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计算思维一．计算思维的定义计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
进一步地定义为：1．通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法；2．是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多维分析推广的类型检查方法；3．是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或进行巨大复杂系统设计的方法，是基于关注分离的方法（S oc方法）；4．是一种选择合适的方式去陈述一个问题，或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法；5．是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法；6．是利用启发式推理寻求解答，也即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法；7．是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间，在处理能力和存储容量之间进行折衷的思维方法。
计算思维吸取了问题解决所采用的一般数学思维方法，现实世界中巨大复杂系统的设计与评估的一般工程思维方法，以及复杂性、智能、心理、人类行为的理解等的一般科学思维方法。
二．计算思维的深层次理解1．计算思维的优点计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。
计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由个人独立完成的问题求解和系统设计。
2．计算思维的内容计算思维最根本的内容，即其本质（Essence）是抽象（Abstraction）和自动化（Automation）。
计算思维中的抽象完全超越物理的时空观，并完全用符号来表示，其中，数字抽象只是一类特例。
与数学和物理科学相比，计算思维中的抽象显得更为丰富，也更为复杂。
数学抽象的最大特点是抛开现实事物的物理、化学和生物学等特性，而仅保留其量的关系和空间的形式，而计算思维中的抽象却不仅仅如此。
操作模式计算思维建立在计算过程的能力和限制之上，由人由机器执行。
名词计算：不同于数学计算自动计算：规则可能很简单但计算量却很大，也可采用人的规则，一般性的规则可以推广应用。
元器件：晶体管用于储存0和1（ENIAC）集成电路：将一个电路的大量元器件（晶体管，电阻，电容，电感，布线等）集合于一个单晶片上制成的器件。
晶体管：泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括半导体二极管，半导体三极管，场效应管，可控硅等。
有时多指三极管。
二极管：一个PN结；三极管：两个很近的PN结。
计算机：台式机，便携机，嵌入在各种机器中的芯片，软件均属于计算机。
计算机包括软件和硬件。
计算机系统：包括输入，输出，控制器，运算器，存储器。
计算思维:蕴含在计算学科知识背后的具有贯通性和联想性的内容。
计算之树：见后面名言计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题，设计系统和理解人类行为，其本质是抽象和自动化。
~周以真思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑。
~战老师的课件你行的，你一定行！你懂的，你会懂的！~战老师重点1。
自动计算需要解决的问题：数据和计算规则（程序）的表示，存储以及程序的自动执行。
2。
机械计算发展历程：计算辅助工具（算盘等）--帕斯卡机械计算机（实现自动计算，但有固定的计算规则）--巴贝奇机械计算机（可有限变化的计算规则，即特定程序）--现代计算机（任意可变的计算规则，即一般程序）。
3。
摩尔定律：每十八个月芯片集成晶体管的能力增长一倍，其计算能力也增长一倍。
4。
