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全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 1 页 共 231 页 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 最新整理 使用 视图 文档结构图 可大大方便阅读本文档 目录 计算机基础知识 6 第 1 章 计算机基础常识 第二章 操作系统简介 第三章 计算机网络 第四章 计算机信息安全基础知识 Pascal 语言 19 Pascal 语言概述与预备知识 第一章 开始编写 pascal 语言程序 第二章 Pascal 语言基础知识 第三章 顺序结构程序设计 第四章 选择结构程序设计 第五章 循环结构程序设计 第六章 数组与字符串 第七章 函数和过程 第八章 子界与枚举类型 第九章 集合类型 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 2 页 共 231 页 第十章 记录与文件类型 第十一章 指针 第十二章 程序调试 常用算法与策略 56 第一章 算法的概念 第二章 递归 第三章 回溯 第四章 排序 第五章 查找 第六章 穷举策略 第七章 贪心算法 第八章 分治策略 数据结构 101 第一章 什么是数据结构 第二章 线性表 第三章 栈 第四章 队 第五章 树 第六章 图 动态规划 144 第一章 什么叫动态规划 第二章 用动态规划解题 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 3 页 共 231 页 第三章 典型例题与习题 第四章 动态规划的递归函数法 第五章 动态规划分类 1 数学知识及相关算法 第一章 有关数论的算法 第二章 高精度计算 第三章 排列与组合 第四章 计算几何 第五章 其它数学知识及算法 图论算法 192 第一章 最小生成树 第二章 最短路径 第三章 拓扑排序 AOV 网 第四章 关键路径 AOE 网 第五章 网络流 第六章 图匹配 搜索算法与优化 218 第一章 双向广度优先搜索 第二章 分支定界法 第三章 A 算法 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 4 页 共 231 页 青少年信息学奥林匹克竞赛情况简介 信息学奥林匹克竞赛是一项旨在推动计算机普及的学科竞赛活动 重在培养学生能力 使得 有潜质有才华的学生在竞赛活动中锻炼和发展 近年来 信息学竞赛活动组织逐步趋于规范和 完善 基本上形成了 地级市 省 直辖市 全国 国际 四级相互接轨的竞赛网络 现 把有关赛事情况简介如下 全国青少年信息学 计算机 奥林匹克分区联赛 在举办1995年 NOI 活动之前 为了扩大普及的面 并考虑到多数省 直辖市 自治区已经开 展了多年省级竞赛 举办了首届全国青少年信息学 计算机 奥林匹克分区联赛 考虑到不同 年级学生的知识层次 也为了鼓励更多的学生积极参与 竞赛设提高组 普及组 并分初 复 赛进行 这样可以形成一个梯队 确保每年的竞赛活动有比较广泛扎实的基础 从1995年起 至2001年共举办了七届全国青少年信息学奥林匹克分区联赛 每年举办一次 有选手个人奖项 省 国家级 选手等级证书 优秀参赛学校奖项 广东省青少年信息学 计算机 奥林匹克决赛 简称 GDOI 省级信息学奥赛是一个水平较高的 有较大影响力的学科竞赛 由各市组织代表队参赛 参 赛名额实行动态分配制度 每年举办一次 从1984年起广东省奥林匹克竞赛活动得到了蓬勃发 展 奖项有个人一 二 三等奖 女选手第一 二 三名 奖励学校团体总分1 8名 市团体总 分1 8名 全国青少年信息学 计算机 奥林匹克竞赛 简称 NOI 由中国算机学会主办的 并与国际信息学奥林匹克接轨的一项全国性青少年学科竞赛活动 1984年举办首届全国计算机竞赛 由各省市组织参赛 每年举办一次 奖项有个人一 二 三 等奖 女选手第一 二 三名 各省队团体总分名次排队 国际青少年信息学 计算机 奥林匹克竞赛 简称 IOI 每年举办一次 由各参赛国家组队参赛 全国青少年信息学 计算机 奥林匹克分区联赛竞赛大纲 一 初赛内容与要求 表示普及组不涉及 以下同 计 基 算 本 机 常 的 识 诞生与发展 特点 在现代社会中的应用 计算机系统的基本组成 计算机的工作原理 计算机中的数的表示 计算机信息安全基础知识 计算机网络 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 5 页 共 231 页 计 基 算 本 机 操 的 作 MS DOS 与 Windows 的使用基础 常用输入 输出设备的种类 功能 使用 汉字输入 输出方法 常用计算机屏示信息 程序的表示 自然语言的描述 PASCAL 或 BASIC 语言 数据结构的类型 简单数据的类型 构造类型 数组 字符串 了解基本数据结构 线性表 队列与栈 程序设计 结构化程序的基本概念 阅读理解程序的基本能力 具有完成下列过程的能力 现实世界 指知识范畴的问题 信息世界 表达解法 计算机世界 将解法用计算机能实现的数据结构和算法描 述出来 程 序 设 计 基 本 知 识 基本算法处理 简单搜索 字串处理 排序 查找 统计 分类 合并 简单的回溯算法 简单的递归算法 二 复赛内容与要求 在初赛的内容上增加以下内容 2002年修改稿 计算机 软 件 操作系统的使用知识 编程语言的使用 数 据 结 构 结构类型中的记录类型 指针类型 文件 提高组必须会使用文本文件输入 链表 树 图 程 序 设 计 程序设计能力 设计测试数据的能力 运行时间和占用空间的估算能力 算 法 处 理 排列组合的应用 进一步加深回溯算法 递归算法 分治法 搜索算法 宽度 深度优先算法 表达式处理 计算 展开 化简等 动态规划 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 6 页 共 231 页 三 初赛试题类型 注 试题语言两者选一 程序设计语言 基本 BASIC 或 TURBO PASCAL 判断 填空 完善程序 