计算机导论中算法基本操作总结

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：分析各种典型问题的算法，可以归纳整理出算法中的基本操作集合。一般来说，算法中的基本操作包含如下几种类型：数据传送：从某个内存单元中取出数值放于某个寄存器中；把某个寄存器中的数值放于某个内存单元中。例如，计算两个二进制数乘积pro＝x*y问题，图3-1给出了两个二进制数相乘的方法，根据图3-1所示的方法，可以编写出用基本操作表示的处理该问题的算法。

首先看一个最简单的算法，该算法要求计算两个二进制数的和。我们知道，计算机中要处理的数据都存放在内存中，处理后的结果数据也存储在内存中。

设被加数放于内存单元x中，加数放于内存单元y中，内存单元sum为存放和的单元，二进制数求和算法即为：把地址x中的数值加上地址y中的数值，其和放于内存单元sum中。

我们在第2章讲过，内存单元的地址是用很多位0、1符号表示的（通常为20位或更多位），这样，包括了三个内存地址加法操作的0、1编码将会很长，而很多操作都可仅包含一个内存单元地址，这些操作的0、1编码将会很短。为了处理方便和提高效率，我们希望所有操作的编码长度基本相同。我们可以增加若干个临时数据存放地，规定每次要处理的数据都先存放在这些临时数据存放地中，由于这些临时数据存放地个数很少（例如4个），其编码长度就很短（例如2位）。这些临时数据存放地就是下面讲的中央处理器中的寄存器。寄存器既可以用来临时存放要处理的数据，也可以用来临时存放内存单元的地址。

这样，二进制数求和问题的算法可以表示为：

（1）从内存单元x中取出被加数放于寄存器A；

（2）寄存器A中的数值加上内存单元y中的数值，其和放于寄存器A中；

（3）把寄存器A中的数值存于内存单元sum中。

上述二进制数求和算法中包含了三种不同的操作：从某个内存单元中取出数值放于某个寄存器中；把某个寄存器中的数值加上某个内存单元中的数值，其和存于寄存器中；把某个寄存器中的数值存于某个内存单元中。

分析各种典型问题的算法，可以归纳整理出算法中的基本操作集合。一般来说，算法中的基本操作包含如下几种类型：

（1）数据传送：从某个内存单元中取出数值放于某个寄存器中；把某个寄存器中的数值放于某个内存单元中。

（2）算术运算：把某个寄存器中的数值加上某个内存单元中的数值，其和存于寄存器中；把某个寄存器中的数值减去某个内存单元中的数值，其差存于寄存器中；把一个寄存器中的数值加上另一个寄存器中的数值，其和存于第三个寄存器中；把一个寄存器中的数值减去另一个寄存器中的数值，其差存于第三个寄存器中。

（3）逻辑运算：两个寄存器中的数值进行逻辑与（AND）运算，结果放于第三个寄存器中：两个寄存器中的数值进行逻辑或运算（OR），结果放于第三个寄存器中；把某个寄存器中的数值求反（NOT），结果放于另一个寄存器中。

（4）移位：按照某个寄存器中的数值把某个寄存器中的数值左移或右移。

（5）转移：转移到某个内存单元地址去执行程序（实现方法是把操作数部分的数值赋予程序计数器）。

（6）输入/输出：从键盘输入数据，把数据输出显示在屏幕上。