计算机科学与导论-思想与方法

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1、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

2、，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（NATO）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

3、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。1.1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。（1）计算机科学，涉及很宽的范围，包括了计算的理论、算法和实现，以及机器人技术、计算机视觉、智能系统、生物信息学和其他新兴的有前途的领域。计算机科学是计算各学科的基础，计算机科学

4、专业培养的学生，更关注计算的理论基础和算法，并能从事软件开发及其相关的理论研究。（2）计算机工程，是对现代计算系统和由计算机控制的有关设备上的软件与硬件的设计、构造、实施和维护进行研究的学科。计算机工程专业培养的学生，更关注设计并实施集软件和硬件设备为一体的系统，如嵌入式系统。（3）软件工程，是指以系统、学科、定量的方法，把工程应用于软件的开发、运行和维护；同时，展开对上述过程中各种方法和途径进行研究的学科。软件工程专业培养的学生，更关注以工程规范进行的大规模软件系统开发与维护的原则，并尽可能避免软件系统潜在的风险。（4）信息系统，是指如何将信息技术的方法与企业生产和商业流通结合起来，以满

5、足这些行业需求的学科。信息系统培养的学生，更关注信息资源的获取、部署、管理及使用，并能分析信息的需求和相关的商业过程，能详细描述并设计那些与目标相一致的系统。（5）信息技术，从广义上来说，它包括了所有计算技术的各个方面，在此专指作为一门学科的信息技术。它侧重在一定组织及社会环境下，通过选择、创造、应用、集成和管理的计算技术来满足用户的需求。与信息系统相比，信息技术更关注于“信息技术”的技术层面，而信息系统则重于“信息技术”的“信息”层面。信息技术专业培养的学生，更关注基于计算机的新产品及其正常的运行和维护，并能使用相关的信息技术来计划、实施和配置计算机系统。1.1学科知识体由哪三个层次组成

6、？答：学科知识体依次由分枝领域、知识单元、以及知识点三个层次组成。最高层是分支领域，它代表一个特定的学科子领域；例如，“计算机科学”知识体由DS（离散结构）、PF（程序设计基础）、AL（算法和复杂性）、AR（体系结构和组织）、OS（操作系统）、NC（网络计算）、PL（程序设计语言）、HC（人机交互）、GV（图形学和可视化计算）、IS（智能系统）、IM（信息管理）、SP（社会与职业问题）、SE（软件工程）、CN（计算科学和数值计算方法）等14个分枝领域组成。分支领域之下又分为更小的知识单元，它代表该领域中的主题模块；例如，在计算机科学知识体中，分枝领域“DS（离散结构）”又由DS1（函数、关

7、系、集合）、DS2（基本逻辑）、DS3（证明方法）、DS4（计算基础）、DS5（图和树）、DS6（离散概率）等6个知识单元组成。知识单元又被细分为众多的知识点，这些知识点构成了知识体结构的最底层。例如，在上述例子中，知识单元“DS1（函数、关系、集合）”又有函数(满射，到内的映射，逆函数，复合函数)、关系(自反，对称，传递，等价关系)、集合(文氏图,补集，笛卡尔积，幂集)、鸽笼原理、基数性和可数性等知识点组成。1.1分别