读程序写运行结果 问答 四 推荐读物 分区联赛辅导丛书 学生计算机世界报及少年电世界杂志 计算机基础知识 计算机基础知识 1 1 计算机的产生与发展 计算机的产生是 20 世纪最重要的科学技术大事件之一 世界上的第一台计算机 ENIAC 于 1946 年诞生在美国宾夕法尼亚大学 到目前为止 计算机的发展大致经历 了四代 第一代电子管计算机 始于 1946 年 结构上以 CPU 为中心 使用计算机语言 速度慢 存储量小 主要用于数值计算 第二代晶体管计算机 始于 1958 年 结构上以存储器为中心 使用高级语言 应用范围扩大到数据处理和工业控制 第三代中小规模集成电路计算机 始于 1964 年 结构上仍以存储器为中心 增 加了多种外部设备 软件得到了一定的发展 文字图象处理功能加强 第四代大规模和超大规模集成电路计算机 始于 1971 年 应用更广泛 很多核 心部件可集成在一个或多个芯片上 从而出现了微型计算机 我国从 1956 年开始电子计算机的科研和教学工作 1983 年研制成功 1 亿 秒运算速度的 银河 巨型计算机 1992 年 11 月研制成功 10 亿 秒运算速度的 银河 II 巨型计算机 1997 年研制了每秒 130 亿运算速度的 银河 III 巨型计算机 目前计算机的发展向微型化和巨型化 多媒体化和网络化方向发展 计算机的通信产业已 经成为新型的高科技产业 计算机网络的出现 改变了人们的工作方式 学习方式 思维 方式和生活方式 1 2 计算机系统及工作原理 1 计算机的系统组成 计算机系统由软件和硬件两部分组成 硬件即构成计算机的电子元器件 软件即程序和有 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 7 页 共 231 页 关文档资料 1 计算机的主要硬件 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪等 输出设备 显示器 打印机 绘图仪等 中央处理器 CPU 包括控制器和运算器运算器 可以进行算术运算和逻辑运算 控制 器是计算机的指挥系统 它的操作过程是取指令 分析指令 执行指令 存储器 具有记忆功能的物理器件 用于存储信息 存储器分为内存和外存 内存是半导体存储器 主存 它分为只读存储器 ROM 和随机存储器 RAM 和高速缓冲存储器 Cache ROM 只能读 不能用普通方法写入 通常由厂家生产时写入 写入后数据不容易丢失 也可以用特殊方法 如紫外线擦除 EPROM 或电擦除 EEPROM 存储器 RAM 可读可写 断电后内容全部丢失 Cache 因为 CPU 读写 RAM 的时间需要等待 为了减少等待时间 在 RAM 和 CPU 间需 要设置高速缓存 Cache 断电后其内容丢失 外存 磁性存储器 软盘和硬盘 光电存储器 光盘 它们可以作为永久存器 存储器的两个重要技术指标 存取速度和存储容量 内存的存取速度最快 与 CPU 速 度相匹配 软盘存取速度最慢 存储容量是指存储的信息量 它用字节 Byte 作为基本单 位 1 字节用 8 位二进制数表示 1KB 1024B 1MB 1024KB lGB 1024MB 2 计算机的软件 计算机的软件主要分为系统软件和应用软件两类 系统软件 为了使用和管理计算机的软件 主要有操作系统软件如 WINDOWS 95 98 2000 NT4 0 DOS 6 0 UNIX 等 WINDOWS 95 98 2000 NT4 0 是 多任务可视化图形 界面 而 DOS 是字符命令形式的单任务的操作系统 应用软件 为了某个应用目的而编写的软件 主要有辅助教学软件 CAI 辅助设计软 件 CAD 文 字处理软件 工具软件以及其他的应用软件 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 8 页 共 231 页 2 计算机的工作原理 到目前为止 电子计算机的工作原理均采用冯 若依曼的存储程序方式 即把程序存储在计算 机内 由计算机自动存取指令 计算机可执行的命令 操作码 操作数 并执行它 工作原理 图如下 1 3 计算机中有关数及编码的知识 1 计算机是智能化的电器设备 计算机就其本身来说是一个电器设备 为了能够快速存储 处理 传递信息 其内部采用 了 大量的电子元件 在这些电子元件中 电路的通和断 电压高低 这两种状态最容易实现 也最稳定 也最容易实现对电路本身的控制 我们将计算机所能表示这样的状态 用 0 1 来 表示 即用二进制数表示计算机内部的所有运算和操作 2 二进制数的运算法则 二进制数运算非常简单 计算机很容易实现 其主要法则是 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 由于运算简单 电器元件容易实现 所以计算机内部都用二进制编码进行数据的传送和计 算 3 十进制与二进制 八进制 十六进制数之间的相互转换 1 数的进制与基数 计数的进制不同 则它们的基数也不相同 如表 1 1 所示 进制 基数 特点 二进制 0 1 逢二进一 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 逢八进一 十六进制 0 1 2 9 A B C D E F 逢十六进一 2 数的权 不同进制的数 基数不同 每位上代表的值的大小 权 也不相同 如 219 10 2 102 1 101 9 100 11010 2 1 24 1 23 0 22 1 21 1 20 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 9 页 共 231 页 273 8 2 82 7 81 3 80 27AF 16 2 163 7 162 10 161 15 160 3 十进制数转换任意进制 1 将十进制整数除以所定的进制数 取余逆序 39 10 100111 2 245 10 365 8 2 将十进制小数的小数部分乘以进制数取整 作为转换后的小数部分 直到为零或精确到 小数点后几位 如 0 35 10 0 01011 2 0 125 10 0 001 2 4 任意进制的数转换十进制 按权值展开 如 219 10 2 102 