2024-2025-1 20241407《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	操作系统责任，内存与进程管理，分时系统，CPU调度，文件、文件系统，文件保护，磁盘调度
作业正文	本博客

教材学习内容总结

《计算机科学概论》第七版第十章的学习内容总结如下：

1. 操作系统（OS）：操作系统是一类特殊的程序，它具有操作硬件的权限，并负责运行和管理其他程序。操作系统的两个主要责任是管理计算机资源（如内存、输入/输出设备等）和为人机交互提供界面。
2. 操作系统的启动和管理：操作系统通常是开机第一个启动的程序，其他程序都由操作系统启动。它加强了程序加载方式，可以一次给多个程序运行，这种模式被称为批处理。
3. 设备驱动程序：操作系统充当软件和硬件的媒介，提供API来抽象硬件，这些API被称为设备驱动程序，允许程序员以标准化的方式与硬件进行交互。
4. 多任务处理：操作系统的能力之一是使多个程序可以同时运行，在单个CPU上共享时间，这种能力被称为多任务处理。每个程序会分配有专属的内存块，可能不连续，操作系统通过虚拟内存技术隐藏这种复杂性。
5. 虚拟内存和动态内存分配：操作系统自动处理虚拟内存和物理内存之间的映射，这种机制使得程序的内存大小可以灵活增减，被称为动态内存分配。
6. 内存保护：给程序分配专用的内存范围，并隔离起来以防止互相影响和病毒的侵害，这种机制被称为内存保护。
7. 多用户支持：计算机还能让多用户在终端同时访问，这时操作系统还要处理多个用户，开发了分时操作系统，每个用户只能用一小部分处理器、内存等资源。
   这些内容涵盖了操作系统的基本概念、功能和一些关键特性，为我们提供了对操作系统如何在计算机系统中发挥作用的基本理解。
   《计算机科学概论》第七版第十一章的学习内容总结如下：
8. 文件格式：介绍了不同类型的文件数据格式，包括文本文件（TXT）、波形文件（WAV）、位图文件（BMP）等。这些文件格式用于存储不同类型的数据，如文本、音频和图像。
9. 元数据：讨论了关于数据的数据，即元数据的概念。元数据通常存储在文件的开头，也称为文件头，它包含了文件的相关信息，如码率、声道信息等。
10. 目录文件：为了存储和管理多个文件，需要特殊的文件来记录其他文件的位置，这些文件被称为目录文件。
11. 软件工程：探讨了大型软件项目中的错误和复杂度问题，强调了从项目一开始就关注软件质量的重要性，并介绍了软件工程的规则。
12. 算法复杂度：介绍了大O分析，这是一种根据问题大小决定的增长速率来对比算法的方法。讨论了多项式时间算法、P类问题和NP类问题，以及图灵关于停机问题无解决方案的证明。
    这些内容涵盖了文件管理和软件工程的基本概念，为我们提供了对计算机科学中文件存储和软件构建过程的基本理解。
    《C语言程序设计》第五版第八章的主要内容是数组和算法基础，以下是这一章的主要学习内容：
13. 数组的定义和声明：
    • 介绍如何在C语言中定义和声明一维数组和二维数组。
    • 讨论数组的内存分配和存储方式。
14. 数组的初始化：
    • 说明如何在声明数组时进行初始化，包括使用指定的值和默认值。
15. 访问和操作数组元素：
    • 讲解如何通过索引访问数组中的元素。
    • 介绍如何遍历数组并对数组元素进行操作。
16. 数组作为函数参数：
    • 讨论如何将数组传递给函数，包括传递数组名和数组元素。
    • 介绍在函数中如何操作数组元素。
17. 多维数组：
    • 解释多维数组的概念，以及如何在C语言中声明和使用二维数组。
    • 讨论多维数组的内存布局和遍历方法。
18. 数组与指针的关系：
    • 探讨数组名与指针之间的关系，以及如何使用指针来操作数组。
19. 基本算法概念：
    • 介绍算法的基本概念，包括算法的定义、特性和表示方法。
20. 算法的复杂度分析：
    • 讨论如何评估算法的效率，包括时间复杂度和空间复杂度。
21. 排序算法：
    • 介绍一些基本的排序算法，如冒泡排序、选择排序和插入排序。
    • 分析这些排序算法的时间复杂度和适用场景。
22. 搜索算法：
    • 讲解基本的搜索算法，如线性搜索和二分搜索。
    • 讨论搜索算法的时间复杂度和实现方法。
23. 递归：
    • 介绍递归的概念和基本应用。
    • 讨论递归算法的时间复杂度和可能的优化。
24. 编程练习：
    • 提供一些与数组和算法相关的编程练习，以加深对数组操作和算法实现的理解。
      这些内容为我们提供了数组和算法基础的全面介绍，帮助我们在C语言编程中更有效地使用数组和实现算法。

