加州理工学院-计算系统导论 (7)

计算机科学与工程导论计算机科学与工程导论是计算机学科的一门基础课程，旨在向学生们介绍计算机科学与工程的基本概念、原理和应用。

本文将从计算机科学和计算机工程两个方面论述导论课程的内容。

一、计算机科学的基本概念与原理1. 计算机科学的发展历程计算机科学作为一门学科，在过去几十年中经历了快速的发展。

从最早的机械计算器，到现代计算机的诞生和普及，计算机科学的发展带动了科技和社会的进步。

2. 计算机系统组成计算机系统由硬件和软件组成。

硬件包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，而软件包括操作系统、编程语言等。

深入了解计算机系统组成对于理解计算机工作原理和进行计算机系统设计至关重要。

3. 算法与数据结构算法是计算机科学的核心，是解决问题和完成任务的方法和步骤。

好的算法能够提高计算机程序的效率和性能。

而数据结构是组织和存储数据的方式和方法，不同的数据结构适用于不同的问题和场景。

4. 编程语言与程序设计编程语言是计算机与人交流的桥梁，它提供了表示和执行算法的方式。

掌握一门或多门编程语言，能够编写出高效、可靠的程序，并解决实际问题。

二、计算机工程的基本概念与应用1. 计算机体系结构计算机体系结构描述了计算机硬件组件之间的关系和工作原理。

了解计算机体系结构对于理解计算机内部的工作原理和性能优化非常重要。

2. 操作系统与系统软件操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理计算机硬件资源和提供服务。

了解操作系统的工作方式和功能，能够更好地利用计算机资源，提高系统的性能。

3. 网络与通信技术在信息时代，网络与通信技术的重要性不言而喻。

计算机工程的一个重要方向就是网络与通信技术的研究和开发。

了解网络技术，能够构建和管理计算机网络，并实现信息的传输与交流。

4. 数据库与信息管理数据是计算机科学与工程的核心。

数据库技术提供了存储和管理大量数据的方法和工具。

了解数据库的原理和应用，能够有效地组织和管理数据，并实现数据的查询与分析。

计算机科学与导论-思想与方法习题答案习题一1.1简述计算学科的定义及其根本问题。

答：计算学科是对描述和变换信息的算法过程进行的系统研究，包括理论、分析、设计、效率、实现和应用等。

学科的根本问题是：什么能被（有效地）自动进行。

1.2简述计算学科专业名称的演变。

答：计算学科专业名称主要包括：计算机科学、信息系统、软件工程、计算机工程、和信息技术。

1962年，美国普渡大学开设了最早的“计算机科学”学位课程。

当时，在美国的一些高校还开设有与计算相关的两给学位课程：电子工程和信息系统。

而在我国，早在1956年，就开设了“计算装置与仪器”专业。

20世纪70年代，在美国，“计算机工程”（也被称为“计算机系统工程”）从电子工程学科中脱离出来，成为一个独立的二级学科，并被人们所接受。

随着软件规模及其复杂度的增加，制造可靠软件的困难越来越大，出现了所谓的软件危机；针对这种情况，1968年秋，北大西洋公约组织（NA TO）在当时的联邦德国召开了一次会议，提出了软件工程的概念。

20世纪70年代未、80年代初，在一些计算机科学专业的学位课程中，引入了软件工程的内容，然而，这些内容，只能让学生了解软件工程，却不能使学生明白如何成为一名软件工程师。

于是，人们开始构建单独的软件工程学位课程。

20世纪80年代，英国和澳大利亚，最早开设了“软件工程”这样的学位课程。

20世纪90年代，计算机已成为公司各级人员使用的基本工具，而计算机网络则成为公司信息的中枢，人们相信它有助于提高生产力，而原有的学术学位课程并不能满足社会的需求，于是，在美国等西方国家，不少大学相继开设了“信息系统”、“信息技术”等学位课程。

至此，需要指出的是，即使在美国，5个分支学科（专业）同时在一所大学开设的情况也是不多的，更多的高校仍然是以传统的“计算机科学”为主；在我国，则是以“计算机科学与技术”为主。

