计算学科中的三个学科形态

《计算学科中的三个学科形态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章计算学科中的三个学科形态文坤梅E-Mail:kunmei.wen@gmail.com智能与分布计算实验室IntelligenceandDistributedComputingLab第3章计算学科中的三个学科形态抽象—理论—设计（三种形态）：计算学科中的基本内容，基本概念；同时反映了人们的认识是从感性认识（抽象）到理性认识（理论），再由理性认识（理论）回到实践（设计）中来的一般科学思维方法1、抽象形态——科学抽象是指在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面，抽取其共同的、主要的方面，从而做到从个别中把握一般，

2、从现象中把握本质的认知过程和思维方法。学科中的抽象形态包含着具体的内容，它们是学科中所具有的科学概念、科学符号和思想模型。一、三种形态与各领域中三个形态的主要内容（P49-P59）1、抽象形态——源于现实世界（建立对客观事物进行抽象描述的方法，建立概念模型）形成假设建造模型并作出预测设计实验并收集数据对结果进行分析科学认识由感性阶段上升为理性阶段，就形成了科学理论。科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系，它是由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理的理论论证所组成的体系。理论源于数学，是从抽象到抽象的升华，

3、它们已经完全脱离现实事物，不受现实事物的限制，具有精确的、优美的特征，因而更能把握事物的本质。2、理论形态——表述研究对象的特征（定义和公理）假设对象之间的基本性质和对象之间可能存在的关系（定理）确定这些关系是否为真（证明）结论2、理论形态——源于数学（建立理论体系，建立数学模型）3、设计形态——设计形态与抽象、理论两个形态存在的联系设计源于工程，用于系统或设备的开发，实现给定的任务设计形态和抽象、理论两个形态都须以对自然规律的认识为前提设计必须创造出相应的人工系统和人工条件，还必须认识自然规律的具体表现形式设计形

4、态的主要特征与抽象、理论两个形态的主要区别：设计形态具有较强的实践性、社会性、综合性需求分析建立规格说明设计并实现该系统对系统进行测试与分析3、设计形态——源于工程（完成一个具体任务，总结与升华）三个学科形态的内在联系在计算机科学与技术方法论的原始命题中，蕴含着人类认识过程的两次飞跃，第一次飞跃是从物质到精神，从实践到认识的飞跃。这次飞跃包括两个决定性的环节：一个是科学抽象，另一个是科学理论。第二次飞跃是从精神到物质，从认识到实践的飞跃。这次飞跃的实质对技术学科（计算学科就是一门技术学科）而言，其实就是要在理论的指

5、导下，以抽象的成果为工具来完成各种设计工作。抽象源于现实世界。建立对客观事物进行抽象描述的方法，建立具体问题的概念模型，实现对客观世界的感性认识。理论源于数学。建立完整的理论体系，建立具体问题的数学模型，从而实现对客观世界的理性认识。设计源于工程。对客观世界的感性认识和理性认识的基础上，完成一个具体的任务；对工程设计中所遇到的问题进行总结，提出问题，由理论界去解决它。三个学科形态的内在联系4、各领域中三个形态的主要内容（P54-P59）二、例子1信息系统（数据库）三种形态实例（P44-P48）1、问题：实体：学生与

6、课程，联系：多对多，要建立一个信息管理系统。实体：客观存在并可相互区别的事物实体集属性：实体所具有的某一方面的特性关键字（码）：能唯一标识实体的属性集联系：不同实体集之间的联系1:1，1:N，N:M2、抽象形态——建模（1）实体（Entity）、属性（Attribute）、关键字（Key）与联系（Relationship）三种图元素：实体(矩形)、属性(椭圆)、联系(菱形)P45图3.1学生选课E-R图（2）E-R模型实体及实体之间的联系均用关系（二维表）表示笛卡尔积：设D1，D2，…，Dn为任意集合，定义D1，

7、D2，…，Dn笛卡尔积为：D1D2…Dn={(d1,d2,…,dn)

8、diDi,i=1,…,n}关系：笛卡尔积D1D2…Dn的任意一个子集，称为D1，D2，…，Dn上的一个n元关系关系模式：二维表的表框架，R=U：关系中所有属性的集合F：属性集合U上的一组函数依赖（3）关系模型3、理论形态——规范化理论定义：设有关系模式R（A1,A2,…,An），X和Y均为{A1,A2,…,An}的子集，r是R的任一具体关系（R-型，r-值）。如果R的所有关系r都存在着：对于X的每一个具体值，都有Y唯一的具

9、体值与之对应，则称X函数决定Y，或Y函数依赖于X。记为XY（1）函数依赖：属性间的关系函数依赖判别简法：设有属性集X、Y及关系模式R①如果X、Y之间是“1:1”关系，则XYYX②如果X、Y之间是“N:1”关系，则XY③如果X、Y之间是“N:M”关系，则X、Y之间不存在函数依赖插入异常删除异常冗余太大（2）感性认识中存在的问题1NF（1NormalFo