計算機(jī)編程基礎(chǔ)

計算機(jī)編程基礎(chǔ)程序是一種語言語言是人們描述現(xiàn)實世界，表達(dá)自己思想觀念的工具。而計算機(jī)語言是人與計算機(jī)交流的工具。一方面人類使用各種計算機(jī)語言將所關(guān)心的現(xiàn)實世界映射到計算機(jī)世界；另一方面，人類又可以通過計算機(jī)語言創(chuàng)造現(xiàn)實世界中并不存在的虛擬世界。計算機(jī)能做什么計算機(jī)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)是圖靈于1937年提出的圖靈機(jī)模型，而現(xiàn)代電子計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)及實際計算模型則是來自馮.諾依曼1946年提出的“程序放入內(nèi)存，順序執(zhí)行”的思想，因此，現(xiàn)在的計算機(jī)通常被稱為馮.諾依曼計算機(jī)。計算機(jī)語言的發(fā)展歷程也從此正式開始，計算機(jī)語言的使用人員也開始被稱為程序員。科技不僅改變生活改變生活方式改變?nèi)说囊庾R改變認(rèn)知信息僅僅是為了存儲嗎？信息時代，信息有什么用？信息都存在哪里，為什么存儲？讓信息不只“躺”在硬盤里，有時“信息存在哪兒，能存多久”決定了它的重要程度用DNA儲存數(shù)碼信息對人類來說，DNA可謂身體里最重要的成分之一，因為它儲存著每個人獨特的基因信息。那么，我們是否能利用它絕佳的儲存能力來保存現(xiàn)實生活中的重要信息呢？科學(xué)家們正對著人類最寶貴的財富蠢蠢欲動"一個來自歐洲生物信息研究所的團(tuán)隊就將其變成了現(xiàn)實。他們先將電子文件翻譯成三進(jìn)制碼，再用由DNA四個堿基構(gòu)成的特定編碼將三進(jìn)制碼編譯成一個DNA碼序列。之后再完成DNA合成信息就可錄入完畢。要取用時只要用測序儀將信息轉(zhuǎn)回二進(jìn)制碼即可。大腦植入芯片，重要信息全備份大腦是人體中另一個重要的信息儲存場所。但是，大腦中儲存的信息會隨著重要性以及時間的推移而有所淘汰。我們能否做到信息“只進(jìn)不出”呢？英劇《黑鏡》向我們展示了類似的可能性。影片中，人們的大腦中都植入了一塊記憶芯片，你的所見所聞均會事無巨細(xì)地被儲存在這塊芯片中，你可以通過控制器隨時查看之前任意時間的信息。在這種情況下，很多東西看一遍就記住了可以讓信息留存100萬年的介質(zhì)對此，荷蘭一所高校研發(fā)出了一種可以讓信息得以保存100萬年以上的介質(zhì)。這是一種由鎢制成的晶片。研究表明，信息在常溫下保存100萬年其化學(xué)反應(yīng)相當(dāng)于在445K的溫度中烤1小時，而這種鎢制晶片能承受848K的高溫。有什么信息大家希望能儲存100萬年？給誰看？3D存儲芯片，讓信息立體化流動在對未來儲存的研究上，英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一種新型3D存儲芯片，他們使用了一種被稱為自旋電子芯片的微芯片，其電子功能基于引起磁性的電子旋轉(zhuǎn)。普通的存儲芯片多為平面結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)只能前后左右移動，而這種3D存儲芯片可實現(xiàn)數(shù)據(jù)在三維空間中的存儲和傳遞，將大幅提高存儲設(shè)備的存儲能力。普通的存儲芯片就相當(dāng)于老式平房，空間就那么大且入口就那么窄。而3D儲存芯片就相當(dāng)于高層樓房，不僅空間變大而且還有配有電梯讓速度也變快了。云儲存，大家開始用了嗎？