初赛复习内容

本文涵盖了计算机科学的基础知识,包括信息学比赛的历史,计算机的基本组件如寄存器和存储器,数据表示如原码、补码和反码,图像和运行内存的计算,不同排序算法的比较,常见视频和图片格式,排列组合的公式,操作系统的介绍,进制的转换,以及计算机协议和历史等。

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内容

信息学比赛

  • 全国青少年信息学奥林匹克竞赛(NOI)在 1984 年开始。
  • 国际信息学奥林匹克竞赛(IOI)在 1989 年开始。
  • 全国青少年信息学奥林匹克联赛(NOIP)在 1995 年开始。
  • APIO 在 2007 年开始。

计算机知识

  • 寄存器是中央处理器的重要组成部分
  • 程序运行时的空间复杂度是指程序运行时理论上所占的内存空间,
  • 阶码指明了小数点在数据中的位置。
  • Pascal语言,C语言和C++语言都属于 高级语言,编译性语言
  • 编译器的主要功能是将源程序翻译成指令
  • 存储器有主存和辅存,主存中有ROM和RAM,RAM在关机或停电情况下内容全部丢失,ROM不会。

原码,补码,反码

  • 原码:最高位即为符号位(000111负),其余位为原来的二进制。
  • 反码:正数不变,负数其符号位不变,其余位取反
  • 补码:正数不变,负数在其反码的基础上加一。

图像内存,运行内存,各种内存

1TB=210GB=220MB=230KB=240Byte1TB=2^{10}\rm{GB}=2^{20}\rm{MB}=2^30 \rm{KB}=2^{40} \rm{Byte}1TB=210GB=220MB=230KB=240Byte1Byte=8Bit1\rm{Byte}=8\rm{Bit}1Byte=8Bit,其中Byte\rm{Byte}Byte为字节,Bit\rm{Bit}Bit为位。

设图片分辨率为x×yx\times yx×yzzz位色,则内存为

x⋅y⋅zBit x\cdot y\cdot z \rm{Bit} xyzBit

设某计算机的CPUCPUCPU和内存之间的地址总线宽度是xxx位(Bit\rm{Bit}Bit),最多使用的内存为2xByre2^x\rm{Byre}2xByre

前缀,中缀,后缀表达式

假如给式子a+(b×c)−(d+e)a+(b\times c)-(d+e)a+(b×c)(d+e)转化

第一步:按照运算符的优先级对所有的运算单位加括号,式子变成了:((a+(b∗c))−(d+e))((a+(b*c))-(d+e))((a+(bc))(d+e))
第二步:转换前缀与后缀表达式

  • 前缀:把运算符号移动到对应的括号前面,则变成:−(+(a×(bc))+(de))-( +(a \times (bc)) + (de))(+(a×(bc))+(de)),把括号去掉:于是有前缀式子:−+a×bc+de-+a\times bc+de+a×bc+de
  • 后缀:把运算符号移动到对应的括号后面,则变成:((a(bc)×)−(de)+)−((a(bc)\times )- (de)+ )-((a(bc)×)(de)+),把括号去掉:于是有后缀式子abc×−de+−abc\times -de+-abc×de+

常见排序

排序方式平均情况最坏情况稳定性
插入排序O(n2)O(n^2)O(n2)O(n2)O(n^2)O(n2)稳定
希尔排序O(n1.3)O(n^{1.3})O(n1.3)不稳定
冒泡排序O(n2)O(n^2)O(n2)O(n2)O(n^2)O(n2)稳定
快速排序O(nlog⁡n)O(n\log n)O(nlogn)O(n2)O(n^2)O(n2)不稳定
选择排序O(n2)O(n^2)O(n2)O(n2)O(n^2)O(n2)不稳定
堆排序O(nlog⁡n)O(n\log n)O(nlogn)O(nlog⁡n)O(n\log n)O(nlogn)不稳定
归并排序O(nlog⁡n)O(n\log n)O(nlogn)O(nlog⁡n)O(n\log n)O(nlogn)稳定
var
    a:array[1..4] of integer;
    i, j, temp, n:integer;
begin
   read(n);
   for i := 1 to n do read(a[i]);
   for i := 1 to n do
       for j := 1 to n-i do
           if a[j] > a[j + 1] then
               begin
                   temp := a[j];
                   a[j] := a[j + 1];
                   a[j+1] := temp;
               end;
    for i:= 1 to n do write(a[i]);
end.

