一、计算机基础

1.1 计算机组成

• 硬件：

• 软件：

1.2 计算机分类

• 专用型：嵌入式
• 通用型：移动<桌面<服务器<集群<仓库级<超级

1.3 数据

1.3.1 数据的表示

数据的维度有符号和编码。

纯数字

• 数字进制：二进制B，八进制O，十六进制H，十进制D。用权来转换进制，不同进制运算规则一致。
• 机器数：1 byte=8 Bit，就是说机器数有8个字长。原码首位正0负1。反码将负数首位之外的01互换，补码在负数的反码上再加1，移码在负数的补码上再取反首位。原码可方便正负和比较绝对值大小，补码用于位处理可判断是否溢出，移码可比较真实大小。
• n字长的定点整数/小数，最多可表示±2^±(n-1)。因此引入浮点数（正负S+阶码P+尾数M），32字长即单精度浮点数float，n字长阶码可有（2^n-1-1）的指数浮动。

字符编码

字符包括十进制数、英文字母符号和文字，必须二进制编码。

• ASCⅡ编码：查表编码，共128个码值。
• 汉字编码：

• Unicode编码：对于UTF-8，汉字消耗1~3字节。

校验码

码距：合法编码之间的最少不同位数。

• 水平/垂直奇偶校验码：单个数据前加校验位/数据组后加校验数据，使行列1的个数均为奇数，无纠错能力。
• 海明码：2^r≥k+r+1，在r个数据位之间加入k个校验位，保证能纠错。
• 循环冗余校验码：校验码用模二运算的多项式，表示之前数据码的倍数，无纠错能力。

1.3.2 数据的运算

• 逻辑运算：与AND，或OR，非NOT。异或XOR（奇数真成立），可由基础逻辑运算得到。运算律可由真值表穷尽得出。
• 机器数运算：加法用原码同号相加，减法用补码相加求原。模运算加减会从符号相反的方向溢出。乘除需要用到移位硬件。
• 浮点运算：加减法对齐阶码，尾数截断，若溢出则调整阶码。乘除法对阶码加减，对尾数相乘，也会截断变阶。

1.4 计算机组成和原理

1.4.1 总线

分类：芯片内总线<元件级总线<系统总线<通信总线

• 系统总线：带宽=工频x位宽/8。分为串口与并口，串口的每对通道可以独立传输，而并口每次传1byte，还要单独的时钟通道。PCIe串口协议，最高通道数x16，迭代也加倍带宽。
• 通信总线：USB4 c-c串口协议，全双工同时收发，能热插拔，供电强大。

1.4.2 CPU

CPU是中央处理单元/微处理器/处理器。

• 功能：指令控制（顺序），操作控制（信号），时序控制（定时），数据处理（加工），异常响应（）。
  组成：运算器ALU（运算/寄存/累加），控制器CU（指令的记取/译码/列表/时序/寄存/状态），寄存器组GPR（数据/地址/指令/状态/其它），内部总线。
• 多核：提升性能，散热更好，可多线程。

1.4.3 储存

• 分类：按材料分为磁储存，半导体储存，光储存。按功能分为读写储存器RAM（易失），只读储存器ROM（仅EEPROM可电改写）。按寻址分为随机读存RAM，顺序读存SAM，直接读存DAM。
• 层次：在速度上，寄存（>高速缓存）>主存>外存。
  • 主存：RAM上电脑为DDR5 SDRAM，手机为LPDDR5 SDRAM。ROM上电脑为NAND固态硬盘/磁储存机械硬盘，手机为UFS4 NAND。组成有地址寄存器、地址译码电路、储存体、数据寄存器、控制线路。性能上，容量1MB=1024KB，还有带宽、存取时间、平均故障间隔等参数。
  • 高速缓存Cache：L1缓存容量一般为64KB，拷贝了主存频繁使用的内容。
  • 外存：CPU访问外存内容，必须拷贝完全文件。分为磁盘，闪存和光盘。机械硬盘磁盘不防摔，光盘耐用可靠容量大但读写慢。
• 云储存：分为对象储存（标识分离），文件储存（目录树），块储存（挂载空间）。功能有同步，备份，共享。

