第1章 计算思维.ppt

1、第一章修订科学和修订思维，教育目标是科学、修订，修订科学和修订学科，思考和修订思维的基本概念是理解修订学科和其他学科的关系理解修订思维的作用，学习修订思维的基本方法，掌握其基本技能用修订机解决问题的基本构想和一般过程的知识点修订， 可补正性及补正学科的概念思考、补正思考进行问题解决的一般过程补正思考在人类社会的经济、科学技术等各领域的发展中的作用和对人类能力发展的影响补正科学研究和应用(普适补正、网格补正和云计算、自动智能、物联网等)、重点、方案列举考虑1、皇帝是大臣的古代皇帝和他的大臣下棋，大臣赢了。 皇帝对大臣说：“你想得什么奖呢？ ”大臣对皇帝说。 微臣不愿意。 皇帝根据盘子的格子数，接

2、下来给1粒大豆，2粒大豆，4粒大豆，8粒大豆。 按照这个规则(一次喂大豆的数量是上次大豆的数量的2倍)，64次非常感谢皇帝”。 皇帝会接受这位大臣的邀请吗？ 你能马上给我答案吗？ 2、到底谁说的是实话？ 张三说：李四在说谎，李四说：王五在说谎，王五说：张和李四在说谎。 我知道三个人中只有一个说的是实话。 旅行指南3、图1-1所示，从什么时候开始，可以一边游览各个风景线(A-J表示风景线，网络链接表示通道)，一边不重复行程？ 1.1思维是什么，思维有什么种类，思维对人的能力的影响，1，思维的概念：思维是人脑对现实的概括、加工，最终揭示其本质特征和内在规则的活动人脑对信息的加工处理有分析、抽象、综

3、合、摘要等。 思考是人类的高度心理活动，是认识事物高度形态的人和动物的根本区别之一，是人类的重要本质。 人类文明，人化的世界，重要的源泉是人的思考。 2 .思维的作用：思维对知识有着本原的作用。 思维是人类获得知识的道路，是加工知识的机器。 3、思维分类：科学思维是指形成和运用科学认识活动的人脑，通过信息符号对感性认识材料进行整理、归纳、加工处理，形成概念、分析、判断和推论，揭示事物本质和内在规律的思维活动。 简单来说，科学思维是认识自然段、社会和人意识的本质和客观规定性的高度思考活动。 特点是比日常思维更有理性、客观、严谨、系统性和科学性。 科学思维的分类、理论思考、实证思考、修正的思考、对

4、事物的感性认识资料，抽象、概括地形成说明事物本质的概念，主要是以推论和演绎的方法，探索概念之间相互关系的思考活动。 理论来源于数学，理论思维支撑着所有学科领域。 通过观察和实验手段，弄清自然规律的一个思维方法。 特点是观察、整理、归纳、比较和验证。 人们往往需要利用某些特定的设备和工具，通过实验获得资料，分析研究。 例如，星的运行规律和引力定律的发现、设备性能的物理测量、化学的分解化合、生物的解剖等实验，是认识事物本质和变化规律的有效手段和思维方法。 也称为结构思维，是从具体的算法设定纠正规范入手，通过算法过程的结构和实施，解决既定问题的思维方法。 目前广泛接受的修订思维概念是2006年美国华

5、裔修订版科学家周以真教授首次明确提出的定义：修订思维是运用修订版科学的基础概念解决问题、修订系统、涵盖理解人类行为的修订版科学广度的一系列思维活动。1.2评估思想本质、特征和对人的能力的影响，1、本质：抽象和自动化，2、特征3360认为是概念化的，不是计程仪规划的，而是作为评估器科学的评估器科学家，对于评估器而言计算机科学不仅仅是电脑，就像音乐产业不仅仅是钢琴一样。 从根本上讲，关注的不是复刻板技能，而是人的东西，不是计算机思维，而是思想，不是人造物，而是数学思维和工程科学思维的互补和融合，是面向所有人，在所有的地方，依然是急于理解和解决的具有挑战性和魅力的科学问题。 3、思考质量对人的能力的

6、影响的核算作用，问题抽象水平的能力是衡量人的思考质量的重要方面。 在解决问题的必要时，在分析问题的过程中，人们可以将问题多层次抽象化，关注感兴趣的抽象层次和关系相对密切的上下级，抛弃不感兴趣的(不重要的)层次和细节，使问题的分析相对简单，控制问题解决的复杂性。 抽象概念的具体概念是由其“共性”产生的，排除具体概念的许多个性，集中描写其共性，就会产生抽象概念。 人脑的思维方法和思维方法质量的不同决定了同一问题解决方法和处理方法各不相同。 其代价可能与取得效果有天壤之别。4、修正思维的应用领域、修正思维是每个人应具有的基本技能，也是创新人才的基本要求和专业素质，每个人都要学习和应用修正思维。 正如

