计算思维 大中专理科数理化 唐培和
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作者唐培和
出版社电子工业出版社
ISBN9787121256998
出版时间2015-04
版次1
装帧平装
开本16
页数368页
字数648千字
定价48元
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上书时间2024-07-04
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目录：
目 录
章 计算与计算思维1
1.1 计算需求与计算技术的演化2
1.1.1 远古时代的原始计算方法2
1.1.2 机械式计算技术6
1.1.3 机电式计算技术7
1.1.4 电子计算技术8
1.1.5 并行与分布式计算11
1.1.6 云计算与海计算12
1.1.7 未来的计算13
1.2 科学研究的三大方法――理论、实验与计算14
1.3 计算（机）科学与计算学科15
1.4 计算思维18
1.4.1 什么是计算思维？18
1.4.2 狭义计算思维与广义计算思维19
1.4.3 计算思维之应用21
阅读材料：计算机发展史大事记24
第2章 充满智慧与挑战的计算理论（技术）基础32
2.1 独辟蹊径的数据表示方法32
2.1.1 数据的表示――弃“十”选“二”的神来之笔32
2.1.2 有限的字长与大小不一的数据39
2.1.3 符号的表示――编码41
2.1.4 鸿沟与代价42
2.2 从逻辑学到逻辑电路――思维可计算吗47
2.2.1 生活中的“逻辑问题”47
2.2.2 逻辑与思维48
2.2.3 数理逻辑52
2.2.4 逻辑推理与人工智能55
2.2.5 逻辑门电路57
2.3 “九九归一”的加法运算58
2.3.1 加法运算及其加法器的设计58
2.3.2 补码运算――把减法当加法做61
2.4 计算的本质――图灵机及其计算能力62
2.4.1 图灵机模型62
2.4.2 图灵机的工作64
2.4.3 图灵机的计算能力67
2.5 计算机的构造――冯诺依曼机及其工作72
2.5.1 冯诺依曼型计算机的组成和工作73
2.5.2 思想与技术的演化75
2.5.3 冯诺依曼型计算机的特点及其局限78
2.6 计算技术的开拓与发展79
2.7 什么都能计算吗――难题及其可计算82
2.7.1 难题何其多83
2.7.2 可计算与计算复杂86
2.7.3 难题大挑战及其科学意义88
【阅读材料】计算机系统（pc机）的硬件组成92
第3章 计算思维之方法学99
3.1 问题求解过程99
3.1.1 人类解决客观世界问题的思维过程99
3.1.2 借助于计算机的问题求解过程101
3.1.3 两种问题求解过程的对比104
3.2 数学模型――问题的抽象表示104
3.3 数据存储结构108
3.3.1 顺序存储结构108
3.3.2 链式存储结构109
3.3.3 索引存储结构111
3.3.4 散列存储结构111
3.4 客观世界到计算机世界的映方法112
3.4.1 面向过程的结构化设计方法学112
3.4.2 面向对象程序设计方法学116
3.5 时间与空间及其相互转换122
3.6 抽象124
3.6.1 什么是抽象（abstraction）124
3.6.2 计算学科中的抽象128
3.6.3 抽象的层次128
3.6.4 程序中的抽象131
3.6.5 抽象与模型133
3.6.6 抽象与计算机语言134
3.7 串行与并行137
3.8 局部化与信息隐藏139
3.8.1 局部化139
3.8.2 信息隐藏（information hi）140
3.9 准确、近似与模糊141
3.10 折中与中庸之道142
【阅读材料】计算机软件及其软件系统144
第4章 计算思维之算法基础149
4.1 算法149
4.1.1 什么是算法149
4.1.2 算法的质152
4.1.3 算法的种类153
4.1.4 算法的表示（描述）154
4.1.5 算法与程序159
4.1.6 算法的比较与分析161
4.2 算法设计的基本思想与方法164
4.2.1 穷举法（也称为枚举法，enumeration）164
4.2.2 递推法（recurrence）166
4.2.3 递归法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――蚁群算法（ant colony optimization，aco）*181
4.2.7 并行算法*184
4.2.8 算法设计与计算思维186
4.3 几个常用的经典算法186
4.3.1 累加和、连乘积与优选（小）值187
4.3.2 查找188
4.3.3 排序191
4.3.4 逻辑分析与推理201
阅读材料：matlab问题表示与计算207
第5章 面向计算之问题求解思想与方法213
5.1 大海捞针的搜索引擎213
5.1.1 网页的自动下载与存储214
5.1.2 网页索引与匹配215
5.1.3 网页排序方法218
