计算思维导论Chapter1PPT课件
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计算机基础思维课件-第1章 计算机与计算思维
计算的本质是基于规则的符号串变换，更广义 的说，计算是基于规则的物理状态的变换。
• 1+3+4这样的数学运算可以说是我们最容易认同 的计算；
• 而将一段中文文章翻译成英文也就是计算，因为 其实质是在保持语义不变的前提下，将一串中文 符号变换成对应的英文符号；
• 任何给定一定的输入，经过处理和变换，得到期 望的输出的过程都可以称为计算。
• 计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了 根本性的变化，计算机所具有的对信息和符号的 快速处理能力，使得许多原本只是理论可以实现 的处理过程变成了可以实现的过程。
• 例如，海量数据的处理、复杂系统的模拟、大型 工程的组织等，借助计算机可以实现从想法到产 品整个过程的自动化、精确化和可控化，大大拓 展了人类认知世界和解决问题的能力和范围。
第1章 计算机与计算思维
计算机对我们产生了什么影响？
• 无处不在 • 工作助手 • 生活伙伴
最直观的感受
•深刻影响着人们的思维方式 •影响着很多学科的研究和发展
事实上
1.1计算与计算科学
• 1.1.1 计算与数字化
“计算不再只和计算机有关，它决定着我们的生存”------尼葛洛庞帝 《数字化生存》 该书成为了二十世纪九十年代纽约时报排行榜中的畅销书。
1.1.2 计算科学
• 计算科学是研究计算技术的一门科学，它 具有促进其他科学门类发展的重要作用。 计算技术发展到当今，其特征日益体现 出以下特点：
• 计算手段的器械化， • 计算过程的形式化， • 计算执行的自动化， • 计算对象的泛在化。
• 计算过程的形式化是计算自动执行的前提。 人们首先需要对于计算问题进行抽象，对 其实现形式化的表示；
• 社会计算学科根据社会科学理论，以计算技术为 工具，研究人类社会的组成、关系、结构、层次、 行为、运动等问题，研究社会媒体，促进社会人 群的交流与合作。
• 1+3+4这样的数学运算可以说是我们最容易认同 的计算；
• 而将一段中文文章翻译成英文也就是计算，因为 其实质是在保持语义不变的前提下，将一串中文 符号变换成对应的英文符号；
• 任何给定一定的输入，经过处理和变换，得到期 望的输出的过程都可以称为计算。
• 计算机的出现，给计算思维的研究和发展带来了 根本性的变化，计算机所具有的对信息和符号的 快速处理能力，使得许多原本只是理论可以实现 的处理过程变成了可以实现的过程。
• 例如，海量数据的处理、复杂系统的模拟、大型 工程的组织等，借助计算机可以实现从想法到产 品整个过程的自动化、精确化和可控化，大大拓 展了人类认知世界和解决问题的能力和范围。
第1章 计算机与计算思维
计算机对我们产生了什么影响？
• 无处不在 • 工作助手 • 生活伙伴
最直观的感受
•深刻影响着人们的思维方式 •影响着很多学科的研究和发展
事实上
1.1计算与计算科学
• 1.1.1 计算与数字化
“计算不再只和计算机有关，它决定着我们的生存”------尼葛洛庞帝 《数字化生存》 该书成为了二十世纪九十年代纽约时报排行榜中的畅销书。
1.1.2 计算科学
• 计算科学是研究计算技术的一门科学，它 具有促进其他科学门类发展的重要作用。 计算技术发展到当今，其特征日益体现 出以下特点：
• 计算手段的器械化， • 计算过程的形式化， • 计算执行的自动化， • 计算对象的泛在化。
• 计算过程的形式化是计算自动执行的前提。 人们首先需要对于计算问题进行抽象，对 其实现形式化的表示；
• 社会计算学科根据社会科学理论，以计算技术为 工具，研究人类社会的组成、关系、结构、层次、 行为、运动等问题，研究社会媒体，促进社会人 群的交流与合作。
001计算思维PPT课件
计算科学对其他学科中的问题进行计算机模拟或 者其他形式的计算而形成的诸如计算物理、计算 化学等学科统称为计算学科。(计算视角)
计算学科/Computing Discipline:是对 描述和变换信息的算法过程进行系统的研究 ，它包括算法过程的理论、分析、设计、效 率分析、实现和应用等。(计算机视角)
以自然界为主要研究对象，运用实证、 理性和臻美等方法，揭示自然的奥秘， 获取自然的真知。
人文科学 humanities