7、打印出版促进读写算术的传播一样，修正和修正机也促进了修正思想的传播。 一直以来，修订思维不仅渗透到每一个人的生活中，而且对生物信息学、生物计算、专门人才系统、经济学等学科领域产生了重大影响，在科学科技创新和教育教学中发挥了十分重要的作用。 订正思考领域提出的新思想、新方法将不断促进自然科学、工程科学技术和社会经济等领域的革命性发展。 典型的应用领域有：仿生学、仿生学、专门人才系统、数值修正、工程科学、模型仿真、统一修正模型识别、虚拟仿真、1.3科学和修正科学、科学是反映现实世界各现象本质和运动规律的知识体系。 在现实生活中，“科学”被人们普遍认为是简单朴素暧昧的“真实”、“客观”的意思。 1、

8、科学分类2、修正科学与修正学科、从修正的角度来看，修正科学又称为科学修正，是一门利用数学建模、量化分析方法和修正机进行分析、解决科学问题的研究领域。 从计算机的角度来讲，计算机科学是一门应用高性能计算能力预测和理解客观世界物质运动或复杂现象演化规律的科学，包括数值模拟、工程仿真、高效计算机系统和应用软件等。 3、学科，一个是指学术分类的某个科学领域或科学分支。 例如，自然科学的物理学、化学、社会科学的法学社会学等。第二个是“学科”的简称，也被称为“科目”。 教育中按逻辑计程仪计划组织的一定知识和技能范围的单位。 例如，在中小学的数学、物理、语文、音乐等高中教授和研究知识的分科。 从修正的观点出

9、发，将利用修正科学对其他学科的问题进行修正机模拟或其他形式的修正而形成的学科(修正化学、生物修正或修正生物、修正物理等学科系统)称为修正学科(Computational Discipline )。 从计算机的角度来讲，计算机学科对信息的描述、转换算法过程进行了系统的研究，包括算法过程的理论、分析、设定、效率分析、实现和应用等。修订学科来源于数学逻辑、算法理论、修订模型和自动修订机的研究，形成于20世纪40年代。 4、计算学科、计算学科的基本问题是“什么(有效地)自动执行”，讨论有关可行性的内容，什么(实际)能够修正，什么(实际)不能修正，如修正的自动性、修正、计算机科学与技术和计算机科学与计算

10、机科学与工程科学、5、计算机科学与计算机科学的关系、计算机科学与技术。计算机科学，计算机科学，计算机科学，计算机科学，计算机科学，计算机科学计算机科学侧重于现象的研究和规则的揭示，而补正机技术侧重于补正机的开发和使用补正机的信息技术处理的方法和技术手段。 修订机科学分为理论修订机科学和应用修订机科学。 应用修订器科学包括修订理论、信息和编码理论、算法和数据结构、软件编程语言理论、形式化方法、并行和分布修订系统、数据库和情报检索等，应用修订器科学包括自动智能、修订器系统结构、修订器格拉夫快速学、修订器视觉感知、修订器安全和密码学、信息科学和软件工程等。 计算机人才的专业基本能力包括计算能力、算法

11、分析和设置能力、计划设置和实现能力、系统分析和应用开发能力。 但是，由于学科形态的不同，相应类型的人才应该强调的能力也有所不同。 比如，研究型人才强调理论形态的内容，培养的重点是强化核算思维分析能力、算法分析和设定纠正能力、系统分析设定纠正能力；工程应用型人才强调有关形态的内容，培养的重点是强化核算思维应用能力、系统分析和开发应用能力、计划设定纠正和实现能力。6、修订学科的三种形态，修订机科学和技术学科中的三种学科形态(理论、抽象和设定修订)描绘了该学科的研究和实践三种形态，对应于解决修订机科学和技术学科中问题的三个过程，也是学科方法学的最根本的内容。 理论来源于数学，其主要因素是定义、公理、

12、定理证明和结果。 也就是说，用定义和公理表现被实验者的特征，假定定理中对象间的基本性质和对象间可能存在的关系，通过证明这些关系是否成立，得到结果(论)。 抽象地提取事物的本质特征，从现象把握本质的认知过程和思维方法。 抽象的结果是概念、符号。 抽象建模是自然科学的基本。 其主要要素是确定可能的实现环境，形成假说，建构模型，给出预测结果，设定实验，收集数据，进行实验结果的分析。 修订设施来源于工程科学，即广泛采用工程科学的研究方法，开发或解决某些问题的系统和装备。 在修订学科，理论的主要要素是需求分析、规格说明、设定修订和实现方法、测试和分析。 修正理论是用修正机解决修正问题的数学理论。 有三个

