計算思維的結構

定　價：￥49.80

作　者：	董榮勝著
出版社：	人民郵電出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787115457653	出版時間：	2017-07-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數：		字數：

內容簡介

　　這是一本講述計算思維的入門書，適合大學新生，以及所有希望提高問題求解、系統(tǒng)設計和人類行為理解能力的人閱讀。　本書的結構建立在計算機方法論的結構框架之上，重點放在計算機科學中的不同抽象層次的“自動有效進行”方面，著力于一般（類）問題的有效求解。這樣做的好處是：一方面，從類問題求解的思維模式上幫助大學新生順利過渡到大學學習中來；另一方面，強調計算機科學中抽象層次的概念，可以降低不同學科人們溝通的復雜程度，將問題集中到各自學科關鍵的元素上，進而促進各學科的深度交叉融合?！”緯侵袊髮WMOOC“計算思維的結構”課程的配套教材，配合線上課程，會取得更好的學習效果。

作者簡介

　　董榮勝，桂林電子科技大學教授，教育部高等學校大學計算機教學指導委員會委員、中國計算機學會教育工委委員、中國計算機學會教育專業(yè)委員會委員、國家精品課程“計算機科學導論”負責人、省級教學名師，畢業(yè)于中國地質大學計算機科學系，是南方科技大學首屆實驗班“計算思維導論”課程主講教授。研究方向為：圖數據管理、無線自組網性能及安全、計算思維的結構。承擔了國家攻關項目、國家自然科學基金、總裝備部項目、國防預研項目等國家和省部級科研項目20余項。是計算學科認知理論——計算機科學與技術方法論的構建者和倡導者，在國內外學術刊物和會議發(fā)表學術論文近百篇，出版著作型教材2部，論著被他人引用近千次，主要成果被美國計算學科教程（CC2001）和《中國計算機科學與技術學科教程2002》采用，《計算機科學導論——思想與方法》（高等教育出版社）與《計算機科學與技術方法論》（人民郵電出版社）被國內近百所高校選為教材或教學參考書。其中，《計算機科學導論——思想與方法》入選“十二五”國家級規(guī)劃教材，主持和參與的教改項目分別獲省級教學成果獎一等獎3次、三等獎2次，撰寫的教材分別獲省級教材一等獎2次、省級社會科學成果三等獎1次。