1.4.4 输入/输出系统

外设种类多差异大，要用独立I/O系统控制。

• I/O接口：并非简单接线，有编址/交换/缓冲/驱动/转换能力。并口/串口看之前介绍。

1.5 指令系统

指令系统连接硬件与软件。

• 指令：格式为操作码+地址码。寻址。分为数据传送、输入输出，算术运算、逻辑运算、移位操作、程序控制、字符串类、异常控制、数值转换等指令。

1.6 多媒体

分为感觉媒体（视听内容）、表示媒体（文件编码）、表现媒体（输入输出设备）、交换媒体（储存传输设备）。

• 数字声音：物理声音维度有动态、频率、基频、泛音、音色度。数字声音经过了采样、位化、编码，维度有采样率、位深、声道数、比特率、压缩率。合成数字声音（语音/音乐合成），通常被参数化、模型化，占用数据量小，并非直接的采样波形。
  • MIDI：乐器数字接口标准。MIDI文件包含乐曲演奏完整信息，扩展名.mid。
  • 声音文件格式：wav无损压缩，mp3有损压缩，mid非波形格式。
• 图形图像：矢量图形用于编辑，像素图像用于展示。
  • 颜色：色相/色调是可见光谱的比例，饱和度是白光中加色相的比例，亮度由物理功率决定。常见的三基色是加法红绿蓝白、减法青品红黄黑。
  • 图片与设备：图片与屏幕的分辨率有像素分辨率，和物理分辨率dpi。色彩空间由屏幕/图片的单色位深上限和算法决定。单色位深相加得到（总）位深，真彩色可达24位深。用色表的彩图，称伪彩色。
  • 图片文件：gif动画伪彩可预览，png图片无损真彩，jpg图片有损真彩。
• 动画视频：动画按运动分为实时动画（运动插帧）、矢量动画（实时绘制），按空间分为二维动画（可关键帧）、三维动画（实体模型）。模拟电视近乎淘汰，数字视频才是主流。
  • 视频压缩：音视频压缩主流MPEG-4标准，帧内M-JPEG压缩，帧间h.264（AVC）压缩，音频aac压缩。视频流文件可能会用AVC，HEVC，AV1压缩。

二、操作系统基础

操作系统OS是必需核心系统软件，管理用户软件和其它系统软件。

• 特性有并发性、共享性、虚拟性和不确定性。功能有进程管理（时间）、文件管理（文件树）、储存管理（空间）、设备管理（外设）、作业管理（人机）、接口提供。
• 分为批处理操作系统（执行无人脚本）、分时操作系统（适合多用户）、实时操作系统（物体控制/信息并发）、 网络操作系统（支持连网）、分布式操作系统（进一步支持网络协作）、微机操作系统（如MacOS/Linux/Win）、嵌入式操作系统（比微机更弱更专，如Android/IOS）。
• 进程管理：顺序执行可复现，并发执行相互制约。状态分为就绪、运行、阻塞、新建、终止，原语进程无法中断。狭义上线程分配执行，进程分配资源，增加并发量，注意避免资源死锁。
• 储存管理：符号地址和相对地址组成逻辑地址，逻辑地址再（动态）重定位到物理储存。储存管理分为分区储存（空间连续/需要碎片重整/可做分区保护），分页储存（页间不连续/每页等大/单独页表造成速度损失），分段储存（每段逻辑信息完整/利于共享保护），虚拟储存（外存扩大主存容量/局部启动程序）。
• 外设管理：外设分为块设备（可随机访问）/字符设备（仅数据流），独占设备（如打印机）/共享设备（如磁盘）/虚拟设备（各种映射）。管理维度有实时状态，分配释放，用缓冲区，I/O实现，用户接口。优化维度有加通道，扩DMA（直接存取），缓冲技术（短作业减延迟），Spooling技术（长作业多作业）。磁盘调度会最小化平均访时，不允许并行。
• 文件管理：文件是符号信息项的完整集合，由文件体和文件说明（文件名/类型/大小/日期/权限/所有者/位置/描述/版本/元数据/签名等）组成。文件名尽量用较短的英文数字，符号只用点杠下划。文件系统的功能有按名存取，并发控制，接口统一，权限控制，文件验错，储存优化。文件体逻辑结构分为分项（记录）/连续的字节流。文件的物理结构分为连续结构（利于顺序读追加写批量项/不利于大文件查改单项），链接结构（项内块用链指针），索引结构（文件内用索引表）。文件控制块（文件基本信息）组成文件目录，常是多级目录结构。文件存取分为顺序存取和随机存取（也叫直接存取）。空闲空间管理也用表链，还可用位图标记物理块。文件共享最好在目录结构中分开文件名和文件说明，文件保护有列用户组权限表、密码等。系统安全分用户权限、目录权限、文件权限，系统恢复分转储（系统/文件）、日志文件、一致性检查（块/文件）。
• 作业管理：作业由程序、数据、说明（含用户/语言/时限/控制/资源信息）组成。作业调度策略有响应比（等待/执行）优先、硬件/指定优先。用户界面分字符界面、图形影音界面、VR多感知界面。