元器件历程：电子管--晶体管--集成电路--超大规模集成电路（VLSI）特点：体积变小，速度变快，规模变大，可靠性变高，功能变强大。
5。
微处理器发展历程：字长（8-16-32-64），主频（几MHz-几百万MHz-几GHz)，晶体管数量（几万-几百万-几亿颗），功能（微处理器-微加协浮点运算-微加图GPU-微加3D-多媒体处理器-多核微处理器）6。
存储设备历程：汞延迟线-磁带磁芯磁鼓-半导体储存即ROM与RAM-磁盘即硬盘与软盘-光盘-固态硬盘-纳米存储与量子存储。
计算思维导论计算思维是一种抽象、逻辑、系统化思维方式，它以计算机科学为基础，将计算机科学中的思维方法与其他领域的问题解决方法相结合，形成了一种独特的思考模式。
计算思维导论是对计算思维的概念、原理和应用进行系统阐述和讲解的学科。
一、计算思维的定义与特点计算思维是一种基于计算机科学的思维方式，它注重抽象、逻辑和系统化思考。
计算思维的特点包括：1. 抽象能力：计算思维能够将问题中的复杂、具体的实例抽象成更一般化、抽象化的模型，从而更好地理解和解决问题。
2. 逻辑思维：计算思维强调使用逻辑推理和严密的思维方式，通过分析问题的因果关系、逻辑结构等，找出解决问题的方法。
3. 系统化思维：计算思维注重整体观念，将问题分解成多个部分，并通过系统化的方式进行分析和解决。
二、计算思维的应用领域计算思维广泛应用于各个领域，包括科学研究、工程设计、经济管理、艺术创作等。
以下是计算思维在不同领域的应用示例：1. 科学研究：计算思维在科学研究中能够帮助科学家分析实验数据、构建模型、进行模拟和预测，推动科学研究的进展。
2. 工程设计：计算思维在工程设计中能够帮助工程师进行系统性思考，分析问题的复杂性、确定最优解决方案，并通过计算机辅助设计工具实现设计目标。
3. 经济管理：计算思维在经济管理中能够帮助经济学家和管理者进行数据分析、建立经济模型、制定决策策略，提高管理效率和决策质量。
4. 艺术创作：计算思维在艺术创作中能够帮助艺术家进行创意思维、图像处理、音乐合成等，推动艺术创作的创新和发展。
三、计算思维的培养方法计算思维是一种可以培养和发展的思维方式，以下是一些培养计算思维的方法：1. 学习编程：编程是培养计算思维的一种重要方式，通过编程可以锻炼抽象、逻辑和系统化思考能力。
2. 解决问题：积极参与问题解决过程，培养分析问题、提出解决方案和评估效果的能力。
3. 逻辑推理：学习逻辑学和数理逻辑的基本原理，培养逻辑推理能力。
4. 模型建立：学习建立模型的方法，将实际问题抽象成适当的数学模型，进行分析和求解。
第一章计算机与计算思维概述计算机与计算思维是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
计算机科学的快速发展和计算机技术的广泛应用在很大程度上改变了人们的生活方式、思维方式和工作方式。
计算机可以被视为一种能够执行指令和处理数据的自动化机器。
它可以在极短的时间内完成复杂的计算和处理任务。
计算机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行计算和控制计算机的各种操作。
计算机还包括内存、硬盘、输入输出设备等各种组件，这些组件协同工作，使得计算机可以完成各种任务。
计算思维是人们在解决问题时使用的一种思维方式。
它通过将问题分解为更小的子问题，利用逻辑推理和数学方法进行分析和解决。
计算思维强调思考问题的方法，而不是具体的处理结果。
计算思维的核心是算法，即一系列明确的步骤，用于解决特定问题。
计算机和计算思维的发展离不开数学的支持。
数学是计算机科学的基础，它提供了抽象和逻辑推理的方法。
数学的概念和方法在计算机科学中得到广泛的应用，如数据结构、算法设计等。
计算机和计算思维对人们的生活和工作产生了深远的影响。
计算机的广泛应用使得信息的获取和传递更加便捷和高效，人们可以通过互联网获取各种信息。
计算机还在生产和服务行业中得到广泛应用，如自动化生产线和机器人技术，它们提高了生产效率和质量。
计算机还为人们提供了很多娱乐和社交的方式，如电子游戏、社交网络等。
计算思维也对人们的思维方式产生了深刻的影响。
计算思维强调问题的分解和抽象，培养了人们的逻辑思维和系统思维能力。
计算思维还注重解决问题的方法和过程，强调探索和创新。
计算思维的培养有助于提高人们的问题解决能力和创新能力。
