2024-2025-1 20241408陳燁南《計算機基礎與程式設計》第九周學習總結

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這個作業的目標	作業系統責任、記憶體與程序管理、分時系統、CPU排程、檔案、檔案系統、檔案保護、磁碟排程
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教材學習內容總結

電腦科學概論（第七版）第10、11章總結

第10章：作業系統基礎

1. 作業系統的概念與功能
   作業系統定義：作業系統是管理計算機硬體和軟體資源的程式，它提供使用者與計算機硬體之間的介面。作業系統的主要功能是資源管理（CPU、記憶體、外設等）和任務排程。
   作業系統的核心功能：
   程序管理：管理和排程計算機上的各個程序。
   記憶體管理：有效分配、回收記憶體，支援虛擬記憶體技術。
   檔案系統管理：管理儲存裝置中的檔案，提供檔案的存取、儲存與保護功能。
   裝置管理：管理計算機外部裝置的輸入輸出操作。
   使用者介面：為使用者提供與計算機互動的介面。
2. 程序管理
   程序的定義：程序是程式的一個執行例項，每個程序都有獨立的記憶體空間和執行狀態。
   程序狀態：程序有不同的狀態，包括執行態、就緒態、阻塞態等。
   程序排程：作業系統根據特定的排程演算法來決定哪個程序在何時執行，常見的排程演算法有：
   先來先服務（FCFS）
   短作業優先（SJF）
   優先順序排程
   時間片輪轉（RR）
3. 記憶體管理
   記憶體分配：作業系統負責分配記憶體給程序使用，常見的記憶體分配方式有：
   連續記憶體分配：為每個程序分配一個連續的記憶體塊。
   分頁系統：將記憶體劃分為固定大小的頁，程序使用頁來儲存資料。
   分段系統：將程序的記憶體劃分為若干段（如程式碼段、資料段等）。
   虛擬記憶體：透過硬碟空間模擬出比實體記憶體更大的記憶體空間，讓程式看起來可以使用比實際實體記憶體更多的記憶體。
4. 檔案系統
   檔案的定義與管理：檔案是資料儲存的基本單位，作業系統需要管理檔案的建立、刪除、讀取和寫入。
   檔案的組織方式：作業系統為檔案提供目錄結構，檔案可以按照檔名進行組織，並支援對檔案進行許可權控制（如讀、寫、執行許可權）。
   檔案儲存：檔案通常儲存在硬碟或其他外部儲存裝置上，作業系統透過檔案系統來訪問和管理這些檔案。
5. 輸入輸出管理
   輸入輸出裝置：包括鍵盤、滑鼠、顯示器、硬碟等外部裝置。
   緩衝區管理：作業系統為I/O操作提供緩衝區，以提高資料傳輸的效率。
   I/O排程：作業系統透過排程演算法最佳化I/O操作的順序，以減少等待時間，提高效能。

第11章：資料庫系統

1. 資料庫系統概述
   資料庫的定義：資料庫是一個有組織的資料集合，透過資料庫管理系統（DBMS）進行管理，提供高效的資料儲存、查詢、更新和管理功能。
   資料庫管理系統（DBMS）：DBMS是一種軟體，它用於管理資料庫中的資料，提供資料存取、管理、更新等功能，確保資料的完整性、一致性和安全性。
2. 資料模型
   層次模型：資料以樹形結構組織，記錄間有父子關係，適用於層次化的資料儲存。
   網狀模型：資料以圖形結構組織，記錄間可以有多對多的關係，比層次模型更靈活。
   關係模型：資料以二維表格形式組織，每個表由行（記錄）和列（欄位）組成。關係模型是目前最常用的資料模型，關聯式資料庫管理系統（RDBMS）採用此模型。
3. 關聯式資料庫
   表（Relation）：資料庫中的基本儲存單位。每張表包含若干列（屬性）和行（記錄）。
   主鍵（Primary Key）：用來唯一標識每條記錄的欄位，保證表中每條記錄的唯一性。
   外來鍵（Foreign Key）：用於建立表之間聯絡的欄位，它指向另一表的主鍵。
   資料完整性：包括實體完整性、參照完整性和域完整性等，保證資料在儲存和操作過程中的正確性和一致性。
4. SQL語言
   SQL的定義：SQL（結構化查詢語言）是一種用於訪問和運算元據庫的標準語言。
   資料查詢（SELECT）：從資料庫中查詢資料，支援過濾、排序、聚合等操作。
   資料操作：包括插入（INSERT）、更新（UPDATE）和刪除（DELETE）資料。
   資料定義：包括建立、修改和刪除表（CREATE、ALTER、DROP）。
   資料控制：用於控制使用者許可權，管理資料庫安全性（如GRANT、REVOKE）。
5. 資料庫設計
   實體-關係模型（ER圖）：一種圖形化的資料庫設計工具，用來描述資料庫中的實體及其之間的關係。
   規範化：透過消除冗餘資料、避免更新異常等方式，將資料庫設計為符合一定規範的結構。常見的規範化正規化有：
   第一正規化（1NF）：要求資料表中的每列都是原子性的。
   第二正規化（2NF）：在1NF的基礎上，要求消除部分依賴。
   第三正規化（3NF）：在2NF的基礎上，要求消除傳遞依賴。
   C語言程式設計第8章：指標和陣列
6. 指標基礎
   指標的定義：指標是儲存記憶體地址的變數，指標變數的值是另一個變數的地址。透過指標可以訪問和操作該地址所指向的資料。
   指標運算：指標可以進行加法、減法操作，例如，指標加1表示指向下一個同型別資料的記憶體地址。
   指標型別：指標的型別必須與所指向的資料型別一致。
7. 指標與陣列的關係
   陣列名作為指標：陣列名實際上是指向陣列首元素的指標。
   透過指標訪問陣列元素：可以透過指標運算來訪問陣列的元素。例如，*(arr + i)等同於arr[i]。
   二維陣列與指標：二維陣列的元素可以透過指標操作進行訪問。二維陣列可以視為指向指標的指標（如int arr[3][4]可以視為int *arr[3]）。
8. 指標與函式
   透過指標傳遞引數：使用指標可以傳遞變數的地址，使得函式能夠修改傳入的變數。
   指標作為函式返回值：函式可以返回指標，返回動態分配的記憶體地址等。
9. 動態記憶體分配
   動態記憶體分配函式：
   malloc(size_t size)：分配一塊指定大小的記憶體，返回該記憶體的指標。
   calloc(size_t num, size_t size)：分配指定數量和大小的記憶體，並初始化為0。
   realloc(void *ptr, size_t size)：調整已經分配記憶體的大小。
   free(void *ptr)：釋放之前分配的記憶體。
10. 多維陣列與指標
    多維陣列：多維陣列本質上是指向指標的指標。二維陣列可以透過指標進行遍歷和訪問。
    ..C語言程式設計第8章：指標和陣列

