-1 20241302 《计算机基础与程序设计》第九周学习总结

教材学习内容总结

计算机科学概论第10、11章内容总结

第十章：操作系统基础

10.1 操作系统概述

操作系统的定义与功能：操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理和协调计算机硬件与软件资源，提供用户与计算机硬件之间的接口。
操作系统的發展歷史：从早期的批处理系统到现在的多任务、多用户操作系统，操作系统经历了多个发展阶段，每个阶段都有其特点和代表性产品。
操作系统的分类：根据不同的标准，如支持的用户数、任务类型等，操作系统可以分为实时操作系统、嵌入式操作系统、个人电脑操作系统、服务器操作系统等。

10.2 进程管理

进程的概念：进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，它包含了程序代码、数据和运行状态信息。
进程的状态及其转换：进程有多种状态，包括新建、就绪、运行、阻塞和终止。进程状态之间会因为各种事件的发生而相互转换。
进程的调度算法：为了提高系统效率，操作系统采用不同的调度算法来选择下一个执行的进程，常见的算法有先来先服务(FIFO)、最短作业优先(SJF)、优先级调度等。

10.3 内存管理

分区内存管理：将内存划分为固定大小或可变大小的分区，每个分区分配给一个进程使用。
页面式内存管理：将内存和磁盘空间都划分为相同大小的块，称为页和帧，进程的地址空间被划分为若干个页面，通过页表来管理内存中的页面。
段页式内存管理：结合了段式和页式的优点，既支持逻辑上的模块化，又减少了内存碎片。

10.4 文件系统

文件系统的概念：文件系统是操作系统中用于组织和存储文件的数据结构，它提供了文件创建、读写、删除等操作。
文件操作：包括文件的创建、打开、读取、写入、关闭和删除等。
目录结构：文件系统通常使用树状结构来组织文件，目录是文件的集合，可以包含子目录。

10.5 设备管理

设备驱动程序：驱动程序是操作系统的一部分，负责与硬件设备进行通信，提供设备的初始化、数据传输等功能。
设备分配策略：操作系统需要决定如何分配有限的设备资源给请求的进程，以保证高效和公平。
缓冲技术：通过设置缓冲区来暂时存放输入输出数据，可以减少CPU等待I/O完成的时间，提高系统性能。

10.6 安全性与保护

用户认证：确保只有合法的用户才能访问系统资源，通常通过用户名和密码等方式进行。
访问控制机制：定义了用户对文件或其他资源的访问权限，如读、写、执行等。
加密技术：利用加密算法保护数据的安全，防止未经授权的访问和泄露。

第十一章：文件系统和目录

11.1 文件系统概述

文件类型的分类：文件可以按照用途或格式分为文本文件、二进制文件、特殊文件等。
文件的操作：文件操作包括创建、打开、读取、写入、关闭和删除等。
文件访问权限：为了保护文件安全，操作系统为文件设置了访问权限，如只读、读写、执行等。
文件共享机制：允许多个用户或进程同时访问同一文件，可能需要同步机制来避免冲突。

11.2 目录结构

目录树的概念：文件系统中的所有文件都按层次结构组织，形成一个树状的目录结构。
路径名解析：通过路径名来定位文件的位置，路径名可以是绝对路径或相对路径。
目录操作：包括创建目录、删除目录、重命名目录等。

11.3 磁盘调度

先到先服务磁盘调度法（FIFO）：按照请求到达的顺序进行磁盘操作。
最短寻道时间优先磁盘调度法（SSTF）：优先选择距离磁头当前位置最近的请求。
SCAN磁盘调度法：磁头从一端向另一端移动，依次处理请求，到达端点后改变方向继续处理。
C-SCAN磁盘调度法：改进版的SCAN，磁头从一端移动到另一端后直接返回起始位置，形成一个循环。

