(7.1.2.3)--第1讲 计算机基础知识.ppt

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1、大学计算机大学计算机1l教材：教材：1 1、大学计算机基础、大学计算机基础 朱新华、张兰芳主编朱新华、张兰芳主编 广西师范大学出版社广西师范大学出版社2 2、大学计算机基础实例教程、大学计算机基础实例教程 朱新华朱新华 王王利娥主编利娥主编l辅助参考书：辅助参考书：1 1、大学计算机、大学计算机-计算与信息素养计算与信息素养 战德臣等战德臣等编编 高等教育出版社高等教育出版社 2 2、大学计算机基础、大学计算机基础 姚怡等姚怡等 机械工业出机械工业出版社版社2023/11/252课程内容框架课程内容框架1第一部分：计算机基本知识（24学时）u工作原理；u发展与分类、应用与新技术；u 计算机的信

2、息表示(汉字、数字、英文字符等)u互联网及其应用、网络安全u计算思维、算法与数据结构u计算机系统组成、操作系统的基本操作使用1第二部分：office2016办公自动软件使用(44学时)u 文字处理与word 2016使用u 电子表格与excel2016 的使用u 演示文稿与powerpoint2016的使用2023/11/253课程考核与管理课程考核与管理u课程考试：必须参加学校的期末考试，成绩合格者方可取得该门课学分和毕业证！u考试方式:为机器在线考试（理论题+操作题）。u成绩总评：期末考试（60%）+平时成绩（40%）*平时成绩包括：课堂教学到课率（10&）+课堂练习完成情况（40%）+o

3、ffice2016office2016大作业完成情况（大作业完成情况（50%50%）u课程管理课程管理：测试成绩计入总评成绩中。每次要求提交的课堂练习必须提交，否则算缺课处理。2023/11/254上课方式与要求上课方式与要求u上课方式：课堂教学为主，网络教学为辅助。借助智慧树（）平台，在“翻转课堂”进行互动教学、作业布置和提交。u学习要求：1、按老师布置要求，跟随教学进度学习。2、在智慧树平台上，自行观看视频进行预习。3、智慧树平台辅助学习方法：在手机上登录“知到”APP或在电脑上登录智慧树网站,进入“大学计算机基础（学习分课）”，观看微课视频。第一章第一章计算机基算机基础知知识网络探讨：计

4、算机技术对给社会带来的影响：网络探讨：计算机技术对给社会带来的影响：科技时代的科技时代的“数字鸿沟数字鸿沟”第一节第一节计算机概述何为计算机何为计算机？计算机是一种快速而高效地完成信息处理的电子设备。计算机是一种快速而高效地完成信息处理的电子设备。台式机台式机信息处理信息处理输出结果输出结果 输入输入工作方式：工作原理：程序控制下程序控制下存储程序，逐条执行存储程序，逐条执行采用采用“程序控制工程序控制工作方式作方式”，只要输，只要输入不同的程序，就入不同的程序，就可以让计算机做不可以让计算机做不同的工作。同的工作。确定了计算机由确定了计算机由运算器、存储器、运算器、存储器、控制器、输入设控制

5、器、输入设备和输出设备五备和输出设备五大基本部件组成大基本部件组成以及它们之间的以及它们之间的相互联系。相互联系。采用二进制形式采用二进制形式的的0 0、1 1代码串代码串表表示数据和指令。示数据和指令。冯冯诺依曼设计思想的三个特点诺依曼设计思想的三个特点:存储程序，逐条执行存储程序，逐条执行冯冯.诺伊曼诺伊曼 美籍匈美籍匈牙利科学家牙利科学家.1910-1950.1910-1950 程序指令内存条 CPU处理器 一、计算机的工作原理早期计算工具早期计算工具绳结算筹算盘二、计算机的产生与发展法国科学家帕斯卡英国科学家查尔斯.巴贝奇美国科学家霍华德艾肯1822年，发明了差分机1944年，发明Ma

