計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論
定 價(jià):28.6 元
- 作者:董榮勝編著
- 出版時(shí)間:2013/2/1
- ISBN:9787040367874
- 出 版 社:高等教育出版社
- 中圖法分類:TP3
- 頁(yè)碼:299
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16K
《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》根據(jù)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、IEEE-CS和ACM對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的要求,在學(xué)科思想方法這個(gè)較高的層面將學(xué)科知識(shí)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái),避免了學(xué)科知識(shí)的雜亂堆積,有助于課程的教與學(xué),也有助于學(xué)生計(jì)算思維能力的提高。 《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》主要內(nèi)容有:計(jì)算學(xué)科專業(yè)名稱的演變及培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn),學(xué)科知識(shí)體與核心課程,“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的構(gòu)建,計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論,學(xué)科的基本問(wèn)題,學(xué)科中的抽象、理論和設(shè)計(jì)3個(gè)學(xué)科形態(tài),學(xué)科中的核心概念、數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)科學(xué)方法,社會(huì)與職業(yè)問(wèn)題,以及學(xué)科若干問(wèn)題的探討與學(xué)科未來(lái)教育的展望等。為了使讀者更好地理解和掌握書中的內(nèi)容,《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》在第1版的基礎(chǔ)上,增加了大量的實(shí)例和習(xí)題。 《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》可作為高等學(xué)!坝(jì)算機(jī)導(dǎo)論”或“計(jì)算思維導(dǎo)論”等課程的教材或參考書,還可供有關(guān)專業(yè)的學(xué)生、教師和科技人員參考。
《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》是長(zhǎng)期課程建設(shè)及教學(xué)研究與實(shí)踐的結(jié)果。《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》以計(jì)算思維能力的培養(yǎng)為核心,用嚴(yán)密的方法將學(xué)生引入計(jì)算學(xué)科各個(gè)富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)十多年的研究、實(shí)踐和建設(shè),以《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》為主要內(nèi)容的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程被評(píng)為國(guó)家精品課程。
《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》抓住課程關(guān)鍵,注重內(nèi)容的合理性、系統(tǒng)性,以及在教學(xué)上的可操作性。《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》抓住課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,基于學(xué)科認(rèn)知模型對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)化的梳理,將學(xué)科中一些看似零亂的知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),精選并構(gòu)造了大量實(shí)例,增強(qiáng)了《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》在教學(xué)上的可操作性。
《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》追蹤國(guó)際計(jì)算機(jī)教育動(dòng)態(tài),從學(xué)科的思想方法人手講授學(xué)科的本質(zhì)和核心概念,可以有效地提高學(xué)生的計(jì)算思維能力!丁笆濉逼胀ǜ叩冉逃究茋(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》根據(jù)IEEE-CS和ACM對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程嚴(yán)密性和挑戰(zhàn)性的要求,從學(xué)科的思想方法人手講授學(xué)科的本質(zhì)和核心概念,提供了與硬件優(yōu)先、算法優(yōu)先、程序優(yōu)先不同的,從學(xué)科認(rèn)知規(guī)律人手的教學(xué)模式,可以有效地提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。
