第2章 符号化、计算化与自动化
2010计算机导论Chapter2复习提纲
任课教师：战德臣，聂兰顺
2.2 基本思想与基本过程
1. 语义符号化思想 语义符号化是指将现实世界的语义用符号表达，进而进行基于符号的计算的一种思维， 将符号赋予不同语义，则能计算不同的问题。 例如， 《易经》将现实世界分为阴和阳，阴即０，阳即１，进一步用阴阳的组合与变化， 即０,1 的组合与变化来反映大千世界的变化规律，例如八卦，用三位０,1 码的组合，每一种 组合抽象于一种自然现象，如“乾卦”抽象于天，表达具有天的特性的事物，则天为乾卦的 本体语义，而如果将乾卦放在“家庭空间”中，则表征“父” ，而如果放在“身体空间”中， 则表征“首” ，因此，符号可以被绑定不同的语义。由此符号化，则二十四节气的演变、生 命规律的演变等都可以用 0 和１，即阴和阳的变化来反映了。 2. 计算的实现：电子电路级的实现，即基于 0 和 1 的电子实现； 现实世界的各种信息可表示成０和１， 可基于０和１进行算术运算和逻辑运算， 在实现 过程中，能够表示０和１的元器件有很多，典型的如继电器开关：开(表示１)、关(表示０)， 电路中的电信号：低电平(表示０)、高电平(表示１)，二极管、三极管等不仅实现表示，还 实现控制。 利用基本元器件，如二极管、三极管可封装集成后制造“与”门、 “或”门、 “非”门等 门电路，并能确认这些基本门电路的正确性。 再将“与”门、 “或”门、 “非”门等门电路进行组合，形成更为复杂的组合电路。布尔 代数与数字逻辑是判断组合电路正确性的工具。 微处理器、内存储器等就是不断组合已有的门电路、组合电路，并将其集成在一块芯片 上所形成的。 3. 计算的实现：程序级的实现，即图灵机 图灵认为：所谓计算就是计算者(人或机器)对一条两端可无限延长的纸带上的一串 0 或 1，执行指令一步一步地改变纸带上的 0 或 1，经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的 符号串的变换过程。基本思想： “基本动作”就是机器将输入转变为输出， “指令”是对基本 动作的控制， “程序”是有先后次序关系的指令串即控制规则， “自动执行”是依控制规则自 动将输入处理为输出， “输入/输出”及“程序”均用符号表达及最终由 0 和 1 表达。 上述思想可用形式化模型表达。图灵机是一个七元组 P = (Q, , , , q0, B, F )，其中 Q 是有穷状态集，是有穷输入字符集， 是有穷输入带字符集，＝<q,X,Y,R/L/N,p>是状 态转移函数，表示：在当前状态 q 下，将字符 X 转换为字符 Y,同时，控制纸带向左、向右 移动或不动，然后将状态改为 p。q0 是初始状态，B 是空格符，F 是有穷终结状态集。 图灵机模型被认为是计算机的基本理论模型， 即计算机是使用相应的程序来完成任何设 定好的任务，是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路，一个问题的求解可以通过构 造其图灵机(即程序)来解决。图灵认为：凡是能用算法方法解决的问题也一定能用图灵机解 决; 凡是图灵机解决不了的问题任何算法也解决不了，此即图灵可计算性问题。 4. 冯.诺依曼计算机和存储程序思想 冯.诺依曼计算机的五大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 其中运算器负责执行逻辑运算和算术运算，控制器负责读取指令、分析指令并执行指令，以 调度运算器进行计算， 存储器负责存储数据和指令， 输入设备负责将程序和指令输入到计算 机中，输出设备是将计算机处理结果显示或打印出来。 冯.诺依曼计算机的基本思想是存储程序的思想，即程序在执行之前事先存储在存储器 中，这样机器就可连续地从存储器中读取指令执行指令，实现连续自动的计算。 2-4
第1章1命题符号化及联结词
去。当被问战士回答“否”，则逻辑学家开启另一门从容离去。
分析：如果被问者是诚实战士，他回答“对” 。则另 一 名战士是说谎战士，他回答“是”，那么，这扇门 不是死亡门。
如果被问者是诚实战士，他回答“否”。则另 一名是说谎战士，他回答“不是”，那么，这扇门是 死亡门。
说明:在数理逻辑中，即使p、q没有内在联系， 但仍有意义.
