計(jì)算思維導(dǎo)論

第1章 計(jì)算思維概論
1.1 科學(xué)研究的三大方法--理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算
1.1.1 理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算
1.1.2 科學(xué)計(jì)算與計(jì)算方法
1.2 關(guān)于計(jì)算思維
1.2.1 科學(xué)思維
1.2.2 什么是計(jì)算思維？
1.2.3 思維科學(xué)與計(jì)算思維
1.3 狹義計(jì)算思維與廣義計(jì)算思維
1.3.1 狹義計(jì)算思維
1.3.2 廣義計(jì)算思維
1.3.3 計(jì)算思維的應(yīng)用
1.4 計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀
1.5 計(jì)算思維的學(xué)習(xí)方法
【閱讀材料】 第1章 計(jì)算思維概論
1.1 科學(xué)研究的三大方法--理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算
1.1.1 理論、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算
1.1.2 科學(xué)計(jì)算與計(jì)算方法
1.2 關(guān)于計(jì)算思維
1.2.1 科學(xué)思維
1.2.2 什么是計(jì)算思維？
1.2.3 思維科學(xué)與計(jì)算思維
1.3 狹義計(jì)算思維與廣義計(jì)算思維
1.3.1 狹義計(jì)算思維
1.3.2 廣義計(jì)算思維
1.3.3 計(jì)算思維的應(yīng)用
1.4 計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀
1.5 計(jì)算思維的學(xué)習(xí)方法
【閱讀材料】
原始計(jì)算方法及其演化
第2章 計(jì)算思維之計(jì)算（理論）基礎(chǔ)
2.1 揭開數(shù)據(jù)表示的面紗
2.1.1 計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制？
2.1.2 數(shù)據(jù)和符號(hào)的機(jī)器內(nèi)部表示法
2.1.3 鴻溝與代價(jià)
2.2 “九九歸一”的加法運(yùn)算
2.3 圖靈機(jī)及其計(jì)算思想
2.3.1 阿蘭•圖靈其人
2.3.2 圖靈機(jī)模型
2.3.3 圖靈機(jī)的工作原理
2.3.4 圖靈機(jī)的計(jì)算能力
2.4 馮諾依曼機(jī)及其工作原理
2.4.1 馮•諾依曼其人
2.4.2 馮•諾依曼型計(jì)算機(jī)的組成
2.4.3 馮•諾依曼型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)
2.4.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的演化
2.5 馮•諾依曼計(jì)算機(jī)特點(diǎn)及其局限性
2.5.1 馮•諾依曼計(jì)算機(jī)的局限性
2.5.2 馮•諾依曼型計(jì)算機(jī)的改進(jìn)
2.6 非傳統(tǒng)計(jì)算方法與技術(shù)
2.6.1 光計(jì)算機(jī)
2.6.2 超導(dǎo)計(jì)算機(jī)
2.6.3 生物計(jì)算機(jī)
2.6.4 智能計(jì)算機(jī)
2.6.5 大規(guī)模并行計(jì)算技術(shù)
2.7 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之哲學(xué)與計(jì)算機(jī)之系統(tǒng)哲學(xué)
2.7.1 RISC與CISC
2.7.2 存儲(chǔ)器分級(jí)及其多級(jí)存儲(chǔ)體系
2.7.3 內(nèi)存與外存
2.7.4 串行與并行
2.7.5 硬件與軟件——相互依賴，相補(bǔ)相成
2.8 計(jì)算機(jī)什么都能計(jì)算嗎？
2.8.1 事實(shí)勝于雄辯
2.8.2 可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性
【閱讀材料】
PC機(jī)系統(tǒng)的硬件組成
第3章 計(jì)算思維之邏輯基礎(chǔ)
3.1 邏輯與思維
3.1.1 邏輯是什么
3.1.2 邏輯形式的表示
3.1.3 邏輯與思維
3.1.4 邏輯思維形式的基本規(guī)律
3.1.5 語言、思維與程序
3.2 布爾邏輯、命題邏輯與謂詞邏輯
3.2.1 布爾與布爾邏輯
3.2.2 命題邏輯
3.2.3 謂詞邏輯
3.3 邏輯運(yùn)算與邏輯推理
3.3.1 位層次上的邏輯運(yùn)算
3.3.2 模式層次上的邏輯運(yùn)算
3.3.3 邏輯表達(dá)式與求值
3.3.4 歸納邏輯與推理
3.3.5 邏輯推理與人工智能
3.4 邏輯思維與算法（程序）設(shè)計(jì)
3.5 邏輯思維的實(shí)例化訓(xùn)練
【閱讀材料】
計(jì)算機(jī)軟件及其軟件系統(tǒng)
第4章 計(jì)算思維之方法學(xué)
4.1 問題求解過程
4.1.1 人類解決客觀世界問題的思維過程
4.1.2 借助于計(jì)算機(jī)的問題求解過程
4.1.3 兩種問題求解過程的對(duì)比
