沈鑫剡编著《计算机基础与计算思维》第1章配套ppt课件.ppt

理论思维以数学为基础 实验思维以物理等学科为基础 计算思维以计算机科学为基础 一、计算思维定义和内涵 二、计算思维内涵 计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题阐释成如何求解它的思维方法。 计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码的编码解码方法，是一种多维分析的类型检查方法。 计算思维是一种采用基于关注点分离（Separation Of Concerns，SOC）来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统设计的方法。 计算思维是一种选择合适的方式陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法。 计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。 计算思维是利用启发式推理寻求解答，即在不确定情况下进行规划、学习和调度的思维方法。 计算思维是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。 三、计算思维能力培养过程 一是让学生充分了解计算机能够做什么，如何做。 二是让学生充分了解计算机技术的发展和应用对其他学科产生的巨大影响。 三是挖掘计算机解决各种问题的普遍性原理和方法。 1.3 计算机引发的新的领域和问题 本讲主要内容 计算机引发的新的领域 计算机引发的问题 一、计算机引发的新的领域 数值计算 数值计算是一门研究运用计算机获得数学问题的数值解的理论和方法的课程。 信息加密解密 在采用现代加密解密算法和足够长度密钥的前提下，只要保证密钥的必威体育官网网址性，在密文有效期内破译密文已经是不可能的事情。 CAD、BIM和逆向工程 CAD是指利用计算机及其图形设备辅助设计人员完成设计工作的一种技术。 BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目中各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。 逆向工程是根据已有的东西和结果，通过分析来推导出具体的实现方法的一种技术。 一、计算机引发的新的领域 计算社会科学 计算社会科学是基于互联网无论广度，还是深度都前所未有的数据采集、分析能力而发展起来一门新兴学科。 一、计算机引发的新的领域 二、计算机引发的问题 隐私问题 公共安全 对劳动力的负面影响 健康问题 环境影响 计算机基础与计算思维 ? 2006工程兵工程学院 计算机教研室 计算机基础与计算思维 第一章 第1章 概述 图灵机模型 冯.诺依曼结构 抽象和自动化含义 计算机解决问题过程 第1章 难点和重点学习思路 第1章　概述 本章重点： 计算机发展过程； 计算思维定义与内涵； 计算机引发的新的领域和问题。 1.1 计算机发展过程 本讲主要内容 计算机定义 计算机先驱——图灵机 冯.诺依曼结构 计算机系统 计算机硬件发展过程 计算机分类 计算机技术现状与趋势 一、计算机定义 计算机是一种电子设备，能够在存储于存储器中的指令控制下完成某种操作，这种操作主要是对数据按照指定规则进行处理，并产生处理结果。本次数据处理结果可以存储起来，作为下一次数据处理的源数据。 计算机特点：抽象和自动化 抽象 用二进制数表示一切信息 用计算机指令能够实现的操作步骤描述问题解决过程 自动化 一系列指令描述运算过程的步骤及涉及的数据 计算机自动执行一系列指令 一、计算机定义 二、计算机先驱——图灵机 图灵其人 计算机科学之父 人工智能之父 图灵机模型发明者 计算机最高奖项——图灵奖 讨论图灵机的目的 抽象含义 自动化的含义 算法含义 实现自动计算装置 引申出现代计算机结构——冯.诺依曼结构 二、计算机先驱——图灵机 无线长度带子：每一格可以读写符号集中符号 读写头：读出或写入当前位置符号 控制器：完成状态转换 控制器和读写头每次可以左右移动一格 二、计算机先驱——图灵机 指令由以下内容组成 控制器当前状态； 读写头读到的符号； 用于取代读写头当前位置符号的符号（新写入符号）； 控制器转换后的状态； 读写头移动方向（左移、右移、保持不动）。 二、计算机先驱——图灵机 指令用五元组（qi，Sj，Sk，ql，D）表示 qi表示控制器当前状态； Sj表示读写头当前位置读到的符号（包括空格符）； Sk表示读写头新写入当前位置的符号（包括空格符）； ql表示控制器转换后的状态； D表示读写头移动方向 。 二、计算机先驱——图灵机 二、计算机先驱——图灵机 X+1计算过程（x=111111） 符号集{0,1,b} 状态集{q1,q2,q3,H} q1初始状态，读写头指向末位； q2读写头指向其他位，进位c=0 q3读写头指向其他位，进位c=1 H停机状态 二、计算机先驱——图灵机 指令集（规则集） （q1，0，1，q2，L） （q1，1，0，q3，L） （q2，0，0，q2，L） （