以人类作为主要研究对象，运用实地考 察、诠释和启示等方法，认识人、人性 和人生的意义，提升人的精神素质和思 想境界。
社会科学 Social Science
以社会领域为主要研究对象，运用调查、 统计和归纳等方法，把握社会规律，解 决社会问题，促进社会进步。
如何界定自然科学？物理学，化学，…… 计算科学？数学？
8
科学与计算科学
美国能源部报告认为：高端计算目前已经与理论研
究、实验手段一起，成为获得科学发现的三大支柱。因
此，理论科学、实验科学和计算科学是推动人类文明进
步和科技发展的重要途径。
9
科学与计算科学
二、计算科学与计算学科 计算科学/Computational Science：一种与
第一讲
教学目标
➢ 了解科学、计算、计算科学与计算学科、思维与计 算思维的基本概念
➢ 了解计算学科与其它学科之间的关系 ➢ 了解计算思维的作用，学会计算思维的基本方法，
掌握其基本技能 ➢ 了解运用计算机求解问题的基本思路和一般过程
知识要点
➢计算、可计算性以及计算学科的概念 ➢思维、计算思维进行问题求解的一般过程 ➢计算思维在人类社会的经济、科技等各领域
4
科学与计算科学
计算学科/Computing Discipline:是对 描述和变换信息的算法过程进行系统的研究 ，它包括算法过程的理论、分析、设计、效 率分析、实现和应用等。(计算机视角)
以自然界为主要研究对象，运用实证、 理性和臻美等方法，揭示自然的奥秘， 获取自然的真知。
人文科学 humanities
以人类作为主要研究对象，运用实地考 察、诠释和启示等方法，认识人、人性 和人生的意义，提升人的精神素质和思 想境界。
社会科学 Social Science
以社会领域为主要研究对象，运用调查、 统计和归纳等方法，把握社会规律，解 决社会问题，促进社会进步。
如何界定自然科学？物理学，化学，…… 计算科学？数学？
8
科学与计算科学
美国能源部报告认为：高端计算目前已经与理论研
究、实验手段一起，成为获得科学发现的三大支柱。因
此，理论科学、实验科学和计算科学是推动人类文明进
步和科技发展的重要途径。
9
科学与计算科学
二、计算科学与计算学科 计算科学/Computational Science：一种与
第一讲
教学目标
➢ 了解科学、计算、计算科学与计算学科、思维与计 算思维的基本概念
➢ 了解计算学科与其它学科之间的关系 ➢ 了解计算思维的作用，学会计算思维的基本方法，
掌握其基本技能 ➢ 了解运用计算机求解问题的基本思路和一般过程
知识要点
➢计算、可计算性以及计算学科的概念 ➢思维、计算思维进行问题求解的一般过程 ➢计算思维在人类社会的经济、科技等各领域
4
科学与计算科学
计算思维概述 ppt课件
④ ICER Final Report of the Northwest Regional Meeting • 内容及建议
以上四个文件分析了美国计算教育出现的问题，报告建议在美国国家科学基金的资助下全面 改革美国的计算教育。以下两个问题和一个建议值得我们注意： ① 大学第一年计算机课程的构建问题； ② 多学科的融合问题； ③ 报告建议加强美国中小学学生抽象思维与写作能力的训练，目的，使学生平稳过渡到
（3）“讨论”出服务排队的核心方法：
–先来先服务（FCFS) –短任务优先（SJF) –最短剩余时间优先（SRTF) –优先级调度（HPF) –时间片轮转（RR)
例4 装箱问题模拟
问题：用尽可能少的箱子装下若干物体
#include <stdio.h> main() {
int i, j, Cur, N, Max=0; static int S[1001]; scanf("%d", &N); for(i=1; i<=N; i++) {
科学的美不逊于艺术的美。
1.1 科学与科学思维
1. 科学的概念
词源
“science”来源于拉丁文”scientia”, 意为“知识 与学问”。
达尔文
“科学就是整理事实，从中发现规律，作出结 论。”
科学是运用范畴、定理和定律等思维形式反映现 实世界中各种现象的本质和运动规律的知识体系。
1.1 科学与科学思维
2. 科学的分类 广义科学
自然科学：以自然界为主要研究对象，运用实证、理性和 臻美等方法，解释自然的奥秘。
人文科学：以人类为主要研究对象，，运用实地考察、诠 释和启示等方法，认识人、人性和人生的意义，提升人的精 神素质和思想境界。