6、rk I电磁式计算机1642年发明了第一部机械式计算器u发展过程发展过程ENIAC(ENIAC(电子数字积分计算机电子数字积分计算机)p世界上第一台计算机世界上第一台计算机ENIAC(1946年，美国年，美国)占地占地167m2 体重体重27吨吨17468只电子管只电子管功耗功耗140KW5000次加法次加法/秒秒我国计算机的发展历程p1958年，中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机(八一型),标志着我国第一台电子计算机的诞生。p1965年，中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机109乙，之后推出109丙机，该机为两弹试验中发挥了重要作用；p1974年，清华大学等单位

7、联合设计、研制成功采用集成电路的DJS-130小型计算机，运算速度达每秒100万次；p1983年，国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河-I巨型机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑；p1985年，电子工业部计算机管理局研制成功与IBM PC机兼容的长城0520CH微机。p1992年，国防科技大学研究出银河-II通用并行巨型机，其向量中央处理机是采用中小规模集成电路自行设计的，总体上达到80年代中后期国际先进水平。它主要用于中期天气预报；p1993年，研制成功曙光一号全对称共享存储多处理机，这是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机

8、；华罗庚教授是我国计算机技术的奠基人和最主要的开拓者之一。华罗庚教授和我国第一个计算机研制小组 1956年春，国家制定了发展我国科学的12年远景规划，把开创我国的计算机技术事业等项目列为四大紧急措施之一。化罗庚教授任计算机技术规划组组长。按组成元件划分按组成元件划分,分为四代分为四代：阶段段年份年份物理器件物理器件软件特征件特征应用范用范围运算速度运算速度(次次/S)/S)主要特点主要特点第一代第一代1946-1957电子管机器语言、汇编语言科学计算几千-几万体积大、耗电大、可靠性差、价格昂贵、维修复杂第二代第二代1958-1964晶体管高级语言科学计算、数据处理、工业控制几万-几十万体积较小

9、、重量轻、耗电小、可靠性较高第三代第三代1965-1971小规模集成电路操作系统科学计算、数据处理、工业控制、文字处理、图形处理几十万-几百万小型化、耗电少、可靠性高第四代第四代1972至今大规模集成电路数据库网络等各个领域几百万-百亿微型化、耗电极少、可靠性很高三、计算机的分代大规模集成电路时代第四代：第四代：大规模或超大规模集成电路大规模或超大规模集成电路（1972至今）至今）运算速度：几百万几百亿（次运算速度：几百万几百亿（次/秒）秒）用途：扩展到所有的行业和部门用途：扩展到所有的行业和部门大大/超大规模集成电路超大规模集成电路集成433亿个晶体管181、按计算机用途划分、按计算机用途划

10、分四、计算机大家族家谱（分类）专用计算机专用计算机：是指专为解决某一特定问题而设计制造的电子计算机。一般拥有固定的存储程序。笔记本笔记本通用计算机：通用计算机：指各行业、各种工作环境都能使用的计算机。2、按计算机规模与性能划分、按计算机规模与性能划分巨型机（超级计算机）巨型机（超级计算机）大型机大型机中型机中型机小型机小型机微机（微机（PC机）机）每秒一万亿（每秒一万亿（=1012）次）次我国超级计算机2023/11/2521l 特点：使用特点：使用微处理器微处理器，体积小，重量轻，可靠性高，使用灵活方便。，体积小，重量轻，可靠性高，使用灵活方便。l用途：最为广泛。用途：最为广泛。台式机台式机

11、笔记本笔记本掌上电脑掌上电脑上网本上网本微 机五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理4.4.计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅助制造（造（CAMCAM）、辅助教学（）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.计算机网络应用计算机网络应用 早期的计算机主要用于科学计算。科学计算仍然是一个重要应用。如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理4.4.计算机

12、辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅助制造（造（CAMCAM）、辅助教学（）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.计算机网络应用计算机网络应用北京航天控制中心在实时监控嫦娥一号的发射情况五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理4.4.计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅助制造（造（CAMCAM）、辅助教学（）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.计算机网络应用计算机网

13、络应用 数据处理是用计算机处理生产活动，对在科研活动中获得的大量数据进行转换、分类、存储、传送、生成报表等。五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理4.4.计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅助制造（造（CAMCAM）、辅助教学）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.计算机网络应用计算机网络应用五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理4.4.计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅

14、助制造（造（CAMCAM）、辅助教学（）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.计算机网络应用计算机网络应用五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理4.4.计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅助制造（造（CAMCAM）、辅助教学（）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.计算机网络应用计算机网络应用五、计算机的应用领域1.1.科学计算科学计算2.2.实时控制实时控制3.3.数据处理数据处理

15、4.4.计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）、辅助制）、辅助制造（造（CAMCAM）、辅助教学（）、辅助教学（CAICAI）5.5.文字处理和办公自动化文字处理和办公自动化6.6.人工智能人工智能7.7.网络应用网络应用六、计算机的发展趋势发展高速度、大存储量和强功能的巨型计算机。这是核反应堆等尖端科学的需要，也是使计算机具有类似人脑的学习和复杂推理的功能所必需的。巨型机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平。巨型化巨型化让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能，知识处理和知识库管理的功能等等。智能化智能化充分利用计算机的宝贵资源并扩大计算机

16、的使用范围，为用户提供方便、及时、可靠、广泛、灵活的信息服务。网网络化化微型化微型化进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。什么是人工智能？有一种观点：“机器人终将会战胜人类!”，你怎么看？讨论：第二节第二节计算机中的信息表示任何信息由计算机处理必经过数字化（0和1组成的二进制代码串）1 1、计算机能处理什么样的信息？、计算机能处理什么样的信息？声音声音文字文字图像图像影视资料影视资料数字数字数字化数字化加工处理加工处理计算机计算机0 0、1 1代码代码结果结果输入输入2023/11/2533l技术实现简单。计算机的

17、组成电器通常有两种状态，开关的接通和断开，正好可表示“0”、“1”。l运算规则简单，两个二进制数的和、积运算组合简单。l适合逻辑运算，二进制只有两个数码，和逻辑代数中的“真”“假”相吻合。l易于进行转换，二进制和十进制数转换简单。那二进制是咋回事啊？数值 5 在计算机中怎么表示成二进制的形式啊？2 2、计算机为什么要采用二进制、计算机为什么要采用二进制？3 3、信息在计算机中如何进行编码表示？、信息在计算机中如何进行编码表示？l十进位计数制（日常中使用）使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数码表示数基数：某计数制中数码的个数,十进制为10进位规则：逢十进一多项式展开示例其中，101,

18、100,101,102分别称为权值，它是以基数为底、位号为幂所构成的指数。(85.12)(85.12)1010 =8810101 15510100 01110101 12210102 2+u数值型数据在计算机中的编码规则：按进制之间的转换。不同类型的信息，编码规则不一样。不同类型的信息，编码规则不一样。0 0位号：位号：-2-2-1-11 12023/11/2535二进制：组成数码：0，1，基数2，逢二进一。八进制：组成数码：0,1,2,3,4,5,6,7,基数8，逢八进一。十六进制数：组成数码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,基数16，逢十六进一。其他进位计数

19、制思考题：思考题：下列数据中，有可能是八进制的是：下列数据中，有可能是八进制的是：A.408 B.677 C.659 D.802A.408 B.677 C.659 D.802l十进制转化为二进制十进制转化为二进制例如：例如：(75)(75)1010=(=(?)2 2方法：方法：逐项除逐项除2 2取余逆排列取余逆排列（只考虑整数）（只考虑整数）答案：答案：答案：答案：(75)(75)1010=（10010111001011）2 275752 237372 21 118182 21 19 90 02 22 24 41 10 00 02 22 22 20 01 11 12023/11/2537方法：

20、方法：按权值展开成多项式相加按权值展开成多项式相加（1001011）2 =（?）10 l二进制转换成十进制二进制转换成十进制112 26 6002 25 5+002 24 4+112 20 0+112 21 1+112 23 3+64642 2=+8 8+1 1+=7575（1001011）2 =u字符型数据在计算机中的表示l英文英文字符在计算机内的编码规则字符在计算机内的编码规则使用使用ASCIIASCII编码编码 ASCII码即美国标准信息交换码，用7 7位0、1代码串来编码。所有英文字符的编码可在ASCII码表中找到。7位位ASCII码表共有码表共有 128个字符，其中：个字符，其中：l