三、程序设计语言基础

Fortran是最早的高级语言。
机器语言（二进制流），汇编语言（字符化流），高级语言（面向应用）。解释器边转换边执行，编译器出文件再执行。
脚本语言（解释型）
PHP、Python（面向对象），Js、
编程语言（编译型）
C（命令式/结构化/面向过程），C++、C#、Java、Ruby（面向对象）
标记语言
XML、MathML、HTML

编程语言成分：

• 数据：数据对象有意义有id，数据表示含编码信息，数据类型赋内存限制运算。常量只有右值不可变，多用局部量，类型有整形实型字符布尔/空型/枚举/构造/指针/类/用户。
• 运算：含算术运算，关系运算和逻辑运算等。数据类型和算符组成运算规则，注意优先级和结合性。
• 控制：含顺序结构（单线性），选择结构（多线性用好else if），循环结构（利用好for-break）。
• 函数：定义包含函数名/形参/函数体/返回值。定义后置时，调用前要声明。
  语言处理程序
• 汇编：源程序语句含机器指令（机器码），伪指令（定义/条件），宏指令（引用段）。汇编器第一次扫描确定地址，第二次扫描产生目标程序。
• 编译：高级语言源程序，经过语法树分析（字符串检查/输入串检查），类型运算检查，生成中间代码，优化生成目标码。编译器的后端随不同的机器而变。
• 解释：直接执行高级语言源程序，能边运行边改，原理和编译器相近。

四、数据结构与算法

逻辑结构分线性和非线性结构。储存结构分顺序储存和链接储存。

4.1 线性结构

• 线性表：从表头到表尾都是单线性逻辑。顺序储存便于随机存取/追加，不便于删改。链式储存，单链表利用指针方便增删改。链表还有双向链表、循环链表，方便从任意节点遍历链表。

• 栈和队列：栈增删同端先进后出，队列增删异端先进先出。顺序栈容量有限，链栈只有栈顶指针。顺序队列容量有限，循环队列便于判断空满。
  字符串：取值仅限字符的线性表。

• 多维数组：储存空间由维数和维长决定，看成多维线性表，下标有界不做增删。多为顺序储存，分为行主序和列主序。

• 矩阵：压缩储存如对角矩阵，对称矩阵（一维储存），三角矩阵，稀疏矩阵（三元组表储存）。

二叉树：结点最大数为2，区分左右。仅完全二叉树适用顺序储存，一般二叉树用三叉链表储存。遍历分为根/左/右优先遍历和层序遍历。二叉树可以改变解释与普通树互转（左子右平根成林）。最优二叉树（哈夫曼树）重新排列叶的位置，使加权的根叶距离最短，节省编码内存。二叉查找树左小右大，左根右遍历数值递增。
图：不限制元素的前后结点数，属性有向和度。关系用邻接矩阵储存，方阵阶数为元素数，无向图则矩阵对称。关系储存也可为元素分别分配邻接链表，和逆邻接链表。

查找：查找是用键找值的过程，查找表分为静态和动态（能够增删改）。顺序查找普适缓慢，折半查找快速难改（要求关键码单调变化），分块查找（索引查找）要求块间单调，树表查找性能不定便于插入，哈希查找计算验证地址取指针。

4.2 算法

算法是特定问题的可行求解方法。程序本质是数据和操作的集合。复杂度T(n)=O(n²)表示执行时间/空间总量和问题规模成平方阶。
排序算法：冒泡/插入排序O(n²)适用较有序少量输入，归并/堆排序O(nlog₂n)适用大量输入。
递归算法：反复自调用，缩小并解决问题。
字符串运算：求串长，串复制，串比较，找子串。
图算法：遍历分深度优先，广度优先。最小生成树，连接全点、且无环路、边权最小。工程拓扑有向图，表示活动制约关系，不应有回路，多为单源点图。