以上四个文件分析了美国计算教育出现的问题，报告建议在美国国家科学基金的资助下全面 改革美国的计算教育。以下两个问题和一个建议值得我们注意： ① 大学第一年计算机课程的构建问题； ② 多学科的融合问题； ③ 报告建议加强美国中小学学生抽象思维与写作能力的训练，目的，使学生平稳过渡到
（3）“讨论”出服务排队的核心方法：
–先来先服务（FCFS) –短任务优先（SJF) –最短剩余时间优先（SRTF) –优先级调度（HPF) –时间片轮转（RR)
例4 装箱问题模拟
问题：用尽可能少的箱子装下若干物体
#include <stdio.h> main() {
int i, j, Cur, N, Max=0; static int S[1001]; scanf("%d", &N); for(i=1; i<=N; i++) {
科学的美不逊于艺术的美。
1.1 科学与科学思维
1. 科学的概念
词源
“science”来源于拉丁文”scientia”, 意为“知识 与学问”。
达尔文
“科学就是整理事实，从中发现规律，作出结 论。”
科学是运用范畴、定理和定律等思维形式反映现 实世界中各种现象的本质和运动规律的知识体系。
1.1 科学与科学思维
2. 科学的分类 广义科学
自然科学：以自然界为主要研究对象，运用实证、理性和 臻美等方法，解释自然的奥秘。
人文科学：以人类为主要研究对象，，运用实地考察、诠 释和启示等方法，认识人、人性和人生的意义，提升人的精 神素质和思想境界。
计算机科学导论第一章绪 论ppt课件
在宾尼法尼大学诞生，命名EDVAC（埃德瓦克）. 存储原理、快240倍（1952核武器理论运算） 与此同时，同样类型的被称为EDSAC（埃德沙克）的 电子延迟存储自动计算机 由英国剑桥大学的 Maurice
Wilkes 制造产生.
28
国内第一台模拟电子计算机 1956年，东北大学教授李华天带领工作人员开发 研制出国内第一台模拟电子计算机。 全套设备占地面积 40 平方米，拥有 5 个 2.3 米高的
尽管可以有不同类型的存储器、不同类型的输入 / 输出 子系统等。在第5章我们将详细讨论计算机模型.
20
数据 Data
冯诺依曼模型将一台计算机定义为一台数据处理机。 它接收输入数据，处理并输出相应的结果。 存储数据：冯诺伊曼模型并没有清楚定义数据应如何 存储在计算机中。如果一台计算机是电子设备，最好的
Figure 1.5 冯.诺依曼模型
15
四个子系统 Four subsystems 存储器：用来存储的区域。在计算机的存储过程 中，用来存储程序和数据。 算术逻辑单元 : 进行计算和逻辑运算。 控制单元: 对存储器、ALU、I/O等子系统进行控 制操作。 输入输出单元 : 输入子系统负责从计算机外部接 收输入数据和程序。输出子系统负责将计算机的 处理结果输出到计算机外部。
16
存储的程序概念 The stored program concept
冯诺依曼模型要求程序必须存储在内存中.
与早期只有数据才存储在存储器中的计算机结构完全不同 :
完成某一任务的程序是通过操作一系列的开关或改变其配 线来实现的. 现代计算机的存储单元主要用来存储程序及其响应数据。 这意味着数据和程序应该具有相同的格式，这是因为它们
计算机科学导论 第一章_绪 论
Wilkes 制造产生.
28
国内第一台模拟电子计算机 1956年，东北大学教授李华天带领工作人员开发 研制出国内第一台模拟电子计算机。 全套设备占地面积 40 平方米，拥有 5 个 2.3 米高的
尽管可以有不同类型的存储器、不同类型的输入 / 输出 子系统等。在第5章我们将详细讨论计算机模型.
20
数据 Data
冯诺依曼模型将一台计算机定义为一台数据处理机。 它接收输入数据，处理并输出相应的结果。 存储数据：冯诺伊曼模型并没有清楚定义数据应如何 存储在计算机中。如果一台计算机是电子设备，最好的
Figure 1.5 冯.诺依曼模型
15
四个子系统 Four subsystems 存储器：用来存储的区域。在计算机的存储过程 中，用来存储程序和数据。 算术逻辑单元 : 进行计算和逻辑运算。 控制单元: 对存储器、ALU、I/O等子系统进行控 制操作。 输入输出单元 : 输入子系统负责从计算机外部接 收输入数据和程序。输出子系统负责将计算机的 处理结果输出到计算机外部。
16
存储的程序概念 The stored program concept
冯诺依曼模型要求程序必须存储在内存中.