21、3232个通用、标点符号个通用、标点符号l0-9 100-9 10个数码个数码l5252个大小写英文个大小写英文D D的的ASCIIASCII编码编码 ：100010010001002023/11/2541根据该字符对应的ASCII码值的大小比较思考题：思考题：1.1.按对应的按对应的ASCIIASCII码值来比较，不正确的是：码值来比较，不正确的是：A.”b”A.”b”比比“a”a”大大 B.”Q”B.”Q”比比“f”f”大大 C.C.逗号比空格大逗号比空格大编排规律编排规律NUL(空)位于表的第一个位置，其值最小。整体：从左到右控制符号(除DEL)标点符号数字字符大写字母小写字母。内部：数

22、字字符按其对应的十进制数值大小排序；大小写字母按英文字母表的顺序排序。ASCIIASCII字符排序字符排序二进制二进制l汉字字符汉字字符在计算机内的表示在计算机内的表示n国标码国标码 1981年5月由中国国家标准总局颁布信息交换用汉字编码字符集(GB2312-80)作为汉字交换码（在不同汉字系统之间交换时使用），编码的国家标准简称国标码。收录汉字总数:7445。4、字符型数据在计算机中的表示另外还收录常用符号、序号、图形字符集、英文字母、日文假名、希腊字母、俄文字母、汉语拼音、注音字符、制表符号等.国标码编码：一个汉字的国标码用国标码编码：一个汉字的国标码用2 2个字节个字节表示，表示，第一个

23、字节第一个字节表示汉字所在的表示汉字所在的行行，第二个字节第二个字节表表示汉字所在的示汉字所在的列列，通过汉字在表中的位置确定，通过汉字在表中的位置确定其国标码。其国标码。GB2312-80GB2312-80代码表（局部）代码表（局部）啊啊0110000 0100001=0110000 0100001=3021H3021H（国标码）（国标码）1601(区位码区位码)保保0110001 0100011=0110001 0100011=3123H3123H（国标码）（国标码）1703(区位码区位码)二进制二进制l汉字字符汉字字符在计算机内的编码表示在计算机内的编码表示44为了避免ASCII码和国标

24、码同时使用时产生二义性问题，在微机系统，汉字常使用在微机系统，汉字常使用2 2个字节存储，并把个字节存储，并把每个字节的最高位设为每个字节的最高位设为1 1。这就是汉字机内码。(这是汉字和西文字符的根本区别这是汉字和西文字符的根本区别)。n机内码机内码 :每个计算机内部使用的汉字编码。每一个汉字输入计算机后就自动转为机内码，才能在计算机内流动和处理。国标码是汉字系统间交换的国标码是汉字系统间交换的国家标准，为什么不在计算国家标准，为什么不在计算机内部直接使用国标码而要机内部直接使用国标码而要另使用机内码呢？另使用机内码呢？0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1从国标码表

25、查到从国标码表查到“保保”字的国标码为字的国标码为:0 0 1 1 0 0 0 1从从ASCII码表查到字符码表查到字符“1”ASCII码为码为:出现了出现了二义性二义性二义性二义性：这到底：这到底是一个汉字是一个汉字”保保”呢，还呢，还是两个字符组合：是两个字符组合：“1#”?二进制二进制l汉字字符汉字字符在计算机内的表示在计算机内的表示0 0 1 0 0 0 1 1“#”的的ASCII码为码为:二进制二进制l汉字字符汉字字符在计算机内的表示在计算机内的表示机内码由国标码转换而得机内码由国标码转换而得:机内码机内码国标码的16进制进制表示8080H如：如：“啊啊”的国标码：的国标码：0011

26、0000 0010000100110000 00100001那么：那么：00110000 00100001+1000000010000000 00110000 00100001+1000000010000000 =1011000010100001=1011000010100001 所以所以:”:”啊啊”的机内码的机内码:1 1011000001100001 101000010100001 转换目的：转换目的：转换目的：转换目的：保证每个字节二进制首位为保证每个字节二进制首位为保证每个字节二进制首位为保证每个字节二进制首位为“1”1”总结总结:汉字机内码编码汉字机内码编码u由由2 2个字节组成个

