计算机编程概述

编程，表达我们的思考

“我，快、高效率、不知疲倦。有什么工作，你编程，我来做。”计算机说。

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一：问题引出：

1. 计算机到底是怎么工作的？

PC——> 电路板——> 集成电路——> 功能模块——> 电路单元——> 逻辑门电路——> 半导体场效应晶体管（MOSFET）

纵向解刨，发现计算机的真正面目是晶体管。晶体管的状态无非就导通和关断，利用数字来形式化表达就是 1 0 而已。我们知道，CPU是寄存器的集合，寄存器里面无非就是晶体管组成的集合而已。

由晶体管组成的逻辑门电路具有 与，或，非 运算方式，也就是不同的1 0 序列信号经过不同的运算门电路得出不同的结果，这就是计算机最根本的工作原理。

2. 如何让计算机工作？

要让计算机工作，需要利用CPU指令集中的指令，也就是0 1 序列，来触发CPU内部的门电路进行运算。

低级语言、高级语言所作的工作就是将计算过程的一种具体表达，通过翻译得到二进制指令序列，这个序列是由 0 1 组成的信号流，驱动晶体管完成特定的逻辑运算，从而达到计算目的。

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二：自然语言和形式原语言

1 . 什么是自然语言？

自然语言是指人类表达的语言，比如汉语、英语。它是由人类设计用于人类之间的沟通表达的工具，经过自然演化逐渐丰富。

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2. 什么是形式语言？

I. 形式语言则是由人类为某些特殊应用而设计的语言。例如：数学中使用的记号法就是一种特别擅长于表示数字和符号间的关系的形式语言；化学家使用某种形式语言来表示分子间的化学结构。

II. 形式语言具有严格的语法规则：与标识符有关的规则或者与结构有关的规则。 标识是语言的基本元素，结构是语言的框架。

III. 编程语言是用于表达计算过程的形式语言。

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3. 自然语言相对于形式语言，有什么不足？

二义性 ：自然语言充满了二义性，有时需要人们根据上下文来确定含义，而计算机程序语言只能通过相应的标识符和程序结构来理解。

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三：程序

程序是用计算机编程语言编写的，它是指令和数据的集合，存储在存储介质上，是静态的实体。

1. 编程语言

低级编程语言： 汇编

高级编程语言：Pascal 、C 、C++、Java

解释型语言： shell，python 解释器读取源代码，逐行解释，逐行翻译成二进制。

编译型语言： C 、C++、 Java 编译器首先把源代码全部翻译成二进制可执行文件，然后再加载到内存中运行。

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2. 数据

基本数据类型： 字符，整型、实型

构造数据类型：由基本数据类型组成的复杂数据类型，比如类，结构体，数组，字符串，枚举类型等。

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3. 程序=指令+数据

利用计算机编程的目的就是为了数据处理 ，由数据的输入、计算、输出这个过程。

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4. 调试

编译时错误： 语法错误，导致编译失败。

运行时错误： 比如访问了错误的地址空间或者软件错误（除0）。

逻辑语义错误 ：程序正确运行，结果不是期望的。

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