与早期只有数据才存储在存储器中的计算机结构完全不同 :
完成某一任务的程序是通过操作一系列的开关或改变其配 线来实现的. 现代计算机的存储单元主要用来存储程序及其响应数据。 这意味着数据和程序应该具有相同的格式，这是因为它们
计算机科学导论 第一章_绪 论
计算思维导论
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
图模型：顶点表示“原岸的状态”，两点之间有边当且仅当一次合理的渡河 “操作”能够实现该状态的转变。 起始状态是“人狼羊菜”，结束状态是“空”。“允许状态”只有10个。 问题的解：找到一条从起始状态到结束状态的尽可能短的通路。
人羊狼菜 人狼菜 人羊狼 人羊菜 人羊
狼菜
狼
菜
羊
空 (成功 )
问题编码
上述关系可以用一个布尔矩阵表示： 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
我只想证明你想过了。
根据教务管理部 门要求： 第一堂课上提醒 同学两周之内可 以决定是否选本 课程。 以上三张ppt试图 帮组你做决定。 下面言归正传。
竞争优势的软件基础
技能 知识
能力
意识
为什么要提出这个概念?
However, despite the dizzying speed with which some of the technological innovations become obsolete and are replaced by new ones, the fundamentals of the science of computation, and hence many of the basic concepts that are considered important in a computer science 本课程教学参考书 : curriculum, change slowly, at all. David Harel: Algorithmics - the if Spirit of
图模型：顶点表示“原岸的状态”，两点之间有边当且仅当一次合理的渡河 “操作”能够实现该状态的转变。 起始状态是“人狼羊菜”，结束状态是“空”。“允许状态”只有10个。 问题的解：找到一条从起始状态到结束状态的尽可能短的通路。
人羊狼菜 人狼菜 人羊狼 人羊菜 人羊
狼菜
狼
菜
羊
空 (成功 )
问题编码
上述关系可以用一个布尔矩阵表示： 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
我只想证明你想过了。
根据教务管理部 门要求： 第一堂课上提醒 同学两周之内可 以决定是否选本 课程。 以上三张ppt试图 帮组你做决定。 下面言归正传。
竞争优势的软件基础
技能 知识
能力
意识
为什么要提出这个概念?
However, despite the dizzying speed with which some of the technological innovations become obsolete and are replaced by new ones, the fundamentals of the science of computation, and hence many of the basic concepts that are considered important in a computer science 本课程教学参考书 : curriculum, change slowly, at all. David Harel: Algorithmics - the if Spirit of
计算机计算与计算思维ppt课件
为什么要学习和怎样学习 大学计算机课程
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学 与 信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学 手段进行
计算机及 其通用计 算手段的
知识/技能 Gap
科研究创 新的新型 计算手段
各学科研 究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？
其他重要工作
1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡， 实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分 析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年 ： 布 尔 创 立 布 尔 代 数 ， 为 数 字 计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水 平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根
2.1 为什么要学习大学计算机？
计算学科的供需关系
计算科学 与 信息探索科学
各学科人才的计算思维/计算能力需求
计算思维
计算思维/计算能力
的学习和
训练
应用计算
支持各学 手段进行
计算机及 其通用计 算手段的
知识/技能 Gap
科研究创 新的新型 计算手段
各学科研 究和创新
莱布尼茨机的意义：连续重复自动执行。 提出了二进制数及其计算规则； 数理逻辑的创始人
是基于十进制设计机器，还是基于二进制设计机 器？ 如果基于二进制设计机器，那其处理规则又是怎 样的呢？
其他重要工作
1805年： 杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡， 实践了输入手段问题。 1834年：巴贝奇(Charles Babbage)，分 析机的概念----可执行程序的机器。 1854 年 ： 布 尔 创 立 布 尔 代 数 ， 为 数 字 计算机的电路设计提供了理论基础。
1999 2005
八核-十核 CORE i 系列
2010
5.3 怎样解决大规模快速存储问题？
存储设备
发
展
水 平
纳米存储/量子存储
固态硬盘
USB Removable disk
FlashRAM
光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD)
•体积越来越小 •容量越来越大 •访问速度越来越快 •可靠性越来越高 •功耗越来越低 •持久性越来越好
器获得计算结果
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
3.2 人计算与机器计算的差别?