27、字节组成u每个字节最高位为每个字节最高位为1 1区分区分ASCIIASCII编码或：机内码机内码=国标码国标码 +1 1000000000000001 100000000000000英文字符数值数据汉字字符按不同进制按不同进制之间转换之间转换ASCIIASCII编码编码标准标准由国标码转由国标码转换成机内码换成机内码二二进进制制l总结总结计算机中几种信息表示：练习：练习：请用请用ASCIIASCII编码表示一句英文句子。如：编码表示一句英文句子。如：I love youI love you1001001 1101100110111111101101100011 1111001110111111

28、101011001001 1101100110111111101101100011 1111001110111111101011 x 1=111 x 11=121111 x 111=123211111 x 1111=123432111111 x 11111=123454321111111 x 111111=123456543211111111 x 1111111=123456765432111111111 x 11111111=123456787654321111111111 x 111111111=12345678987654321 数字的对称美数字的对称美黄金分割点黄金分割点0.618最高

29、雅的建筑：最高雅的建筑：巴黎圣母院的正立面的宽度和高度巴黎圣母院的正立面的宽度和高度之比为之比为0.618ABCD勤学如初起之苗，不见其增，日有所长；勤学如初起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。积跬步以至千里，积怠惰以致深渊。积跬步以至千里，积怠惰以致深渊。二进二进制制l数值数值计算计算 加法规则加法规则乘法规则乘法规则0+0=05、计算机中的运算1+0=10+1=11+1=1000=010=001=011=1基本运算：二进制的运算规则：计算机的计算机的“计算（计算（ComputingComputing）”（或者称为（或者称为“运

30、算运算”）可以分为）可以分为数值计算数值计算（如函数计算、方（如函数计算、方程求解、微分、积分、概率统计等程求解、微分、积分、概率统计等)和和非数值计算非数值计算（如逻辑推理、比较、排序、查找等）两大类（如逻辑推理、比较、排序、查找等）两大类：1 1 1 0+0 1 0 1练习：练习：二进二进制制l逻辑逻辑计算计算p逻辑运算是用数学方法研究逻辑问题。也称布尔运算。运算数只有逻辑运算是用数学方法研究逻辑问题。也称布尔运算。运算数只有2 2个个，真值和假值真值和假值。可以用。可以用1 1和和0 0 表示这两个数。表示这两个数。p有三种基本运算，即有三种基本运算，即逻辑与(AND)、逻辑或(OR)、

31、逻辑非(NOT)，简称与、或、非。逻辑“与与”运算0 ANDAND 00逻辑“或或”运算逻辑“非”运算NOTNOT 010 ANDAND 101 ANDAND 001 AND AND 110 OROR 000 OROR 111 OR OR 011 OR OR 11NOTNOT 10练习：1 1、（、（269269）1010=（？）（？）16 16 =（？）（？）2 2 2 2、（、（100110.101100110.101）2 2=（？）（？）10103 3、已知英文字母、已知英文字母b b的的ASCIIASCII码值为码值为9898，那么字母那么字母e e的的ASCIIASCII码值是码值是

32、？4 4、八进制数、八进制数 397Q 397Q 是一个不合法的数是一个不合法的数值值，仿照此数，分别列举一个不合法的仿照此数，分别列举一个不合法的二进制数和一个不合法的十六进制数。二进制数和一个不合法的十六进制数。字字 母母 表表 示示法法下下角角标表表示示法法十十进制制（DecimalDecimal）21D D二二进制制（BinaryBinary）10101B B八八进制（制（OctalOctal）25Q十六十六进制制（HexadecimalHexadecimal）1515H H（2121）1010(10101)(10101)2 2(25)(25)8 8(15)(15)1616 六六计算思

33、维逻辑思维逻辑思维实证思维实证思维计算思维计算思维以推理和演绎为特征，是所有学科的理论支撑，以数学学科为代表以观察和总结自然规律为特征，是物理学、天文学、化学、生物学、医学等近代科学的基础，以物理学科为代表以设计和构造为特征，是当今信息时代分析和解决问题的方法论，计算思维以计算机学科为代表三大科学思维一、计算改变了什么？二、什么是计算？三、什么是计算思维？计算思维计算思维思考思考56一、计算改变了什么一、计算改变了什么u计算改变了科学家的思考方式57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。（因为大量的繁杂