这些内容构成了操作系统的基础知识体系，对于理解和设计现代计算机系统具有重要意义。

C语言程序设计第8章内容总结

向函数传递一维数组
- 如何将一维数组作为参数传递给函数。
- 数组元素的访问方式。
- 函数调用时的一维数组参数传递规则。
排序和查找
- 不同类型的排序算法（如冒泡排序、选择排序等）。
- 查找算法（如线性查找、二分查找等）。
- 实现这些算法的基本步骤和注意事项。
二维数组的定义和初始化
- 二维数组的声明语法。
- 初始化二维数组的不同方法。
- 使用二维数组进行矩阵操作的基础知识。
向函数传递二维数组
- 如何将二维数组作为参数传递给函数。
- 在函数内部如何正确地引用和修改二维数组的数据。
本章知识点小结
- 对上述所有知识点进行回顾和总结。
- 强调重点概念和容易混淆的地方。
本章常见错误小结
- 分析在编写相关代码时可能遇到的典型错误。
- 提供避免这些错误的策略和技巧。
习题
- 包含一系列针对本章内容的练习题。
- 目的是帮助读者巩固所学的知识点，并提高实际编程能力。
本章扩充内容——代码风格
- 讨论良好的编码习惯和实践。
- 强调代码可读性和维护性的重要性。

通过学习第八章的内容，你将能够更熟练地使用C语言处理各种类型的数据结构，特别是数组，并且学会如何有效地实现基本的搜索和排序功能。此外，了解常见的错误和最佳实践也有助于提升你的编程技能。

教材学习中的问题和解决过程（先问 AI）

问题：选择法排序和交换法排序各自的特点与二者的比较。
选择法排序（Selection Sort）和交换法排序（通常指的是冒泡排序，Bubble Sort）是两种基本的排序算法。它们都是通过多次遍历待排序的序列来实现排序，但是具体的实现方式和效率有所不同。

选择法排序（Selection Sort）

特点：

选择法排序的基本思想是在未排序的元素中找到最小（或最大）的元素，存放到排序序列的起始位置，然后从剩余未排序元素中继续寻找最小（或最大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。
每次选择一个最小（或最大）值，需要进行n-1次选择，每次选择需要比较n-i次（i为当前选择的轮数），因此其时间复杂度为O(n^2)。
选择排序是原地排序算法，不需要额外的存储空间。
选择排序是不稳定的排序方法，因为相等的元素可能会因为交换而改变顺序。

交换法排序（Bubble Sort）

特点：

冒泡排序的基本思想是重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
冒泡排序的时间复杂度同样为O(n^2)，但是在最佳情况下（即数组已经是有序的），冒泡排序可以通过设置标志位来提前结束排序，从而达到O(n)的时间复杂度。
冒泡排序也是原地排序算法，不需要额外的存储空间。
冒泡排序是稳定的排序方法，因为在冒泡过程中，相等的元素不会发生交换。

二者的比较

稳定性：选择法排序是不稳定的，而冒泡排序是稳定的。
性能：在最坏的情况下，两者的时间复杂度相同，都是O(n^{2)。但是，在最好的情况下，冒泡排序可以达到O(n)，而选择排序始终为O(n}2)。
适应性：冒泡排序对于部分有序的数据表现更好，因为它可以在早期就检测到数据已经排序完成，并提前终止排序过程。选择排序则对输入数据的初始状态不敏感，无论数据是否部分有序，都需要进行相同的比较和交换操作。
空间复杂度：两者都是原地排序算法，空间复杂度均为O(1)。

综上所述，虽然选择法排序和交换法排序都属于简单且易于理解的排序算法，但在实际应用中，冒泡排序由于其在特定情况下的优化潜力，可能比选择排序更加实用。然而，对于大规模数据集，这两种算法都不是最优的选择，通常会考虑使用更高效的排序算法，如快速排序、归并排序等。

交换法排序（冒泡排序）

#include <stdio.h>

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    int i, j, temp;
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        // 提前退出冒泡循环的标志位
        int swapped = 0;
        for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                // 交换相邻元素
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
                swapped = 1;
            }
        }
        // 如果没有发生交换，说明数组已经有序，可以提前结束
        if (!swapped)
            break;
    }
}

int main() {
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    bubbleSort(arr, n);
    printf("Sorted array: \n");
    for (int i = 0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

