计算机科学与技术专业导论作业

第一讲作业：

1.举例说明数据、信息及它们之间的关系

答：信息和数据的关系

数据（data）是承载信息(information)的物理符号或称之为载体，而信息是数据的内涵。

例如：我有一条数据表明一位同学的姓名、身高、体重等等，而这中间，这个学生的姓名可称为一条信息，身高可成为一条信息，这些信息组成起来便构成一定的数据。

二者的区别是：数据可以表示信息，但不是任何数据都能表示信息，同一数据也可以有不同的解释。信息是抽象的，同一信息可以有不同的数据表示方式。

2.试述比特和原子的概念和特征，说明它们在信息学和物理学中的作用。

答：原子，直径大约是10-8厘米，质量大约是10-23克，是化学元素的最小单位，是组成分子和物质的最基本单位。

比特（bit）：bit，位

二进制数系统中，每个0或1就是一个位(bit)，位是内存的最小单位，是信息的最基本单位。

比特没有颜色、尺寸或重量，能以光速传播。它就好比人体内的dna一样，是信息的最小单位。比特是一种存在（being）的状态：

开或关，真或伪，上或下，入或出，黑或白。出于实用目的，我们把比特想成“1”或“0”。

3.计算机科学与技术方**的定义和主要内容是什么？

答：计算机科学与技术方**是对计算领域认识和实践过程中一般方法及其性质、特点、内在联系和变化发展进行系统研究的学问。计算机科学与技术方**是认知计算学科的方法和工具，也是计算学科认知领域的理论体系。

在计算领域中，“认识”指的是抽象过程（感性认识）和理论过程（理性认识），“实践”指的是学科中的设计过程。抽象、理论和设计师具有方**定义的3个过程，这三个过程是计算机科学与技术方**中最重要的研究内容。

第二讲作业：

1、查资料说明图灵机工作原理和功能，图灵是如何揭示计算的本质？

答：图灵机工作原理：

图灵机是由一条在两个方向上都为无限长的磁带，一个控制器和一个读写磁头构成。在这里，磁带被划分成一个个独立的存储单元，且控制器的状态是有限的，如下图所示。

图灵机执行一步工作的过程可以归纳为3个步骤：第一，读写磁头在扫描的磁带存储单元上写上符号，原有符号被覆盖而消失；第二，磁头向右或向左移动一个存储单元位置，由当前状态转向另一状态，进入下一步工作。如此反复重复第二个过程，直至遇到命令图灵机停止工作的状态。

在上图中，图灵机正处于状态，假设它将a改写为e，左移一个单元位置，进入状态。图灵机下一步的工作将由和符号t决定。图灵机这种由状态和符号确定的工作过程叫做图灵机的程序，可以用5元组来确定，即q、b、a、m、q'。

其中q为有限状态控制器中的当前状态，q'为下一状态，b为当前存储单元符号，a为修改后的存储单元符号，m为磁头移动方向。按照这种描述方法，上述图灵机的一步动作描述可以表示为（q4、a、e、l、q3）。

图灵机的功能是完成对输入信息进行变换得到输出信息的计算。

根据图灵的研究，直观的说，所谓计算就是计算者（人或机器）对一条两端可以无限延长得纸带上的一串0和1执行指令，一步一步的改变纸带上的0或1，经过有限步骤，最后得到一个满足预先规定的符号串的变换过程。图灵用形式化方法成功的表述了计算这一过程的本质。

2、为什么说离散数学对计算技术的发展起着十分重要的作用？

答：学科的根本问题讨论的是“能行性”的有关内容。“能行性”这个学科的根本问题决定了计算机本身的结构和它处理的对象都是离散型的，甚至许多连续型的问题，也必须化为离散型问题以后，才能让计算机处理。

例如，计算定积分就是把它变成离散量，再用分段求和的方法来处理的。

正是源于学科的根本问题，以离散型变量为研究对象的离散数学对计算技术的发展起着十分重要的作用。同时，又因为计算技术的迅猛发展，使得离散数学越来越受到重视。为此，“cc2001”报告特意将它从“cc1991”报告中的预备知识中抽取出来，并列为学科的第一个主领域来认识，以强调计算学科对它的依赖性。

3、:计算学科的定义是什么？什么是计算学科的根本问题？

答：计算学科的定义：计算学科是对描述和变换信息的算法过程，包括对其理论、分析、设计、效率、实现和应用进行系统研究的学科。

计算学科的根本问题是：什么能被(有效地)自动进行。