“人”计算 vs. “机器”计算
例如：求ax2+bx+c=0的根
第一讲 计算思维概述PPT演示课件
计算思维（构造思维）的培养，将有助于临床医生 提出“整体构架设计解决方案”的治疗方案。
44
计算思维的特性
1 概念化，不是程序化。
抽象
多层次思维
计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家 那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要 求能够在抽象的多个层次上思维。
45
计算思维的特性
2 基础的，不是机械的技能。
B说：c是小偷 3
C说：小偷肯定是d 4
D说：c在冤枉人 5
三真一假
计算
1
X≠1
1or0
2
X=3
1or0
3
X=4
1or0
4
X≠4
1or0
5
3
26
编程实现
For x=1 to 4 If (x<>1+(x=3)+(x=4)+(x<>=3) then Print x
Next x
27
百元买白鸡
• 公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡一元3只， 一百元买一百只鸡，问有几种买法？
问题分析： X+Y+Z=100 5X+3Y+Z/3=100
28
编程
For x=1 to 100 For y=1 to 100 Z=100-x-y If 5*x+3*y+z/3=100 then Print x,y,z End if Next for
Next for
• 计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。
• A=R，B=R时，A=3，B=3； • A=T，B=S时，A=5，B=0； • A=S，B=T时，A=0，B=5； • A=P，B=P时，A=1，B=1。
44
计算思维的特性
1 概念化，不是程序化。
抽象
多层次思维
计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家 那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要 求能够在抽象的多个层次上思维。
45
计算思维的特性
2 基础的，不是机械的技能。
B说：c是小偷 3
C说：小偷肯定是d 4
D说：c在冤枉人 5
三真一假
计算
1
X≠1
1or0
2
X=3
1or0
3
X=4
1or0
4
X≠4
1or0
5
3
26
编程实现
For x=1 to 4 If (x<>1+(x=3)+(x=4)+(x<>=3) then Print x
Next x
27
百元买白鸡
• 公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡一元3只， 一百元买一百只鸡，问有几种买法？
问题分析： X+Y+Z=100 5X+3Y+Z/3=100
28
编程
For x=1 to 100 For y=1 to 100 Z=100-x-y If 5*x+3*y+z/3=100 then Print x,y,z End if Next for
Next for
• 计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。
• A=R，B=R时，A=3，B=3； • A=T，B=S时，A=5，B=0； • A=S，B=T时，A=0，B=5； • A=P，B=P时，A=1，B=1。
计算机思维导论PPT
3. 两种解决方法：
计算与自动计算
1. 两种解决方法
（1）通过数学上的规则推导，获得等效的计算方法，从
而完成计算。
n
【例1.2】计算 i 1 2 3 ...... n
i 1
通过数学推导可得 计算
n
i
i பைடு நூலகம்1
n *(1 2
n)
，人们可以轻松的完成
计算与自动计算
（2）另一种办法是设计简单的规则，让机器重复执行， 进行自动计算。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
1．应用计算手段促进各学科的研究和创新 2．各学科创新自己的新型计算手段 3．计算思维可以帮助培养各专业的人才
1.2 计算与自动计算
1. 计算是指数据在运算符的操作下，按照规则进行数据 变换。
2. 有时候虽然人们知道了计算的规则，但是因为计算过 于复杂，超过了人的计算能力，所以无法计算得到结 果。
本质是抽象和自动化，即在不同层 面进行抽象，以及将这些抽象机器化。
目的是希望所有人都能像计算机科 学家一样思考，将计算技术与各学科理论 、技术与艺术进行融合实现新的创新。
计算思维的基本内容
计算思维包括多项基本内容。 1. 二进制0和1的基础思维。 2. 指令和程序的思维 3. 递归的思维 4. 计算机系统发展的思维 5. 问题求解的思维 6. 网络化的思维
学习要求
1. 学生应掌握计算思维的基本概念。 2. 掌握计算的有关概念，计算工具的发展，元器件的发
展等。 3. 阅读教材 4. 完成书后习题。
2计算机系统的基本思维
22
目录
2.1 0和1的思维 2.2 二进制与数据编码 2.3 图灵机与冯•诺依曼计算机
2.1 0和1的思维
计算与自动计算
1. 两种解决方法