《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》配有豐富的教學(xué)資源,極大地方便了教學(xué)。《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》有配套的學(xué)習(xí)網(wǎng)站,網(wǎng)站上有完整的電子教案、豐富的程序演示動(dòng)畫、大量的習(xí)題,以及與《“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論:思想與方法(第2版)》配套的存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)模擬平臺(tái),方便了計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的教與學(xué)。
計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的構(gòu)建問(wèn)題是計(jì)算教育面臨的一個(gè)重大問(wèn)題,在計(jì)算教育史上具有里程碑意義的美國(guó)的《計(jì)算作為一門學(xué)科》(Computing as a Discipline)報(bào)告認(rèn)為,該課程要用嚴(yán)密和富有挑戰(zhàn)性的方式培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)W科思維的能力,使學(xué)生領(lǐng)會(huì)學(xué)科的力量以及從事本學(xué)科工作的價(jià)值之所在。
經(jīng)過(guò)十幾年的教學(xué)實(shí)踐,美國(guó)這一教學(xué)理念已被國(guó)內(nèi)相當(dāng)多的人接受,而從計(jì)算思維,或者說(shuō)從更為具體的學(xué)科思想方法這個(gè)層面講授計(jì)算機(jī)科學(xué),更是得到了越來(lái)越多人的支持。
中國(guó)科學(xué)院院士陳國(guó)良教授多次指出,近代科學(xué)有一個(gè)趨勢(shì),就是定量化和精確化。而定量化和精確化正是計(jì)算學(xué)科的特征。因此可以預(yù)測(cè),近代科學(xué)的發(fā)展和突破,需要通過(guò)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。
計(jì)算推動(dòng)著人類科技的進(jìn)步,影響著各門學(xué)科的發(fā)展,并產(chǎn)生了一系列的新興學(xué)科,如計(jì)算生物學(xué)、計(jì)算物理學(xué)、計(jì)算化學(xué)、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)、計(jì)算社會(huì)學(xué)、計(jì)算地質(zhì)學(xué)、計(jì)算氣象學(xué)等。通過(guò)對(duì)生命系統(tǒng)的建模,可以看到,計(jì)算生物學(xué)正在改變著生物學(xué)家的思考方式。計(jì)算機(jī)科學(xué)對(duì)于生物學(xué)的貢獻(xiàn)絕不限于能夠在海量時(shí)序數(shù)據(jù)中搜索尋找模式規(guī)律,而是最終希望能夠通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法——計(jì)算的抽象和方法——揭示生命的奧秘。比如可以將DNA序列看作是圖靈機(jī)的紙帶,將DNA序列上的基因組數(shù)據(jù)看作是計(jì)算機(jī)的程序或數(shù)據(jù),通過(guò)基因組數(shù)據(jù)的變換來(lái)保證細(xì)胞生存的需要。當(dāng)然,也可以將生物病毒看作是一段DNA序列,它嵌入正常細(xì)胞中的DNA序列而導(dǎo)致細(xì)胞功能異常,這與一個(gè)計(jì)算機(jī)病毒嵌入正常程序而導(dǎo)致程序功能異常是類似的。這預(yù)示著未來(lái),人們不僅可以控制疾病,甚至還可以像編寫計(jì)算機(jī)軟件那樣去合成DNA序列,有目的地創(chuàng)造出生命。類似地,量子計(jì)算改變著物理學(xué)家的思考方式,納米計(jì)算改變著化學(xué)家的思考方式,算法博弈理論改變著經(jīng)濟(jì)學(xué)家的思考方式。另外,計(jì)算機(jī)科學(xué)也在改變天文學(xué)家、流行病學(xué)家,甚至數(shù)學(xué)家的研究方式,“算法”本身的研究不僅為數(shù)學(xué)的研究提供了新的機(jī)遇,而且還會(huì)加深人們對(duì)問(wèn)題的理解。
大學(xué),特別是正處于國(guó)家現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型期的中國(guó)大學(xué),應(yīng)該在一年級(jí)就講授學(xué)科中那些富有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,以及解決問(wèn)題的思維方式。
第1章 緒論.