1 101 9 100 11010 2 1 24 1 23 0 22 1 21 1 20 26 273 8 2 82 7 81 3 80 187 7AF 16 7 162 10 161 15 160 1867 4 定点数与浮点数 定点数是指数据中的小数点位置固定不变 由于它受到字长范围的限制 所能表示的数的 范围有限 计算结果容易溢出 浮点数的形式可写成 N M 2E 其中 M 代表尾数 E 代表阶码 其形式如下 阶码 尾数 包括符号位 5 ASCII 编码 由于计算机是电器设备 计算机内部用二进制数 这样对于从外部输入给计算机的所有信息必 须用二进制数表示 并且对于各种命令 字符等都需要转换二进制数 这样就牵涉到信息符 号转换成二进制数所采用的编码的问题 国际上统一用美国标准信息编码 ASCII 它可 用 7 位二进制数表示 存储时用一个字节 它的最高位为 0 因此基本的 ASCII 字符集有 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 10 页 共 231 页 128 个如 0 9 48 57 00110000 A Z 65 90 01000001 a z 97 122 01100000 6 汉字编码与汉字输入法 1 机内码 ASCII 码不能表示汉字 因此要有汉字信息交换码 我国国家标准是 gb2312 它也被称作国 际码 它由两个字节组成 两个字节的最高位都为 1 gb2312 共收纳 6763 个汉字 其中 一级汉字 常用字 3755 个按汉字拼音字母顺序排列 二级汉字 3008 个按部首笔画次序 排列 2 汉字输入码 外码 目前 汉字输入法主要有键盘输入 文字识别和语音识别 键盘输入法是当前汉字输入的 主要方法 它大体可以分为 流水码 如区位码 电报码 通信密码 优点重码律少 缺点难于记忆 音码 以汉语拼音为基准输入汉字 优点是容易掌握 但重码律高 形码 根据汉字的字型进行编码 优点重码少 但不容易掌握 音形码 将音码和形码结合起来 能减少重码律同时提高汉字输入速度 3 汉字字模 供计算机输出汉字 显示和打印 用的二进制信息叫汉字字形信息也称字模 通用汉字字 模点阵规格有 16 16 24 24 32 32 48 48 64 64 每个点在存储器中用一个二进制位 bit 存储 如一个 16 16 点阵汉字需要 32 个字节的存储空间 1 4 原码 反码与补码 在计算机中 数据是以补码的形式存储的 在 n 位的机器数中 最高位为符号位 该位为零表示为正 为 1 表示为负 其余 n 1 位为数值位 各位的值可为 0 或 1 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 11 页 共 231 页 当真值为正时 原码 反码 补码数值位完全相同 当真值为负时 原码的数值位保持原样 反码的数值位是原码数值位的各位取反 补码则是反码的最低位加一 注意符号位不变 如 若机器数是 16 位 十进制数 17 的原码 反码与补码均为 0000000000010001 十进制数 17 的原码 反码与补码分别为 1000000000010001 1111111111101110 1111111111101111 1 5 逻辑运算 1 逻辑运算 逻辑与 同真则真 逻辑或 有真就真 逻辑非 你真我假 逻辑异或 不同则真 2 按位运算 按位与 同 1 则 1 如 10010101 10110111 10010101 按位或 有 1 则 1 如 10010101 10110111 10110111 3 逻辑化简 化简定律 1 交换律 A B B A A B B A 2 结合律 A B C A B C A B C A B C 3 幂等律 A A A A A A 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 12 页 共 231 页 4 吸收律 A A B A A A B A 5 分配律 A B C A B A C A B C A B A C 6 互补律 A A 1 A A 0 7 非深入 A B A B A B A B 8 0 1 律 A 0 A A 1 1 A 1 A A 0 0 例 化简函数 Q AD AD AB ACEF 这个函数有 5 个自变量 化简过程如下 Q AD AD AB ACEF A AB ACEF A ACEF A 练习 求证 A B A C AB AC 操作系统简介 2 1 DOS Disk Operating System 的组成 MS DOS 采用模块结构 它由五部分组成 ROM 中的 BIOS 模块 IO SYS 模块 MSDOS SYS 模块 COMMAND COM 模块和引导程序 1 BIOS 模块 在 PC 机主板上有一个 ROM 芯片 该芯片中存有系统自测试程序 CMOS 设置程序和基本输入输出程序 BIOS BIOS 是一组程序和参 表 其中程序部份是可以通过中断方式调用的一组驱动程序 参数 给出外设的地址和参数 BIOS 是计算机硬件和操作系统之间的接口 通过它操作系统管理计算机硬件资源 2 IO SYS 模块 IO SYS 是 MS DOS 和 ROMBIOS 之间的接口程序 它和 RON BIOS 一起完成系统设备的管理 3 MSDOS SYS 模块 MSDOS SYS 用于实现文件管理 包括文件管理 目录管理 内存管理等功能 它以功能调用的形式实现用户和 MS DOS 之间的程序级接口 4 COMMAND COM 模块 COMMAND COM 的主要功能是负责接收 识别 解释和 执行 用户从键盘输入的 MS DOS 命令 5 引导程序 引导程序又叫 引导记录 其作用是检查当前盘上是否有两个系统文件 若有系统文件则把 DOS 系统从磁盘装人内存 一张系统盘上应该包含有 引导记录 IO SYS MSDOS SYS 和 COMMAND COM 等 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 13 页 共 231 页 模块 2 2 DOS 的文件和目录 1 文件概念 文件是指记录在存储介质 如磁盘 光盘 上的一组相关信息的集合 2 