（1）通过数学上的规则推导，获得等效的计算方法，从
而完成计算。
n
【例1.2】计算 i 1 2 3 ...... n
i 1
通过数学推导可得 计算
n
i
i பைடு நூலகம்1
n *(1 2
n)
，人们可以轻松的完成
计算与自动计算
（2）另一种办法是设计简单的规则，让机器重复执行， 进行自动计算。
1.1.2 计算思维与各学科的关系
1．应用计算手段促进各学科的研究和创新 2．各学科创新自己的新型计算手段 3．计算思维可以帮助培养各专业的人才
1.2 计算与自动计算
1. 计算是指数据在运算符的操作下，按照规则进行数据 变换。
2. 有时候虽然人们知道了计算的规则，但是因为计算过 于复杂，超过了人的计算能力，所以无法计算得到结 果。
本质是抽象和自动化，即在不同层 面进行抽象，以及将这些抽象机器化。
目的是希望所有人都能像计算机科 学家一样思考，将计算技术与各学科理论 、技术与艺术进行融合实现新的创新。
计算思维的基本内容
计算思维包括多项基本内容。 1. 二进制0和1的基础思维。 2. 指令和程序的思维 3. 递归的思维 4. 计算机系统发展的思维 5. 问题求解的思维 6. 网络化的思维
学习要求
1. 学生应掌握计算思维的基本概念。 2. 掌握计算的有关概念，计算工具的发展，元器件的发
展等。 3. 阅读教材 4. 完成书后习题。
2计算机系统的基本思维
22
目录
2.1 0和1的思维 2.2 二进制与数据编码 2.3 图灵机与冯•诺依曼计算机
2.1 0和1的思维
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-计算思维导论
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
下页
教学目标
理解计算机基本原理 培养利用计算机/计算技术进行问题求解的能力 理解典型的计算思维，并通过实践操作验证及强化学习 培养使用计算机/网络的意识
3
End
下页
教学手段
✓ 考试以学生完成实验环节及提交大作业为必要条件
✓ 期末考试采用笔试。
5
本课程实行累积式教学
本课程成绩评定由两部分组成：期末考试成绩占总成绩 的50%（闭卷）；实验成绩占总成绩的50%。
平时出勤很重要。 实验成绩会及时公示。
6
任课教师简介
刘远超，男，博士，副教授，哈尔滨工业大学计算机学院教师。
教学内容
Chapter 1. 引论 Chapter 2. 计算系统的基本思维 Chapter 3. 问题求解框架 Chapter 4. 典型的计算思维：算法与复杂性 Chapter 5. 典型的计算思维：数据抽象、设计与挖掘 Chapter 6. 典型的计算思维：互联网与网络化思维
10
8
教学内容
Chapter 1. 引论 Chapter 2. 计算系统的基本思维 Chapter 3. 问题求解框架 Chapter 4. 典型的计算思维：算法与复杂性 Chapter 5. 典型的计算思维：数据抽象、设计与挖掘 Chapter 6. 典型的计算思维：互联网与网络化思维
9
技术研究”获黑龙江省高校科学技术奖一等奖。
7
助教TA简介
陈俊文 ✓ E-mail：A719526860@
孔行 ✓ E-mail：447181609@
赵惜墨
✓ Mobile：13263690926 张瑞鹏
✓ Mobile：15777616396
也可以通过乐学网给我或者助教发信息。
课堂讲解、互动 软件演示、视频展示 上机亲自动手实践 建有课程网站---乐学网，进行互动交流 乐学网上提供有大量相关的课外参考资料 主动思考—不妨偶尔“穿越”一下时空
4
End
本课程学时安排、考试要求
授课学时：30 学时（15次：单周1次，双周2次） 实验学时：12学时（4次即6-9周，每次结束提交大作业） 考试基本要求
进了计算机科学和计算科学的诞生和发展。其着力解决两类问题： ✓如何低成本、高效地实现自动计算？----计算机器的构建问题和软件系 统的构建问题。 ✓ 如何方便有效地利用计算系统进行计算？----面向各行各业的计算问题 求解。
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1.2 计算机科学与计算科学
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1.2计算机科学与计算科学 ----两个不同的问题
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1.1 什么是计算？
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1.1 什么是计算？----让我们重新审视这个古老的问题
✓简单的算术计算：如“3 + 2 = 5”、“3 *2 = 6”等。 ✓ 广义的计算：如对数与指数、微分与积分等。
归纳起来，计算是指“数据”在“运算符”的操作下，按“规则”进行的数
据变换。 为此，人们想到设计一些简单的规则，让机械来重复的执行完成计算。这促
联系方式：E-mail: ycliuharbin@
Micro-blog ：/u/1461892242（Recommended）
教学经历：曾承担《大学计算机》、《AIX》、《E-business》、《Linux》、《中文信息处
