《计算机科学导论》课件2.pptVIP

计算机科学导论

课程概述1课程目标掌握计算机科学基础知识2学习内容理论基础与实际应用相结合考核方式

计算机科学的定义计算机科学的本质研究信息处理的系统理论与技术与其他学科的关系与数学、电子工程、认知科学等密切相关

计算机科学的历史1早期计算设备算盘、差分机、分析机2电子计算机ENIAC(1946年)，第一台通用电子计算机3现代计算机冯·诺依曼架构奠定了现代计算机基础

计算机科学的基本概念数据与信息原始数据经过处理转化为有意义的信息1算法解决问题的明确步骤和规则2程序按照算法编写的计算机可执行指令集3

计算思维1解决复杂问题应用计算机科学思维方式2关键能力抽象、分解、模式识别、算法设计3广泛应用跨学科领域的通用思维方法

计算机硬件基础冯·诺依曼架构存储程序计算机的基本框架中央处理器(CPU)计算机的大脑，执行指令和运算总线系统连接各硬件组件的数据通道

存储系统主存储器RAM：快速但易失的临时存储辅助存储器硬盘、SSD：永久性数据存储设备存储层次从寄存器到云存储的多级结构

输入输出设备输入设备键盘、鼠标、扫描仪、摄像头输出设备显示器、打印机、扬声器复合设备触摸屏既是输入也是输出设备

计算机网络基础网络类型局域网(LAN)、广域网(WAN)、个人区域网(PAN)网络拓扑总线型、星型、环型、网状结构网络协议TCP/IP、HTTP、FTP规范通信规则

互联网11969年ARPANET诞生，互联网前身21989年万维网(WWW)发明，信息共享变得容易3现今覆盖全球，连接数十亿设备

操作系统概述资源管理分配和调度计算机硬件资源1用户接口为用户提供与计算机交互的界面2程序执行加载和运行用户程序3文件管理组织和控制文件的存储和访问4

常见操作系统各系统有不同特点和适用场景

文件系统文件组织层次目录结构存储和管理数据文件操作创建、读取、写入、删除等基本功能存储管理分配和回收磁盘空间

程序设计语言概述高级语言接近人类语言，易于学习和使用PythonJava低级语言接近机器语言，性能高但难学汇编语言机器语言

常见编程语言Python简洁易学，广泛应用于AI、数据科学Java跨平台，企业级应用开发首选C/C++高性能，系统级编程的标准选择

程序设计基础顺序结构按照语句的先后顺序执行选择结构根据条件执行不同的代码块循环结构重复执行特定代码块直到条件不满足

数据类型基本数据类型整数、浮点数、字符、布尔值复合数据类型数组、字符串、结构体、类引用数据类型指针、引用等间接访问数据的类型

函数与模块化编程1函数定义封装可重用代码块，提高代码复用性2参数传递值传递、引用传递、指针传递3返回值函数执行结果的输出4模块化设计将程序分解为功能独立的模块

面向对象编程类与对象类是对象的模板，对象是类的实例1封装隐藏内部实现，只暴露必要接口2继承子类继承父类的属性和方法3多态同一接口调用不同实现4

软件工程基础需求分析明确软件需要实现的功能设计制定实现方案和架构编码实现按照设计编写程序代码测试验证软件功能和质量维护修复问题和功能升级

数据结构基础数组连续内存空间存储同类型数据链表非连续节点通过指针连接栈和队列特殊操作规则的线性结构

树形结构二叉树每个节点最多有两个子节点二叉有哪些信誉好的足球投注网站树左子树值小于根节点，右子树值大于根节点平衡树特殊二叉树，保持平衡以提高效率

图结构图的表示邻接矩阵、邻接表存储复杂关系图的遍历深度优先有哪些信誉好的足球投注网站、广度优先有哪些信誉好的足球投注网站图的应用社交网络、地图导航、网络路由

算法设计与分析1算法正确性能够正确解决问题2时间复杂度算法执行所需时间的度量3空间复杂度算法执行所需空间的度量

排序算法值表示O(n^x)复杂度，数值越小效率越高

有哪些信誉好的足球投注网站算法线性有哪些信誉好的足球投注网站顺序查找，时间复杂度O(n)二分有哪些信誉好的足球投注网站分治法，时间复杂度O(logn)哈希有哪些信誉好的足球投注网站通过哈希函数，平均时间复杂度O(1)

数据库基础1关系型数据库以表格形式存储和管理数据2SQL语言结构化查询语言，操作数据库的标准3数据完整性确保数据的准确性和一致性4事务处理保证操作的原子性、一致性、隔离性和持久性

数据库管理系统不同DBMS适用于不同应用场景

大数据概述数据量大PB级以上的数据规模1多样性结构化、半结构化和非结构化数据2高速度数据生成和处理速度快3价值密度低需要分析挖掘才能发现价值4

人工智能基础11950年代AI概念提出，图灵测试21980-90年代专家系统兴起，AI冬季32010年后深度学习突破，AI迅速发展

机器学习监督学习使用标记数据训练模型无监督学习从无标记数据中发现模式强化学习通过奖惩机制学习最优策略

深度学习神经网络模拟人脑结构的计算模型深度架构多层神经网络提取复杂特征应用领域图像识别、语音处理、自然语言处理

计算机图形学基础2D图形平面图像的生成和处理3D图形三维模型的构建和渲染

计算机视觉1图像处理滤波、增强、分割等基本操作