4.2 數(shù)學(xué)模型——問題的抽象表示
4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
4.3.1 順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
4.3.2 鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)
4.3.3 索引存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
4.3.4 散列存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
4.4 程序設(shè)計(jì)方法論
4.4.1 面向過程的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法學(xué)
4.4.2 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法學(xué)
4.5 時(shí)空及其轉(zhuǎn)換
4.6 抽象
4.6.1 什么是抽象？
4.6.2 計(jì)算學(xué)科中的抽象
4.6.3 抽象的層次性
4.6.4 程序中的抽象
4.6.5 抽象與模型
4.6.6 抽象與計(jì)算機(jī)語言
4.7 局部化與信息隱藏
4.7.1 局部化
4.7.2 信息隱藏
4.8 精確、近似與模糊
4.9 折衷與中庸之道
4.10 問題描述與甚高級(jí)語言
【閱讀材料】
MATLAB問題表示與計(jì)算
第5章 計(jì)算思維之算法基礎(chǔ)
5.1 算法
5.1.1 什么是算法？
5.1.2 算法的性質(zhì)
5.1.3 算法的種類
5.1.4 算法的表示（描述）
5.1.5 算法與程序
5.1.6 算法的比較與分析
5.2 算法設(shè)計(jì)的基本思想與方法
5.2.1 窮舉法（也稱枚舉法）
5.2.2 遞推法
5.2.3 遞歸法
5.2.4 回溯法*
5.2.5 分治法
5.2.6 仿生法*——蟻群算法
5.2.7 并行算法*
5.2.8 小結(jié)
5.3 幾個(gè)常用的經(jīng)典算法
5.3.1 累加和、連乘積與最大（小）值
5.3.2 查找
5.3.3 排序
5.3.4 其他
【閱讀材料】
計(jì)算機(jī)語言概述
第6章 程序設(shè)計(jì)中的特定思維
6.1 數(shù)據(jù)的類型與本質(zhì)
6.1.1 我們熟悉的數(shù)與數(shù)據(jù)
6.1.2 計(jì)算機(jī)世界中的數(shù)據(jù)
6.1.3 數(shù)據(jù)的類型與本質(zhì)
6.2 變量的特定含義
6.2.1 “先定義，后使用”
6.2.2 變量得有自己“好聽”的名字
6.2.3 變量是有類型的
6.2.4 變量的作用域
6.2.5 變量的生命周期
6.3 有窮與無窮
6.3.1 數(shù)據(jù)的有窮性
6.3.2 程序的有窮性
6.4 程序的基本控制結(jié)構(gòu)
6.4.1 順序結(jié)構(gòu)
6.4.2 條件選擇結(jié)構(gòu)
6.4.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)
6.5 問題求解的本質(zhì)過程
6.6 效率與可讀性
6.7 程序的構(gòu)造特性
6.8 上下文無關(guān)文法
6.9 二義性
6.10 嚴(yán)謹(jǐn)性
【閱讀材料】
Python語言
第7章 其他學(xué)科中的計(jì)算思維
7.1 方程求根
7.1.1 二分法
7.1.2 簡單迭代法
7.1.3 牛頓(Newton)法
7.1.4 其它求根方法
7.2 定積分的計(jì)算
7.2.1 問題求解的基本思路與方法
7.2.2 求解算法
7.3 求解圓周率π
7.3.1 關(guān)于圓周率的計(jì)算
7.3.2 圓周率的計(jì)算史
7.3.3 圓周率的計(jì)算方法
7.3.4 圓周率的計(jì)算永無止境
7.3.5 研究圓周率的意義
7.4 有限元計(jì)算
7.4.1 有限元方法的誕生
7.4.2 什么是有限元法？
7.4.3 有限元方法的基本思想
7.4.4 有限元法求解問題的步驟
7.4.5 有限元方法的應(yīng)用
7.4.6 有限元方法中的計(jì)算思維
7.5 數(shù)值天氣預(yù)報(bào)
7.5.1 天氣預(yù)報(bào)的發(fā)展
7.5.2 現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報(bào)原理
7.5.3 天氣預(yù)報(bào)對(duì)計(jì)算技術(shù)永無止境的需求
7.6 蒙特•卡羅法
7.6.1 蒙特•卡羅方法導(dǎo)引
7.6.2 蒙特•卡羅方法的基本思想與過程
7.6.3 蒙特•卡羅方法的應(yīng)用與分析
7.7 巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)
7.7.1 制導(dǎo)方法分類
7.7.2 “戰(zhàn)斧”式巡航導(dǎo)彈
【閱讀材料】
《紅樓夢》作者之爭


附錄
附錄A ASCII碼字符集
附錄B 幾種常用進(jìn)位制數(shù)值對(duì)照表
附錄C 計(jì)算機(jī)發(fā)展史大事記
參考文獻(xiàn)



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