信息工程科学导论课程第五-六讲

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1、计算机科学与技术专业导论第六讲LectureSix计算学科的科学方法计算机的发展与应用计算机科学与技术专业导论计算学科中的数学和解决复杂问题的科学方法计算学科中的数学方法系统科学的基本方法信息处理及信息系统结构化方法面向对象的方法面向服务的架构核心概念计算机科学与技术专业导论计算机的发展与应用--发展规律、应用领域计算机的发展史和走向计算机技术(硬件、软件、网络）计算机应用技术硅谷的秘密计算机科学与技术专业导论计算学科中的数学方法计算学科中常用数学概念和术语集合函数和关系字母表、字符串和语言布尔逻辑定义、定理和证明数学方法概述证明方法递归和迭代公理化方法形式化方法计算机科学与技术专业导

2、论计算学科中的数学方法数学的基本特征高度抽象性逻辑的严密性普遍的适用性数学方法的作用:为科学技术研究提供简洁精确的形式化语言数量分析和计算的方法逻辑推理的工具计算机科学与技术专业导论计算机科学中的系统科学方法系统的定义系统是由相互联系和相互制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。系统的基本模型（图6-1）系统的基本要素--六个要素系统（功能）、输入、输出、边界、组织、环境（系统的例子）系统的特性整体性、相关性、功能性、协调性、支持性计算机科学与技术专业导论处理处理反馈输入输出一个简单的系统模型图6-1有反馈控制的系统模型输入输出计算机科学与技术专业导论系统科学的基本思想系统

3、科学的基本概念系统和子系统（图6-2）结构和结构分析层次和层次分析(图6-3)环境、行为和功能状态、演化和过程系统科学遵循的一般原则整体性原则、动态原则、最优化原则、模型化原则常用的几种系统科学方法系统分析法、信息方法、功能模拟方法、黑箱方法、整体优化方法计算机科学与技术专业导论图6-2系统与子系统：一种系统复杂性的分解方法子系统3-1子系统3-3子系统3-2子系统1-1子系统2-1子系统2-2输入输出计算机科学与技术专业导论系统名称0000主功能2100子系统3000子系统2000子系统1000主功能2200主功能3100主功能3200子模块3111子模块1112子模块1111子模块3

4、112主功能1200主功能1100子功能3110子功能3120子功能1120子功能1110图6-3层次结构图计算机科学与技术专业导论信息系统与信息处理信息系统的定义以计算机和各种信息技术为基础，为实现某个系统目标，由信息资源处理模型支持的，由计算机软硬件设备通信和网络设备、信息资源、用户、规章制度等所组成的信息处理的统一体。信息系统的功能对信息的采集、处理、存储、管理、检索和传输并能向有关人员提供有用信息。信息系统的类型（系统的例子）计算机科学与技术专业导论结构化方法（StructuredMethodology)结构化方法的产生和发展goto语句是有害的引发的争论结构化方法一种典型的系统

5、开发方法，采用系统科学思想,从层次角度自顶向下地分析和设计系统(如下图)。结构化分析（SA)、结构化设计（SD)、结构化程序设计（SP).SA/SD属抽象形态，SP是设计形态。结构化方法遵循的基本原则抽象、分解、模块化结构化方法的核心问题建立模型（简称建模）--通过需求分析计算机科学与技术专业导论面向对象的方法（Object-Oriented:OO)面向对象的方法的产生和发展起源于面向对象语言：Simula(67)、Smalltalk-80、ObjectiveC(86)、C++(86)面向对象的方法的基本思路“分类学理论”的构造法则区分对象及其属性；区分整体对象及其组成部分形成并区分不同

6、对象的类计算机科学与技术专业导论面向服务的架构（SOA:Service-OrientedArchitecture)是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。使得构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。案例计算机科学与技术专业导论计算学科中的核心概念算法(Algorithm)数据结构(DataStructure)程序(Program=算法+数据结构）软件（Software=程序+文档)硬件(Hardware物理器件、部件和设备

7、)计算机科学与技术专业导论计算学科中的核心概念-算法算法的定义非形式定义:一个算法就是有穷规则的集合,其中的规则规定了一个解决某一特定类型问题的运算序列.形式化定义算法的重要特征有穷性、确定性、输入、输出、能行性算法的表示方法自然语言、流程图、伪代码、程序设计语言算法分析时间复杂度、空间复杂度、可读性复杂度:6级，用“O”表示，时空可转换计算机科学与技术专业导论计算学科中的核心概念-数据结构数据结构基本概念数据结构的组成形式化定义数