(5)等价式:p，q 为两命题，复合命题“p 当且仅当 q” 称作 p 与 q 的等价式，记作 p q，符号“ ”称作等价 联结词，p q 为真当且仅当 p 与 q 的真值相同。
Байду номын сангаас
p
q p q
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
例1.6 1）集合A中没有元素当且仅当集合A是空集。 2）当王刚心情愉快时，他唱歌；反之，当 他唱歌时，一定心情愉快。 3）三角形三边相等的充要条件是三个角相等。 4) 2+2=5的充要条件是太阳从西边升起。
罗素将集合分为两类，一类是集合 A 本身是 A 的一个
元素，即 A A；另一类是集合 A 本身不是 A 的一个
元素，即 A A 。构造一个集合 S：S={A|AA},问 S 是
不是它自己的一个元素。即 S S 还是 S S 。
原子命题： 称由简单陈述句构成的命题为简单命题
或原子命题，
命题符号化：用小写英文字母(或带下标)p,q，r，…， pi , qi , ri , ……表示命题，称为命题符号化．用数字 1（或 T）表示真，用 0(或 F)表示假，则任何命题的真值不是 1 就是 0，但决不可能既可以为 1 又可以为 0。
大学计算机—计算思维导论CAP教学大纲
大学计算机—计算思维导论CAP教学大纲计算手段已发展为科学研究第三种手段，研制和应用各学科相关计算系统，计算+、互联网+、大数据+，智能+，最本质就是计算思维，计算思维已成为各专业学生都应掌握的思维方式，与计算思维融合，是各学科学生创新的源泉。
本课程为你介绍计算学科所蕴含的经典的计算思维，是所有本科生必修的通识教育课程。
本课程是大学先修课，即你在高中阶段或上大学之前完成本课程的学习并获得结课认证证书后，在入学时参加必要的测试考核（主要确认你确实学习过），通过后则你可在大学阶段免修该课程直接获得学分，这样为你大学的学习节省时间和精力，使你在大学期间可做更多自己想要做的事情。
《大学计算机》是一门什么课程呢？(1)大学计算机是面向大学一年级学生开设的，与大学数学、大学物理有一样地位的通识类思维教育课程。
它不是讲授计算机及其软件(如Office，Access，IE等)如何使用的课程；它也不是仅仅训练学生程序设计内容的课程；它是讲授每个大学生都应具备的计算思维的课程，大学生创造性思维培养离不开计算思维的培养。
(2)计算思维是互联网与信息时代每个人都应具备的一种思维方式。
互联网公司(如阿里巴巴、Facebook、Apple、腾讯等)的成功应归属于计算思维运用的成功；1998年诺贝尔化学奖授予一个量子化学计算手段的研究者说明：计算思维对非计算机学科人才实现复合性跨学科创新是非常重要的。
(3)大学阶段应更多地训练“思维”，而不应仅着眼于“知识”即事实的学习。
计算机学科知识的膨胀速度是非常快的，“知识”的学习必须有所选择，因此应学习计算机学科经典的、对人们现在和未来有深刻影响的思维模式；“知识”随着“思维”讲解而介绍,“思维”随着“知识”的贯通而形成，“能力”随着“思维”的理解而提高。
《大学计算机》课程应围绕着大学计算思维教育空间-计算之树，进行内容的组织和学习。
(I)计算与程序，主要讲授计算与计算思维，符号化、计算化和自动化，计算系统与程序构造，程序构造方法：递归与迭代，这些是由社会/自然到计算的、最基本的抽象和自动化机制；--理解计算机最本质的内容。
计算思维与大学计算机课程改革的基本思路_战德臣
中国大学教学 2013年第2期56 战德臣，哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院教授；聂兰顺，哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院副教授。
计算思维与大学计算机课程改革的基本思路战德臣 聂兰顺摘要：当前已经形成了“大学计算机”课程核心价值就是培养学生的“计算思维”、应该以计算思维为导向进行大学计算机课程改革的共识。
但怎样培养计算思维，大学计算机课程究竟讲授什么内容才是培养计算思维，非计算机专业学生对计算思维的需求究竟是什么？针对这些问题，本文从计算技术与计算系统的发展阐述了“核心”的计算思维，给出了大学计算机所面对的知识空间，进而通过分析非计算机专业学生未来对计算思维能力的需求，给出了大学计算机课程改革的一个解决方案。