34、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）一、计算改变了什么一、计算改变了什么u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58数字化会议数字化会议59数字化医疗数字化医疗60数字化教学数字化教学61数字化制造数字化制造62美国学者尼葛洛庞帝在其 1996年出版的数字化生存一书中提出的，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。63尼葛洛尼葛洛庞帝帝（NegroponteNegroponte）为美国美国麻省理工学院教授及媒体麻省理工学院教授及媒体实验室的室的创办人。西方媒体推崇他人。西方媒体推崇他为电脑和和传播科技播科技领域最具影响力的大

35、域最具影响力的大师之一，之一，19961996年年7 7月被月被时代代周刊列周刊列为当代最重要的当代最重要的未来学家之一。未来学家之一。计算改变了世界计算改变了世界二、计算思维是什么二、计算思维是什么1 1、计算的定义：、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(所需的所需的)数值的过程。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。这种规则就是算法算法。642.2.计算思维的定义计算思维的定义“计算思维计算思维”是美国卡内基

36、梅隆大学周以真教授提出的一种理论。周以真认为：计算思维计算思维是运用计算机科学的基础概念去是运用计算机科学的基础概念去求解问题求解问题、设计系统设计系统和和理解人类行为理解人类行为，它涵盖了计算机科学的一系列思维活动，它涵盖了计算机科学的一系列思维活动。周以真（英文名Jeannette M.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。65问题求解中的计算思维问题求解中的计算思维系系系系统设计统设计问题问题求解求解求解求解人人人人类类行行行行为为理解理解理解理解建立建立建立建立问题问题模型模型模型模型选择选择算法算法

37、算法算法编编程程程程实现实现66百元买白鸡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：问题分析：X+Y+Z=100X+Y+Z=1005X+3Y+Z/3=1005X+3Y+Z/3=10067编程编程计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。For x=1 to 100 For y=1 to 100 Z=100-x-y If 5*x+3*y+z/3=100 then Print x,y,z End if Next forNext for68系统设计中的计算思维系统设计中的计算思维将系统中的变换过程映射为符号变换形式化，然后就可以用计算机进行处理。系系

38、系系统设计统设计问题问题求解求解求解求解人人人人类类行行行行为为理解理解理解理解70系统设计中的计算思维系统设计中的计算思维认识抽象自然系统和社会系统自然系统和社会系统符号系统符号系统系统分解子系统子系统1 1子系统子系统N N信息管理系统计算思维概述和特点囚徒困境囚徒困境博弈策略建模博弈策略建模警方逮捕了A、B两名嫌疑犯，但没有足够证据指控二人有罪。于是警方分开囚禁嫌疑犯，并向双方提供以下相同的选择（如表所示）：（1）如果一人认罪并检控对方（背叛），而对方保持沉默，则此人将获释，沉默者将判监禁10年。（2）如果二人都保持沉默（合作），则二人同样判监1年。（3）如果二人都互相检举（背叛），则二

39、人同样判监8年。策略策略A A沉默（合作）沉默（合作）A A认罪（背叛）认罪（背叛）B沉默（合作）二人同服刑1年A即时获释；B服刑10年B认罪（背叛）A服刑10年；B即时获释 A和B二人同服刑8年72囚徒困境囚徒困境博弈策略建模博弈策略建模囚徒的策略选择囚徒的策略选择困境困境两名囚徒的选择：（1）若对方沉默，背叛会让我获释，所以我会选择背叛。（2）若对方背叛我，我也要指控对方才能得到较低刑期，所以选择背叛。结果：两人都选择背叛，结果二人服刑8年。如果两个囚徒合作保持沉默，总体如果两个囚徒合作保持沉默，总体利益会更高。利益会更高。而两个囚徒追求个人利益，选择背而两个囚徒追求个人利益，选择背叛时，

40、总体利益较低叛时，总体利益较低。这就是困境所在。这就是困境所在。73囚徒困境囚徒困境博弈策略建模博弈策略建模囚徒困境的数学建模囚徒困境的数学建模（1）策略的符号化将囚徒各种选择获得的收益和支付转换为数值，获得表所示符号表。符号分数英文中文说明T T5 5Temptation 背叛收益单独背叛成功所得R R3 3Reward合作报酬共同合作所得P P1 1Punishment 背叛惩罚共同背叛所得S S0 0Suckers受骗支付被单独背叛所获743 3、计算思维的特性、计算思维的特性1概念化，不是程序化。抽象多层次思维计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家计算机科学不是计算机编程。像计算机科