文件标识 驱动器号 路径 文件名 1 到 8 各字符 扩展名 1 到 3 个字符代表文件的类型 3 通配符 代表从该位置起的一个或多个合法字符 代表所在位置的任一个合法字符 4 树形目录 DOS 采用树形目录结构 由一个根目录和若干层子目录组成 这种目 录结构一是能够解决文件重名问题 即不同的目录可以包含相同的文件名或目录名 二是 能够解决文件多而根目录容量有限带来的问题 在查找某个子目录下的一个文件时 要使 用目录路径 指定路径有两种方法 绝对路径和相对路径 绝对路径是从根目录开始到文 件所在目录的路径 例如要查找 UCDOS 子目录下的二级子目录 DATA 下的 README TXT 文件 绝对路径为 UCDOS DATA 路径中第一个 符号代表 根目录 相对路径是从当前目录开始到文件所在目录的路径 当前目录指在不特意指定路 径情况下 DOS 命令所处理的目录 例如系统提示符为 C UCDOS DATA 则 DATA 是当前目录 2 3 DOS 命令 1 内部命令 1 内部命令 当启动 DOS 系统时 计算机引导程序将系统以及常用的命令处理模块驻留 在计算机的内存中 我们称之为内部命令 2 常用的内部命令 1 目录命令 DIR 显示文件目录 MD CD RD 子目录的建立 进入 删除命令 2 文件操作命令 COPY 复制命令 DEL 删除命令 REN 更改文件名 TYPE 显示文本文件内容 3 其他内部命令 DATA TIME VER CLS 等 3 外部命令 1 外部命令 存储在外存储器上的 DOS 可执行的文件 这些文件程序所占的存储容量比 较 大 当用户使用外部命令时 计算机从外存调入内存 当执行完外部命令 就自动从内存 中退出 2 常用的外部命令 1 磁盘格式化命令 FORMAT 盘符 S I V 其作用 能够清除原盘中所有信息 并将磁盘规范成计算机所能接受的格式 以便有效 存 储信息 2 软盘复制命令 DISKCOPY 盘符 1 盘符 2 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 14 页 共 231 页 其作用 能够进行软盘之间的全盘复制 以磁道方式 不仅可以复制系统文件而且可 以 复制隐含文件 2 4 Windows 简介 Windows 是一个多任务图形用户界面 该环境可以在基于 MS DOS 的计算机上运行 在多 任务图形用户环境下 Windows 提供了一个基于下拉菜单 屏幕窗口和鼠标的界面 在该 环境下运行的应用程序必须进行专门的设计才能发挥这些特征的优点 2 Windows 的特点 Windows 能够充分发挥计算机的作用 其图形接口能够组织用户程序和文件 同时运行几 个用户程序 在文档之间移动和复制信息 在平台上进行应用程序的切换等 为了提高效 率 Windows 还提供了一些辅助程序 如字处理器 画笔及其他标准应用程序等 Windows 具有以下主要特点 1 图形化的用户界面 Windows 提供了一种不同于 DOS 系统下命令行的工作方式 它通过对窗口 图标 选单 对话框 命令按钮 滚动框等图形符号与画面的操作来实现对计算机的各种操作 2 标准化的操作界面 在 Windows 中 所有的操作都是通过窗口中的图形界面进行的 3 多任务机制和执行性能 在 Windows 中 平稳的多任务机制可以同时运行多道程序以及执行多项任务 各程序与各 任务之间不仅转换容易 而且还可以方便地交换数据 4 充分利用内存 Winddws 利用虚拟内存技术 允许应用程序超过 640 阳常规内存的运行空间 从而最大限 度地利用了计算机系统的所有内存资源 从而使内存较小的微机也能运行大型的应用程序 5 强大的联网功能 在 Windows 中 可以简单直观地实现网络的安装 配置 浏览 从而可以更加方便地实现 网络管理和资源共享 6 丰富的多媒体功能 Windows 提供大量辅助程序 用以实现文字 图形 图像 声音 视频等多媒体功能 同 时还支持其他厂商基于 Windows 标准开发的各种相应软件 7 TryType 技术 TryType 真实字体 属于内建式比例字体 可以任意平滑放大与缩小 这种字体能使屏幕上 显示的效果与实际打印机输出的信息完全一致 这就是所谓的 所见即所得 例 4 在 Windows 95 中 任务栏 的作用是 A 显示系统的所有功能 B 只显示当前活动窗口名 C 只显示正在后台工作的窗口名 D 实现窗口之间的切换 解答 在任务栏中 显示了所有打开的程序的图标 本题正确答案为 D 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 15 页 共 231 页 计算机网络常识 3 1 网络基础知识 1 网络的概念 计算机网络是将地理位置不同的计算机 用通信链路连接起来 共同遵守一定的协议 以实现 计算机软硬件资源共享为目标的通信系统 2 网络的组成 计算机网络由网络硬件和网络软件组成 网络软件包括网络操作系统 通信软件 通信协议 计算机之间实现数据通信共同遵守的 相关规定 网络硬件包括网络的拓扑结构 网络服务器 网络工作站 传输介质和设备 3 网络的分类 1 按通信距离分 局域网 LAN 局限于某个范围 10公里左右 的网络连接情 校园网 广域网 WAN 跨地区的局域网 Internet 是覆盖全球的广域网 2 按网络的使用目的分 共享资源网 使用者可分享网络的各种资源 如 Internet 数据处理网 用于数据处理 企业经营管理用的网络 数据传输网 用于数据的收集 交换和传输 情报检索网络 3 按网络的拓扑结构分 星形网 以一台计算机为中心 以放射状连接若干台计算机 环形网 传输线路构成一个封闭的环 入网的计算机连到这个环形线路上 总线网 用一条通信线路作主干 入网的计算机通过相应接口连到线路上 4 开放系统互联 模型 OSI 模型 OSI 模型分7层 各层功能如下 1 物理层 物理层与移动二进制数和维护物理连接有关 2 数据链路层 数据链路层通过帧在一个给定的物理链路传输分组 报文 保持帧的有序以及发现检 测到的各种错误 包括传输错误 但是数据链路层只了解在链路另一端的对等实体 数据 链路层的地址是为了将网络中一点的数据帧送到另一点 