五、软件工程

开发，维护，管理
软件生存周期：问题定义，可行性分析，需求分析（必备的功能/体验/约束），总体设计（划分功能模块/确定调用接口），详细设计（确定算法/数据结构/具体代码/输入输出/用户界面/使用说明），模块编码测试，综合测试，维护。分析-设计-编码-测试
周期模型：瀑布模型产品受到早期进度限制，增量模型受到增量相互影响，演化模型内测版影响用户，螺旋模型消除阶段风险，喷泉模型快速连续迭代。
过程评估：从过程无序到流程标准化。

软件工具：开发工具（需求/设计/编码/排错/测试），维护工具（版本控制/维护范围/修改记录/逆向恢复/工程重构），管理工具（项目成本期划资源控质/配置/评价）。
集成开发环境（IDE）：
设计原则：抽象化（不考虑细节），模块化（高内聚），去访问化（避免各模块串门打架）。
结构化分析设计：数据流图分析。延迟考虑细节，顺序选择重复。

面向对象：对象包含数据和操作。类描述对象共性，类间可以多重继承。多态可换对象实现同消息的不同响应。写子类和接口，应依赖抽象而不是具体细节。

软件测试：发现新错误。复用记录测试实例。黑盒测试含功能错漏检查，界面I/O检查，数据访问检查，性能测试，启停检查。
软件调试：断点检查。归纳验证法。
软件维护：崩溃解决，功能迭代，补充功能，预备模块。

六、数据库基础

数据库管理：数据库系统，储存数据和联系。大数据，高并发需价值提纯。
数据模型：含实体属性联系。流行的是关系模型，用关系来划分属性。

SQL语言：看主流的MySQL和SQLite，别忘备份。三级模式中，外模式和模式记录逻辑结构关系，外模式是模式的可见数据子集，内模式为物理储存文件（.sql不一定包含完整数据与结构）。
SQL基础语法：SELECT查询FROM，WHERE条件，ORDER BY排序；INSERT插入，DELETE删除，UPDATE更新；CREATE建表，DROP删表，ALTER改表。

七、网络信息安全基础

网络

网络：远程访问，资源共享。硬件结构为主机、前端、中继、线路，软件结构为协议、应用。用户主机称边缘部分，其它称核心部分。按广度分为局域网LAN，广域网WAN（更慢）。交换技术主流为分组交换（数据短包），报文交换（储转邮件）。OSI模型已规范化了物理层（物性规范），链路层（成数据帧），网络层（转发分包/基于IP），传输层（基于TCP/UDP），应用层/高层（分HTTP/FTP/SMTP/SSH等）。

硬件：中继器放大信号延长线路。集线器创建分支带宽共享半双工。交换机创建分支带宽分离。网桥连接不同MAC网段发帧存在延时。路由器连接不同IP网段发包能够寻路。网关额外转换协议速率物理接口等。
传输：同轴线线芯平行有屏蔽网，双绞线线芯成对可选屏蔽网（信号电缆转换要匹配阻抗），光纤用全反射无需屏蔽存在散射只需放大。无线网传输频段多在2~40GHz（微波/厘米级/超高频带），频率高波长小难衍射，需要中继。

TCP/IP协议：TCP传输层能够检错，连接IP与高层。IPV4公网地址32位有限，子网掩码255.255.x.0（x=2⁸-2ⁿ末尾的0决定子网段最大主机数）可能产生子网号，使路由器能从IPV4中区分内外网和不同子网，NAT使家庭网络没有静态公网IPV4。IPV6有128位，最差情况也能让全球人每克都有数十个子网。

因特网：是网间网。每个IP可有65535（2¹⁶-1）个端口服务（高层协议）1023及以下为约定端口，常见端口有DNS53/SSH22/HTTP80/HTTPS443/FTP20。家用网络有线接入主流为光纤FTTH结合网线LAN，无线接入5G/WiFi主流使用FDMA（频分多址）。
自行配置主机静态网络填入本机IP（192.168.x.x空闲IP），路由IP（192.168.x.1），DNS IP（重庆电信61.128.128.68/61.128.192.68快速易劫持），掩码长度（家用填24）。