C語言程式與設計

1. 指標基礎
   指標的定義：指標是儲存記憶體地址的變數，指標變數的值是另一個變數的地址。透過指標可以訪問和操作該地址所指向的資料。
   指標運算：指標可以進行加法、減法操作，例如，指標加1表示指向下一個同型別資料的記憶體地址。
   指標型別：指標的型別必須與所指向的資料型別一致。
2. 指標與陣列的關係
   陣列名作為指標：陣列名實際上是指向陣列首元素的指標。
   透過指標訪問陣列元素：可以透過指標運算來訪問陣列的元素。例如，*(arr + i)等同於arr[i]。
   二維陣列與指標：二維陣列的元素可以透過指標操作進行訪問。二維陣列可以視為指向指標的指標（如int arr[3][4]可以視為int *arr[3]）。
3. 指標與函式
   透過指標傳遞引數：使用指標可以傳遞變數的地址，使得函式能夠修改傳入的變數。
   指標作為函式返回值：函式可以返回指標，返回動態分配的記憶體地址等。
4. 動態記憶體分配
   動態記憶體分配函式：
   malloc(size_t size)：分配一塊指定大小的記憶體，返回該記憶體的指標。
   calloc(size_t num, size_t size)：分配指定數量和大小的記憶體，並初始化為0。
   realloc(void *ptr, size_t size)：調整已經分配記憶體的大小。
   free(void *ptr)：釋放之前分配的記憶體。
5. 多維陣列與指標
   多維陣列：多維陣列本質上是指向指標的指標。二維陣列可以透過指標進行遍歷和訪問。
   ..C語言程式設計第8章：指標和陣列
6. 指標基礎
   指標的定義：指標是儲存記憶體地址的變數，指標變數的值是另一個變數的地址。透過指標可以訪問和操作該地址所指向的資料。
   指標運算：指標可以進行加法、減法操作，例如，指標加1表示指向下一個同型別資料的記憶體地址。
   指標型別：指標的型別必須與所指向的資料型別一致。
7. 指標與陣列的關係
   陣列名作為指標：陣列名實際上是指向陣列首元素的指標。
   透過指標訪問陣列元素：可以透過指標運算來訪問陣列的元素。例如，*(arr + i)等同於arr[i]。
   二維陣列與指標：二維陣列的元素可以透過指標操作進行訪問。二維陣列可以視為指向指標的指標（如int arr[3][4]可以視為int *arr[3]）。
8. 指標與函式
   透過指標傳遞引數：使用指標可以傳遞變數的地址，使得函式能夠修改傳入的變數。
   指標作為函式返回值：函式可以返回指標，返回動態分配的記憶體地址等。
9. 動態記憶體分配
   動態記憶體分配函式：
   malloc(size_t size)：分配一塊指定大小的記憶體，返回該記憶體的指標。
   calloc(size_t num, size_t size)：分配指定數量和大小的記憶體，並初始化為0。
   realloc(void *ptr, size_t size)：調整已經分配記憶體的大小。
   free(void *ptr)：釋放之前分配的記憶體。
10. 多維陣列與指標
    多維陣列：多維陣列本質上是指向指標的指標。二維陣列可以透過指標進行遍歷和訪問。

基於AI的學習

程式碼除錯中的問題和解決過程

問題1：字串沒有正確倒序輸出
症狀： 程式輸出的字串順序與預期相反，即從字串的開頭開始輸出。
原因： 迴圈的起始條件設定錯誤，應該是 i = length - 1 而不是 i = 0。
解決： 檢查迴圈的起始條件，並確保它是從字串的最後一個字元開始。
問題2：輸出包含字串末尾的空字元
症狀： 字串正確倒序輸出了，但是末尾多了一個空字元。
原因： 字串在C語言中以空字元 '\0' 結尾，迴圈沒有正確地排除這個空字元。
解決： 確保迴圈在遇到空字元之前停止。可以透過檢查 str[i] != '\0' 來實現，或者更簡單地，使用 length - 1 作為迴圈的上限，因為 strlen 函式返回的長度不包括空字元。

學習進度條

	程式碼行數（新增/累積）	部落格量（新增/累積）	學習時間（新增/累積）	重要成長
目標	5000行	30篇	400小時
第一週	200/200	2/2	20/20
第二週	300/500	2/4	18/38
第三週	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	10/70
第五週	300/1600	2/11	10/80
第六週	300/1900	2/13	10/90
第七週	300/2200	2/15	10/100
第八週	300/2500	2/17	10/110
第九周	300/2800	2/19	10/120