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 16 页 共 231 页 3 网络层 网络层知道每个数据链路的对等进程 并负责在链路间移动分组 把它送到目的地 网络层地址是为了把单一分组从网络的一端送到目的地 4 传输层 传输层注意的是整个网络 该层是第一个端到端层 其对等实体位于分组的最终目的 地 传输层依靠网络层经过中间节点移动分组 传输层地址是为了把网络一端进程的完整 信息送到最终目的地的对等进程 5 7 会话层 表示层和应用层提供了如下功能 处理计算机间数据表示的差别 确保数据在网络传输中不被窃取和泄露 并且确保网络不允许未经授权就访问数据 最高效地使用网络资源通过应用程序及活动同步来管理对话和活动 在网络节点间共享数据 3 2Internet 简介 Internet 英文直译为 互联网 中文名为 因特网 是世界上众多计算机网络的集合起 源于20世纪80年代 1 Internet 的 IP 地址 IP 地址类型和主机域名 1 在 Internet 网上采用统一的网络协议 TCP IP 与 Internet 相连的计算机必须具有唯 一的主机地址 称 IP 地址 IP 地址采用分段地址方式 使用数字表示 如 207 46 130 14 其中由三个点隔开的四个数是十进制 其大小是0 255 每个数对应一个8位二进制数 所以 IP 地址用32位二进制位存放站4个字节 2 IP 地址类型 最初设计互联网络时 为了便于寻址以及层次化构造网络 每个 IP 地址包括 两个标识码 ID 即网络 ID 和主机 ID 同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络 ID 网络上的一个主机 包括网络上工作站 服务器和路由器等 有一个主机 ID 与其对应 IP 地址根据网络 ID 的不同分为5种类型 A 类地址 B 类地址 C 类地址 D 类地址和 E 类地址 A 类 IP 地址 一个 A 类 IP 地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成 网络地址的最高位必须是 0 地址范围从 1 0 0 0 到126 0 0 0 可用的 A 类网络有126个 每个网络能容纳1亿多个主机 B 类 IP 地址 一个 B 类 IP 地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成 网络地址的最高位必须是 10 地址范围从128 0 0 0到191 255 255 255 可用的 B 类网络有16382个 每个网络能容纳6 万多个主机 C 类 IP 地址 一个 C 类 IP 地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成 网络地址的最高位必须是 110 范围从192 0 0 0到223 255 255 255 C 类网络可达209万余个 每个网络能容纳 254个主机 D 类地址用于多点广播 Multicast D 类 IP 地址第一个字节以 lll0 开始 它是一个专门保留的地址 它并不指向特定的网络 目 前这一类地址被用在多点广播 Multicast 中 多点广播地址用来一次寻址一组计算机 它标 识共享同一协议的一组计算机 E 类 IP 地址 以 llll0 开始 为将来使用保留 全零 0 0 0 0 地址对应于当前主机 全 1 的 IP 地址 255 255 255 255 是当 前子网的广播地址 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 17 页 共 231 页 在 IP 地址3种主要类型里 各保留了3个区域作为私有地址 其地址范围如下 A 类地址 10 0 0 0 10 255 255 255 B 类地址 172 16 0 0 172 31 255 255 C 类地址 192 168 0 0 192 168 255 255 3 为了使用方便 在访问 Internet 上的主机时 通常使用主机域名而不是 IP 地址 但主机 域名和 IP 地址一一对应 它由圆点分隔的一序列单词组成如 P IP 地址如同电脑的身份证号码 而域名相当电脑的姓名 2 Internet 的功能 1 信息浏览 WWW WWW World Wide Web 中文名为 万维网 是基于超文本的 方便用户信息浏览和信息 搜索的信息服务系统 用户在浏览器中输入网址即可得到需要的信息 人们常用的浏览器有 网景公司的 Netscape 浏览器和 Microsoft 公司的 Internet Explorer 浏览器 网址的输入是 使用协议提供的服务 服务器地址 IP 地址或主机域名 如 http 198 105 232 1 ftp 2 文件传输 FTP FTP File Transfer Protocol 是 Internet 的一种标准协议 这一协议使用户能在联网的计算 机之间传送文件如上载 UPLOAD 把本地计算机上地文件复制到远程计算机上 和下载 DOWNLOAD 把远程计算机上的文件复制到本地计算机上 3 传送电子邮件 E mail 电子邮件地址 用户名 主机域名 如 zhangming 4 电子公告牌 BBS 5 远程登录 telnet 6 电子商务等 3 TCP IP 参考模型 TCP IP 协议的开发研制人员将 Internet 分为五个层次 以便于理解 它也称为互联网分层模型 或互联网分层参考模型 如下表 应用层 第五层 传输层 第四层 互联网层 第三层 网络接口层 第二层 物理层 第一层 各层简要说明如下 物理层 对应于网络的基本硬件 这也是 Internet 物理构成 即我们可以看得见的硬件设 备 如 PC 机 互连网服务器 网络设备等 必须对这些硬件设备的电气特性作一个规范 使 这些设备都能够互相连接并兼容使用 网络接口层 它定义了将数据组成正确帧的规程和在网络中传输帧的规程 帧是指一串数 据 它是数据在网络中传输的单位 互联网层 本层定义了互联网中传输的 信息包 格式 以及从一个用户通过一个或多个路 由器到最终目标的 信息包 转发机制 传输层 为两个用户进程之间建立 