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计算思维导论——一种跨学科的方法

课件处为本书教案及素材。国防科技大学李暾老师倾力写作;本书强调系统化的问题求解和计算思维两个“A”(Abstraction & Automation)的威力:结合计算机科学相关的知识,探讨计算思维在这些问题的解决上的体现,以及一些基本的问题求解策略。

作者:李暾
定价:29
印次:1-1
ISBN:9787302442257
出版日期:2016.09.01
印刷日期:2016.09.01

本书兼顾计算机科学基础知识和计算思维,以通俗易懂的方式介绍计算思维如何应用于各学科领域(含计算机科学)解决问题。本书以Python作为实践语言,展现利用计算思维解决问题方法的实现。通过这种跨学科应用问题求解的学习和实践,希望培养学生主动在各专业学习中利用计算思维的方法和技能,进行问题求解的能力和习惯,并能动手解决具有一定难度的实际问题。 本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材,也可以作为计算思维爱好者的读物。

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···························································· 前言Foreword从2008年开始,以计算思维的培养为主线开展计算科学通识教育,逐渐成为国内外计算机基础教育界的共识。2010年首届“钱学森创新拓展班”开始,作者就不断地在“大学计算机基础”课程中尝试计算思维基本概念、能力和技能的讲授以及能力培养。通过调整课时和授课内容比例,不断加大计算思维内容的比重。经过近5年的摸索,对计算思维的教学内容、授课方式、实践环节等有了很清楚的认识,形成了明确的思路,积累了大量的资料,才有了本书的成书。 编写本书的指导思想是兼顾计算机科学基础知识和计算思维,以计算思维授课内容为主,将原来的数据表示、计算机硬件、网络等知识穿插进来,选择Python作为实践语言,授课内容更偏重于计算思维如何应用于各领域解决问题,各领域包括计算机科学领域。实践内容将在授课内容的基础上进行拓展,并要求运用Python及相关的配套库进行问题求解练习。最终,我们希望通过这种跨学科应用求解的讲授和实践,培养学生在理解计算机系统的基础上,主动在各自专业学习中利用计算思维的方法和技能,进行问题求解的能力和习惯,能动手解决具有一定难度的实际问题。 考虑到对大部分学生来说,“大学计算机基础”课可能是大学期间的少数几门计算机科学相关课程之一,因此,本讲义更强调广度,涉及很多领域,使得学生在今后的学习、生活和工作中碰到问题时,可以考虑该问题是否能有计算的解决方法,并能借助计算思维和计算装置完成任务。本书在选择应用领域和案例时,着重在那些易于理解、不需要掌握算法和程序设计就能解决的问题上,因此,本书不会讲解算法,而是着重于如何利用计算思维理解和解决问题,展现计算思维在问题求解、系统构造、理解人类行为等方面发挥的重要作用。 本书的主要目标是帮助读者理解和掌握计算思维解决问题的基本方法和技能,并能较为熟练地应用这些方法和技能有效地解决其他问题。通过本课程的学习,将学会如何利用计算思维构造问题◆计算思维导论——一种跨学科的方法求解框架、如何对问题进行抽象和建模、如何将数学或物理上的模型转换为能自动执行的模型等。总之,理解和掌握计算思维及计算机问题求解的艺术。 本书适用于计算机专业和非计算机专业一年级新生,不要求有计算机程序设计经验,并且也不是以程序设计为主要内容,而是要求学生专注于理解计算思维求解问题的方法和技能。一些Python语言基础知识的介绍是帮助学生阅读和理解讲义中给出的Python程序,并能在理解的基础上,对这些程序进行小修改就能实践自己的问题求解方法。 本讲义的内容分为三部分,强调系统化的问题求解和计算思维两个A(Abstraction & Automation)的威力。 (1) 第一部分是计算导论,介绍计算思维的基本概念和基本技能、计算机问题求解的方法和本质,以及Python语言简介。 (2) 第二部分结合计算机科学相关的知识,探讨计算思维在这些问题的解决上的体现,以及一些基本的问题求解策略。 (3) 第三部分结合一些实际的应用背景和热点话题,介绍计算思维在解决实际问题上的体现。 通过本书的学习,希望读者最后将能: (1) 列出计算思维的基本概念,较为熟练地利用本书所讲计算思维技术进行问题求解。 (2) 说出计算思维和计算机问题求解的本质。 (3) 能用程序设计语言,如Python,表达计算。 (4) 能利用系统化的问题求解方法,完成从规划问题求解步骤,到用程序正确地表达计算整个完整的问题求解过程。 (5) 掌握一些常用的计算方法和计算工具,如随机方法、图、模拟等。 (6) 列出一些计算思维在各领域的应用案例,以及计算思维在其中发挥的重要作用。 由于本书编写时间仓促,加之作者水平有限,书中难免出现谬误,恳请读者不吝赐教。 编者2016年5月

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  • l   跨学科,兼顾广度与深度,理论与技能相结合。

    l   实例丰富且源自生活,可读性强。

    l   计算机基础知识作为计算思维的案例,更易理解。

    l   读者对象广泛,零基础要求。

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    l   计算机基础知识作为计算思维的案例,更易理解。

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    目录Contents第一部分计算思维导论

    第1章计算概论31.1计算3

    1.2小结9

    习题9

    第2章Python简介10

    2.1Python基本元素10

    2.1.1对象、表达式和数值类型11

    2.1.2变量和赋值12

    2.2分支语句14

    2.3str类型与输入15

    2.4循环16

    2.5内置数据结构18

    2.5.1列表18

    2.5.2元组20

    2.5.3字典22

    2.6函数22

    2.7文件25

    2.8小结26

    习题26

    第3章计算思维与计算机问题求解29

    3.1计算思维29

    3.2计算机问题求解32◆计算思维导论——一种跨学科的方法目录3.3算法复杂度36

    3.4计算机问题求解的核心方法38

    3.5小结42

    习题42

    第二部分计算机科学篇

    第4章递归494.1定义及应用49

    4.2递归与数学归纳法53

    4.2.1最大子集问题53

    4.2.2排序56

    4.3动态编程58

    4.4小结60

    习题60

    第5章信息、信息表示及处理62

    5.1信息论基础62

    5.2信息的数字化64

    5.2.1数值的数字化65

    5.2.2字符的数字化67

    5.2.3声音的数字化69

    5.2.4图像的数字化70

    5.3数据压缩71

    5.3.1Huffman编码72

    5.3.2Python实现75

    5.4信息加解密78

    5.5小结87

    习题87

    第6章面向对象程序设计89

    6.1Python面向对...

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