大学计算机基础第1章计算思维导论
大学计算机基础 第1章 计算思维导论 PPT模板下载：www.1pt. com/moban/ 行业PPT模板：www.1ppt .com/ hangye/ 节日PPT模板：www.1pt. com/jier i/ PPT素材下载：www. 1ppt. com/sucai/ PPT背景图片：www.1pt. com/beijng/ PPT图表下载：www. 1ppt.com/t ubiao/ 优秀PPT下载：www.1pt. com/xiazai/ PPT教程：www.1ppt .com/ powerpoint/ Wor d 资料下载： 教程：www. 1ppt.com/word/ Excel教程：www.1pt .com/ excel/ www.1pt. com/zilao/ PPT课件下载：www.1pt .com/kejian/ 范文下载： 教案下载：www.1pt. com/f anwen/ 试卷下载：www.1ppt .com/ shit i/ www.1pt. com/jiaoan/
主要内容1.1计算机科学1.2计算与计算思维（*1.3数与计算工具1.4计算理论（*）1.5典型问题的思维与算法C1.6信息社会与知识社会
主要内容 Back to school 1.1 计算机科学 1.2 计算与计算思维（*） 1.3 数与计算工具 1.4 计算理论（*） 1.5 典型问题的思维与算法（*） 1.6 信息社会与知识社会
1.1计算机科学计算机科学（ComputerScience，CS）一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科。是一门研究计算与相关理论、计算机硬件、软件及相关应用的学科。·重要领域是软件工程，人工智能，计算机体系结构、计算机网络与通信，数据库系统，并行计算，分布式计算，人机交互，机器翻译计算机图形学，操作系统，以及数值和符号计算，以及不同层面的各类计算机应用。学科之间的融合与交叉学科之间融合，尤其是其它学科融合了各类计算机相关学科的思想学科交叉，提出计算科学，它更注重构建数学模型和量化分析技术同时通过计算机算法和程序来分析并解决科学、社会、经济问题P3
1.1 计算机科学 P3 ◼ 计算机科学（ComputerScience，CS） ⚫一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科。是一门 研究计算与相关理论、计算机硬件、软件及相关应用的学科。 ⚫重要领域是软件工程，人工智能，计算机体系结构、计算机网络与 通信，数据库系统，并行计算，分布式计算，人机交互，机器翻译， 计算机图形学，操作系统，以及数值和符号计算，以及不同层面的各 类计算机应用。 ◼ 学科之间的融合与交叉 ⚫ 学科之间融合，尤其是其它学科融合了各类计算机相关学科的思想。 学科交叉 ，提出计算科学，它更注重构建数学模型和量化分析技术， 同时通过计算机算法和程序来分析并解决科学、社会、经济问题
1.2计算与计算思维科学研究中，总会伴随着大量的计算问题，如现今大数据、复杂问题的计算都离不开计算机。有了计算机，计算的本意也在发生变化计算机技术的发展和应用，推动了人们对计算和计算思维的认识和研究计算的含义汉语词语中理解计算有两种含义“考虑，即谋划或谋虑“核算数目，根据已知量算出未知量，即运算”数学名词中理解计算一种将单一或复数之输入值转换为单一或复数之结果的一种思考过程定义：计算是一种思考过程或执行过程从计算机拓展理解计算计算成了自然地、人工的和社会的三大系统各个领域的基本处理过程P4
1.2 计算与计算思维 P4 ◼ 科学研究中，总会伴随着大量的计算问题，如现今大数据、复杂问题的计算 都离不开计算机。有了计算机，计算的本意也在发生变化 ◼ 计算机技术的发展和应用，推动了人们对计算和计算思维的认识和研究 ◼ 计算的含义 ⚫ 汉语词语中理解计算有两种含义 • “考虑，即谋划或谋虑” • “核算数目，根据已知量算出未知量，即运算” ⚫ 数学名词中理解计算 • 一种将单一或复数之输入值转换为单一或复数之结果的一种思考过程 ⚫ 定义：计算是一种思考过程或执行过程。 ⚫ 从计算机拓展理解计算 ⚫ 计算成了自然地、人工的和社会的三大系统各个领域的基本处理过程
1.2计算与计算思维计算的含义计算的特点，①计算要有可用的数据；②在一定的时间内完成计算，故要有速度；③计算是个过程；④要有适合和科学的方法（算术、规则、变换、算法、策略等）③计算过程和结果要有精度；③计算对错都要有结果。数学名词中理解计算计算中存在关系：数据与数据的关系（是其内在性质和物理位置决定的）·数据与计算符的关系·计算符与计算符的关系。P5
1.2 计算与计算思维 P5 ◼ 计算的含义 ⚫ 计算的特点 • ①计算要有可用的数据； • ②在一定的时间内完成计算，故要有速度； • ③计算是个过程； • ④要有适合和科学的方法（算术、规则、变换、算法、策略等）； • ⑤计算过程和结果要有精度； • ⑥计算对错都要有结果。数学名词中理解计算 ⚫ 计算中存在关系 • 数据与数据的关系（是其内在性质和物理位置决定的） • 数据与计算符的关系 • 计算符与计算符的关系
1.2计算与计算思维计算的含义计数与计算·石头、手指和绳结就是人类的计数和计算最简单的工具。而且有趣的是，不但东方有过结绳，西方也有结绳，古人日：“运筹策惟中，决胜干里外”。筹策又称算筹，中国古代普遍采用的一种计算工具，也是世界上最古老的计算工具逻辑与计算逻辑（Logic）是人的抽象思维，是人通过概念、判断、论证来理解和区分客观世界的思维过程数理逻辑：用数学的方法研究关于推理、证明等问题的学科，也叫做符号逻辑。算法与计算算法是对特定问题求解步骤和方案的一种描述。是一组确定的、有效的、有限的解决问题的步骤。P6