管理和拆除可靠而又有效的端到端连接 应用层 它定义了应用程序使用互联网的规程 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 18 页 共 231 页 计算机信息安全基础知识 4 1 计算机的网络安全 1 不同环境和应用中的网络安全 运行系统安全 即保证信息处理和传输系统的安全 它侧重于保证系统正常运行 避免因 为系统的崩溃和损坏而对系统存贮 处理和传输的信息造成破坏和损失 避免由于电磁泄漏 产生信息泄露 干扰他人 受他人干扰 网络上系统信息的安全 包括用户口令鉴别 用户存取权限控制 数据存取权限 方式控 制 安全审计 安全问题跟踪 计算机病毒防治 数据加密 网络上信息传播安全 即信息传播后果的安全 包括信息过滤等 它侧重于防止和控制非 法 有害的信息进行传播后的后果 避免公用网络上大量自由传输的信息失控 网络上信息内容的安全 它侧重于保护信息的保密性 真实性和完整性 避免攻击者利用 系统的安全漏洞进行窃听 冒充 诈骗等有损于合法用户的行为 本质上是保护用户的利益和 隐私 网络安全的特征 2 网络安全应具有以下四个方面的特征 保密性 信息不泄露给非授权用户 实体或过程 或供其利用的特性 完整性 数据未经授权不能进行改变的特性 即信息在存储或传输过程中保持不被修改 不被破坏和丢失的特性 可用性 可被授权实体访问并按需求使用的特性 即当需要时能否存取所需的信息 例如 网络环境下拒绝服务 破坏网络和有关系统的正常运行等都属于对可用性的攻击 可控性 对信息的传播及内容具有控制能力 3 主要的网络安全威胁 自然灾害 意外事故 计算机犯罪 人为行为 比如使用不当 安全意识差等 黑客 行为 由于黑客的入侵或侵扰 比如非法访问 拒绝服务计算机病毒 非法连接等 内部泄密 外部泄密 信息丢失 电子谍报 比如信息流量分析 信息窃取等 信息战 网络协议中的缺陷 例如 TCP IP 协议的安全问题等等 4 黑客常用的信息收集工具 信息收集是突破网络系统的第一步 黑客可以使用下面几种工具来收集所需信息 SNMP 协议 用来查阅非安全路由器的路由表 从而了解目标机构网络拓扑的内部细节 TraceRoute 程序 得出到达目标主机所经过的网络数和路由器数 Whois 协议 它是一种信息服务 能够提供有关所有 DNS 域和负责各个域的系统管理员数据 不过这些数据常常是过时的 DNS 服务器 可以访问主机的 IP 地址表和它们对应的主机名 Finger 协议 能够提供特定主机上用户们的详细信息 注册名 电话号码 最后一次注册的时 间等 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 19 页 共 231 页 Ping 实用程序 可以用来确定一个指定的主机的位置并确定其是否可达 把这个简单的工具用 在扫描程序中 可以 Ping 网络上每个可能的主机地址 从而可以构造出实际驻留在网络上的主 机清单 4 2 计算机病毒 计算机病毒是一种程序 是人为设计的具有破坏性的程序 计算机病毒具有破坏性 传播性 可激发性 潜伏性 隐蔽性等特点 3 病毒的分类 1 按病毒设计者的意图和破坏性大小 可将计算机病毒分为良性病毒和恶性病毒 良性病毒 这种病毒的目的不是为了破坏计算机系统 而只是为了编制者表现自己 此类病毒破坏性较小 只是造成系统运行速度降低 干扰用户正常工作 恶性病毒 这类病毒的目的是人为的破坏计算机系统的数据 具有明显破坏目标 其破坏和危害性都很大 可能删除文件或对硬盘进行非法的格式化 2 计算机病毒按照寄生方式可以分为下列四类 源码病毒 在源程序被编译之前 就插入到用高级语言编写的源程序当中 编写这 种病毒程序较困难 但是 一旦插入 其破坏性和危害性都很大 入侵病毒 是把病毒程序的一部分插入到主程序中 这种病毒程序也难编写 一旦 入侵 难以清除 操作系统病毒 是把病毒程序加入或替代部分操作系统进行工作的病毒 这种病毒 攻击力强 常见 破坏性和危害性最大 外壳病毒 是把病毒程序置放在主程序周围 一般不修改源程序的一种病毒 它大 多是感染 DOS 下的可执行程序 这种病毒占一半以上 易编制 也易于检测和消除 在日常维护中应隔离计算机病毒的来源 经常要用杀毒软件检查计算机系统和存储器 例设一张软盘已染上病毒 能清除病毒的措施是 A 删除该软盘上的所有文件 B 格式化该软盘 C 删除该软盘上的所有可执行文件 D 删除该软盘上的所有批处理文件 解答 软盘染毒后 病毒隐藏在磁盘内部 并感染磁盘上的文件 而且可能通过磁盘 的使用进而扩散到其他磁盘 造成更大的破坏 为了清除病毒 必须格式化软盘 从而彻 底清除染毒文件和病毒本身 本题正确答案为 B Pascal 语言 Pascal 语言概述与预备知识 1 关于 Turbo Pascal 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 20 页 共 231 页 Pascal 是一种计算机通用的高级程序设计语言 它由瑞士 Niklaus Wirth 教授于六十年代末 设计并创立 以法国数学家命名的 Pascal 语言现已成为使用最广泛的基于 DOS 的语言之一 其主要特 点有 严格的结构化形式 丰富完备的数据类型 运行效率高 查错能力强 正因为上述特点 Pascal 语言可以被方便地用于描述各种算法与数据结构 尤其是对于程 序设计的初学者 Pascal 语言有益于培养良好的程序设计风格和习惯 IOI 国际奥林匹克信息学 竞赛 把 Pascal 语言作为三种程序设计语言之一 NOI 全国奥林匹克信息学竞赛 把 Pascal 语言 定为唯一提倡的程序设计语言 在大学中 Pascal 语言也常常被用作学习数据结构与算法的教学 语言 在 Pascal 问世以来的三十余年间 先后产生了适合于不同机型的各种各样版本 其中影响 最大的莫过于 Turbo Pascal 系列软件 它是由美国 Borland 公司设计 研制的一种适用于微机的 Pascal 编译系统 该编译系统由 1983 年推出 1 0 版本发展到 1992 年推出的 7 0 版本 其版本不 断更新 而功能更趋完善 下面列出 Turbo Pascal 的编年史 出版年 代 版本名称 主要特色 1983 