不插电的计算机科学

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不插电的计算机科学

“不插电的计算机科学''项目

(ComputerScienceUnplugged)是一个

世界范围的信息科学普及项目，它透过

一些既有趣又容易的活动，来达到学习

“计算机科学”的目的。

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♦:♦品种繁多的计算机

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♦:♦课程的意义

名自如孽生的在孽习器序雀材之前，先耒

源与、旗偈封第机动行及叁斛决向题的籍屈恩

翘，并应行成他们的"H算恩催"耒以常俐决向

霆的能力。

♦:♦教学方法

不需襄深入错斛专业的计算机刖钥，.电囊

学在福辐掌握基本的数学掂能，。加有一厥学习

薪知例的P即可宓成若中所所港动。

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内容大纲

。二进制数

压缩信息

©检测错误

排序

路由和死锁

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二进制数

(Binary)

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二进制数与“比特”

♦♦♦Binary

屏幕分辨率⑤

少._____多

1280x1024像素

。网速测试器X

当前网络环境下，下载的速度能达到：59KB/秒

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二进制数与“比特”

♦:♦小游戏：二进制数卡片

a.卡片上的圆点有怎样的规律？

b.如在左侧增加一张卡片，那么卡片上该画几个点?

c.依照怎样的规律新增卡片？

d.用卡片表示出5,13,28o

二进制数与“比特”

计算机仅用。和工来表示信息

01011=11

一个比特即是一个数位，其值可以为。或1。

Abitisjustadigitthatcanbeazeroorone.

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二进制数与“比特”

♦动动脑

a.二进制数00110对应的十进制数是：

14

b.二进制数01110对应的十进制数是17

c.二进制数10001对应的十进制数是

算出下面各组符号表示的数值

早占早=

(?=1,!=0)(♦=1,0=0)(含=1,=0)

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二进制数与“比特”

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从小比特到大数字

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从小比特到大数字

比特的表示

TransistorCapacitor

c

集电极

©-I

++

B*2

基板=C1士C3

E

发射根

Off=1,On=0

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从小比特到大数字

RAM（随机存取存储器）：采用晶体管和电容器等元件来储存数据。优

点是存取速度快，缺点是价格昂贵，且断电后数据会丢失。

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从小比特到大数字

♦:♦用磁带或磁盘存储比特

NSSNNSSNSN

10100

N-S表示1

S-N表示0

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从小比特到大数字

♦CD碟片上存储二进制数

101101

吸收光：0

反射光：1

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从小比特到大数字

♦:♦二进制数的性质

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曾从小比特到大数字

♦:♦二进制数的性质

工、将0插入十进制数的右侧

9->90

20一>200

2、将0插入二进制数的右侧

1->10

101->1010

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从小比特到大数字

♦思考:

A.用5比特最大可以表示多少?16+8+4+2+1=31=32-1

64-1=63

B.用6比特最大可以表示多少?

128-1=127

C.用7比特最大可以表示多少?

D.用8比特最大可以表示多少？256T=255

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从小比特到大数字

字节：一般将连续存储的8比特称为一个字节(byte),在计算机中

每次都将这一组比特位一起处理。

lByte=8bit

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曾从小比特到大数字

♦:♦大一点的二进制数

怎样用二进制数来表示77?

1286432168421—

01001101

练习：

采用这种方法用二进制数来表示165,99,127,

lOOOo

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从小比特到大数字

lKUobyte=1024byte

1286442

2568

51232161

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从小比特到大数字

♦:♦读心术的小魔术

龙蛇在¥

猥鸡狗猪

tK»:20U1

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从比特到字母

从比特到字母

12345678910

—/V\abcdef

11121314151617181920

ghijk1mn0P

21222324252627282930

qrstuvwXyz

30个元素（26字母,4个声调）,空格用。表示

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W从比特到字母

♦:♦编码(encode)

解码(decode)

hello

编码解码

129161619

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W从比特到字母

24816

inim■onio==>1414132540

・■01101==>13

1mjiu4

,■ni1111001==>25

■in■00100==>417：131181111410

,■1

一■nI10001==>17ming4

IBIEl■■01101==>13

inL10010==>186~|9113141I0

in・tl01011==>11bei4

■ri■sI00100==>4

i.■■|15^251■18l4f0

■■i00110==>6

innU|n|4

■■■■一01001==>9W■■

EJ01101==>13

・

n00100==>4

■

inn■01111==>15

n11001==>25ji£imingbeikun

■■KnJRn

inEl―10010==>18

■0・00100==>4

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从比特到字母

♦:♦将比特转换成声音的过程称为调制

(modulation),而将声音转换回比特的过

程称为解调(demodulation),所以连接电

话线和计算机的设备又称为调制解调器，简称

猫(modem)。

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有趣的事

♦:♦制作属于你自己的信息

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从比特到图像

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从比特到图像

图像中的小方块被称为图像元素(pictureelements)o为了便

于发音，用pix表示picture的缩写，并结合元素“elements”

开头的两个字母，组成新名词“pixel”。

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从比特到图像

Ozlzlzl/O

0,0,0,0,1

1,0,0,0,1

0,144/1

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从比特到图像

♦:♦游程编码(rurHengthencoding,RLE)

0,1,1,1,01,3,1

0,0,0,0,14,1

?????