教材学习中的问题和解决过程

问题一：如何实现磁盘的顺序访问和直接访问？
解决方式：AI答：在C语言中实现磁盘的顺序访问和直接访问，可以通过以下几种方式：

顺序访问（Sequential Access）

顺序访问通常是指按照文件中数据的存储顺序来读取或写入数据。在C语言中，可以通过以下方式实现顺序访问：

1. 使用文件指针：
   • 通过fopen函数以读模式（"r"）打开文件，使用fgets或fread函数按顺序读取文件内容。
   • 示例代码：

     FILE *file = fopen("example.txt", "r");
     if (file != NULL) {char buffer[128];while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {printf("%s", buffer);}fclose(file);
     } else {perror("Error opening file");
     }
     

   • 这种方式适用于文本文件和二进制文件的顺序读取。

直接访问（Direct Access）

直接访问，也称为随机访问，是指可以直接访问文件中的任意位置的数据，而不需要从头开始顺序访问。在C语言中，可以通过以下方式实现直接访问：

1. 使用fseek和ftell函数：
   • fseek函数用于移动文件读写位置指针到指定位置，ftell用于获取当前文件读写位置指针。
   • 示例代码：

     FILE *file = fopen("example.txt", "r+");
     if (file != NULL) {fseek(file, 10, SEEK_SET); // 移动到文件开头后的第10个字节char buffer[128];fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), file);// 处理buffer中的数据fclose(file);
     } else {perror("Error opening file");
     }
     

   • 这种方式允许程序直接跳转到文件的任意位置进行读写操作。
2. 使用系统调用：
   • 在Unix和Linux系统中，可以使用open和read系统调用来实现更底层的直接访问。
   • 示例代码：

     int file = open("example.txt", O_RDONLY);
     if (file != -1) {char buffer[100];ssize_t bytes_read;lseek(file, 10, SEEK_SET); // 移动到文件开头后的第10个字节bytes_read = read(file, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (bytes_read > 0) {buffer[bytes_read] = '\0';printf("%s", buffer);}close(file);
     } else {perror("Error opening file");
     }
     

   • 这种方式提供了更接近操作系统层面的文件访问控制。
     通过上述方法，可以在C语言中实现对磁盘的顺序访问和直接访问，以满足不同的文件处理需求。
     问题二：如何向函数传递二维数组，为什么不能省略列？
     解决方式：AI答:在C语言中，向函数传递二维数组需要使用指针。具体来说，你需要传递一个指向数组第一行的指针，或者更常见的是，传递一个指向指向第一行的指针的指针。这是因为在C语言中，二维数组在内存中是连续存储的，但它们在语法上被表示为数组的数组。

向函数传递二维数组

1. 传递指向第一行的指针：
   • 这通常用于行主序的数组，其中数组的行是连续存储的。
   • 示例：

     void process_array(int arr[][COLS], int rows) {// 函数体
     }
     

     调用：

     int array[ROWS][COLS];
     process_array(array, ROWS);
     

2. 传递指向指向第一行的指针的指针：
   • 这提供了更多的灵活性，允许函数修改数组的行指针。
   • 示例：

     void process_array(int **arr, int rows, int cols) {// 函数体
     }
     

     调用：

     int array[ROWS][COLS];
     process_array(array, ROWS, COLS);
     

为什么不能省略列

在C语言中，二维数组的列数不能省略，因为它对于数组的内存布局至关重要。以下是原因：

1. 内存分配：
   • 二维数组在内存中是连续存储的，每一行的大小必须相同。如果省略列数，编译器就无法确定每一行的大小，从而无法正确地分配内存。
2. 数组访问：
   • 当你访问二维数组的元素时，例如array[i][j]，编译器需要知道每一行的大小来计算元素的地址。如果省略列数，编译器就无法计算元素的地址。
3. 函数参数：
   • 当你将二维数组作为参数传递给函数时，你需要指定每一行的大小，以便函数可以正确地访问数组元素。如果省略列数，函数就无法确定每一行的大小，从而无法正确地访问数组元素。
     因此，为了确保内存的正确分配和数组的正确访问，C语言要求在定义和使用二维数组时必须指定列数。

基于AI的学习

代码调试中的问题和解决过程

问题：实验要求查找学号并输出他的排名和成绩，但我使用二分法查找学号时需要先按学号排名，而输出他的成绩需要先按成绩排名。
解决过程：尝试通过函数和返回数组来解决问题多次后都没有成功，最终灵机一动，把查找的程序改了，不用二分法，改为挨个查找，for循环里面套了个if语句判断，这种查找方法不需要事先按学号排名，只需要先按成绩排名然后查找，最终成功运行。

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）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	200/400	1/3	18/38
第三周	300/700	1/4	20/58
第四周	400/1100	1/5	22/80
第五周	300/1400	1/6	22/102
第六周	400/1800	1/7	25/127
第七周	400/2200	1/8	30/157
第八周	500/2700	1/9	35/192
第九周	500/3200	1/10	28/220