Turbo Pascal 1 0 Turbo Pascal 2 0 Turbo 87 Pascal 提高实数运算速度并扩大值域 1985 Turbo Pascal 3 0 增加图形功能 Turbo BCD Pascal 特别适合应用于商业 1987 Turbo Pascal 提供集成开发环境 IDE 引入单元概念 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 21 页 共 231 页 4 0 1988 Turbo Pascal 5 0 增加调试功能 1989 Turbo Pascal 5 5 支持面向对象的程序设计 OPP 1990 Turbo Pascal 6 0 提供面向对象的应用框架和库 Turbo Vision 1992 Turbo Pascal 7 0 面向对象的应用系统 更完善的 IDE Turbo Vision 2 0 1993 Borland Pascal 7 0 开发 Object Windows 库 For Windows 提供对 OLE 多媒体应用 开发的支持 1995 Delphi Object Pascal Visual Pascal Free Pascal Turbo Pascal 语言是编译型程序语言 它提供了一个集成环境的工作系统 集编辑 编译 运行 调试等多功能于一体 请参考百度百科的介绍 2 Pascal 的启动 Pascal 的启动 a DOS 下的启动 适用于 MS DOS6 22之前的版本或 Win9X 程序首部 var 说明部分 a b integer sum integer begin 执行部分 a 3355 b 789 sum a b writeln sum sum end 1 3 完整的 Pascal 程序结构 一个完全的 Pascal 程序结构 program 程序名 uses 已知单元说明 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 23 页 共 231 页 label 标号说明 const 常量说明 type 类型说明 var 变量说明 function 函数说明 procedure 过程说明 begin 语句 语句 语句 end 作业 1 熟悉 Pascal 编辑环境 2 记住快捷键的使用 3 编写78 67的值的 Pascal 程序并运行 Pascal 语言基础知识 2 1 Pascal 字符与符号 1 标识符 1 标识符的定义 标识符就是以字母开头的字母数字序列 有效长度为63个字符 并且 大小写等效 可以用来标示常量 变量 程序 函数等 例如例1 1中的 Area 程序名 pi 符号 常量 s r 变量名 都是标识符 2 标识符的分类 a 保留字 关键字 所谓保留字是指在 Pascal 语言中具有特定的含义 你必须了解它的含义 以便于正确 的使用 否则会造成错误 标准 Pascal 语言中的保留字一共有35个 Turbo Pascal 语言一 共有51个 下面是 Pascal 语言的保留字 AND ARRAY BEGIN CASE CONST DIV DO DOWNTO ELSE END FILE FOR FUNTION GOTO IF IN LABEL MOD NIL NOT OF OR PACKED PROCEDURE PROGRAM RECORD REPEAT SET THEN TO TYPE UNTIL VAR WHILE WITH 等 b 标准标识符 指 Pascal 语言预先定义的标识符 具有特殊含义 以下列举了 Turbo Pascal 语言部分常用的标准表识符 标准常量 False Maxint True 标准类型 Boolean Char Real Integer 标准函数 Abs Arctan Chr Cos Eof Eoln Exp 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 24 页 共 231 页 Ln Odd Ord Pred Round Sin Sqr Sqrt Succ Trunc 标准过程 Dispose Get New Pack Page Put Read Readln Reset Rewrite Unpack Write Writeln 标准文件 Input Output c 用户自定义标识符 由你自己根据需要来定义 1 选用的标识符不能和保留字相同 2 语法上允许预定义的标准标识符作为你自己定义的标识符使用 但最好还是不要 用 以下列举了你自己在定义标识符时可以用的字符 A Z a z 0 9 2 2 Pascal 数据类型 数据是程序设计的一个重要内容 其重要特征 数据类型 确定了该数据的形 取值 范围以及所能参与的运算 Turbo Pascal 提供了丰富的数据类型 这些数据类型可以分为三大类 简单类型 构 造类型和指针类型 其中简单类型可以分为标准类型 整型 实型 字符型和布尔型 和 自定义类型 枚举型和子界型 构造类型可以分为数组类型 集合类型 记录类型和文件 类型 这些数据类型中除了指针类型是动态数据类型外 其他的都是静态数据类型 在这 些数据类型中的简单类型都是有序类型 除了实型以外的简单类型都是顺序类型 所谓顺 序类型就是他们的值不仅是有序的而且是有顺序号 在这里主要介绍整型 实型 字符型和布尔型四种常用的数据类型 1 整型 一个整型数据用来存放整数 Turbo Pascal 支持五种预定义整型 它们是 shortint 短 整型 integer 整型 longint 长整型 byte 字节型 和 word 字类型 Turbo Pascal 分别用相同的名字作为他们的标识符 每一种类型规定了相应的整数取值范围以及 所占用的内存字节数 类型 数值范围 占字节数 格式 shortint 128 128 1 带符号8位 inteter 32768 32767 2 带符号 16位 longint 2147483648 2147483647 4 带符号32位 byte 0 255 1 带符号8位 word 0 65535 2 带符号 16位 Turbo Pascal 规定了两个预定义整型常量标识符 