1.2 计算与计算思维 P6 ◼ 计算的含义 ⚫ 计数与计算 • 石头、手指和绳结就是人类的计数和计算最简单的工具。而且有趣的是，不 但东方有过结绳，西方也有结绳。 • 古人曰：“运筹策帷幄中，决胜千里外”。筹策又称算筹，中国古代普遍采 用的一种计算工具，也是世界上最古老的计算工具 ⚫ 逻辑与计算 • 逻辑（Logic）是人的抽象思维，是人通过概念、判断、论证来理解和区分 客观世界的思维过程。 • 数理逻辑：用数学的方法研究关于推理、证明等问题的学科，也叫做符号逻 辑。 ⚫ 算法与计算 • 算法是对特定问题求解步骤和方案的一种描述。是一组确定的、有效的、有 限的解决问题的步骤
1.2计算与计算思维从计算机实现算法的角度来看算法中的基本操作步骤对应计算机的操作指令，指令描述的是一个计算当其运行时，能从一个初始状态和初始输入开始，经过一系列有限而清晰定义的状态，最终产生输出，并停止于一个终止状态是一个算法过程，这个过程在计算机上正好就是可以执行的过程从现代角度来看算法算法有三个基本要素：一是数据对象；二是基本运算和操作，主要有算术运算、逻辑运算、关系运算和数据传输；三是控制结构，主要有顺序、分支、循环三种结构算法并不给出问题的具体解，只是说明按什么样的操作才能得到问题的解，也就是控制结构。从现代角度来看计算计算包括数学计算，逻辑推理，变量代换，图形图像的变换，数理统计等；人工智能解空间的遍历，问题求解，图论的路径问题，网络安全等；甚至包括数字系统设计，程序设计，建筑设计等设计问题。总之问题的求解就是计算，求解算法中的每一步骤也是计算。计算的过程就是执行算法的过程，算法又由计算步骤构成，计算的的由算法实现，算法的被执行由计算完成。从这个意义上说计算机科学本质上就是算法科学。P7
P7 • 从计算机实现算法的角度来看 – 算法中的基本操作步骤对应计算机的操作指令，指令描述的是一个计算。 – 当其运行时，能从一个初始状态和初始输入开始，经过一系列有限而清晰定义的状 态，最终产生输出，并停止于一个终止状态是一个算法过程，这个过程在计算机上 正好就是可以执行的过程。 • 从现代角度来看算法 – 算法有三个基本要素：一是数据对象；二是基本运算和操作，主要有算术运算、逻 辑运算、关系运算和数据传输；三是控制结构，主要有顺序、分支、循环三种结构。 – 算法并不给出问题的具体解，只是说明按什么样的操作才能得到问题的解，也就是 控制结构。 • 从现代角度来看计算 – 计算包括数学计算，逻辑推理，变量代换，图形图像的变换，数理统计等；人工智 能解空间的遍历，问题求解，图论的路径问题，网络安全等；甚至包括数字系统设 计，程序设计，建筑设计等设计问题。 • 总之 – 问题的求解就是计算，求解算法中的每一步骤也是计算。计算的过程就是执行算法 的过程，算法又由计算步骤构成，计算的目的由算法实现，算法的被执行由计算完 成。从这个意义上说，计算机科学本质上就是算法科学。 1.2 计算与计算思维
1.2计算与计算思维思维概述三种思维类型一形象思维两种基本科学思维形态一逻辑思维1日常思维一灵感从计算角度来看一思维又是一种心理活动中的信息处理过程，是一种广义的计算P8
1.2 计算与计算思维 P8 ◼ 思维概述 • 三种思维类型 – 形象思维 – 逻辑思维 – 灵感 • 从计算角度来看 – 思维又是一种心理活动中的信息处理过程，是一种广义的计算 两种基本 形态 科学思维 日常思维
1.2计算与计算思维思维概述科学思维福指人脑对科学信息的加工活动，它是主体对客体理性的、逻辑的、系统的认￥识过程科学思维分类：理论思维（TheoreticalThinking）又称逻辑思维。一抽象、推理和演绎为主要特征一一数学学科·实践思维（ExperimentalThinking）又称实证思维一物理学科一观察和实验获取自然规律法则一·计算思维（ComputationalThinking）一算法设计规范入手，通过算法过程的构造与实施来解决给定问题的一种思维方法一计算机学科P9
1.2 计算与计算思维 P9 ◼ 思维概述 ⚫ 科学思维 • 指人脑对科学信息的加工活动，它是主体对客体理性的、逻辑的、系统的认 识过程 ⚫ 科学思维分类 • 理论思维（Theoretical Thinking）又称逻辑思维 。 – 抽象、推理和演绎为主要特征——数学学科 • 实践思维（Experimental Thinking）又称实证思维 – 观察和实验获取自然规律法则 ——物理学科 • 计算思维（Computational Thinking） – 算法设计规范入手，通过算法过程的构造与实施来解决给定问题的 一种思维方法 ——计算机学科
1.2计算与计算思维计算思维概念计算思维的精髓是运用计算机科学的思想与方法分析问题、行为理解、系统建模与设计实现计算机科学成为计算思维的基础一计算机的出现强化了计算思维的意义和作用人与环境环境与人什么是行行为理解为理解”？的社会性人与人P10
1.2 计算与计算思维 P10 ◼ 计算思维概念 • 计算思维的精髓是运用计算机科学的思想与方法分析问题、行为理解、系统 建模与设计实现 • 计算机科学成为计算思维的基础 – 计算机的出现强化了计算思维的意义和作用 人与环境 人与人 环境与人 行为理解 的社会性 什么是“行 为理解”？