《計算思維——計算學科導論》是2015年4月電子工業出版社出版的圖書，作者是唐培和、徐奕奕。
基本介紹
- 中文名：計算思維——計算學科導論
- 作者：唐培和、徐奕奕
- ISBN：9787121256998
- 頁數：368頁
- 定價：48元
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2015年4月
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書共分7章，分別介紹計算與計算思維、充滿智慧與挑戰的計算理論（技術）基礎、計算思維之方法學、計算思維之算法基礎、面向計算之問題求解思想與方法、計算思維之程式基礎、基於計算之問題求解思想與方法、從“計算”到“文化”等。
本書特點：一是知識面比較廣、內容非常豐富；二是儘量體現“實例化、生活化、故事化、圖文並茂”的指導思想，以增強可讀性；三是內容比較新穎。
本書可作為高等院校計算機專業和非計算機專業的入門教材，也可供相關技術人員參考學習。
圖書目錄
目 錄
第1章 計算與計算思維 1
1.1 計算需求與計算技術的演化 2
1.1.1 遠古時代的原始計算方法 2
1.1.2 機械式計算技術 6
1.1.3 機電式計算技術 7
1.1.4 電子計算技術 8
1.1.5 並行與分散式計算 11
1.1.6 雲計算與海計算 12
1.1.7 未來的計算 13
1.2 科學研究的三大方法——理論、實驗與計算 14
1.3 計算（機）科學與計算學科 15
1.4 計算思維 18
1.4.1 什麼是計算思維？ 18
1.4.2 狹義計算思維與廣義計算思維 19
1.4.3 計算思維之套用 21
閱讀材料：計算機發展史大事記 24
第2章 充滿智慧與挑戰的計算理論（技術）基礎 32
2.1 獨闢蹊徑的數據表示方法 32
2.1.1 數據的表示——棄“十”選“二”的神來之筆 32
2.1.2 有限的字長與大小不一的數據 39
2.1.3 符號的表示——編碼 41
2.1.4 鴻溝與代價 42
2.2 從邏輯學到邏輯電路——思維可計算嗎 47
2.2.1 生活中的“邏輯問題” 47
2.2.2 邏輯與思維 48
2.2.3 數理邏輯 52
2.2.4 邏輯推理與人工智慧 55
2.2.5 邏輯門電路 57
2.3 “九九歸一”的加法運算 58
2.3.1 加法運算及其加法器的設計 58
2.3.2 補碼運算——把減法當加法做 61
2.4 計算的本質——圖靈機及其計算能力 62
2.4.1 圖靈機模型 62
2.4.2 圖靈機的工作原理 64
2.4.3 圖靈機的計算能力 67
2.5 計算機的構造——馮諾依曼機及其工作原理 72
2.5.1 馮諾依曼型計算機的組成和工作原理 73
2.5.2 思想與技術的演化 75
2.5.3 馮諾依曼型計算機的特點及其局限性 78
2.6 計算技術的開拓與發展 79
2.7 什麼都能計算嗎——難題及其可計算性 82
2.7.1 難題何其多 83
2.7.2 可計算性與計算複雜性 86
2.7.3 難題大挑戰及其科學意義 88
【閱讀材料】計算機系統（PC機）的硬體組成 92
第3章 計算思維之方法學 99
3.1 問題求解過程 99
3.1.1 人類解決客觀世界問題的思維過程 99
3.1.2 藉助於計算機的問題求解過程 101
3.1.3 兩種問題求解過程的對比 104
3.2 數學模型——問題的抽象表示 104
3.3 數據存儲結構 108
3.3.1 順序存儲結構 108
3.3.2 鏈式存儲結構 109
3.3.3 索引存儲結構 111
3.3.4 散列存儲結構 111
3.4 客觀世界到計算機世界的映射方法 112
3.4.1 面向過程的結構化設計方法學 112
3.4.2 面向對象程式設計方法學 116
3.5 時間與空間及其相互轉換 122
3.6 抽象 124
3.6.1 什麼是抽象（Abstraction） 124
3.6.2 計算學科中的抽象 128
3.6.3 抽象的層次性 128
3.6.4 程式中的抽象 131
3.6.5 抽象與模型 133
3.6.6 抽象與計算機語言 134
3.7 串列與並行 137
3.8 局部化與信息隱藏 139
3.8.1 局部化 139
3.8.2 信息隱藏（Information hiding） 140
3.9 精確、近似與模糊 141
3.10 折中與中庸之道 142
【閱讀材料】計算機軟體及其軟體系統 144
第4章 計算思維之算法基礎 149
4.1 算法 149
4.1.1 什麼是算法 149
4.1.2 算法的性質 152
4.1.3 算法的種類 153
4.1.4 算法的表示（描述） 154
4.1.5 算法與程式 159
4.1.6 算法的比較與分析 161
4.2 算法設計的基本思想與方法 164
4.2.1 窮舉法（也稱為枚舉法，Enumeration） 164
4.2.2 遞推法（Recurrence） 166
4.2.3 遞歸法 168
4.2.4 回溯法（Backtracking）* 173