1.1 引言
1.2 學(xué)科專業(yè)名稱的演變、學(xué)科描述及培養(yǎng)側(cè)重點(diǎn)
1.3 學(xué)科知識(shí)體和核心課程
1.3.1 計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)體及專業(yè)核心課程
1.3.2 計(jì)算機(jī)工程知識(shí)體及專業(yè)核心課程
1.3.3 軟件工程知識(shí)體及專業(yè)核心課程
1.3.4 信息技術(shù)知識(shí)體及專業(yè)核心課程
1.4 如何構(gòu)建“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程
1.5 計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論
1.6 本章小結(jié)
習(xí)題
第2章 學(xué)科的基本問(wèn)題
2.1 引言
2.2 對(duì)問(wèn)題進(jìn)行抽象的一個(gè)典型實(shí)例:哥尼斯堡七橋問(wèn)題
2.3 可計(jì)算問(wèn)題與不可計(jì)算問(wèn)題
2.3.1 梵天塔問(wèn)題
2.3.2 算法復(fù)雜性中的難解性問(wèn)題、P類問(wèn)題和NP類問(wèn)題
2.3.3 證比求易算法
2.3.4 P=?NP
2.3.5 RSA公開(kāi)密鑰密碼系統(tǒng)
2.3.6 -個(gè)不可計(jì)算問(wèn)題:停機(jī)問(wèn)題
2.3.7 旅行商問(wèn)題與組合爆炸問(wèn)題
2.3.8 找零問(wèn)題、背包問(wèn)題與貪婪算法
2.4 GOTO話句與程序的結(jié)構(gòu)
2.5 哲學(xué)家共餐問(wèn)題與計(jì)算機(jī)的資源管理
2.6 兩軍問(wèn)題與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
2.6.1 兩軍問(wèn)題
2.6.2 互聯(lián)網(wǎng)軟件的分層結(jié)構(gòu)
2.7 人工智能中的若干哲學(xué)問(wèn)題
2.7.1 圖靈測(cè)試
2.7.2 西爾勒的“中文屋子”
2.7.3 計(jì)算機(jī)中的博弈問(wèn)題
2.8 計(jì)算機(jī)科學(xué)各主領(lǐng)域及其基
本問(wèn)題
2.9 本章小結(jié)
習(xí)題二
第3章 3個(gè)學(xué)科形態(tài)
3.1 引言
3.2 一個(gè)關(guān)于“學(xué)生選課”的例子
3.2.1 對(duì)“學(xué)生選課”例子的感性認(rèn)識(shí)
3.2.2 對(duì)“學(xué)生選課”例子的理性認(rèn)識(shí)
3.2.3 “學(xué)生選課”系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)
3.3 抽象形態(tài).
3.4 理論形態(tài)
3.5 設(shè)計(jì)形態(tài).
3.6 3個(gè)學(xué)科形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系
3.7 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展及其3個(gè)學(xué)科形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系
3.7.1 自然語(yǔ)言與形式語(yǔ)言
3.7.2 圖靈機(jī)與馮·諾依曼計(jì)算機(jī).
3.7.3 機(jī)器指令與匯編語(yǔ)言
3.7.4 以虛擬機(jī)的觀點(diǎn)來(lái)劃分計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)
3.7.5 高級(jí)語(yǔ)言
3.7.6 應(yīng)用語(yǔ)言
3.7.7 自然語(yǔ)言
3.7.8 小結(jié)
3.8 計(jì)算機(jī)科學(xué)各領(lǐng)域3個(gè)學(xué)科形態(tài)的主要內(nèi)容
3.9 本章小結(jié)
習(xí)題三
第4章 學(xué)科中的核心概念
4.1 引言
4.2 算法
4.2.1 算法的歷史簡(jiǎn)介
4.2.2 算法的定義和特征.
4.2.3 算法實(shí)例.
4.2.4 算法的表示方法
4.2.5 算法分析
4.2.6 常用的兩類算法:搜索與排序
4.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念
4.3 2基于Vcomputer機(jī)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述
4.3.3 基于Vcomputer機(jī)器的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)
4.3.4 基于Vcomputer機(jī)器的數(shù)據(jù)昀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)l
4.4 程序
4.5 軟件
4.6 硬件
4.7 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和表示
4.7.1 進(jìn)位制數(shù)及其相互轉(zhuǎn)換
4.7.2 原碼、反碼、補(bǔ)碼及其轉(zhuǎn)換
4.7.3 字符、字符串和漢字
4.7.4 圖像