理》、《操作系统》等课程的任课教师；IBM公司大Байду номын сангаас合作部兼职讲师，曾在北京大学担任教育 部-IBM公司合作项目Lotus Domino&Notes的T3教师;IBM DB2 UDB、Lotus Domino&Notes、LPI Linux认证专家；
工程实践经历：指导的学生队伍参加2008中国第二届杰出数据库工程师评选-寻找pure XML应
用之星大赛进入决赛前5名，开发的中文关键词自动抽取系统获2004年度国家863评测第3名。与
IBM、YAHOO中国、阿里巴巴公司等互联网公司有着密切合作关系。获2012年度、2008年度国家
留学基金委和IBM公司联合评选的IBM中国优秀教师奖教金。参与研制项目“网络环境下输入法
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第1章 引论
要点：
1.1 什么是计算； 1.2 计算机科学与计算科学； 1.3 来自计算机发展史的启示，包括来自计算工具发展的启示，来自元
器件发展的启示，来自计算机硬件发展的启示，来自计算机软件发 展的启示和来自计算机网络发展的启示。 1.4 计算机应用：科学计算、人工智能、嵌入式系统、信息管理、CAX ； 1.5 计算机发展趋势：高性能计算(无所不能)、移动计算(无处不在)、服 务计算(Software AS A Service)、生物计算、智能计算、全球信息 化等。
“计算机科学”：是研究计算机理论方面的学科，包括硬件、软件等计算系 统的设计和建造，在硬件、软件、互联网等方面研究使用计算机的新方式和新 方法等。
“计算手段”：当前，计算手段已发展为与理论手段和实验手段并存的科学 研究的第三种手段 。计算手段是指科学家通过建立仿真的分析模型和有效的算 法，利用计算工具来进行规律预测和发现。目前依靠计算手段发现和预测规律 成为不同学科的科学家进行研究的重要手段。 “计算科学”：计算手段与各学科结合形成了所谓的计算科学，如计算物理 学、计算化学、计算生物学、计算经济学等。
科研经历：主持一项国家863课题“面向大规模文本信息的快速聚类和认知技术研究”。参加
多项包括863和国家自然基金等多项国家级课题的研究工作；参加编写专著一部《计算机自然语言 处理》（清华大学出版社，2005年5月）。在国内外学术刊物上发表论文30余篇，包括二篇IF大于 1.0的SCI国际期刊论文，一篇人工智能领域国际顶级会议论文。多次担任《IEEE TKDE》、《计 算机学报》等顶级学术刊物的审稿专家；
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1.2计算机科学与计算科学 ----计算手段
图灵奖得主Edsger Dijkstra曾说：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式 和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”。
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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教学目标
理解计算机基本原理 培养利用计算机/计算技术进行问题求解的能力 理解典型的计算思维，并通过实践操作验证及强化学习 培养使用计算机/网络的意识
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教学手段
✓ 考试以学生完成实验环节及提交大作业为必要条件
✓ 期末考试采用笔试。
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本课程实行累积式教学
本课程成绩评定由两部分组成：期末考试成绩占总成绩 的50%（闭卷）；实验成绩占总成绩的50%。
平时出勤很重要。 实验成绩会及时公示。
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任课教师简介
刘远超，男，博士，副教授，哈尔滨工业大学计算机学院教师。
教学内容
Chapter 1. 引论 Chapter 2. 计算系统的基本思维 Chapter 3. 问题求解框架 Chapter 4. 典型的计算思维：算法与复杂性 Chapter 5. 典型的计算思维：数据抽象、设计与挖掘 Chapter 6. 典型的计算思维：互联网与网络化思维
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教学内容
Chapter 1. 引论 Chapter 2. 计算系统的基本思维 Chapter 3. 问题求解框架 Chapter 4. 典型的计算思维：算法与复杂性 Chapter 5. 典型的计算思维：数据抽象、设计与挖掘 Chapter 6. 典型的计算思维：互联网与网络化思维
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技术研究”获黑龙江省高校科学技术奖一等奖。
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助教TA简介
