第四章、程序设计语言
4.1程序设计语言简介
1、程序设计语言是用于书写计算机程序的语言。
2、语言的基础是一组记号和一组规则。根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中，这些记号串就是程序。
3、程序设计语言有3个方面的因素，即语法、语义和语用。
语法表示程序的结构或形式，亦即表示构成语言的各个记号之间的组合规律，但不涉及这些记号的特定含义，也不涉及使用者。语义表示程序的含义，亦即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义，但不涉及使用者。
4.2程序设计语言的分类及编程模式
4.2.1机器语言
1、简介
机器语言是由二进制 0、1 代码指令构成，不同的 CPU 具有不同的指令系统。
2、缺点
机器语言程序难编写、难修改、难维护，需要用户直接对存储空间进行分配，编程效率极低。这种语言已经被渐渐淘汰了。
4.2.2汇编语言
1、简介
汇编语言指令是机器指令的符号化，与机器指令存在着直接的对应关系
2、缺点
汇编语言同样存在着难学难用、容易出错、维护困难、通用性很差。
优点
可直接访问系统接口，汇编程序翻译成的机器语言程序的效率高。 从软件工程角度来看，只有在高级语言不能满足设计要求，或不具备支持某种特定功能的技术性能(如特殊的输入输出)时，汇编语言才被使用。
4.2.3高级语言
1、简介
高级语言是面向用户的、基本上独立于计算机种类和结构的语言。
2、优点
(1)形式上接近于算术语言和自然语言，概念上接近于人们通常使用的概念。
(2)高级语言的一个命令可以代替几条、几十条甚至几百条汇编语言的指令。
(3)高级语言易学易用，通用性强，应用广泛。
4.2.4编程模式
1、过程式编程模式
以“数据结构+算法”程序设计范式构成的程序设计语言，称为面向过程语言。
2、面向对象编程模式
以“对象+消息”程序设计范式构成的程序设计语言，称为面向对象语言。比较流行的面向对象语言有 Delphi、Visual Basic、Java、C++等。
3、函数式编程模式
4、说明式编程模式
4.3高级语言介绍
4.3.1、BASIC语言
beginner’s all-purpose symbolic instruction code “初学者通用符号代码”
4.3.2、PASCAL语言
结构程序设计语言，教学型语言。大量的控制结构，充分反映了结构化程序设计的思想和要求，直观易懂，使用灵活，可用于科学计算，编写系统软件。
4.3.3、C语言
4.3.4、C++语言
面向对象的程序设计语言，可以实现面向对象的程序设计。
1、支持面向对象抽象，包括数据抽象，行为共享，进化和确定性。
2、支持面向对象的设计与编程
3、改进了C语言中的不足。C++增加了一些新的运算符，规定类型转换多于强制转换，函数的说明必须用原型，对缺省类型做了一些限制，增加了安全性。
4、引进了引用的概念，实用引用作为函数参数，允许函数重载，允许设置缺省参数，提高了程序的灵活性，减少了冗余性。引进内联函数的概念，提高了程序效率。
4.3.5、Java语言
1、Java语言特点：
（1）简单性 （2）面型对象（3）分布性（4）可移植性（5）安全性（6）鲁棒性
2、Java Applet（小应用程序）的特点
Applet是Java的小应用程序，动态，安全，跨平台的网络应用程序。Applet可以像图像，声音，动画等一样从网络中下载，并且他可以接收用户的输入，动态地进行改变，而不仅仅是显示动画和播放声音。
3、Java和C/C++语言的比较
（1）全局变量
（2）不采用goto语句
（3）指针
4、IDE（integrated development environment）：Eclipse，Net-beans，JBuilder等。
4.3.6、Ada语言
Ada语言是一种表现力很强的通用程序设计语言。程序的稳定性和可维护性，程序设计和人的行为接近，程序设计高效。Ada
是美国国防部指定的唯一的一种可用于军用系统开发的语言，我国军方也将Ada语言作为军内开发标准。
4.3.7、Logo语言
4.3.8、脚本语言(scripting language)
称为扩建的语言或动态语言。它是为了缩短传统的编写—编译—链接—运行（edit—compile—link—run）过程而创建的计算机程序设计语言。一个脚本通常是解释运行而非编译运行。
4.4并行程序设计
并行程序是能同时执行两个以上运算或逻辑操作的程序设计方法。所谓并行性，严格地说，有两种含义：一是同时性，亦即平行性，指两个或多个事件在同一时刻发生;二是并发性，指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
4.4.1并行程序设计语言
并行程序设计语言是一种用于并行程序设计的语言。
4.4.2编译过程
源程序首先进行词法、语法分析，其次进行程序优化，然后进行并行代码生成，最后输送到超标量处理机、多处理机和多计算机。
4.4.3 OpenMP
OpenMP是被广泛接受用于共享内存并行系统的多处理器程序设计的一套指导性编译处理方案。OpenMP支持的编程语言包括C、C++和Fortran。
第五章、计算机中的数据
5.1数据
5.1.1数据的定义
数据是指对客观事件进行记录并可以鉴别的符号，是对客观事物的性质、状态以及相互关系等进行记载的物理符号或这些物理符号的组合。它是可识别的、抽象的符号。
5.1.2数据与信息的区别
输入计算机的字母、数字等符号为数据。如果字母、数字等符号具有一定含义且能帮助人们完成某个动作或者作出决策，那么称它们为信息。换言之，数据是供计算机处理的，信息是供用户使用的。
5.1.3计算机常用的编码方式
1.ASCII
2.扩展ASCII
3.Unicode
4.UTF-8
5.GB-2312
6.音频编码
7.图像编码
5.2数据结构
5.2.1定义
数据结构是计算机存储、组织数据的方式，是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。数据结构是程序中数据的一种组织方式，其目的是配合相应的算法编写好的程序。
5.2.2 数据的逻辑结构
逻辑上的数据结构反映了数据元素之间的逻辑关系。数据的基本逻辑结构有集合、线性结构、树形结构、图状结构等。
5.2.3 数据的物理结构
物理上的数据结构反映了数据元素在计算机内部的存储方式。常见的存储方式有顺序存储、链式存储和索引存储。
5.2.4 常见的数据结构
1.线性表
2.栈
3.队列
4.树
数据结构中的元素存在一对多的相互关系
5.图
数据结构中的元素存在多对多的相互关系
5.3 算法
算法是指由基本的运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤。算法具有输入项、输出项、有穷性、确定性和可行性五大特征。
5.4 数据库
5.4.1 数据库的定义及特点
数据库是一个组织内被应用程序使用的逻辑相一致的相关数据的集合。数据库具有数据结构化、数据共享性高，冗余度低，易扩充、数据独立性高、数据由数据库管理系统统一管理和控制四大特点。
5.4.2 数据库的体系结构
1.三级模式
2.二级映射
5.4.3 数据库模型
1.层次模型
2.网状模型
3.关系模型
5.4.4 关系的操作及结构化查询语言
1.插入
2.删除
3.更新
4.选择
5.4.5 数据库管理系统
1.硬件
2.软件
3.数据
4.用户
5.规程
5.4.6 主流数据库
1.Oracle数据库
2.Microsoft SQL Server数据库
