2、计算机编程基础入门

计算机编程基础入门

1. 计算机编程概述

1.1 计算机程序

计算机在我们的工作和娱乐中无处不在,人们用它进行电子银行操作、撰写学期论文等日常事务。计算机之所以能胜任这些工作,是因为它可以不知疲倦地处理重复性任务,如数字求和或页面排版。

计算机的灵活性令人惊叹,同一台机器可以完成多种不同的任务,如平衡支票簿、排版论文和玩游戏。而其他机器的功能则相对单一,例如汽车用于驾驶,烤面包机用于烤面包。计算机能执行广泛的任务,是因为它可以运行不同的程序,每个程序都指导计算机完成特定的任务。

计算机本身是一个存储数据(数字、文字、图片)、与设备(显示器、音响系统、打印机)交互并执行程序的机器。计算机程序会详细地告诉计算机完成任务所需的步骤序列。计算机及其外围设备统称为硬件,而计算机执行的程序则称为软件。

如今的计算机程序非常复杂,但实际上它们是由极其基本的指令组成的,例如:
- 在给定的屏幕位置放置一个红点。
- 将两个数字相加。
- 如果某个值为负,则在特定指令处继续执行程序。

由于程序包含大量这样的指令,并且计算机能够高速执行它们,因此用户会感觉与计算机的交互非常流畅。

设计和实现计算机程序的行为称为编程。编写具有动态和音效的计算机游戏或支持精美字体和图片的文字处理器是一项复杂的任务,需要许多高技能程序员组成的团队来完成。初学者的编程工作可能会比较简单,但这些概念和技能是重要的基础,即使是简单的编程任务也能带来巨大的乐趣。看到计算机精确而快速地完成原本需要花费大量时间和精力的任务,对程序进行小的修改就能立即看到改进,以及让计算机成为自己思维能力的延伸,这些都是令人兴奋的体验。

内容概要:本文介绍了一个基于冠豪猪优化算法(CPO)的无人机三维路径规划项目,利用Python实现了在复杂三维环境中为无人机规划安全、高效、低能耗飞行路径的完整解决方案。项目涵盖空间环境建模、无人机动力学约束、路径编码、多目标代价函数设计以及CPO算法的核心实现。通过体素网格建模、动态障碍物处理、路径平滑技术和多约束融合机制,系统能够在高维、密集障碍环境下快速搜索出满足飞行可行性、安全性与能效最优的路径,并支持在线重规划以适应动态环境变化。文中还提供了关键模块的代码示例,包括环境建模、路径评估和CPO优化流程。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识,从事无人机、智能机器人、路径规划或智能优化算法研究的相关科研人员与工程技术人员,尤其适合研究生及有一定工作经验的研发工程师。; 使用场景及目标:①应用于复杂三维环境下的无人机自主导航与避障;②研究智能优化算法(如CPO)在路径规划中的实际部署与性能优化;③实现多目标(路径最短、能耗最低、安全性最高)耦合条件下的工程化路径求解;④构建可扩展的智能无人系统决策框架。; 阅读建议:建议结合文中模型架构与代码示例进行实践运行,重点关注目标函数设计、CPO算法改进策略与约束处理机制,宜在仿真环境中测试不同场景以深入理解算法行为与系统鲁棒性。
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