《編程語言基礎(chǔ)：課件概覽》

編程語言基礎(chǔ)：課件概覽全面介紹編程語言核心概念和應(yīng)用技術(shù)課程簡介1課程目標(biāo)掌握編程語言基礎(chǔ)知識2學(xué)習(xí)內(nèi)容語法結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο?、高級特性課程結(jié)構(gòu)編程語言概述1什么是編程語言人機交流的結(jié)構(gòu)化指令集2發(fā)展歷史從機器碼到高級語言的演變3分類方式編譯型、解釋型、腳本型編程語言的基本概念1編程范式編程思想和方法論2語義程序的實際含義和行為3語法編寫代碼的規(guī)則和結(jié)構(gòu)編程語言的組成部分關(guān)鍵字語言預(yù)定義的特殊詞匯標(biāo)識符變量、函數(shù)等的命名運算符執(zhí)行特定操作的符號數(shù)據(jù)類型定義數(shù)據(jù)的存儲和使用方式變量和常量變量定義存儲可變數(shù)據(jù)的命名空間常量定義存儲不可變數(shù)據(jù)的命名空間作用域變量可訪問的代碼范圍數(shù)據(jù)類型（一）整型存儲整數(shù)值1浮點型存儲帶小數(shù)點的數(shù)值2字符型存儲單個字符3數(shù)據(jù)類型（二）布爾型表示真或假的邏輯值枚舉類型一組命名常量值數(shù)組相同類型的元素集合運算符和表達式運算符用于執(zhí)行特定操作，表達式計算產(chǎn)生結(jié)果值控制結(jié)構(gòu)（一）順序結(jié)構(gòu)代碼按順序執(zhí)行選擇結(jié)構(gòu)if-else條件判斷執(zhí)行路徑分支流程根據(jù)條件執(zhí)行不同代碼塊控制結(jié)構(gòu)（二）switch-case多分支條件選擇結(jié)構(gòu)for循環(huán)固定次數(shù)的迭代控制循環(huán)控制break和continue語句控制結(jié)構(gòu)（三）while循環(huán)先判斷后執(zhí)行的循環(huán)do-while循環(huán)先執(zhí)行后判斷的循環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu)用于重復(fù)執(zhí)行代碼塊，每種循環(huán)適用不同場景函數(shù)基礎(chǔ)函數(shù)定義封裝特定功能的代碼塊函數(shù)調(diào)用執(zhí)行函數(shù)中的代碼參數(shù)傳遞值傳遞與引用傳遞函數(shù)進階1函數(shù)重載相同函數(shù)名，不同參數(shù)列表2遞歸函數(shù)函數(shù)調(diào)用自身解決問題3內(nèi)聯(lián)函數(shù)減少函數(shù)調(diào)用開銷數(shù)組和字符串內(nèi)存占用訪問速度數(shù)組是相同類型元素的集合，字符串是字符數(shù)組的特殊形式指針基礎(chǔ)1指針概念存儲內(nèi)存地址的變量2指針聲明定義指向特定類型的指針3指針運算地址操作和指針?biāo)阈g(shù)指針進階指針與數(shù)組數(shù)組名作為指針使用1指針與函數(shù)函數(shù)參數(shù)和返回值2動態(tài)內(nèi)存運行時分配和釋放內(nèi)存3結(jié)構(gòu)體和聯(lián)合體結(jié)構(gòu)體不同類型數(shù)據(jù)的集合聯(lián)合體共享內(nèi)存空間的不同類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體指針通過指針訪問結(jié)構(gòu)體成員文件操作文件打開建立程序與文件的連接讀寫操作數(shù)據(jù)的輸入輸出文件關(guān)閉釋放文件資源異常處理1異常概念程序運行中的錯誤狀態(tài)2try-catch捕獲和處理異常的機制3自定義異常創(chuàng)建特定應(yīng)用的異常類型面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)1234類與對象類是模板，對象是實例封裝數(shù)據(jù)與方法的結(jié)合繼承代碼重用的機制多態(tài)不同對象對相同消息的響應(yīng)類的定義和使用類封裝數(shù)據(jù)和行為，構(gòu)造函數(shù)初始化，析構(gòu)函數(shù)清理資源繼承和多態(tài)單繼承多繼承虛函數(shù)繼承實現(xiàn)代碼重用，多態(tài)提供接口統(tǒng)一性和實現(xiàn)多樣性模板編程函數(shù)模板創(chuàng)建通用函數(shù)類模板創(chuàng)建通用類模板特化為特定類型提供優(yōu)化實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模板庫（STL）概述1算法通用操作函數(shù)2迭代器連接容器與算法3容器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集合STL容器序列容器vector、list、deque等關(guān)聯(lián)容器map、set、multimap等容器適配器stack、queue、priority_queueSTL算法1非修改序列算法查找、計數(shù)、比較2修改序列算法復(fù)制、替換、刪除3排序算法排序、合并、劃分4數(shù)值算法累加、內(nèi)積、相鄰差STL迭代器迭代器提供統(tǒng)一訪問容器元素的接口，不同容器支持不同迭代器命名空間命名空間定義避免命名沖突的邏輯區(qū)域命名空間使用using聲明和using指令嵌套命名空間層次化的命名空間組織預(yù)處理器指令#include包含頭文件#define定義宏和常量條件