1.3简述计算学科主要专业培养的不同。

答：对计算学科五个主要专业的培养侧重点简述如下。

计算理论考试题库及答案一、选择题1. 计算理论中的“图灵机”是由谁提出的？A. 阿兰·图灵B. 约翰·冯·诺伊曼C. 克劳德·香农D. 艾伦·纽曼答案：A2. 下列哪项不是图灵机的基本组成部分？A. 带子B. 读写头C. 状态寄存器D. 随机数生成器答案：D3. 形式语言理论中的“递归可枚举”是指什么？A. 可以通过图灵机在有限步内确定一个字符串是否属于该语言B. 可以通过图灵机枚举出该语言的所有字符串C. 可以通过图灵机在有限步内生成该语言的所有字符串D. 可以通过图灵机在有限步内枚举出该语言的所有字符串答案：B4. 确定性图灵机与非确定性图灵机的区别在于：A. 确定性图灵机有确定的输入输出B. 非确定性图灵机在每一步有多个可能的转移C. 确定性图灵机没有状态寄存器D. 非确定性图灵机有多个读写头答案：B5. 形式语言理论中的“可判定性问题”是指：A. 该问题有一个确定的答案B. 该问题有一个算法可以解决C. 该问题可以通过图灵机在有限步内判断D. 该问题可以通过图灵机枚举出所有可能的解答案：C二、简答题1. 请简述图灵机的工作原理。

答：图灵机由一个无限长的带子、一个读写头、一组状态寄存器和一个转移函数组成。

带子上的每个单元格可以存储一个符号，读写头可以读取、写入或擦除带子上的符号，并在带子上左右移动。

状态寄存器记录当前的状态，转移函数根据当前的状态和带子上的符号来决定读写头的下一步操作和状态寄存器的下一个状态。

图灵机通过这样的方式模拟计算过程。

2. 什么是“图灵完备性”？答：图灵完备性是指一个系统能够模拟任何图灵机的计算过程，也就是说，如果一个问题可以用图灵机解决，那么这个问题也可以在这个系统中解决。

具有图灵完备性的系统能够执行任何可以形式化的算法。

3. 请解释“不可解问题”与“难解问题”的区别。

答：不可解问题是指不存在任何算法能够在有限步内解决的问题，即这些问题是图灵不可判定的。

《麻省理工学院-算法导论》(MIT - Introduction to Algorithms)这是麻省理工学院2001年秋季课程《算法导论》的所有课程资料，包括有：课本(含有习题，chm格式)，课堂讲稿(ppt转pdf格式)，作业及其答案(pdf格式)，测验及其答案(pdf格式)，教师参考(含习题答案，很难得，pdf格式)，课堂录像(rmvb格式)。

关于课本的介绍如下：本书自第一版出版以来，已经成为世界范围内广泛使用的大学教材和专业人员的标准参考手册。

本书全面论述了算法的内容，从一定深度上涵盖了算法的诸多方面，同时其讲授和分析方法又兼顾了各个层次读者的接受能力。

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所有算法都用英文和伪码描述，使具备初步编程经验的人也可读懂。

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第二版增加了新的章节，如算法作用、概率分析与随机算法、线性编程等，几乎对第一版的各个部分都作了大量修订。

学过计算机的都知道，这本书是全世界最权威的算法课程的大学课本了，基本上全世界的名牌大学用的教材都是它。

这本书一共四位作者，Thomas H. Cormen，Charles E. Leiserson和Ronald L. Rivest是来自MIT的教授，Clifford Stein是MIT出来的博士，现在哥伦比亚大学做教授，四人姓氏的首字母联在一起即是此书的英文简称(CLRS 2e)，其中的第三作者Ronald L. Rivest是RSA算法的老大(算法名字里面的R即是指他)，四个超级大牛出的一本书，此书不看人生不能算完整。

再介绍一下课堂录像里面授课的两位MIT的老师，第一位，外表“绝顶聪明”的，是本书的第二作者Charles E. Leiserson，以逻辑严密，风趣幽默享誉MIT。

第二位，留着金黄色的络腮胡子和马尾发的酷哥是Erik Demaine，21岁即取得MIT教授资格的天才，1981出生，今年才25岁，业余爱好是俄罗斯方块、演戏、琉璃、折纸、杂耍、魔术和结绳游戏。

加州理工学院本科课程超详细介绍【3】物理学、数学和天文学学院的教师，科学家和学生创造和使用最雄心勃勃和技术先进的工具，努力探索和理解宇宙的各个方面，从结构到对称性，从诞生到未来。

