第一章．绪论

一、计算机系统

l  计算机系统由硬件、软件组成；

l  指令系统是硬件和软件的界面。

二、计算机语言和程序设计方法

l  计算机语言                                   

n  程序员与计算机沟通的语言；

n  描述解决问题的方法和相关数据。

l  计算机语言的级别

n  二进制代码构成的机器语言；

n  使用助记符的汇编语言；

n  使用类似英语单词和语句的高级语言；

n  C++是面向对象的高级语言

l  C++支持的程序设计方法

n  面向过程的程序设计方法；

n  面向对象的程序设计方法；

n  泛型程序设计方法。

三、C++程序的开发过程

l  算法设计

l  源程序编辑

l  编译

l  连接

l  运行调试

四、信息在计算机中的表示与存储

l  计算机中的数据用二进制表示；

l  逻辑数据、字符数据用二进制编码表示。

计算机系统基本概念

计算程序语言

l  计算机解决问题是程序控制的；

l  程序就是操作步骤；

l  程序要使用语言来表达。

机器语言

l  计算机能识别的是机器语言；

l  机器语言指令是由0和1编码的；

l  例如：

加法指令可能是“0001”。

计算机指令系统

l  机器硬件能够识别的语言（机器语言）的集合；

l  它是软件和硬件的主要界面。

计算软件

l  是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件；

l  软件包括程序和文档。

计算机程序

l  指令的序列；

l  描述解决问题的方法和数据。

计算机语言和程序设计方法

最初的计算机语言——机器语言

l  由二进制代码构成

l  计算机硬件可以识别

l  可以表示简单的操作

l  例如：加法、减法、数据移动等等

汇编语言

l  将机器指令映射为助记符

n  如ADD、SUB、mov等；

l  抽象层次低，需要考虑机器细节。

高级语言

l  关键字、语句容易理解；

l  有含义的数据命名和算式；

l  抽象层次较高；

n  例如，算式：a+b+c/d

l  屏蔽了机器的细节；

例如，这样显示计算结果：cout<<a+b+c/d

C++语言

l  是高级语言

l  支持面向对象的观点和方法

n  将客观事物看做对象

n  对象间通过消息传送进行沟通

n  支持分类和抽象

面向过程的程序设计方法：

l  机器语言、汇编语言、高级语言都支持；

l  最初的目的：用于数学计算；

l  主要工作：设计求解问题的过程。

l  大型复杂的软件难以用面向过程的方式编写

面向对象的程序设计方法：

l  由面向对象的高级语言支持；

l  一个系统由对象构成；

l  对象之间通过消息进行通信

面向对象的基本概念

对象

l  一般意义上的对象：现实世界中实际存在的事物。

l  面向对象方法中的对象：程序中用来描述客观事物的实体。

抽象与分类

l  分类依据的原则——抽象；

l  抽象出同一类对象的共同属性和行为形成类；

l  类与对象是类型与实例的关系。

封装

l  隐蔽对象的内部细节；

l  对外形成一个边界；

l  只保留有限的对外接口；

l  使用方便、安全性好。

继承

l  意义在于软件复用；

l  改造、扩展已有类形成新的类。

多态

l  同样的消息作用在不同对象上，可以引起不同的行为。

程序的开发过程

程序

l  源程序：

n  用源语言写的，有待翻译的程序；

l  目标程序：

n  源程序通过翻译程序加工以后生成的机器语言程序；

l  可执行程序：

n  连接目标程序以及库中的某些文件，生成的一个可执行文件；

n  例如：Windows系统平台上的.EXE文件。

三种不同类型的翻译程序

l  汇编程序：

n  将汇编语言源程序翻译成目标程序；

l  编译程序：

n  将高级语言源程序翻译成目标程序；

l  解释程序：

n  将高级语言源程序翻译成机器指令，边翻译边执行。

C++程序的开发过程

l  算法与数据结构设计；

l  源程序编辑；

l  编译；

l  连接；

l  测试；

l  调试

计算机中的信息与存储单位

计算机的基本功能

l  算术运算；

l  逻辑运算。

计算机中信息：

l  控制信息——指挥计算机操作；

l  数据信息——计算机程序加工的对象。

信息的存储单位

l  位(bit，b)：数据的最小单位，表示一位二进制信息；

l  字节(byte，B)：八位二进制数字组成(1 byte = 8 bit)；

l  千字节    1 KB = 1024 B；

l  兆字节    1 MB = 1024 K；

l  吉字节    1 GB = 1024 M。

数据在计算机中的编码表示

二进制数的编码表示

l  需要解决的问题：负数如何表示？

l  最容易想到的方案：

0：表示“+”号；

1：表示“-”号。

l  原码

n  "符号──绝对值"表示的编码

例如：

n  原码的缺点：

u  零的表示不惟一

[+0]原 =000...0

[-0]原 =100...0

u  进行四则运算时，符号位须单独处理，运算规则复杂。

l  补码

n  符号位可作为数值参加运算；

n  减法运算可转换为加法运算；

n  0的表示唯一。

l  补码的原理

n  模数：

n位二进制整数的模数为 2n ；

n位二进制小数的模数为 2。

n  补数：

u  一个数减去另一个数（加一个负数），等于第一个数加第二个数的补数，例（时钟指针）： 8+(-2)=8+10 ( mod  12 )=6；

u  一个二进制负数可用其模数与真值做加法 (模减去该数的绝对值) 求得其补码，例（时钟指针）：-2+12=10。

l  补码的计算

n  借助于“反码”作为中间码；

n  负数的反码与原码有如下关系：

符号位不变(仍用1表示)，其余各位取反(0变1，1变0)，例如：

X=-1100110    [X]原 =1 1100110    [X]反 =1 0011001

n  正数的反码与原码表示相同，正数的补码与原码相同；

n  反码只是求补码时的中间码；

n  负数的补码由该数反码的末位加 1 求得。

n  对补码再求补即得到原码。

l  补码的优点：

n  0的表示唯一；

n  符号位可作为数值参加运算；

n  补码运算的结果仍为补码。

实数的浮点表示

l  计算机中通常采用浮点方式表示小数；

l  实数 N 用浮点形式可表示为： N=M×2E

E：2的幂，N：阶码；

M：N的尾数。

字符在计算机中的表示

l  字符在计算机中是通过编码表示的；

l  例如：

ASCII码是一种常用的西文字符编码：用7位二进制数表示一个字符，最多可以表示27=128个字符；

l  《GB 18030-2005 信息技术 中文编码字符集》是中国国家标准。