作業資訊
作業歸屬課程：2024-2025-1-計算機基礎與程式設計
作業要求：2024-2025-1計算機基礎與程式設計第十週作業
作業目標：資訊系統、資料庫與SQL、人工智慧與專家系統、人工神經網路、模擬與離散事件、排隊系統、天氣與地震模型、圖形影像
作業正文：2024-2025-1 20241329 《計算機基礎與程式設計》第十週學習總結
教材學習內容總結
《電腦科學概論（第七版）》第12章
-
資訊系統（IS）：
資訊系統被定義為由人、硬體、軟體和資料資源組成的系統，用於收集、處理、儲存和傳遞資訊以支援組織決策。
資訊系統可以是操作性的、管理性的或戰略性的，它們幫助組織提高效率和競爭力。 -
資料庫（DB）：
資料庫是組織化的資料集合，允許使用者高效地儲存、檢索和管理資料。
資料庫管理系統（DBMS）是軟體，用於建立和管理資料庫，確保資料的安全性和完整性。
資料庫模型：包括層次模型、網路模型和關係模型。其中關係模型因其簡單性和靈活性而成為最廣泛使用的模型。 -
SQL（結構化查詢語言）：
SQL是一種用於儲存、操作和檢索資料庫中資料的標準程式語言。
SQL的基本命令：包括資料定義（CREATE、ALTER、DROP）、資料操縱（INSERT、UPDATE、DELETE）和資料查詢（SELECT）。
《電腦科學概論（第七版）》第13章
-
圖靈測試是一種評估機器是否能表現出與人類相似的智慧行為的方法。
-
知識表示：知識表示的不同方式有語義網和檢索樹等，這些都是AI領域中用於組織和儲存資訊的方法。
-
專家系統：專家系統是一種模擬人類專家決策過程的軟體系統。它們通常用於解決特定領域的複雜問題，並能夠提供解決方案或建議。
-
神經網路
- 生物神經網路：介紹了生物神經網路的基本原理，即大腦中神經元的工作方式。
- 人工神經網路：人工神經網路（ANN）是受生物神經網路啟發的計算模型，旨在模擬人腦處理資訊的方式。它們由大量相互連線的節點（稱為神經元）組成，這些節點可以處理和傳遞資訊。
-
自然語言處理：自然語言處理（NLP）包括語音合成、語音識別和自然語言理解。這些技術使計算機能夠理解和生成人類語言。
-
機器人學：機器人學的基本概念，包括感知—規劃—執行範型、包孕體系結構和物理部件。機器人學是AI的一個重要分支，涉及設計和製造能夠自主執行任務的機器人。
《電腦科學概論（第七版）》第14章
- 模擬與離散事件
- 模擬：使用計算機模型來模擬現實世界的過程或系統。
- 離散事件模擬：詳細闡述離散事件模擬的原理和方法，包括如何定義事件、時間推進、狀態更新等關鍵步驟，關注於模擬隨時間發生的離散事件，如排隊系統中顧客的到達和服務。
-
排隊系統：排隊理論是研究等待服務的物件的排隊現象的數學理論。
排隊系統的基本元素：到達率、服務率、佇列長度和等待時間。
不同的排隊模型：如M/M/1、M/M/c等；以及如何使用這些模型來最佳化服務流程。 -
天氣與地震模型
- 天氣模型：天氣模型的基本原理和構建方法，包括氣象資料的獲取、處理和分析等步驟。
- 地震模型：闡述地震模型的建立過程和關鍵技術，以及地震預測和預警系統的實現原理。
- 模擬結果的應用：討論天氣和地震模擬結果在防災減災、資源規劃等領域的應用價值。
- 圖形影像
圖形學是電腦科學的一個分支，涉及數字建立、操作和渲染影像的技術。介紹了圖形學的基礎，包括二維和三維圖形、紋理對映、光照模型和動畫；探討了圖形影像在遊戲、電影、虛擬現實等領域的應用。
《C語言程式設計》第9章
-
變數的記憶體地址
每個變數在記憶體中都有一個唯一的地址，透過取地址運算子&可以獲取變數的記憶體地址。如&num將返回變數num的地址。 -
指標變數的定義和初始化
- 指標變數是一種特殊的變數，其值為另一個變數的地址。指標變數的定義格式為
資料型別 *指標變數名;。如，int *p;定義了一個名為p的指標變數，該指標可以指向整型變數。 - 初始化指標變數時，可以直接將一個變數的地址賦值給指標變數(如果
int a = 20;是一個整型變數，那麼int *p = &a;就是初始化，使指標p指向a)，或將指標變數設定為Null（表示不指向任何地址）。
-
間接定址運算子
解引用運算子*用於訪問指標所指向的變數的值。如，*ptr表示獲取指標ptr指向的記憶體地址中的值。 -
按值呼叫與按引用呼叫
- 按值呼叫是指函式引數傳遞的是實參的副本，因此形參的變化不會影響實參。而按引用呼叫（透過指標實現）允許函式直接修改實參的值。
- 可以透過模擬按引用呼叫來實現類似的功能，即透過指標作為引數傳遞，從而在函式內部修改實參的值。
- 函式指標及其應用
- 函式指標是指向函式的指標變數，儲存函式在記憶體中的入口地址。定義格式為
資料型別 (*指標變數名)(形參列表)。如，int (*fun)(int, int);定義了一個指向接受兩個整數引數並返回整數結果的函式的指標。 - 函式指標可以用於間接呼叫函式，即透過指標變數呼叫所指向的函式。此外，還可以使用函式指標實現陣列排序等操作。
教材學習中的問題和解決過程
問題：按值呼叫和模擬按引用呼叫有什麼區別和優點
區別
- 引數傳遞方式：
- 按值呼叫：在這種方式下，函式呼叫時，會將實參的值複製一份傳遞給形參。這意味著函式內部對形參的修改不會影響到外部的實參。
- 模擬按引用呼叫：雖然C語言本身不支援直接的按引用呼叫，但可以透過使用指標來實現模擬效果。在這種方式下，函式接收的是指向實參的指標，因此可以透過指標來訪問和修改實參的值。
- 記憶體佔用和效能：
- 按值呼叫：對於大型資料結構或物件，按值呼叫會涉及大量的記憶體複製操作，這可能會導致效能下降。
- 模擬按引用呼叫：由於只是傳遞指標，不涉及記憶體複製，因此效能更高，特別是對於大型資料結構。
- 函式對引數的影響：
- 按值呼叫：函式內部對形參的修改不會影響到外部的實參。
- 模擬按引用呼叫：函式內部可以透過指標來修改實參的值，這種修改在函式外部也是可見的。
優點
- 按值呼叫的優點：
資料安全性：由於函式內部對形參的修改不會影響到外部的實參，因此可以避免意外的資料修改，提高程式的安全性。
易於理解：按值呼叫的語義清晰明瞭，對於初學者來說更容易理解和使用。 - 模擬按引用呼叫的優點：
效能高效：避免了大型資料結構的記憶體複製操作，提高了程式的效能。
靈活性：允許函式直接修改傳入的引數值，提供了更靈活的資料處理方式。
便於實現複雜功能：在需要修改多個引數或返回多個結果時，模擬按引用呼叫提供了一種簡潔的解決方案。
基於AI的學習
參考資料
- 《電腦科學概論（第七版）》
- 《C語言程式設計》