maxint 和 maxlonint 他们各表示确定 的常数值 maxint 为32767 longint 为2147483647 他们的类型分别是 integer 和 longint 2 实型 一个实型数据用来存放实数 Turbo Pascal 支持五种预定义实型 它们是 real 基本实 型 single 但精度实型 double 双精度实型 extended 扩展实型 comp 装配实 型 Turbo Pascal 分别用相同的名字作为他们的标识符 每一种类型规定了相应的实数取 值范围 所占用的内存字节数以及它们所能达到的精度 类型 数值范围 占字节数 有效位数 real 2 9e 39 1 7e38 6 11 12 single 1 5e 45 3 4e38 4 7 8 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 25 页 共 231 页 double 5 0e 324 1 7e308 8 15 16 Turbo Pascal 支持两种用于执行实型运算的代码生成模式 软件仿真模式和80 x87浮点 模式 除了 real 可以在软件仿真模式下直接运行以外 其他类型必须在80 x87浮点模式下运 行 3 布尔型 一个布尔型数据用来存放逻辑值 布尔值 布尔型的值只有两个 false 和 true 并且 false 的序号是0 true 的序号是 1 false 和 true 都是预定义常数标识符 分别表示逻辑假和 逻辑真 并且 true false boolean 是布尔型的标识符 4 字符型 字符型用 char 作为标识符 字符型必须用单引号括起来 字母作为字符型时 大小写 是不等价的 并且字符型只允许单引号中有一个字符 否则就是字符串 2 3 常量与变量 1 常量 1 常量 在某个程序的整个过程中其值不变的量 2 常量定义 常量定义出现在说明部分 它的语法格式是 const 常量标识符的类型由定义它的常量的类型决定 例如 const a 12 隐含说明 a 是整型 const r 3 21 隐含说明 r 是实型 3 常量定义部分必须以保留字 const 开头 可以包含一个或几个常量定义 而且每个 常量均以分号结束 4 Turbo Pascal 类型常量 类型常量 又称变量常数 它是 Turbo Pascal 的一个扩充特性 类型常量的定义与标 准 Pascal 规定的常数定义和变量说明有所区别 类型常量定义的语法格式 const 简单类型 常数 例如 const counter integer 0 flag boolean true index 0 100 0 2 变量 1 变量 在某个程序中的运行过程中其值可以发生改变的量 2 变量说明 变量说明出现在说明部分 它的语法格式是 var 其中 保留字 var 表示开始一个变量说明部分 变量标识符列表是一个用逗号隔开的 标识符序列 冒号后面的类型是类型标识符 每个变量说明均以分号结束 例如 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 26 页 共 231 页 var a b c integer m n real 2 4 标准函数 1 算术函数 函数标识符 自变量类型 意义 结果类型 abs 整型 实型 绝对值 同自变量 arctan 整型 实型 反正切 实型 cos 整型 实型 余弦 实型 exp 整型 实型 指数 实型 frac 整型 实型 小数部分 实型 int 整型 实型 整数部分 实型 ln 整型 实型 自然对数 实型 pi 无自变量 圆周率 实型 sin 整型 实型 正弦 实型 sqr 整型 实型 平方 同自变量 sqrt 整型 实型 平方根 实型 例 abs 4 4 abs 7 49 7 49 arctan 0 0 0 sin pi 0 0 cos pi 1 0 frac 3 71 0 71 int 3 71 3 0 sqr 4 16 sqrt 4 2 2 标准函数 函数标识符 自变量类型 意义 结果类型 odd 整型 判断奇数 布尔型 pred 离散类型 求前趋 同自变量 succ 离散类型 求后继 同自变量 例 odd 1000 false pred 2000 1999 succ 2000 2001 odd 3 true pred x w succ x y 3 转换函数 函数标识符 自变量类型 意义 结果类型 chr byte 自变量对应的字符 字符型 ord 离散类型 自变量对应的序号 longint round 实型 四舍五入 longint trunc 实型 截断取整 longint 例 chr 66 B ord A 65 round 4 3 5 trunc 2 88 2 4 杂类函数 函数标识符 自变量类型 意义 结果类型 random 无自变量 0 1间的随机实数 real random word 0 自变量间的随机整数 word randomize 无自变量 初始化内部随机数产生器 longint upcase 字符型 使小写英文字母变为大写 字符型 downcase 字符型 使小写英文字母变为大写 字符型 2 5 运算符和表达式 1 运算符和优先级 1 运算符 全国信息学奥赛 NOI 培训教程 第 27 页 共 231 页 是实型 如果全部的运算对象都是整型并且运算不是除法 则结果为整型 若运算是除法 则结果是实型 a 算术运算符 运算符 运算 运算对象 结果类型 加 整型 实型 只要有一个运算对象是实型 结果就 减 整型 实型 是实型 如果全部的运算对象都是整 乘 整型 实型 型并且运算不是除法 则结果为整型 除 整型 实型 若运算是除法 则结果是实型 div 整除 整型 整型 mod 取余 整型 整型 b 逻辑运算符 运算符 运算 运算对象 结果类型 not 逻辑非 布尔型 布尔型 and 逻辑与 布尔型 布尔型 or 逻辑或 布尔型 布尔型 xor 逻辑异或 布尔型 布尔型 c 关系运算符 运算符 运算 运算对象 结果类型 等于 简单类型 布尔型 不等于 简单类型 布尔型 大于 简单类型 布尔型 大于等于 简单类型 布尔型 2 优先级 运算符 优先级 not 1 高 div mod