陈俊文 ✓ E-mail：A719526860@
孔行 ✓ E-mail：447181609@
赵惜墨
✓ Mobile：13263690926 张瑞鹏
✓ Mobile：15777616396
也可以通过乐学网给我或者助教发信息。
课堂讲解、互动 软件演示、视频展示 上机亲自动手实践 建有课程网站---乐学网，进行互动交流 乐学网上提供有大量相关的课外参考资料 主动思考—不妨偶尔“穿越”一下时空
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本课程学时安排、考试要求
授课学时：30 学时（15次：单周1次，双周2次） 实验学时：12学时（4次即6-9周，每次结束提交大作业） 考试基本要求
进了计算机科学和计算科学的诞生和发展。其着力解决两类问题： ✓如何低成本、高效地实现自动计算？----计算机器的构建问题和软件系 统的构建问题。 ✓ 如何方便有效地利用计算系统进行计算？----面向各行各业的计算问题 求解。
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1.2 计算机科学与计算科学
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1.2计算机科学与计算科学 ----两个不同的问题
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1.1 什么是计算？
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1.1 什么是计算？----让我们重新审视这个古老的问题
✓简单的算术计算：如“3 + 2 = 5”、“3 *2 = 6”等。 ✓ 广义的计算：如对数与指数、微分与积分等。
归纳起来，计算是指“数据”在“运算符”的操作下，按“规则”进行的数
据变换。 为此，人们想到设计一些简单的规则，让机械来重复的执行完成计算。这促
联系方式：E-mail: ycliuharbin@
Micro-blog ：/u/1461892242（Recommended）
教学经历：曾承担《大学计算机》、《AIX》、《E-business》、《Linux》、《中文信息处
理》、《操作系统》等课程的任课教师；IBM公司大Байду номын сангаас合作部兼职讲师，曾在北京大学担任教育 部-IBM公司合作项目Lotus Domino&Notes的T3教师;IBM DB2 UDB、Lotus Domino&Notes、LPI Linux认证专家；
工程实践经历：指导的学生队伍参加2008中国第二届杰出数据库工程师评选-寻找pure XML应
用之星大赛进入决赛前5名，开发的中文关键词自动抽取系统获2004年度国家863评测第3名。与
IBM、YAHOO中国、阿里巴巴公司等互联网公司有着密切合作关系。获2012年度、2008年度国家
留学基金委和IBM公司联合评选的IBM中国优秀教师奖教金。参与研制项目“网络环境下输入法
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第1章 引论
要点：
1.1 什么是计算； 1.2 计算机科学与计算科学； 1.3 来自计算机发展史的启示，包括来自计算工具发展的启示，来自元
器件发展的启示，来自计算机硬件发展的启示，来自计算机软件发 展的启示和来自计算机网络发展的启示。 1.4 计算机应用：科学计算、人工智能、嵌入式系统、信息管理、CAX ； 1.5 计算机发展趋势：高性能计算(无所不能)、移动计算(无处不在)、服 务计算(Software AS A Service)、生物计算、智能计算、全球信息 化等。
“计算机科学”：是研究计算机理论方面的学科，包括硬件、软件等计算系 统的设计和建造，在硬件、软件、互联网等方面研究使用计算机的新方式和新 方法等。
“计算手段”：当前，计算手段已发展为与理论手段和实验手段并存的科学 研究的第三种手段 。计算手段是指科学家通过建立仿真的分析模型和有效的算 法，利用计算工具来进行规律预测和发现。目前依靠计算手段发现和预测规律 成为不同学科的科学家进行研究的重要手段。 “计算科学”：计算手段与各学科结合形成了所谓的计算科学，如计算物理 学、计算化学、计算生物学、计算经济学等。
科研经历：主持一项国家863课题“面向大规模文本信息的快速聚类和认知技术研究”。参加
多项包括863和国家自然基金等多项国家级课题的研究工作；参加编写专著一部《计算机自然语言 处理》（清华大学出版社，2005年5月）。在国内外学术刊物上发表论文30余篇，包括二篇IF大于 1.0的SCI国际期刊论文，一篇人工智能领域国际顶级会议论文。多次担任《IEEE TKDE》、《计 算机学报》等顶级学术刊物的审稿专家；
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1.2计算机科学与计算科学 ----计算手段
图灵奖得主Edsger Dijkstra曾说：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式 和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”。