在现代社会中，计算机和计算思维已经成为一个国家和组织的核心竞争力。
各国政府和组织都在积极推动计算机科学的发展和计算思维的培养。
许多国家将计算机科学纳入教育体系，培养学生的计算思维能力。
许多技术公司也在积极开展相关的研究和开发工作，推动计算机技术的发展。
然而，计算机和计算思维也面临一些挑战和问题。
计算思维的基本概念计算思维是一种基于逻辑和推理的思考方式，它强调通过抽象、分解和逆推的方法来解决问题。
计算思维广泛应用于科学、工程、商业以及生活中的各种领域，具有普遍的适用性和实用性。
在本文中，我们将探讨计算思维的基本概念，并介绍它的重要性。
首先，计算思维强调问题的抽象和分解。
抽象是指将复杂的问题简化成较为简单和易于理解的形式。
在计算思维中，人们通常将问题分解成更小的子问题，并对每个子问题进行独立的思考。
通过将问题分解成多个较小的部分，人们可以更容易地理解和解决它们。
例如，在解决一个复杂的数学问题时，人们可以将其分解成一系列简单的步骤，逐步解决每个部分，最终得到整体的答案。
其次，计算思维强调逆推和反事实推理。
逆推是指从结果出发，逆向推断出导致该结果的原因和步骤。
反事实推理则是指在思考问题时，将其假设为已经发生的事实，并通过逆向推理分析该事实的可能原因和结果。
通过逆推和反事实推理，人们可以追溯问题的根源，并找到最直接和有效的解决方法。
例如，当一个机器人无法按照预期进行操作时，程序员可以通过逆推定位问题的原因，并对其进行修复。
第三，计算思维注重算法和流程的设计。
算法是指解决问题的一系列有序步骤，流程则是指按照这些步骤执行的方式。
计算思维要求人们设计和实现适当的算法和流程来解决复杂的问题。
通过将问题抽象为算法和流程，人们可以系统地思考和优化解决方案。
例如，在软件开发中，程序员需要设计和实现算法来解决具体的问题，并使用流程图或伪代码来描述算法的执行步骤。
最后，计算思维强调问题解决的形式化和自动化。
形式化是指将问题和解决方法定义为精确和明确的规则或规范。
自动化则是指使用计算机程序或工具来执行和验证这些规则和规范。
通过形式化和自动化，人们可以确保解决方案的正确性和可重复性。
例如，在软件测试中，工程师可以编写自动化测试脚本来验证程序的正确性，并通过形式化的测试用例来规范测试过程。
计算思维在当今社会中扮演着重要的角色。
1计算机与计算思维计算机是现代社会中不可或缺的工具，无论是个人还是企业，计算机的应用都十分广泛。
然而，计算机的背后并不仅仅是硬件和软件，更重要的是计算思维。
计算思维是指人们在解决问题时使用的一种思维方式，通过将问题分解为小的组成部分并进行抽象和模式化，以便用计算机来解决。
计算思维不仅仅是理解如何使用计算机，更是培养创造力、逻辑思维、问题解决和合作精神的一种方式。
通过学习计算思维，人们可以获得更强的分析和解决问题的能力，并且能够更好地理解和掌握计算机的运作方式。
首先，计算思维能够培养创造力。
在解决问题的过程中，人们需要找到新的方法和思路，这需要创造性的思维。
计算思维的核心是将问题分解为小的组成部分，并寻找合适的算法和数据结构来解决问题。
这种分解问题和寻找解决方案的过程可以促进人们的创造思维，激发人们寻找新的方式和方法的能力。
其次，计算思维能够培养逻辑思维。
在计算机中，所有的操作都是逻辑上的步骤，需要严谨的分析和推理过程。
通过学习计算思维，人们可以提高逻辑思维的能力，更好地理解、分析和推理问题。
逻辑思维是一种重要的思维方式，可以用于解决各类问题，并且在日常生活中也能够帮助人们更好地思考和决策。
此外，计算思维还可以培养问题解决的能力。
在解决问题时，人们需要学会对问题进行分析和理解，并且寻找合适的解决方案。
计算思维的核心是将问题分解为小的组成部分，并通过合适的算法和数据结构来解决问题。
这种问题解决的思维方式可以帮助人们更好地理解问题的本质，并且能够快速、高效地找到解决方案。
最后，计算思维能够培养合作精神。
在计算机领域中，很多问题需要团队合作来解决，每个人都有自己的专长和贡献。
通过学习计算思维，人们可以培养合作的能力，学会与他人进行有效的沟通和协作。
这对于个人来说是一种非常重要的素质，可以在工作和生活中帮助人们更好地与他人合作。
综上所述，计算机与计算思维是密切相关的。
计算思维不仅仅是解决计算机相关问题的一种思维方式，更是一种培养创造力、逻辑思维、问题解决能力和合作精神的方式。