关键词：计算思维；大学计算机；计算系统；非计算机专业从20世纪90年代末期教育部倡议在大学开展“计算机文化”教育开始，经历了以流行软件学习与掌握为主的“计算机文化基础”教育阶段，以素养与应用驱动的计算机共性知识讲授为主的“计算机应用基础”教育阶段。
随着认识的不断深入，一些问题和矛盾也困惑着人们，如面对专业教育与计算机教育平衡的学时数问题、面对快速发展的计算机技术的教学内容取舍问题、理论内容与应用技能的教学与训练平衡问题等。
在这样的背景下，陈国良院士和李廉教授发起并组织了若干次关于“计算思维”的研讨会，对什么是“计算思维”及计算思维与理论思维、实验思维的关系作出了科学的论述。
教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会和高等教育出版社等组织了若干次大学计算机论坛，探讨了“计算思维”的形式和内涵等。
以哈尔滨工业大学、浙江大学等为代表的高等院校已经对“大学计算机”的计算思维教学做了若干年的改革实践，积累了很多经验，C9院校联合发表了关于以计算思维改造大学计算机课程的联合声明，这些都为大学计算机面向计算思维教育的改革奠定了很好的基础。
可以说大家已经形成了“大学计算机”课程的核心价值就是培养学生的“计算思维”、应该以计算思维为导向进行大学计算机课程改革的共识，面向“计算思维”的大学计算机教育的基本思路已经深入人心。
第2章 符号化、计算化与自动化
第2章符号化、计算化与自动化在我们的生活中，藏着好多奇妙的魔法，这就是符号化、计算化与自动化。
现在，就让我们一起去揭开它们神秘的面纱！符号化：生活中的小密码。
想象一下，你走在马路上，看到了一个大大的红色牌子，上面写着“停”字。
这个“停”字就是一种符号！它告诉我们要停下来，不能再往前走。
就像我们在学校里，老师会用小红花来奖励表现好的同学，小红花也是一种符号，它代表着老师对我们的表扬。
再比如说，我们去超市买东西，商品上都有价格标签，那些数字也是符号哦。
它们告诉我们这个东西要花多少钱。
通过这些小小的符号，我们就能明白好多好多的信息，是不是很神奇？计算化：生活中的数学小游戏。
计算化，就像是我们玩的数学小游戏。
比如说，你和小伙伴们一起分糖果，一共有10颗糖果，要平均分给5个小伙伴，那每个小伙伴能分到几颗？这时候我们就要用到计算，10除以5等于2，所以每个小伙伴能分到2颗糖果。
还有哦，我们去坐公交车的时候，要算一算自己带的钱够不够买车票。
如果车票是2元钱，我们有5元钱，那就可以算出还剩下3元钱。
计算化在我们的生活中无处不在，它能帮我们解决好多问题。
自动化：生活中的神奇小帮手。
自动化就更有趣！它就像有一双看不见的手，能帮我们做很多事情。
比如说，我们家里的洗衣机，只要把脏衣服放进去，按下按钮，它就会自己开始工作，一会儿就能把衣服洗得干干净净的。
还有自动电梯，我们站进去，按下楼层按钮，它就会带着我们稳稳地上升或者下降，可方便。
就好像有个小精灵在默默地为我们服务。
符号化、计算化与自动化就像我们生活中的魔法，让我们的生活变得更加方便、有趣。
让我们一起去发现生活中更多的魔法！。
第六章 计算与计算思维
自动计算
自动计算要解决的几个问题: 表示-存储-执行 “数据”的表示 “计算规则”的表示：程序 数据与计算规则的“自动存储” 计算规则的“自动执行”
a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c
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大学计算机基础与计算思维
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训练与实践 不断训练，不断理解， 才能找出本质，才能创
联想与贯通
浮想联翩，由 此及彼，才能
新“看山贯通，看得远发，现“看山不是山，看水不是水”
才能认识准确 “衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴” 概念与知识
“看山是山，看水是水”
“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”
• 复杂计算：需要研究简化的方法、规则。如一元二次方程解的公 式等。
f(x)，函数，计算规则及其简化计算方法，便于人应用规则进行 计算，获得计算结果
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机器计算