选择法排序

#include <stdio.h>

void selectionSort(int arr[], int n) {
    int i, j, min_idx, temp;
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        // 找到最小元素的索引
        min_idx = i;
        for (j = i + 1; j < n; j++)
            if (arr[j] < arr[min_idx])
                min_idx = j;

        // 将最小元素交换到前面
        temp = arr[min_idx];
        arr[min_idx] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}

int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    selectionSort(arr, n);
    printf("Sorted array: \n");
    for (int i = 0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

在这两个例子中，bubbleSort 函数实现了冒泡排序算法，而 selectionSort 函数实现了选择排序算法。每个函数都接受一个整型数组和数组的长度作为参数，并对数组进行排序。最后，main 函数创建了一个示例数组，调用排序函数，并打印出排序后的结果。

基于AI的学习

其他（感悟、思考等，可选）

学习了选择法排序（Selection Sort）和交换法排序（Bubble Sort）之后，可以从中获得一些关于算法设计和编程实践的深刻感悟。以下是对这些内容的一些思考和总结：

1. 算法的效率与选择

时间复杂度：选择法排序和交换法排序的时间复杂度都是 (O(n^2))，这意味着它们在处理大规模数据时效率较低。在实际应用中，如果数据量较大，应考虑使用更高效的排序算法，如快速排序、归并排序等。
空间复杂度：这两种算法都是原地排序算法，不需要额外的存储空间，这使得它们在内存资源有限的环境中非常有用。
最佳情况：冒泡排序在数据部分有序的情况下表现较好，可以通过设置标志位提前终止排序，而选择排序对输入数据的初始状态不敏感，始终需要进行相同的比较和交换操作。

2. 算法的稳定性和适用场景

稳定性：冒泡排序是稳定的排序方法，而选择排序是不稳定的。在某些应用场景中，保持元素的相对顺序是非常重要的，这时应选择稳定的排序算法。
适用场景：对于小规模数据或教学目的，选择法排序和交换法排序是很好的选择，因为它们易于理解和实现。但对于大规模数据，应考虑使用更高效的算法。

3. 编程实践中的注意事项

代码可读性：编写清晰、易读的代码非常重要。在实现排序算法时，应尽量使代码结构化，逻辑清晰，便于调试和维护。
优化技巧：即使在简单的算法中，也可以通过一些小技巧来提高性能。例如，冒泡排序中的“提前退出”机制就是一个很好的例子。
测试和调试：编写完算法后，应进行充分的测试，确保算法在各种输入情况下都能正确运行。可以使用边界条件、极端情况等进行测试。

4. 学习方法和态度

理论与实践结合：学习算法不仅需要理解其背后的原理，还需要通过编程实践来加深理解。理论知识和实际操作相结合，能够更好地掌握算法的本质。
持续学习：算法是一个不断发展的领域，新的算法和优化方法层出不穷。保持学习的热情和好奇心，不断探索和学习新的知识和技术，是提升自己能力的重要途径。
团队合作：在实际项目中，团队合作非常重要。与其他开发者交流和合作，可以互相学习，共同进步。

5. 总结

通过学习选择法排序和交换法排序，我们不仅掌握了两种基本的排序算法，还了解了如何评估和选择合适的算法。更重要的是，我们学会了如何通过编程实践来验证和优化算法，这为我们今后解决更复杂的问题打下了坚实的基础。算法学习是一个不断探索和实践的过程，只有通过不断的练习和思考，才能真正掌握其精髓。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	300/800	1/5	10/48
第四周	300/1100	1/6	10/58
第五周	300/1400	1/7	10/68
第六周	300/1700	1/8	10/78
第七周	300/2000	1/9	10/88
第八周	300/2300	1/10	10/98
第九周	300/2600	1/11	10/108