4.7.5 聲音
4.8 CC1991報(bào)告提取的核心概念
4.9 本章小結(jié)
習(xí)題四
第5章 學(xué)科中的數(shù)學(xué)方法
5.1 引言
5.2 數(shù)學(xué)的基本特征
5.3 數(shù)學(xué)方法的作用
5.4 計(jì)算學(xué)科中常用的數(shù)學(xué)概念和術(shù)語(yǔ)
5.4.1 集合
5.4.2 函數(shù)和關(guān)系
5.4.3 代數(shù)系統(tǒng)
5.4.4 字母表、字符串和語(yǔ)言
5.4.5 定義、定理和證明
5.4.6 必要條件和充分條件
5.5 證明方法
5.5.1 直接證明法和間接證明法
5.5.2 反證法
5.5.3 歸納法
5.5.4 構(gòu)造性證明
5.6 遞婦和迭代
5.6.1 遞歸
5.6.2 迭代
5.7 隨機(jī)數(shù)和蒙特卡洛方法
5.7.1 隨機(jī)數(shù)
5.7.2 蒙特卡洛方法
5.8 公理化方法
5.8.1 理論體系
5.8.2 公理化方法的基本概念
5.8.3 實(shí)例
5.9 形式化方法
……
第6章 學(xué)科中的系統(tǒng)科學(xué)方法
第7章 社會(huì)與職業(yè)問(wèn)題
第8章 探討與展望
附錄A CC2001中的計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)體
附錄B Armstrong公理系統(tǒng)
附錄C 哲學(xué)家共餐問(wèn)題的模型檢驗(yàn)
附錄D m+O=m的定理證明
索引
參考文獻(xiàn)
語(yǔ)言、文法以及自動(dòng)機(jī)有著密切的關(guān)系。語(yǔ)言由文法產(chǎn)生,文法是一種數(shù)學(xué)模型,是建立在有限集合上的一組變換(運(yùn)算)。因此,根據(jù)代數(shù)系統(tǒng)的定義,也可以將文法看作是一種代數(shù)系統(tǒng),而語(yǔ)言正是由這種代數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的。
計(jì)算機(jī)使用的語(yǔ)言是一種形式語(yǔ)言,形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論密切相關(guān),并構(gòu)成計(jì)算機(jī)科學(xué)重要的理論基礎(chǔ),在形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論中,語(yǔ)言又可分為短語(yǔ)結(jié)構(gòu)語(yǔ)言、上下文有關(guān)語(yǔ)言、上下文無(wú)關(guān)語(yǔ)言和正規(guī)語(yǔ)言,它們分別由0型文法、1型文法、2型文法和3型文法產(chǎn)生。自動(dòng)機(jī)是識(shí)別語(yǔ)言的數(shù)學(xué)模型,各類文法所對(duì)應(yīng)的自動(dòng)機(jī)分別是圖靈機(jī)、線性有界自動(dòng)機(jī)、下推自動(dòng)機(jī)和有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)。
需要指出的是,語(yǔ)言與數(shù)學(xué)模型不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,一種語(yǔ)言可以由不同的文法產(chǎn)生,也可以由不同的自動(dòng)機(jī)識(shí)別。
5.4.5定義、定理和證明
定義、定理和證明是數(shù)學(xué)的核心,也是計(jì)算學(xué)科理論形態(tài)的核心內(nèi)容。其中,定義是蘊(yùn)含在公理系統(tǒng)之中的概念和命題;定理是被證明為真的數(shù)學(xué)命題;證明是為使人們確信一個(gè)命題為真而作的一種邏輯論證。
數(shù)學(xué)家們認(rèn)為,定義是數(shù)學(xué)的靈魂,定理和證明是數(shù)學(xué)的精髓。對(duì)一個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō),給出一個(gè)精確的定義是不容易的,以至有人認(rèn)為,若能像圖靈給出“計(jì)算”的形式化定義那樣給出“智能”的定義,那么,“智能”的本質(zhì)將被揭示,“智能”領(lǐng)域也將產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍。
例5.8定義。定義是對(duì)一種事物的本質(zhì)特征或一個(gè)概念的內(nèi)涵與外延確切而簡(jiǎn)要的說(shuō)明。陳波在其著作《邏輯是什么?》一書中,從定義的作用、規(guī)則等多方面對(duì)定義做了系統(tǒng)的論述。
。1)定義的作用。
、倬C合作用:人們可以通過(guò)定義,對(duì)事物已有的認(rèn)識(shí)進(jìn)行總結(jié),用文字的形式固定下來(lái),并成為人們進(jìn)行新的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)。
②分析作用:人們可以通過(guò)定義,分析某個(gè)語(yǔ)詞、概念、命題的使用是否適合,是否存在邏輯方面的錯(cuò)誤。
、劢涣髯饔茫喝藗兛梢酝ㄟ^(guò)定義,在理性的交談、對(duì)話、寫作、閱讀中,對(duì)于所使用的語(yǔ)詞、概念、命題有一個(gè)共同的理解,從而避免因誤解、誤讀而產(chǎn)生的無(wú)謂爭(zhēng)論,提高成功交流的可能性。
……