圖書目錄

第1章緒論 1
1．1 計算思維概述 2
1．2 計算思維的結構 5
1．3 計算機方法論概述 8
習題1 10
第2章計算學科的基本問題 12
2．1 漢諾塔問題 12
2．2 算法復雜性中的難解性問題 14
2．3 證比求易算法 14
2．4 P=NP？ 15
2．5 RSA公開密鑰密碼系統(tǒng) 16
2．6 停機問題 19
2．7 旅行商問題與組合爆炸問題 21
2．8 找零問題、背包問題與貪婪算法 23
2．9 GOTO語句與程序的結構 24
2．10 哲學家共餐問題與計算機的
資源管理 26
2．11 兩軍問題與計算機網絡 27
2．11．1 兩軍問題 27
2．11．2 互聯(lián)網軟件的分層結構 28
2．12 人工智能中的若干哲學問題 29
2．12．1 圖靈測試 29
2．12．2 西爾勒的“中文屋子” 31
2．12．3 計算機中的博弈問題 31
習題2 33
第3章計算學科的3個學科形態(tài) 34
3．1 一個關于“學生選課”的例子 34
3．1．1 對“學生選課”例子的
感性認識 34
3．1．2 對“學生選課”例子的
理性認識 36
3．1．3 “學生選課”系統(tǒng)的工程設計 37
3．2 抽象形態(tài) 38
3．3 理論形態(tài) 38
3．4 設計形態(tài) 39
3．5 3個學科形態(tài)的內在聯(lián)系 40
3．6 計算機語言的發(fā)展及其3個學科
形態(tài)的內在聯(lián)系 42
3．6．1 自然語言與形式語言 42
3．6．2 圖靈機與馮諾依曼計算機 44
3．6．3 機器指令與匯編語言 50
3．6．4 虛擬機 52
3．6．5 高級語言 54
3．6．6 應用語言 55
3．6．7 自然語言 56
習題3 58
第4章計算學科的核心概念 61
4．1 算法 61
4．1．1 算法的歷史簡介 61
4．1．2 算法的定義和特征 62
4．1．3 算法實例 63
4．1．4 算法分析 66
4．1．5 常用的兩類算法：搜索與排序 71
4．2 數據結構 77
4．2．1 數據結構的基本概念 77
4．2．2 基于Vcomputer機器的
數據結構概述 78
4．2．3 基于Vcomputer機器的
數據的邏輯結構 79
4．2．4 基于Vcomputer機器的
數據的存儲結構 83
4．3 數據的存儲和表示 86
4．3．1 補碼在計算機中的表示 87
4．3．2 圖像 89
4．4 數據的編碼、校驗 90
4．4．1 字符、字符串和漢字 91
4．4．2 奇偶校驗算法 92
4．5 CC1991報告提取的核心概念 93
習題4 95
第5章計算學科中的數學方法 99
5．1 數學的基本特征 99
5．2 數學方法的作用 100
5．3 計算學科中常用的數學
概念和術語 100
5．3．1 集合 100
5．3．2 函數和關系 102
5．3．3 代數系統(tǒng) 103
5．3．4 構造計算學科的邏輯電路的
基礎——布爾代數 104
5．3．5 一位加法器的設計 105
5．3．6 定義、定理和證明 108
5．3．7 必要條件和充分條件 109
5．4 證明方法 109
5．4．1 直接證明法和間接證明法 109
5．4．2 反證法 110
5．4．3 歸納法 111
5．4．4 構造性證明 112
5．5 計算學科構造性的基礎
——遞歸和迭代 112
5．5．1 遞歸 113
5．5．2 迭代 115
5．6 隨機數和蒙特卡洛方法 116
5．6．1 隨機數 116
5．6．2 蒙特卡洛方法 118
5．7 公理化方法 119
5．7．1 理論體系 119
5．7．2 公理化方法的基本概念 120
5．7．3 實例 121
5．8 計算學科的形式化方法 122
5．8．1 形式系統(tǒng)的組成、基本
特點和局限性 122
5．8．2 形式化方法概述 123
5．8．3 形式規(guī)格 124
5．8．4 形式驗證 125
習題5 126
第6章計算學科中的系統(tǒng)
科學方法 128
6．1 系統(tǒng)科學與系統(tǒng)科學方法 128
6．1．1 系統(tǒng)科學的基本概念 128
6．1．2 系統(tǒng)科學遵循的一般原則 130
6．1．3 常用的幾種系統(tǒng)科學方法 131
6．1．4 實例 131
6．2 軟件開發(fā)中使用系統(tǒng)科學方法的原因 132
6．2．1 人固有能力的局限性以及
使用工具后產生的力量 132
6．2．2 復雜性 133
6．2．3 軟件系統(tǒng)的復雜性 134
6．2．4 軟件開發(fā)的系統(tǒng)化方法
需要遵循的基本原則 135
6．3 使用系統(tǒng)方法的思考 137
習題6 138
第7章跨學科的計算問題案例 139
7．1 社會與職業(yè)中3個典型的計算問題 139
7．1．1 職業(yè)化 139
7．1．2 道德的選擇 140
7．1．3 檢舉 140
7．2 割圓術的計算問題 141
7．2．1 割圓術的形式化描述 142
7．2．2 割圓術的步驟 142
7．2．3 實例 143
7．2．4 使用Raptor模擬割圓術 144
7．3 森林火災的計算問題 145
7．3．1 森林火災的形式化描述 146
7．3．2 模擬森林火災的步驟 146
7．3．3 實例 147
7．4 多普勒效應的計算問題 149
7．4．1 多普勒效應的形式化描述 149
7．4．2 模擬多普勒效應的步驟 150
7．4．3 實例 150
7．5 小世界網絡模型的計算問題 151
7．5．1 小世界網絡重連的形式化描述 151
7．5．2 模擬小世界網絡重連的步驟 152
7．5．3 實例 152
7．6 科赫曲線 154
7．6．1 科赫曲線的形式化描述 154
7．6．2 模擬生成科赫曲線的步驟 155
7．6．3 實例 155
7．6．4 使用Raptor模擬科赫曲線 155
7．7 向日葵種子生長模擬 157
7．7．1 預備知識 158
7．7．2 向日葵種子生長模擬的
形式化描述 158
7．7．3 模擬向日葵種子生長的步驟 159
7．7．4 實例 159
7．7．5 使用Raptor模擬向日葵
種子生長 159
7．8 煙花模擬 161

7．8．1 煙花模擬的形式化描述 162
7．8．2 煙花模擬問題的粒子系統(tǒng)模型
中粒子運動的相關方程 163
7．8．3 煙花模擬的步驟 164
7．8．4 使用Raptor對煙花模型
進行仿真 164
7．9 俄羅斯方塊游戲 167
7．9．1 俄羅斯方塊游戲的形式化描述 167
7．9．2 構建一個俄羅斯方塊模型
的算法步驟 168
7．9．3 使用Raptor模擬俄羅斯
方塊游戲 168
習題7 171
參考文獻 173