4.2.5 分治法（Divide and Conquer） 178
4.2.6 仿生法——蟻群算法（Ant colony optimization，ACO）* 181
4.2.7 並行算法* 184
4.2.8 算法設計與計算思維 186
4.3 幾個常用的經典算法 186
4.3.1 累加和、連乘積與最大（小）值 187
4.3.2 查找 188
4.3.3 排序 191
4.3.4 邏輯分析與推理 201
閱讀材料：MATLAB問題表示與計算 207
第5章 面向計算之問題求解思想與方法 213
5.1 大海撈針的搜尋引擎 213
5.1.1 網頁的自動下載與存儲 214
5.1.2 網頁索引與匹配 215
5.1.3 網頁排序方法 218
5.2 瞞天過海的密碼技術 225
5.2.1 有趣的對稱加密技術 226
5.2.2 難解的非對稱加密技術 229
5.2.3 數字簽名及其套用 232
5.3 令人期待的人工智慧 235
5.3.1 人工智慧時代正在快步走來 235
5.3.2 人工智慧方法論 237
5.3.3 人工智慧套用 241
5.3.4 展望未來，人工智慧會顛覆一切 242
5.4 不可思議的自糾錯技術 243
5.4.1 面臨的問題與挑戰 243
5.4.2 重複傳輸 244
5.4.3 冗餘編碼 246
5.4.4 校驗 247
5.4.5 錯誤定位 250
5.4.6 推廣套用 252
5.5 柳暗花明的自然語言處理 254
5.5.1 美好願景 254
5.5.2 原始的“逐詞替換” 254
5.5.3 基於“規則”的方法 256
5.5.4 從“規則”到“統計” 259
5.5.5 基於統計的機器翻譯 260
5.6 削尖腦袋的數據壓縮技術 262
5.6.1 無損壓縮及其方法 262
5.6.2 有損壓縮之“thinking” 275
5.6.3 展望未來 276
閱讀材料：計算機網路 277
第6章 計算思維之程式設計基礎 280
6.1 數據的類型與本質 280
6.1.1 我們熟悉的數與數據 280
6.1.2 計算機世界中的數據 282
6.1.3 數據的類型與本質 283
6.2 變數的特定含義 285
6.2.1 “先定義，後使用” 286
6.2.2 變數得有自己“好聽”的名字 287
6.2.3 變數是有類型的 287
6.2.4 變數的作用域 288
6.2.5 變數的生命周期 289
6.3 有窮與無窮 290
6.3.1 數據的有窮性 291
6.3.2 程式的有窮性 291
6.4 程式的基本控制結構 292
6.4.1 順序結構 292
6.4.2 條件選擇結構 293
6.4.3 循環結構 293
6.5 問題求解的本質過程 294
6.6 效率與可讀性 295
6.7 程式的構造特性 297
6.8 上下文無關文法 298
6.9 二義性 298
6.10 嚴謹性 299
閱讀材料：計算機語言概述 300
第7章 基於計算之問題求解的思想和方法 304
7.1 重複疊代，尋根問底——方程求根 304
7.1.1 二分法（Bisection Method） 304
7.1.2 簡單疊代法 306
7.1.3 牛頓法 308
7.1.4 其他求根方法 310
7.2 有限劃分，無限逼近——定積分的計算 312
7.2.1 問題求解的基本思路與方法 312
7.2.2 求解算法 315
7.3 千年求精，萬年求真——求解圓周率π 316
7.3.1 關於圓周率的計算 316
7.3.2 圓周率的計算史 317
7.3.3 圓周率的計算方法 319
7.3.4 圓周率的計算永無止境 322
7.3.5 研究圓周率的意義 322
7.4 大事化小，小事化了——有限元計算 324
7.4.1 有限元方法的誕生 324
7.4.2 什麼是有限元方法 324
7.4.3 有限元方法的基本思想 325
7.4.4 有限元法求解問題的步驟 326
7.4.5 有限元方法的套用 326
7.4.6 有限元方法中的計算思維 329
7.5 萬事俱備，不欠東風——數值天氣預報 330
7.5.1 天氣預報的發展 331
7.5.2 現代數值天氣預報原理 333
7.5.3 天氣預報對計算技術永無止境的需求 336
7.6 賭城之名，絕妙之法——蒙特卡羅法 337
7.6.1 蒙特卡羅方法導引 337
7.6.2 蒙特卡羅方法的基本思想與過程 338
7.6.3 蒙特卡羅方法的套用與分析 339
7.7 精確制導，百步穿楊——巡航飛彈制導系統 341
7.7.1 制導方法分類 342
7.7.2 “戰斧”式巡航飛彈 344
7.8 紅樓遺夢，作者存疑——《紅樓夢》作者是誰 345
閱讀材料：Python語言 346
第8章 從“計算”到“文化” 354
8.1 文化與計算文化 354
8.2 計算文化的本質特徵 355
8.3 計算文化與傳統文化 357
閱讀材料：一路走來的“雲計算” 359
附錄A ASCII碼字元集 363
附錄B 幾種常用進位制數值對照表 365
參考文獻 366