?,?

・A

1,0,0,0,10,1,3,1

??????,?,?,?

0,1,1,1,11,4

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从比特到图像

♦:♦小游戏:图像解码

4,11

4,9,2,1

4,9,2,1

4,11

4,9

4,9

5,7

0,17

1,15

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压缩信息

(CompressingInformation)

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压缩信息

♦:♦滑动窗口压缩(LZcompression)

Peaseporridgehot.

Peaseporridgecold,

Peaseporridgeinthepot,

Ninedaysold.

Somelikeithot,

Somelikeitcold,

Somelikeitinthepot.

Ninedaysold.

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♦:♦文字的压缩

Pitterpatter

g

1Pitterp,w

Pitterpatter-->Pitterpa(7,4)

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玉缩信息

♦:♦考考你

miss(3,4)ppi

I解压缩

5

mississip

pi

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检测错误

(FindingErrors)

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检测错误

♦:♦小游戏：翻卡魔术

被翻过的卡片

■□□□□■

□□□□■■

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检测错误

奇偶校验(parity)一词的英文来源于词根"pair”(对)，偶校验(even

parity)表示物库的总数量为偶数，奇校验(oddparity)表示它们不能被

组成对。

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W检测错误

*发现更多的错误

1,翻劫2藤卡件能桧涮出耒呜？能62呜?

2.翻动3歌卡仰能桧派）缶耒呜？

3.翻动4施卡体能桧测出耒呜？

NumberofErrorsAlwaysDetect?AlwaysCorrect?

1Yesyes

2or3YesNo

4NoNo

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检测错误

检测错误

♦小游戏：ISBN(IntemationalStandardBookNumber)检测，最后一位数字称计算

机校验码(checkdigit)o

【例】计算10位ISBN的校验码。

ISBN0-13-911991-4

(0X10)+(lX9)+...+(9X3)+(lX2)=172

172911=15……7

11-7=4

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检测错误

【例】计算13位ISBN的校验码。

ISBN978-897283571-4

(9Xl)+(7X3)+(8Xl)+(8X3)+...+(7Xl)+(lX3)=146

146^10=14……6

10-6=4

思考：如果两个数字颠倒、或者错写一位

数字，结果怎样？

ISSN978-7-5640-0145-2

”78756400145?

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排序

(Sorting)

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排序

♦:♦选择排序(selectionsort)

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排序

。排序方案：冬汉"未舞序的物体中找出辰雅星例者。

星传方拿迷如星鼓的色扬丝会都在天寿的⑥一绕，然后

拿典他重筋也耒促自色竹砧皎，&果遇到更放的鱼弱，

就用整个更微的取代之韵星修望的的eMo

排序后：

同国园国国园国园

总共比较的次数为：,

7+6+5+4+3+2+1效2孥不同

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排序

*插入排序(inserthmsort)：自一个未排序的序列中

傕汉修出名个对算得自的鹿人到布序序列中立篇的色£

总共比较的次数为:

最佳情况只需比较7次，最糟情况比较28次

(1+2+3+...+7)。

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A排序

♦:♦冒泡排序(bubblesort)：将整个序列反裒加旗，并

交抿所存和对色置绪襟的秘邻敢据的方强。右桧在整

个序列爱现不用交族馁佝散据时便证明序列包被加好

总共比较的次数为:效率最低

最佳情况只需比较7次，最糟情况比较49次(7X7)。

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排序

。快速排序(quicksort)：第一步卷取一个《捌，将英

发置在天年的一端。第二步，将和下的所存色扬僚法“

这个《场色竹叽皱，将栽放的笈自他的左灯，皎鱼的经

崔伟的右边，然后将之的便取的色的史戊焉出之向。然

后再对冬一⑷色裒此过招，嗜到冬一切中9药一个对算

O

排序

♦:♦快速排序总共比较的次数为：

最佳情况只需比较13-14次，最糟情况比

较28次(7X7)。

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排序

+归并排序(mergesort)：首无将&推序序列随机分

成高⑷独高切中对象数杓同(4果对算恁散处希敷的纶

,褥为敢雅刖应插边雨等)。然后分别对；5团对算色竹

第停，耳将？5⑷对象为养超泉。

10g30g30g

如多睇璃詈卷如加并辩序，五堂所存的孑序列都盍

成利卿郴描隆较12次，最糟情况比较17。

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路由和死锁

(RoutingandDeadlock)

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啜^路由和死锁(RoutingandDeadlock)

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路由和死锁(RoutingandDeadlock)

路由2s交换机

核，

♦Memory使用牛=18”域:WINDOWS

说口接收速率=6385686/s安找ZbSiurClientN

♦埔口发送速率=5689751/w网管服务罂

♦烷口丢包率=0X-------------------

♦数1K返回时他】-106/«s

♦SNMPvalue=€M8J不^S：win2OO3server

♦Pin区包成功率《X)女装NetStarServer网彷子

N、

wch服务器

防火培

备份数据库

中心