一个排序,若存在多个具有相同的关键字的记录,若经过排序,这些记录的相对次序保持不变, 则这个排序稳定,反之则不稳定。

视频,图片格式

常见的视频格式有:rmrmrmrmvbrmvbrmvbwmvwmvwmvaviaviavimp4mp4mp43gp3gp3gpmkvmkvmkv

常见的图片格式有:jpgjpgjpgjpegjpegjpeggifgifgifpngpngpngbmpbmpbmp

排列组合

排列公式

Anm=n(n−1)(n−2)…(n−m+1)=n!(n−m)! A_{n}^m=n(n-1)(n-2)\dots(n-m+1)=\frac{n!}{(n-m)!} Anm=n(n1)(n2)(nm+1)=(nm)!n!

组合公式

Cnm=Anmm!=n!m!(n−m)! C_{n}^m=\frac{A_n^m}{m!}=\frac{n!}{m!(n-m)!} Cnm=m!Anm=m!(nm)!n!

根据这个定义发现的公式

∑i=0nCni=2n \sum_{i=0}^nC_n^i=2^n i=0nCni=2n

Cnr+Cnr+1=Cn+1r+1 C_n^r+C_n^{r+1}=C_{n+1}^{r+1} Cnr+Cnr+1=Cn+1r+1

有重复元素的排列组合:假设有mmm个数,nnn个不同的数,分别为a1,a2,a3,…,ana_1,a_2,a_3,\dots,a_na1,a2,a3,,an,每个数出现次数为b1,b2,b3,…,bnb_1,b_2,b_3,\dots,b_nb1,b2,b3,,bn,那么本质不同的全排列方案数有

m!∏i=1nbi \frac{m!}{\prod \limits_{i=1}^n b_i} i=1nbim!

错排公式,定义D(1)=0,D(2)=1D(1)=0,D(2)=1D(1)=0,D(2)=1,则

D(n)=(n−1)[D(n−1)+D(n−2)] D(n)=(n-1)\left[ D(n-1)+D(n-2)\right] D(n)=(n1)[D(n1)+D(n2)]

卡特兰

Cn=(2n)!/(n+1)!/n! C_n=(2n)!/(n+1)!/n! Cn=(2n)!/(n+1)!/n!

操作系统

常见电脑操作系统有:WindowsWindowsWindowsUNIXUNIXUNIXXENIXXENIXXENIXMac  OSMac\ \ OSMac  OS

进制转化

RRR进制转十进制,将(3506.2)8(3506.2)_8(3506.2)8转化为十进制。

(3506.2)8=6×83+5×82++0×81+6×80+2×8−1=1862.25 (3506.2)_8\\ \begin{aligned} =& 6\times 8^3+5\times 8^2++0\times 8^1+6\times 8^0+2\times 8^{-1}\\ =&1862.25 \end{aligned} (3506.2)8==6×83+5×82++0×81+6×80+2×811862.25

十进制转RRR进制:将(5.3125)10(5.3125)_{10}(5.3125)10转化为二进制数,整数部分为(101)2(101)_2(101)2,剩下(0.3125)10(0.3125)_{10}(0.3125)10
(0.3125)100.3125×2=0.6250.625×2=1.250.25×2=0.50.5×2=1,0 \begin{aligned} (0.3125)_{10}\\ 0.3125\times 2=& 0.625\\ 0.625\times 2=&1.25\\ 0.25\times 2=&0.5\\ 0.5\times 2=&1,0 \end{aligned} (0.3125)100.3125×2=0.625×2=0.25×2=0.5×2=0.6251.250.51,0

所以(0.3125)10=(0.0101)2(0.3125)_{10}=(0.0101)_2(0.3125)10=(0.0101)2

计算机协议

在这里插入图片描述

计算机发展历史

第一台电子计算机:ENIACENIACENIAC

第一台具有储存程序功能的的计算机:EDVACEDVACEDVAC

几个电子器件

  • 电子管(1496∼19581496\sim 195814961958),第一台这样的计算机是ENIACENIACENIAC
  • 晶体管(1958∼19641958\sim 196419581964
  • 中小规模集成电路(1964∼19751964\sim 197519641975
  • 大规模,超大规模集成电路(1975∼now1975\sim now1975now

逻辑运算

  • ¬表示not
  • ∧表示and
  • ∨表示or
  • ⊻或⊕表示xor

二叉树

完全二叉树指按顺序的二叉树
满二叉树是满的。

语法

@是求一个值的位置,^是这个位置的值。

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