云儲存概念對于信息儲存來說算是一個全新的方向，因為它不再依賴硬件的存儲空間，而是將信息存在一個與你相距甚遠(yuǎn)的“云端”。不過，你能相信它嗎？云儲存給我們帶來的便利自然是顯著的，不用整天帶著個電腦大家都很舒服。但是，在安全性上它似乎無法獲取人們完全的信任。如同TouchID面世時大家擔(dān)心指紋是否會被儲存到云端一樣，當(dāng)你的眾多重要信息僅僅與一個虛無的賬號關(guān)聯(lián)時，它無法給你帶來安全感，此時你寧愿帶上相對要“笨重”許多的移動硬盤。信息儲存的意義科學(xué)技術(shù)的發(fā)展自然會帶來越來越大的存儲空間以及越來越方便的存儲辦法，但這是否意味著我們可以降低自己保存信息的標(biāo)準(zhǔn)呢？我們的確不差那點存儲空間，但長此以往，信息儲存留給我們的將不是紀(jì)念性、重要性，而是生活的累贅。就如同上網(wǎng)購物一般，當(dāng)你瘋狂地將購物車填滿后，最后又不得不來回刪除，因為你真正想要的其實就那么幾件而已。就像上面提到的那樣，信息儲存原本是為滿足你將來使用的需求，而對存儲信息的過度依賴則有可能讓你最終成為信息的奴隸。紙牌屋僅僅是好看的電視劇嗎？Netflix每天有700名工程師進(jìn)行縝密的數(shù)學(xué)計算。他們對3000萬次播放動作、Netflix注冊用戶的400萬次評級、300萬次搜索，視頻觀看時間和所使用的設(shè)備進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘，并以此策劃節(jié)目。WiFi無處不在“WiFi對人體有傷害么？”“不清楚，反正沒WiFi我就渾身不舒服。”WiFi變Lifi，點盞燈就能上網(wǎng)。將網(wǎng)絡(luò)信號接入一盞LED燈，燈下的4臺電腦即可上網(wǎng)，最高網(wǎng)速3.25G，平均網(wǎng)速150M。因使用光（Light）作為載體，該技術(shù)也被成為LiFi谷歌熱氣球WiFi環(huán)繞地球計劃雖然我們每天也在四處找WiFi，但總有能滿足我們的地方。而在中國/世界的很多角落，卻還有很多人也許都不知道WiFi是什么。希望以后仰望天空，看到的不是層層霧霾，而是一圈圈的熱氣球！“這時，“不務(wù)正業(yè)”的谷歌又來了。據(jù)悉，谷歌目前正在建設(shè)一個通過熱氣球為全球提供快速、穩(wěn)定WiFi網(wǎng)絡(luò)的工程，代號“懶人”（Loon）。相關(guān)測試將于明年6月在新西蘭率先推出。進(jìn)軍海洋，給魚用的WiFi不過，在大海里覆蓋WiFi算浪費資源嗎？給魚用？應(yīng)該沒人會閑到跑到海里蹭網(wǎng)吧。就算要去設(shè)備也是個問題，要防水（索尼上！）還要防鯊魚（諾基亞上?。┦前?。對此，研究者給出了自己的回答。他們希望以此讓水下海洋研究更好的開展，例如通過WiFi檢測預(yù)警海嘯。還有什么？讓狗狗變身你的移動WiFi熱點泰國一家電信公司日前找到許多貓貓狗狗做“志愿者”，在它們脖子掛上支持移動WiFi的熱點設(shè)備。當(dāng)使用者靠近寵物，連接熱點便能上網(wǎng)，網(wǎng)速峰值可達(dá)8.76M。以后遛狗時的對話是～～航空WiFi，高鐵WiFi，你愿意為它付錢嗎美國最大的航空WiFi提供商Gogo致力解決這一情況。其上月宣布新技術(shù)GTO，該技術(shù)能使航空WiFi網(wǎng)速峰值達(dá)到60M。該技術(shù)利用衛(wèi)星把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)艙內(nèi)，再通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)將信號傳回到地面基站。Wifi讓我們的生活和思維方式改變了嗎？