知道计算规则，但超出人的计算能力，无法获得计算结果
自然界的本质是计算，但计算的本质必须用实验探索。
• 世界的底层规则是简单的、决定性的，但是这些规则生成 的人类行为却极端复杂。
• 我认为宇宙像pi一样，虽然无穷无尽但可以计算到任意精 度。
• 审视一下新出现的关于自然界的模型，我们会看到，基于 程序的发现，将逐渐取代基于方程的发现。
• 如果我们真的建立了宇宙的模型，一切都可计算，那么全 部物理问题就还原成了数学。
进行各 学科研 究和创 新
第二讲：符号化,计算化,自动化
思路：语义符号化--符号计算化--计算01化--01自动化--分层构造化--构造集成化1。
语义符号化定义：将现象定义为符号，进行符号组合，利用符号组合表达自然现象。
解释：将现象符号化为01及其组合，再进行01组合的变化以及进行基于01的计算，最后语义化为现象变化规律。
目的：进行基于符号的演算，即符号组合的变化方式。
关键：区分与命名，形成术语体系。
本质：抽象与具体化。
例子：易经。
天为现象，乾为本体，用体可为父，首，马等。
2。
符号计算化（思维符号的表达与计算）逻辑：世物因果之间所遵循的规律，视线始终普适的思维方式。
逻辑的基本表现形式是命题与推理。
命题是一个判断语句，内容为真或假。
推理是由简单命题判断推导得出复杂命题判断结论的过程。
四种基本逻辑运算（1为真，0为假）与AND：全真才真，有假则假。
0AND0=0，0AND1=0，IAND0=0，1AND1=1或OR：有真则真，全假才假。
0OR0=0，0OR1=1，1OR0=1，1OR1=1非NOT：非真则假，非假则真。
NOT0=1，NOT1=0异或XOR：相同为假，不同为真。
0XOR0=0，1XOR1=0，0XOR1=1，1XOR0=13。
计算01化（处理数值性信息即算术运算，处理非数值性信息即编码）数值性信息进位制：用数码和带有权值的数位来表示有大小关系的数值性信息的表示方法。
为啥用二进制：可与逻辑运算统一，元器件容易实现二进制：01八进制：01234567十进制：0123456789十六进制：0123456789ABCDEF（分别代表10，11，12，13，14，15）例如：(11110101)2=（365）8=(245)10=(F5)16=(0F5)16,表示数时，前面可以加无数个零，不影响数的大小。
符号咋办呢？----机器数的原码，反码，补码。
机器数：n+1位二进制数中第n+1位表示符号，0表示正数，1表示负数。
真实数值（真值）：带符号的n位二进制数正数的原码，反码，补码是一样的。
数据与计算必修1知识点复习(第一、二、三章)课件
什么是算法(algorithm)?
算法就是解决问题 的方法和步骤
• 算法有优劣之分 • 解决问题的步骤多少不
是衡量算法优劣的依据
算法的特征：
• 有穷性：算法的步骤必须是有限的 • 确定性：算法每一步必须有明确的意义 • 输出：算法必须保证有结果输出，可以有一
个或者多个 • 输入：算法可以有0个或多个输入 • 可行性：原则上用纸笔也可精确算出结果
• 智慧：是应用知识解决问题的实践创新能力。 • 智慧是达到预定目标，所具有获取、选择、应用知识解决问题的实践创新能力
第二章 知识和数字化学习
2.2数字化学习与创新 数字化工具与资源
1.思维导图
2.网络画板
电压 电流 电阻之间的关系
2.实验类平台
总结：
1.数字化工具与资源的优势
1.获取便捷 2.形式多样 3.资源共享 4.平台互动 5.内容扩展
真伪性 时效性
价值相对性
第一章 知识点补充(结合题目使用)
认识二进制、八进制、十六进制与十进制的关系
第一章 知识点补充(结合题目使用)
二进制
存储基本单位是字节（Byte简称B）。一个字节由8个二进制位（bit）组成。 一个字符用一个字节，也就是8个二进制位存储。 一个汉字用2个字节，也就是16个二进制位存储。 其他常用单位： 千字节（KB，1KB=1024B） 兆字节（MB，1MB=1024KB=1024×1024B） 吉字节（GB，1GB=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B）
结束
流程框图标准
美国国家标准化协会 (American National Standard
Institute,简称ANSI)
开始结束框 输入输出框 处理框 判断框 流程线
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。