大學(xué)計(jì)算機(jī)-計(jì)算思維視角 課件 1.6 計(jì)算思維概述

計(jì)算思維概述計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維章名：主講人：節(jié)名：計(jì)算思維定義計(jì)算思維應(yīng)用舉例計(jì)算思維特征計(jì)算思維能力培養(yǎng)1234計(jì)算思維定義計(jì)算思維的完整性定義計(jì)算思維完整定義概念性定義操作性定義狹義計(jì)算思維廣義計(jì)算思維計(jì)算思維的內(nèi)涵計(jì)算思維的抽象要素計(jì)算思維是問題的解決過程計(jì)算思維要素的具體體現(xiàn)計(jì)算思維體現(xiàn)的素質(zhì)計(jì)算思維定義計(jì)算思維的概念性定義計(jì)算思維(ComputationalThinking，CT)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。抽象要素

算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)機(jī)、邏輯和語(yǔ)義、啟發(fā)式、控制結(jié)構(gòu)等。計(jì)算思維中的抽象完全超越了物理的時(shí)空觀，更為豐富和復(fù)雜，完全用符號(hào)來表示。計(jì)算思維的抽象最終是要能夠機(jī)械地一步一步自動(dòng)執(zhí)行。計(jì)算思維的操作性定義計(jì)算思維是問題解決的過程。這一認(rèn)識(shí)是對(duì)計(jì)算思維被人掌握后，在行動(dòng)或思維過程中表現(xiàn)出來的形式化的描述，這個(gè)過程不僅體現(xiàn)在編程中，還體現(xiàn)在廣泛的情境中。來自應(yīng)用研究，主要討論計(jì)算思維在跨學(xué)科領(lǐng)域中的具體表現(xiàn)、如何應(yīng)用以及如何培養(yǎng)等問題。計(jì)算思維定義計(jì)算思維定義計(jì)算思維的操作性定義各領(lǐng)域、學(xué)科的問題（發(fā)現(xiàn)問題）問題的抽象（表征問題）問題求解算法選擇（策略與方法）問題求解的實(shí)現(xiàn)（實(shí)施方案）問題解決結(jié)果評(píng)價(jià)成功失敗具體的解決流程如下：1、發(fā)現(xiàn)各領(lǐng)域、學(xué)科的問題并進(jìn)行描述，符合邏輯地組織和分析數(shù)據(jù)。2、通過抽象，建立數(shù)學(xué)模型。3、用算法對(duì)求解過程進(jìn)行精確描述。4、利用某種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行編寫程序，實(shí)現(xiàn)可能的解決方案，從中找到問題求解的最佳方案。5、將對(duì)解決結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果成功，該問題得到解決，并可以將求解過程進(jìn)行推廣并移植到廣泛的問題中。如果失敗，則分析出錯(cuò)原因，根據(jù)具體的原因，返回之前的某個(gè)步驟重新處理。計(jì)算思維定義計(jì)算思維的操作性定義計(jì)算思維要素的具體體現(xiàn)計(jì)算思維作為問題解決的過程，不僅需要利用數(shù)據(jù)和大量計(jì)算科學(xué)的概念還需要調(diào)度和整合各種有效思維要素，抽象的計(jì)算思維概念，只有分解成具體的思維要素，才能有效地指導(dǎo)應(yīng)用研究與實(shí)踐。計(jì)算思維體現(xiàn)出的素質(zhì)處理復(fù)雜情況的自信處理難題的毅力對(duì)模糊不確定的容忍處理開放問題的能力與其他人一起努力達(dá)成共同目標(biāo)的能力計(jì)算思維定義網(wǎng)絡(luò)思維、互聯(lián)網(wǎng)思維、移動(dòng)互聯(lián)思維、數(shù)據(jù)思維、大數(shù)據(jù)思維等信息技術(shù)帶來的更廣泛的新思維。計(jì)算思維的完整性定義計(jì)算思維完整定義概念性定義：是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。操作性定義：?jiǎn)栴}求解的過程。狹義計(jì)算思維廣義計(jì)算思維計(jì)算思維應(yīng)用舉例計(jì)算思維舉例1.上學(xué)裝書包————預(yù)置和緩存2.原路找丟失的物品————回推3.買房和租房決策————在線算法4.超市結(jié)賬付費(fèi)時(shí)排哪個(gè)隊(duì)————多服務(wù)系統(tǒng)計(jì)算思維應(yīng)用舉例警察局抓小偷，警察局住了a、b、c、d四名小偷，其中只有一人是小偷。審訊記錄如下：a說：我不是小偷b說：c是小偷c說：小偷肯定是dd說：c在冤枉人四個(gè)人中三個(gè)人說的是真話，一個(gè)人在說謊，請(qǐng)問誰(shuí)是小偷？計(jì)算思維在警察抓小偷實(shí)例中的具體應(yīng)用依次假設(shè)每個(gè)人是小偷的情況，然后，依次帶入四句供詞中。發(fā)現(xiàn)問題、分析問題依次檢驗(yàn)“四個(gè)人中三個(gè)人說真話，一個(gè)人說假話”的情況是否成立？如果成立，就找到了小偷。計(jì)算思維應(yīng)用舉例計(jì)算思維應(yīng)用舉例將a，b，c，d四個(gè)嫌疑人進(jìn)行編號(hào)，分別為1，2，3，4。數(shù)學(xué)建模用變量x存放小偷的編號(hào)將x=1，x=2，x=3，x=4代入問題系統(tǒng)，檢驗(yàn)“三真一假”是否成立。計(jì)算思維應(yīng)用舉例計(jì)算a說：我不是小偷b說：c是小偷c說：小偷肯定是dd說：c在冤枉人對(duì)應(yīng)：x<>1對(duì)應(yīng)：x=3對(duì)應(yīng)：x=4對(duì)應(yīng)：x<>40001100111011010X=1X=2X=3X=4計(jì)算思維應(yīng)用舉例編程實(shí)現(xiàn)Forx=1to4If((x<>1)+(x=3)+(x=4)+(x<>4)=3)thenPrintxNextx結(jié)論：c是小偷計(jì)算思維特征計(jì)算思維特征概念化，不是程序化像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維意味著遠(yuǎn)不止能為計(jì)算機(jī)編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維。根本的，不是刻板的技能根本技能是每一個(gè)人為了在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職能所必須掌握的。是人的，不是計(jì)算機(jī)的思維方式計(jì)算思維是人類求解問題的一條途徑，人類聰穎且富有想象力，是人類賦予計(jì)算機(jī)激情。計(jì)算思維特征計(jì)算思維特征數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上，計(jì)算機(jī)科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維。是思想，不是人造物計(jì)算思維被我們來求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動(dòng)。而且，面向所有的人，所有地方。計(jì)算思維能力培養(yǎng)社會(huì)的發(fā)展要求培養(yǎng)計(jì)算思維

隨著信息化的全面深入，計(jì)算機(jī)在生活中的應(yīng)用已經(jīng)無處不在，而計(jì)算思維的提出和發(fā)展，幫助人們正視人類社會(huì)這一深刻的變化，并引導(dǎo)人們通過借助計(jì)算機(jī)的力量來進(jìn)一步提高解決問題的能力。在當(dāng)今社會(huì)，計(jì)算思維成為人們認(rèn)識(shí)和解決問題的重要能力之一。計(jì)算思維，不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)該具備的能力，而且也是所有受教育者應(yīng)該具備的能力。教學(xué)中重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決本專業(yè)問題的能力我們開設(shè)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)--計(jì)算思