5.2 瞒天过海的密码技术225
5.2.1 有趣的对称加密技术226
5.2.2 难解的非对称加密技术229
5.2.3 数字及其应用232
5.3 令人期待的人工智能235
5.3.1 人工智能时代正在快步走来235
5.3.2 人工智能方237
5.3.3 人工智能应用241
5.3.4 展望未来，人工智能会颠覆242
5.4 不可思议的自纠错技术243
5.4.1 面临的问题与挑战243
5.4.2 重复传输244
5.4.3 冗余编码246
5.4.4 校验247
5.4.5 错误定位250
5.4.6 推广应用252
5.5 柳暗花明的自然语言处理254
5.5.1 美好愿景254
5.5.2 原始的“逐词替换”254
5.5.3 基于“规则”的方法256
5.5.4 从“规则”到“统计”259
5.5.5 基于统计的机器翻译260
5.6 削尖脑袋的数据压缩技术262
5.6.1 无损压缩及其方法262
5.6.2 有损压缩之“thinking”275
5.6.3 展望未来276
阅读材料：计算机网络277
第6章 计算思维之程序设计基础280
6.1 数据的类型与本质280
6.1.1 我们熟悉的数与数据280
6.1.2 计算机世界中的数据282
6.1.3 数据的类型与本质283
6.2 变量的特定含义285
6.2.1 “先定义，后使用”286
6.2.2 变量得有自己“好听”的名字287
6.2.3 变量是有类型的287
6.2.4 变量的作用域288
6.2.5 变量的生命周期289
6.3 有穷与无穷290
6.3.1 数据的有穷291
6.3.2 程序的有穷291
6.4 程序的基本控制结构292
6.4.1 顺序结构292
6.4.2 条件选择结构293
6.4.3 循环结构293
6.5 问题求解的本质过程294
6.6 效率与可读295
6.7 程序的构造特297
6.8 上下文无关文法298
6.9 二义298
6.10 严谨299
阅读材料：计算机语言概述300
第7章 基于计算之问题求解的思想和方法304
7.1 重复迭代，寻根问底――方程求根304
7.1.1 二分法（bisection method）304
7.1.2 简单迭代法306
7.1.3 牛顿法308
7.1.4 其他求根方法310
7.2 有限划分，无限逼近――定积分的计算312
7.2.1 问题求解的基本思路与方法312
7.2.2 求解算法315
7.3 千年求精，万年求真――求解圆周率π316
7.3.1 关于圆周率的计算316
7.3.2 圆周率的计算史317
7.3.3 圆周率的计算方法319
7.3.4 圆周率的计算永无止境322
7.3.5 研究圆周率的意义322
7.4 大事化小，小事化了――有限元计算324
7.4.1 有限元方法的诞生324
7.4.2 什么是有限元方法324
7.4.3 有限元方法的基本思想325
7.4.4 有限元法求解问题的步骤326
7.4.5 有限元方法的应用326
7.4.6 有限元方法中的计算思维329
7.5 万事俱备，不欠东风――数值天气预报330
7.5.1 天气预报的发展331
7.5.2 现代数值天气预报333
7.5.3 天气预报对计算技术永无止境的需求336
7.6 赌城之名，绝妙之法――蒙特卡罗法337
7.6.1 蒙特卡罗方法导引337
7.6.2 蒙特卡罗方法的基本思想与过程338
7.6.3 蒙特卡罗方法的应用与分析339
7.7 准确制导，百步穿杨――巡航导弹制导系统341
7.7.1 制导方法分类342
7.7.2 “战斧”式巡航导弹344
7.8 红楼遗梦，作者存疑――《红楼梦》作者是谁345
阅读材料：python语言346
第8章 从“计算”到“”354
8.1 与计算354
8.2 计算的本质特征355
8.3 计算与传统357
阅读材料：一路走来的“云计算”359
附录a ascii码字符集363
附录b 几种常用进位制数值对照表365
参文献366
内容简介：
本书共分7章，分别介绍计算与计算思维、充满智慧与挑战的计算理论（技术）基础、计算思维之方法学、计算思维之算法基础、面向计算之问题求解思想与方法、计算思维之程序基础、基于计算之问题求解思想与方法、从“计算”到“”等。
本书特点：一是知识面比较广、内容非常丰富；二是尽量体现“实例化、生活化、故事化、图文并茂”的指导思想，以增强可读；三是内容比较新颖。
本书可作为高等院校计算机专业和非计算机专业的入门教材，也可供相关技术人员参学。
作者简介：
唐培和，男，教授，先后任广西科技大学计算机学院院长、教务处处长。广西高等教育学算机基础教育专业委员会常务理事，高校计算机基础教育研究会第六届理事会理事，广西高校“名师”。 长期从事计算机与科研，重点关注专业基础课和计算机基础教育。自知专业知识不够精深，但还算广博，提倡以博辅专，融会贯通。文风通俗，不饰粉墨，字如其人。可谓“三尺讲台毕生缘，一份痴情心血凝”。
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