第一讲 计算思维概述

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1、计算思维计算机教研室—周旭ComputationalThinking计算不再只和计算机有关，它和我们的生活息息相关。一、计算改变了什么？二、什么是计算？三、什么是计算思维？计算思维引言一、计算改变了什么计算改变了科学家的思考方式计算生物学改变着生物学家的思考方式数学机械化改变着数学家的思考方式计算博弈理论改变着经济学家的思考方式社会计算改变社会学家的思考方式计算生物学改变着生物学家的思考方式最典型的案例：人类的基因工程----耗时10年，耗资数百亿美元。散弹枪算法提出来后，用于基因测序----耗时几天，耗资千把美元就能测一个基因。（因

2、为大量的繁杂的工作由计算机完成，大大解放了生物学家，从而改变着生物学家的思考方式）数学机械化改变着数学家的思考方式数学机械化，就是刻板化和规格化。---吴方法（吴文俊）数学问题的机械化，就是要求在运算或证明过程中，每前进一步之后，都有一个确定的、必须选择的下一步，这样沿着一条有规律的、刻板的道路，一直达到结论。吴文俊-中科院资深院士吴先生创立了初等几何定理证明的机械化方法，国际上称“吴方法”，首次实现了高效的几何定理的机器证明。计算博弈理论改变着经济学家思考方式博弈论指的是研究人与人之间行为互动的一般理论。所谓社会，就是互动。1943

3、年，冯•诺依曼《博弈论和经济行为》著作首次介绍了博弈论。博弈论：两人以上参与，双方通过不同策略相互竞争的游戏。博弈：一方采用的策略会对另一方的行为产生影响。计算思想在诺贝奖获奖理论中占到70%以上的比例。社会计算改变社会学家的思考方式根据社会科学理论，以计算技术为工具，可以：研究人类社会的组成、关系、结构、层次、行为、运动等问题；研究社会媒体，促进社会人群的交流与合作。一、计算改变了什么计算改变了工作方式数字化会议数字化医疗数字化教学数字化制造数字化会议数字化医疗数字化教学数字化制造美国学者尼葛洛庞帝在其1996年出版的《数字化生存》

4、一书中提出的，按照他的解释，计算不再只与计算机有关，它决定我们的生存。13尼葛洛庞帝（Negroponte）为美国麻省理工学院教授及媒体实验室的创办人。西方媒体推崇他为电脑和传播科技领域最具影响力的大师之一，1996年7月被《时代》周刊列为当代最重要的未来学家之一。计算改变了世界二、什么是计算计算的定义：计算是指运用事先规定的规则，将一组数值变换为另一(所需的)数值的过程。对某一类问题，如能找到一组确定的规则，当给出这类问题中的任一具体问题后，按规则可以完全机械地在有限步内求出结果，则说这类问题是可计算的。这种规则就是算法。猜数游戏：

5、有自然数1--1000，随机选取其中的一个数，请大家猜数。回答10次是与否，就可以猜出该数字。开始游戏实际问题设计算法编程实现二分查找法3.计算思维的特征计算工具与思维方式的相互影响家迪科斯彻：我们使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力。计算思维是各个专业求解问题的基本途径。3.计算思维的特征计算思维的定义“计算思维”是美国卡内基梅隆大学周以真教授提出的一种理论。周以真认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为，它涵盖了计算机科学的一系列思维活动。周以真（英文名Je

6、annetteM.Wing，），美国计算机科学家。卡内基-梅隆大学教授。美国国家自然基金会计算与信息科学工程部助理部长。ACM和IEEE会士。问题求解中的计算思维系统设计问题求解人类行为理解建立问题模型选择算法编程实现有一座城市需要铺路，不仅每栋房子都能沿着铺好的道路到达其他所有的房子，而且用的石砖最少。设有三栋房子和三条路，哪些路是必须要铺上石砖的？铺路问题如果是5栋房子？12345B3C3E1D3A122问题建模图论中最小路径算法警察抓小偷警察局抓了a，b，c，d四名偷窃嫌疑犯，其中只有一人是小偷，审讯记录如下：A说：我不是小偷B

7、说：c是小偷C说：小偷肯定是dD说：c在冤枉人四个人中，三个人说的是真话，一个人说的是假话，请问谁是小偷？问题分析1依次假设每个人是小偷的情况一一代入四句供词2依次检验“四个人中三个人说真话，一个人说假话”是否成立3如果成立，小偷找到数学建模将a,b,c,d四个人进行编号为1,2,3,4。用变量x存放小偷的编号。依次将x=1,x=2,x=3,x=4代入问题系统，检验“三真一假”是否成立。计算1A说：我不是小偷2B说：c是小偷3C说：小偷肯定是d4D说：c在冤枉人5三真一假1X≠11or02X=31or03X=41or04X≠41or0

8、53编程实现Forx=1to4If(x<>1+(x=3)+(x=4)+(x<>4)=3)thenPrintxNextx百元买白鸡公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡一元3只，一百元买一百只鸡，问有几种买法？问题分析：X+Y+