涂眼影、帶假睫毛即可操控事物巴西一個團(tuán)隊日前研發(fā)出一項新遙控技術(shù)，其在眼影、假睫毛和假指甲等化妝品中內(nèi)置導(dǎo)電材料和無線標(biāo)簽讓使用者實現(xiàn)對事物的遠(yuǎn)程控制。例如，團(tuán)隊在眼影中植入微小傳感器，同時在假睫毛上涂上金屬溶液，再用導(dǎo)電油墨將其粘在睫毛上。當(dāng)佩戴者眨眼時，傳感器、金屬鍍層的假睫毛和導(dǎo)電油墨就會形成低電壓電路，從而完成對燈管開關(guān)控制。拖作業(yè)？給他帶塊死亡倒計時手表Tikker是一款死亡倒計時手表，其基于用戶的年齡、運動狀況、體質(zhì)指數(shù)及所處地域（正大口大口吸著霧霾的帝都人……）來計算壽命，壽命由相似人群的平均年齡得出。一旦數(shù)據(jù)設(shè)定完成，倒計時就會開始直至你死亡。指紋鎖高大上嗎？各種紋Android支持的面部解鎖解鎖暢想文藝解鎖：請瞪大眼睛與你的設(shè)備深情對望文藝解鎖：根據(jù)手勢習(xí)慣判斷你是不是機(jī)主SlientSense便利用了這點，它是一種利用傳感器學(xué)習(xí)機(jī)主操作特征的算法。它通過加速計和陀螺儀測量用戶行為造成的屏幕移動量，記錄壓力、接觸時長和指尖面積等用戶習(xí)慣，依此形成對機(jī)主的認(rèn)知。之后手機(jī)便可根據(jù)點擊和滑動等動作判斷使用者是否為機(jī)主。正常解鎖：生物識別能否代替密碼驗證生物識別雖然很酷很方便，但其實也有一些明顯的缺點，例如：一旦使用很難隨意修改；若身體發(fā)生顯著變化（衰老、傷害等）將有可能失效；雖安全但一旦被黑損失的除了設(shè)備中的資料還包括你個人最重要的信息。而密碼驗證在某些情況下便能彌補(bǔ)生物識別的這些缺點。因此，兩者誰也無法取代誰，最理想的狀態(tài)莫過于兩者結(jié)合雙保險。以上這些如何實現(xiàn)硬件軟件：工程師，設(shè)計師《設(shè)計師式認(rèn)知》早期程序員們使用機(jī)器語言來進(jìn)行編程運算，直接對以數(shù)字表示的機(jī)器代碼進(jìn)行操作。后來為了便于閱讀，就將機(jī)器代碼以英文字符串來表示，于是出現(xiàn)了匯編語言。

1956年在計算機(jī)上實現(xiàn)的FORTRAN語言，標(biāo)志著高級語言的到來。FORTRAN語言以它的簡潔、高效性，成為此后幾十年科學(xué)和工程計算的主流語言，除了FORTRAN以外，還有ALGOL60等科學(xué)和工程計算語言。隨著計算機(jī)應(yīng)用的深入，產(chǎn)生了使用計算機(jī)來進(jìn)行商業(yè)管理的需求，于是COBOL這類商業(yè)和行政管理語言出現(xiàn)了，并一直流行至今。

早期的這些計算機(jī)語言都是面向計算機(jī)專業(yè)人員，為了普及計算機(jī)語言，使計算機(jī)更為大眾化，出現(xiàn)了入門級的BASIC語言，至今BASIC語言仍然是絕大多數(shù)軟件開發(fā)人員接觸到的第一們計算機(jī)語言，同時也最流行的計算機(jī)語言。

七十年代初，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思想孵化出兩種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，一種是PASCAL語言，另一種是C語言。這兩種語言的語法結(jié)構(gòu)基本上是等價的，它們都是通過函數(shù)和過程等語言特性來構(gòu)成結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基礎(chǔ)。