41、学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要求能够在抽象的多个层次上思维。求能够在抽象的多个层次上思维。752基础的，不是机械的技能。现代社会每个人都必须掌握的技能基础的技能基础的技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。生搬硬套之机械的技能意味着机械的重复。必须掌握的。生搬硬套之机械的技能意味着机械的重复。763人的，不是计算机的思维。人类赋予计算机以激情创造性的使用计算机计算思维是人类求解问题的一条途径，人类聪颖且富有计算思维是人类求解问题的一条途径，人类聪颖且富有想象力，人类赋予计算机以激情。配

42、置了计算设备，就能用想象力，人类赋予计算机以激情。配置了计算设备，就能用自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题。自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题。774数学和工程思维的互补与融合。计算机科学在本质上源自数学思维，构建虚拟世界的自计算机科学在本质上源自数学思维，构建虚拟世界的自由使我们能够超越物理世界去打造各种系统。由使我们能够超越物理世界去打造各种系统。785是思想，不是人造品。面向所有的人，所有地方不只是我们生产的软件、硬件等不只是我们生产的软件、硬件等人造品人造品将以物理形式将以物理形式到处呈现并时时刻刻触及我们的生活，更重要的还有将我到处呈现并时时刻刻触及我们的生活

43、，更重要的还有将我们用以接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互们用以接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和互动时动时计算性的思想计算性的思想；而且，面向所有的人，所有地方。；而且，面向所有的人，所有地方。796计算机科学不等同于计算机编程尽管计算思维冠以计算两个字，但尽管计算思维冠以计算两个字，但绝不是只与计算机绝不是只与计算机科学有关的思维，而是人类科学思维的一个远早于计算机科学有关的思维，而是人类科学思维的一个远早于计算机的出现的组成部分。的出现的组成部分。80小结：小结：一、计算机的工作原理二、计算机的启动过程和标志三、电子计算机的发展四、计算机的应用领域五、计算机中的信息表示

44、 哈密尔顿回路问题如有N个城市，那么我们要算的就是(N-1)!,，当N=2时，算一次；当N=3时，算2次;当N=4时，算6次;当N=5时，算24次，当N=7时，算128次，随着N=20，计算次数为1.21645100408*1017 旅行商问题（哈密尔顿回路问题）：旅行商问题（哈密尔顿回路问题）：旅行商问题(TravelingSalesmanProblem，TSP)：一个商品推销员要去若干个城市推销商品，该推销员从一个城市出发，需要经过所有城市后，回到出发地。问题：他应如何选择行进路线，以使总的行程最短？小小 结：结：一、计算机的工作原理：二、电子计算机的发展 存储程序，逐条执行 1、第一台电

45、子计算机：ENIAC.1946年，美国 2、分代（以组成电子元件划分）：四代 第一代：电子管 第二代：晶体管 第三代：集成电路 第四代：大规模集成电路三、计算机的应用领域三、计算机的应用领域 1、传统领域：科学计算、实时控制、数据处理、辅助（教学CAI、设计CAD、制造CAM),文字处理和办公自动化、网络应用 2.应用新技术：u 云计算：云计算：一种新兴的商业模式。通过网络以自助形式免费或付费租用所需要的IT资源。u 大数据：大数据：规模在10TB以上u 人工智能：人工智能：一门新兴的技术科学。研究计算机模拟、延伸、扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统。u 3D 3D打印：打印：1 1、数值数据：、数值数据：数字化数字化：采用二进制代码串形式表示信息。按照十进制与二进制之间的转换方法。四、计算机中的信息表示 2 2、英文字符：、英文字符：3 3、汉字：、汉字：ASCIIASCII码。码。7 7位位二进制代码串表示一个英文字母，二进制代码串表示一个英文字母，或者：一个字符占或者：一个字符占1 1个字节个字节 ，最高位为，最高位为0 0机内码。机内码。1616位位 二进制代码串表示一个汉二进制代码串表示一个汉字字符。或者：一个字符占字字符。或者：一个字符占2 2个字节，每个个字节，每个字节的最高位为字节的最高位为1.1.