信息安全

储存安全：物理验证用户，物理隔离硬盘，用户目录限权，日志监控存取，更新杀毒软件，备份重要数据，主机断网使用。主流加密能做到算力级安全。
网络安全：防火墙和入侵检测技术，根据需求开等级。被大数据算出有消费价值的人必定被攻击。
个人手机能做的防护：用本地输入法（但牺牲速度），号卡设pin（保护号码），开云服务（定位丢失），闲时关闭WiFi（防止定位推销），关闭蓝牙快连（保护通讯录），经常备份（减小丢失损失），不要共享账号，小站填虚假密码，两次核对域名，重要网站打开二次验证，给app设最小权限，更新系统和杀软（至少安卓11），不明软件设最小权（或者沙盒运行），发图抹除地理，闲时关闭USB调试。
手机无法防护：手机号姓名需求泄露（骚扰电话），电话卡丢失（云端解锁手机/拖延挂失号卡），木马网站（虚构持证照办卡），图片诱导（广告虚假取消），匹配型诈骗（人怕出名）。

八、标准化与知识产权

国标：GB/T和GB/Z质量比GB更有保证。
知识产权：分为工业产权（专利/实用新型/商标等）和著作权（版权含软著等）。
软著不归单位的情况需同时满足三个条件：非本职成果/内容与工作无关/未使用单位技术。
合法使用软件：合法获取/非商业盈利/学习目的。

要赚钱学：c底层，java对象，js前端，
写工具学：lua脚本，python脚本
不常用：Rust部分支持函数式编程
lua性能稍好安卓可打包，python生态更好现成实例多。

九、Lua脚本语言

这一章只记自己尚不清楚的Lua5.3和之后的语法。
Lua终端环境：linux包名为lua5.x，Windows有开发软件luaforwindows（IDE名为scite）
基本语法：Lua支持命令行和文件执行。特殊关键字有nil，local，in，return，then。约定全局变量名为下划线加大写。
数据类型：动态类型，无需定义。八类中特殊类型有userdata，thread，nil。布尔类0为true，nil为false。串类值也可用[[string]]无名调用。串前加#求字节长，用..连接串，数字串用+运算。表类是数组，下标从1开始，支持自动扩充。函数类支持内嵌无名函数。线程类实际上是交替单线程。用户类
变量：声明总是全局变量，除了local单行/函数参量/函数内声明/条件控制，要多用local变成局部。赋值可多变量赋值，右值优先适合交换变量。值数多于变量数会舍去多余值。
循环：三种循环有while do end，for end，repeat until。循环支持break跳出。
条件：写法if then (elseif) (else) end，条件嵌套就更复杂。
函数：写法(local) function fun(x,y,z) (return) end。参数数量可变用...表示，参数名支持函数名形式。函数体内用select(i,...)会返回第i个和之后的参数值，用select('#', ...)会返回参数总数。
运算符：算数有加+减-乘*除/整//余%幂^负-。关系有相等==不等~=和大于小于。逻辑只有与and或or非not。串间用..连接，串求字节长/表求元素总数在前加#。
串：三种形式有'string.'，"string"，[[string]]。常用转义字符有换行\n。串求字节长在前加#，求字符数用utf8.len(str)，模式匹配用string.gmatch(str,pat)，转大写用string.upper(str)。
Lua正则表达式：转义%，

• for泛型迭代写为for k, v in pairs(table) do end，它会遍历表/数组的所有元素对。纯数组时也可以用ipairs()。
• for无状态迭代写为for max, now in func, 9, 2 do end，外部迭代器func里只写迭代规则不存变量称无状态。
• for多状态迭代写为for e in func(table) do end，外部迭代器写为function func(table) local i, max=0, #table return function() i=i+1 if i<=max then return table[i] end end end。加粗文本称为闭包函数（在函数中声明的函数），能够访问定义时外部的局部变量，会持续占用（我应该避免使用）。
  模块与包：加载模块写成(local m=) require "module"，会（以别名）调用module.lua模块文件。
  文件I/O：打开文件file = io.open("file.lua", "r")，r只读r+读写w+覆盖a+追加，关闭文件file.close()。
  错误处理：一般写成xpcall(func, function(err) print(debug.traceback(err)) end)，待测函数为func。
  面向对象：封装，继承，多态，抽象。可以用表，元表和函数模拟面向对象。
  SQLite数据库访问：使用安卓自带操作库。

--导包
import "android.database.sqlite.*"
--打开或创建数据库
db = SQLiteDatabase.openOrCreateDatabase(this.getLuaDir().."/test.db", MODE_PRIVATE, nil)

• [x] 已完成
• [ ] 未完成
  很好^1

graph TD

生物学 --> 化学

这是一个行内数学表达式

。

.