计算机导论教材课件

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1、计算机导论第12章计算机科学与技术学科课程体系结构第12章计算机科学与技术学科课程体系结构教学目标掌握计算机科学与技术学科的基本内容掌握计算机科学理论的组成掌握计算机科学与技术学科的课程体系结构了解计算机科学与技术学科基础课程了解计算机科学与技术学科各专业方向课程群第12章计算机科学与技术学科课程体系结构12.1学科介绍12.2课程体系结构12.1学科介绍计算机科学与技术学科涉及到的基本内容有计算机科学理论、计算机组织与体系结构、计算机软件、计算机硬件、计算机应用技术、人工智能六个方面。计算机科学与技术学科有

2、十四个主要分支领域：（1）离散数学DS；（2）程序设计基础PF；（3）算法与复杂性AL；（4）体系结构AR；（5）操作系统OS；（6）网络计算NC；（7）程序设计语言PL；（8）人机交互HC；（9）图形学和可视化计算GV；（10）智能系统IS；（11）信息管理IM；（12）软件工程SE；（13）社会和职业的问题SP；（14）科学计算CN。计算机科学与技术学科的发展以高性能、网络化、智能化以及微型化等为主要方向，其中，计算机科学理论、计算机系统结构和软件为主流方向。计算机科学理论是研究计算机基本理论的学科。计算机科

3、学理论主要包括自动机论、形式语言理论、程序理论、算法分析及计算复杂性理论等。12.1学科介绍12.1.1学科的产生12.1.2理论计算机科学12.1.3形式语言理论12.1.4程序设计理论12.1.5算法分析和计算复杂性理论12.1.1学科的产生为了要解决数学基础的某些理论问题，即是否有的问题不是算法可解的，数理逻辑学家提出了几种不同的（后来证明是彼此等价的）算法定义，从而建立了算法理论（即可计算性理论）。30年代前期，K.哥德尔和S.C.克林尼等人创立了递归函数论，将数论函数的算法可计算性刻划为递归性。30年代

4、中期，A.M.图灵和E.L.波斯特彼此独立地提出了理想计算机的概念，将问题的算法可解性刻划为在具有严格定义的理想计算机上的可解性。30年代发展起来的算法理论，对在40年代后期出现的存储程序型计算机的设计思想是有影响的。图灵提出的理想计算机（称为图灵机）中的一种通用机就是存储程序型的。12.1.2理论计算机科学理论计算机科学主要包括：自动机论与形式语言理论；程序理论（包括程序正确性证明、程序验证等）；形式语义学；算法分析和计算复杂性理论。12.1.3形式语言理论形式语言理论源于数理语言学中的乔姆斯基理论。在这种理论

5、中，形式语言分为四种：0型语言:短语结构语言，每个0型语言都是递归可枚举集1型语言:又名上下文有关语言2型语言:又名上下文无关语言3型语言:又名正则语言12.1.4程序设计理论程序设计理论包括程序正确性证明和程序验证40年代后期诺伊曼,诺伊曼等在一篇论文中提出借助于证明来验证程序正确性的方法。后来图灵又证明了一个子程序的正确性。E.W.戴克斯特拉在70年代中期曾指出的，实际有效的方法是边设计边验证，在设计完毕时证明或验证的过程也同时结束。J.T.施瓦兹和M.戴维斯70年代后期提出了一种他们称之为“正确程序技术”的

6、软件技术。图灵在1947年的一篇论文中，提出借助定理证明的方法来设计程序。60年代以来研究工作者提出几种不同的语义理论，主要是操作语义学、指称语义学或称数学语义学、公理语义学和代数语义学在程序正确性证明和形式语义学中应用的程序逻辑，是60年代末发展起来的。12.1.5算法分析和计算复杂性理论一般认为，各类具体算法的复杂性的研究称作算法分析，而一般算法复杂性的研究称作计算复杂性理论。计算复杂性理论原是可计算理论的一支，是以各种可计算函数(即递归函数)的计算复杂性为其研究对象的。12.2课程体系结构12.2.1学科基

7、础课程12.2.2专业方向课程群12.2.1学科基础课程计算机导论程序设计基础离散数学算法与数据结构计算机组成原理操作系统数据库系统原理编译原理软件工程计算机网络数字逻辑（1）计算机导论为计算机专业的新生提供一个关于计算机学科的入门介绍，使他们能对该学科有一个整体的认识，并了解该专业的学生应具有的基本知识和技能以及在该领域工作应有的职业道德和应遵守的法律准则。本课程为计算机专业的学生提供一个关于计算机科学学科的入门介绍，使他们能对该学科有一个整体的认识，提高他们学习本专业的兴趣。除了技术之外，还要注意讲授学科内涵

8、和该专业学生应有的职业道德。（2）程序设计基础本课程既培养学生解决问题（算法与程序设计）的能力,又使他们比较熟练地掌握一种程序设计语言。应注意介绍独立于任何特定编程语言的算法概念和结构，强化训练程序设计的经验和相关技术。重点是程序设计实践及培养学生分析问题和解决问题的能力训练。先修课程：计算机导论。本课程介绍程序设计的基本概念，强调算法的重要性及其在程序设计中的作用。注意