但是很主要的區(qū)別在于PASCAL語言強(qiáng)調(diào)的是語言的可讀性，因此PASCAL語言至今成為學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等軟件基礎(chǔ)知識的教學(xué)語言；而C語言強(qiáng)調(diào)的是語言的簡潔性以及高效性，因此C語言成為之后幾十年中主流的軟件開發(fā)語言，高效性使C語言的地位已相當(dāng)于一種“高級匯編語言”。雖然面向?qū)ο蟮乃枷肟梢宰匪莸搅甏?，但是面向?qū)ο笏枷氡黄毡榻邮苓€是得益于面向?qū)ο笳Z言的功勞。在眾多的面向?qū)ο笳Z言當(dāng)中，最為突出的就是C++語言。C++語言是在八十年代初由貝爾實驗室在C語言的基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)的。C++語言繼承了C語言的所有優(yōu)點，如簡潔性和高效性，同時引入了面向?qū)ο蟮乃枷?，如類、封裝、繼承、多態(tài)等。C++語言的這些特性使得C程序員在學(xué)習(xí)面向?qū)ο笏枷氲耐瑫r不必放棄已有的知識和經(jīng)驗，原有的軟件積累同樣可以利用，同時面向?qū)ο蟮脑O(shè)計開發(fā)方法使得軟件的分析、設(shè)計、構(gòu)造更為完美，因此，C++借助C語言的龐大程序員隊伍，成為主流的面向?qū)ο笳Z言，并促使面向?qū)ο蟮乃枷氡黄毡榻邮堋++是一種混合型的面向?qū)ο笳Z言。象任何人類的自然語言一樣，C++語言提供一種表達(dá)思想和概念的方法，當(dāng)問題變得大而復(fù)雜時，使用C++語言來解決問題將會比使用其它語言更加容易、更加靈活。在最早的面向?qū)ο笳Z言中，除了C++以外，還有一種純面向?qū)ο笳Z言也頗為流行，就是Smalltalk語言，產(chǎn)生并流行于七十末，八十年代初。歷史總結(jié)開始是以計算機(jī)為中心：數(shù)據(jù)抽象：二進(jìn)制抽象，數(shù)據(jù)類型，抽象指令結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計：以計算機(jī)為中心的抽象方式的體現(xiàn)，它所提倡的數(shù)據(jù)和代碼分開的思想和計算機(jī)硬件的處理機(jī)制是相符的軟件開發(fā)的主要目的就是描述和反映現(xiàn)實世界，現(xiàn)實世界就是由大大小小的對象構(gòu)成：大到宇宙，小到原子，對象層層包裹；物質(zhì)世界如此，人類社會的組成也是這樣，從作為個體的人，到集體，到整個社會，都可以用對象加以描述。因此，抽象的過程應(yīng)該是以現(xiàn)實世界的對象為中心的，發(fā)展為面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計數(shù)據(jù)具象：以類來定義指令抽象面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計：基于對象的概念，以對象為中心，類和繼承為構(gòu)造機(jī)制，認(rèn)識了解刻畫客觀世界以及開發(fā)出相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。程序語言的功能通過低級編程語言或高級編程語言，將實體間接達(dá)成傳輸鏈接或控制實體。高級編程語言可發(fā)展多功能的應(yīng)用程序軟件，如：操作系統(tǒng)、工程計算機(jī)軟件、轉(zhuǎn)換軟件、刻錄軟件、播放軟件、網(wǎng)頁設(shè)計…等。程序員做什么程序員（Programmer或Coder），它可以指在程序設(shè)計某個專業(yè)領(lǐng)域中的專業(yè)人士，或是從事軟件撰寫，程序開發(fā)、