13、核心领域：机械人理论、可修正性理论和可修正性理论。 自动机理论是在数理语言学中研究抽象自动机的理论。 抽象自动机是能识别语言的抽象装置.7.修正理论，注意：这不是真正的物理机器，而是表示修正机运算方式的抽象逻辑关系系统，这个抽象自动机是输入的符号串用语言合格的句子验证有木有，如果合格的句子自动机就不接受它的双曲馀弦值。 可修正性理论的中心问题是建立修正后的数学模型，研究可修正的和不可修正的。 的双曲馀弦值。 通过创建抽象修正机等修正后的数学模型，可以正确区分可修正和不可修正。 补正算的过程是实行算法的过程。 可计算性理论的一个重要课题是精确算法。 使算法精密化的方法很多，其中之一是通过定义抽象

14、订正机，将算法看作抽象订正机的普计程仪程序。 通常，存在算法对其值进行补正的函数称为可补正函数。 因此，可校正函数的准确定义是能够在抽象校正运算机上创建计程仪柱并且对其值进行校正的函数。 可修订性理论是算法设置修订和分析的基础，也是修订机科学的理论基础。 可修正性是函数的特性。 如果存在某个算法，其中d是函数f的定义域，r是值域，并且f(X )的值可以被校正为d的任何给定值x，那么可以校正函数f。 例如，如果：和n是两个正整数，且M=N，则用于获得m和n的最大公倍数的欧几里得算法可以获得m除以n (步骤1 )。 步骤2 :【侑数是0吗】如果侑数R=0，则修正运算结束，n是答案。除此之外的情况下

15、进入步骤3。 步骤3 :【兼容性】将m的值设为n，将n的值设为r，重复上述的步骤。 根据这些个的三个规则所说明的次序，可校正任何两个正整数的最大公倍数，且校正过程可被认为是对其执行这些个的次序。 订正过程很穷，订正算的所有步骤都可以机械地实现。 为了准确地描写算法的特征，人们建构了各种数学模型。 在计算机学科的三个过程(抽象、理论、自动化设施修订和实现)中，最根本的问题是如何描述问题。可以自动化的部分是什么？ 自动化的说明是如何进行的？ 建构物理象征符系统并对其进行等效变换是修正计算机学科问题描述和解决的重要手段。 可行性要求的形式化及其离散特征以数学为重要工具，修正模型在方法、工具等方面表现

16、出了修正机载科学中的重要作用。 修正算法的复杂性理论研究了算法的时间复杂性和空间复杂性。 复杂性理论的目标是将可修正的问题分为简单和困难。 1.4修正机与修正思维的关系，1、修正机促进修正思维的研究与发展，2、修正思维研究促进修正机的发展，修正机具有信息处理快、记忆力强的特点，本来只能从理论上实现的过程，将成为实际可行的实现过程。 在对修订思维的广泛深入研究过程中，逐步阐明了属于修订思维的特征，修订思维与理论思维、验证思维的差异越来越明显。 订正思维的内容不断丰富发展。 从思维的角度来说，修正科学主要研究修正思维的概念、方法和内容，并发展为解决问题的一个思维方法，大大推动了修正思维的发展。 1

17、.5修订版计算学科的典型案例，【情况1】到底谁是真的？ 张三说：李四在说谎，李四说：王五在说谎，王五说：张和李四在说谎。 我知道三个人中只有一个说的是实话。 根据以上陈述，现在要问到底谁说的是真话。 这是典型的逻辑推理命题。 关于补正预算看起来像是要不得。 实际上用穷法求解，即把逻辑推论的记述性命题数学化，进而用修正算法计程仪程序的自动化，输出每个可能的情况下满足条件的情况，可以求出命题的解。 先考虑每个人的话的真伪，可以用一个表达式来表示。 z、l、w分别代表张三、李四和王五，值为0 (或者False )时说谎，值为1 (或者True )时说真话。 并且用c表示说实话的计数器，每当说实话时在c上加1。 如果z、l、w三人中只有一人说实话(即Z L W=1)，并且c的值为1，则说明满足命题给出的前提条件。 此时，可得出z、l、和w的值被输出的结论。其中值为1(True )的是说实话的人。 第一句话，张三说：李四在说谎，“李四在说谎。 用公