編譯#ifdef、#ifndef、#endif預(yù)處理器指令在編譯前處理源代碼，執(zhí)行文本替換和條件編譯內(nèi)存管理1棧和堆自動和動態(tài)內(nèi)存分配區(qū)域2new/delete動態(tài)內(nèi)存分配和釋放運算符3內(nèi)存泄漏未釋放不再使用的內(nèi)存4垃圾回收自動內(nèi)存管理機制多線程編程基礎(chǔ)1線程概念程序執(zhí)行的最小單位2線程創(chuàng)建啟動并行執(zhí)行的代碼路徑3線程管理線程的控制與狀態(tài)監(jiān)控4線程同步協(xié)調(diào)多線程對共享資源的訪問并發(fā)編程互斥鎖確保獨占訪問共享資源信號量控制訪問共享資源的線程數(shù)原子操作不可中斷的操作單元網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)套接字編程網(wǎng)絡(luò)通信的編程接口TCP協(xié)議可靠的面向連接傳輸UDP協(xié)議無連接不可靠傳輸客戶端-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基本架構(gòu)數(shù)據(jù)庫編程數(shù)據(jù)庫連接建立應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫的通信SQL執(zhí)行查詢和操作數(shù)據(jù)結(jié)果處理解析和使用查詢結(jié)果GUI編程簡介GUI編程創(chuàng)建圖形用戶界面，常用庫包括Qt、wxWidgets和GTKXML和JSON處理XML結(jié)構(gòu)化標(biāo)記語言JSON輕量級數(shù)據(jù)交換格式XML和JSON用于數(shù)據(jù)序列化和Web服務(wù)數(shù)據(jù)交換正則表達式正則語法模式匹配的規(guī)則定義模式匹配在文本中查找符合模式的內(nèi)容字符串替換用新內(nèi)容替換匹配模式的文本設(shè)計模式簡介創(chuàng)建型模式控制對象創(chuàng)建方式的模式1結(jié)構(gòu)型模式處理類和對象組合的模式2行為型模式定義對象間通信方式的模式3單元測試1測試框架提供測試工具和環(huán)境2測試用例驗證特定功能的測試代碼3測試驅(qū)動開發(fā)先寫測試后實現(xiàn)功能代碼重構(gòu)重構(gòu)概念改善代碼結(jié)構(gòu)不改變功能代碼味道表明代碼需要重構(gòu)的跡象重構(gòu)技巧提取函數(shù)、重命名、移動方法版本控制1代碼協(xié)作多人同時開發(fā)項目2分支管理并行開發(fā)不同功能3Git基礎(chǔ)分布式版本控制系統(tǒng)調(diào)試技巧斷點調(diào)試暫停程序檢查狀態(tài)觀察變量監(jiān)控值的變化日志記錄輸出程序運行信息性能優(yōu)化時間復(fù)雜度空間復(fù)雜度性能優(yōu)化通過算法選擇、代碼優(yōu)化和資源管理提高程序效率跨平臺開發(fā)1開發(fā)挑戰(zhàn)不同操作系統(tǒng)的API差異2跨平臺工具Qt、Electron、Flutter等3最佳實踐抽象平臺差異，共享核心邏輯函數(shù)式編程1Lambda表達式匿名函數(shù)定義2高階函數(shù)函數(shù)作為參數(shù)或返回值3純函數(shù)無副作用的函數(shù)腳本語言簡介Python通用高級腳本語言JavaScriptWeb前端腳本語言Shell腳本系統(tǒng)管理和自動化Web開發(fā)基礎(chǔ)HTML/CSS網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)和樣式1前端框架React、Vue、Angular2后端開發(fā)服務(wù)器端應(yīng)用構(gòu)建3數(shù)據(jù)交互API和AJAX技術(shù)4移動應(yīng)用開發(fā)Android基于Java/Kotlin的開發(fā)iOS基于Swift/Objective-C的開發(fā)跨平臺框架ReactNative、Flutter人工智能和機器學(xué)習(xí)編程AI編程使用TensorFlow、PyTorch等庫構(gòu)建智能系統(tǒng)和算法大數(shù)據(jù)處理PB數(shù)據(jù)量級處理海量數(shù)據(jù)100x處理速度并行計算加速24/7系統(tǒng)穩(wěn)定性持續(xù)運行能力云計算和容器技術(shù)云服務(wù)模型IaaS、PaaS、SaaS容器化Docker封裝應(yīng)用及依賴微服務(wù)分布式服務(wù)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）編程IoT協(xié)議MQTT、CoAP、HTTP傳感器數(shù)據(jù)采集、處理、分析嵌入式編程面向資源受限設(shè)備的開發(fā)區(qū)塊鏈技術(shù)簡介1基本概念分布式賬本技術(shù)2智能合約自動執(zhí)行的程序代碼3應(yīng)用開發(fā)去中心化應(yīng)用（DApp）安全編程注入攻擊認證問題越權(quán)訪問敏感數(shù)據(jù)泄露其他漏洞安全編程防范常見漏洞，保護數(shù)據(jù)和資源安全編程語言趨勢新興語言Rust、Go、Kotlin等特性演化函數(shù)式特性、類型系統(tǒng)增強未來方向更強類型安全、并發(fā)模型改進開源軟件和社區(qū)開源許可證GPL、MIT、Apache等參與開源貢獻代碼、報告問題、文檔社區(qū)建設(shè)協(xié)作、溝通和知識共享職業(yè)發(fā)展入門級開發(fā)基礎(chǔ)編碼和調(diào)試能力中級開