他们的研究涵盖了从宇宙到原子、电子、量子泡沫等的所有尺度。

该学院鼓励那些将其与众不同的高风险，高回报的工作。

它通过投资于特殊的实验设施和培养一种协作和跨学科的氛围来实现这一目标，在这种氛围中科学的最佳思想可以用来解决最棘手和最迷人的问题。

1.天文学我们教授天文学和天体物理学的本科课程，主要针对那些主修天文学的学生，尽管在其他领域可能有一些更为普遍的课程可能对大学生有兴趣。

2.数学加州理工学院的数学课程汇集了在数字的使用和分析方面具有广泛兴趣和专业知识的教师、研究人员和学生，他们有兴趣与跨领域同事合作解决我们这个时代最复杂的问题。

数学教职员从数学物理学到几何学和拓扑学的交叉领域进行研究。

他们以代数和数学逻辑领域的见解而闻名; 在分析，数论和几何学方面获得最高荣誉; 并撰写了关于数学分析的文章，这些文章被认为是该领域的基础。

数学学术课程为本科生和研究生提供了学习机会。

这两个课程都旨在培养独立思考能力，为学生进行研究职业做准备。

3.物理本科物理课程为学生提供现代物理学基础知识的广泛培训，确保他们具有追求研究生学习和基础研究职业的基础。

所有的加州理工大学本科生都需要完成三门物理介绍，尽管大多数课程都需要额外的物理学。

那些选择追求物理选择的人继续深入研究这门学科。

大二课程探索波浪，量子力学和统计力学。

初中和高年级的选修课程允许学生通过广泛的调查课程以及通过更专注的实验室研究和研究来探索他们的特殊兴趣。

所有学习物理课程的大学生都强烈鼓励在暑期和学年进行积极的研究。

学生们经常从他们在课堂之外做的物理工作获得学分。

此外，许多物理本科生至少完成一次夏季本科生研究奖学金。

1.航天航空航天辅修课程旨在补充加州理工学院的一个本科学位，专为那些希望扩大其知识范围以外的学生或可能希望从事涉及航空航天工程的研究生课程的学生而设计。

1.算法（Algorithm）Algorithm is a set of clear ordered steps, which produces results and terminates in finite time.----Foundations of computer scienceIn mathematics and computer science, an algorithm is a self-contained step-by-step set of operations to be performed. Algorithms perform calculation, data processing, and/or automated reasoning tasks.----WikipediaAn algorithm is any well-defined computational procedure that takes some value, or set of values, as input and produces some value, or set of values, as output. An algorithm is thus a sequence of computation steps that transform the input into the output.---- Introduction to Algorithms算法是一组明确步骤的有序集合，它产生结果并在有限时间内终止。

----计算机科学导论广义的来说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，称之为算法，对计算机操作的描述。

----C程序设计（谭浩强）算法是定义一个可终止过程的一组有序的、无歧义的、可执行步骤的集合。

----计算机导论非形式来说，算法就是任何良定义的计算过程，该过程取某个值或值的集合作为输入并产生某个值或值的集合作为输出。

-----WORD格式--可编辑--专业资料-----Introduction to Computers B IntroductionIntroduction to Computers BCourse Number：B08010120Course Property：professional basic courseSemester and Periods Allocation ：the first semester, 4 hours per weekApplied Specialty：students of Computer Science double majorPrior Courses：noneSucceed Courses：Data Structure Operating Systems Software Engineering Computer NetworkTeaching Material：《Computer Science Conception》（eleven edition），J. GlennBrookshear，People's Posts and Telecommunications Press，2011Recommended References Books ：1．《Software Craftsmanship》，Joel spolsky,People's Posts and Telecommunications Press，20092．《Computer Introduction》（third edition），Wangyulong，Fuxiaolong，Publishing House of electronics industry，20093．《Computer Introduction》，Chenming，Tsinghua University press，2009Purpose ,Contents and Requierments of the Course：This course is a pilot introductory course for students of computer science and technology double major, aiming to provide a basic understanding of the main knowledge and skills of the major , and to construct a basic framework of knowledge of subsequent courses and lay a foundation for later professional knowledge learning and scientific research. It also cultivates the students' conceptions of the global and awareness of updating knowledge constantly.This course involves all aspects of computer science and focuses on the basic conception rather than mathematical model and technology details with requirements of “breadth first, wide rather than fine”. The emphasis of the course is to outline the framework of computer science system, lay a foundation of computer science knowledge and pave the way for subsequent learning of the professional theory courses in computer information technology. The course is parallelly opened with the course of Office Automation Technology, letting the students to master the basic operation technique, enhance the perceptual knowledge and lay a solid a foundation for computer using in their own major.author：Caolingauditor--完整版学习资料分享----。