計算思維案例及平時成績討論題

1、1.5本章計算思維的典型案例本章計算思維的典型案例案例1：計算作為人類文明的開端，從最遠古的手指計數到中國古代的算盤計算到近代西方的納皮爾算籌及帕斯卡機械式計算機，至當前的電子計算機的高速度計算，不管是計算方法還是計算工具都有了變革性的創(chuàng)新，計算也作為一種思維方式存在，并成為人類科學思維的重要一員。從算盤到計算機的發(fā)展過程是計算思維內容不斷拓展的過程?，F(xiàn)今，我們面臨著一個問題：計算機能不能再快些？我們還能不能依靠單一的電子器件加快我們的

2、“大腦”？從歷史來看，機械到電子不但是材料的進步，也是思維方式的進步。計算機發(fā)展，歸根結底是計算思維的傳承和發(fā)揚光大。計算機的歷史就像一個孩子的成長史，它已經經歷了少年時期的瘋長，進入了青年時期。它還會有下一輪的飛速成長，但是要靠人類的智慧作為營養(yǎng)哺育它。在不久的將來，我們會將計算機變成一個眾多學科交叉結合而成的精靈。而到那時，我們相信那個精靈傳承和發(fā)揚的仍然是計算思維。案例2：抽象就是忽略一個主題中與當前問題(或目標)無關的那些方面，

3、以便更充分地注意與當前問題(或目標)有關的方面。通過抽象，人們可以從眾多的事物中抽取出共同的、本質性的特征，舍棄其非本質的特征。抽象是一種從個體把握一般、從現(xiàn)象把握本質的認知過程和思維方法。在本章中介紹了圖靈機模型，它是一個抽象的計算模型。圖靈把他的計算模型抽象成一種非常精簡的裝置：一條無限長的紙帶、一個讀寫頭、一套控制讀寫頭工作的規(guī)則、一個狀態(tài)寄存器。有了圖靈機這一抽象模型，我們可以得到很多本質的規(guī)律，通過抽象我們能夠抽取事物的本質特

4、性、忽略煩瑣的細節(jié)，在抽象的模型上進行科學研究，有助于發(fā)現(xiàn)事物的內在規(guī)律。雖然圖靈機是現(xiàn)代計算機的數學模型，但它不等同于實際的計算機，如何設計實際可用的計算機系統(tǒng)，也需要抽象的思維。在第3章中介紹的馮諾依曼體系結構就是對現(xiàn)代計算機體系結構的一種抽象認識。本章小結與思考本章小結與思考本章通過對計算技術的發(fā)展起到關鍵作用的人物和事件的介紹，回顧了計算機的發(fā)展簡史。從計算機的起源開始，介紹計算機系統(tǒng)的發(fā)展歷程及未來可能的發(fā)展趨勢。介紹了科學技

5、術的發(fā)展特別是電子器件的發(fā)展在計算機發(fā)展中的重要作用。了解了計算機的“存儲程序方式”和采用二進制思想。計算機是20世紀最偉大的發(fā)明之一。計算技術從簡單到復雜，經歷了漫長的發(fā)展過程，但最近20余年卻取得了飛速的進展。這里面蘊含了其自身的規(guī)律性，值得深刻領悟。計算機及計算機網絡的應用己使人類社會的各個領域都發(fā)生了翻天覆地的變化，計算和計算機的應用己經無處不在。信息作為繼物質和能源之后的第三類資源，它的價值日益受到人們的重視。在計算機滲透到社

6、會各行各業(yè)的今天，每一名大學生都應該接受信息技術教育，應該具有“獲取信息、分析信息、加工信息”的基礎知識和實際能力。計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類的行為，它包括了涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質是抽象和自動化。計算何種校驗是事先規(guī)定好的。通常專門設置一個奇偶校驗位，用它使這組代碼中“1”的個數為奇數或偶數。若用奇校驗，則當接收端收到這組代碼時，校驗“1”的個數是否為奇數，從而確定傳輸

7、代碼的正確性。在本章中，介紹了II碼為7位編碼，占1個字節(jié)，空出來的最高位通常為0。但在需要傳輸數據時可以用作奇偶校驗的校驗位。例如偶校驗時，若7位II碼中“1”的個數為偶數，則校驗位置為“0”；若7位II碼中“1”的個數為奇數，則校驗位置為“1”。這樣就可以保證傳送數據滿足偶校驗的要求。在接收方收到數據時，將按照奇校驗的要求檢測數據中“1”的個數，如果是偶數，表示傳送正確，否則表示傳送錯誤。奇偶校驗位是最簡單的錯誤檢測碼。案例4：對中

8、國漢字的信息處理就是一種典型的計算思維應用，蘊含了構造原理。計算機是西方人發(fā)明的，他們用了近40年的時間發(fā)展了一整套技術來實現(xiàn)對西文的處理。而漢字是一種象形文字，字種繁多，字形復雜，漢字的信息處理與通用的西方簡單的字母數字類信息處理有很大差異，一度成為棘手問題。然而，近幾十年來，漢字信息處理研究得到飛躍式的發(fā)展。這其中，讓計算機能表示并處理漢字要解決的首要的問題就是要對漢字進行編碼，即確定每個漢字同一組通用代碼集合的對應關系。這樣，在輸

9、入設備通過輸入法接收漢字信息后，即按對應關系將其轉換為可由一般計算機處理的通用字符代碼，然后再利用傳統(tǒng)計算機的信息處理技術對這些代碼信息的組合進行處理，如信息的比較、分類合并、檢索、存儲、傳輸和交換等。處理后的代碼組合，再通過漢字輸出設備，按照同樣的對應關系轉換為漢字字形庫的相應字形序號，輸出設備將處理后的漢字信息直觀地顯示或打印出來。本章小結與思考本章小結與思考本章主要介紹了計算機基本信息表示方法，所謂基本信息，是指數值信息和字符信息

10、。其中二進制的概念是十分重要的，因為二進制是計算機信息表示的基礎，在計算機內部的底層，任何類型的信息都用二進制編碼，還因為在計算領域，很多術語直接與二進制相聯(lián)系，不懂得二進制，就不能很好理解這些術語。同一個數可以用不同的進制表示，不同進制表示之間存在等價關系，利用這個等價關系可以在不同的進制之間進行轉換。針對數值的二進制表示，還介紹了如何采用原碼、反碼和補碼的方法解決了帶符號數值的處理，以及帶小數點的實數表示方法。掌握這些知識對于理解計

11、算機的運算過程非常重要。計算機之所以具有邏輯處理能力，是因為計算機中采用了實現(xiàn)各種邏輯功能的電路，這些邏輯電路是由能夠實現(xiàn)與、或、非等邏輯運算的基本電路組成的。而邏輯代數是進行邏輯電路設計的數學基礎。通過組合基本的邏輯電路，可以設計出非常復雜的組合邏輯電路，用于構建計算機系統(tǒng)。了解計算機信息數據的編碼對于計算機信息處理具有很大的幫助。由于計算機是以二進制方式組織、存放信息的，這就意味著所有需要計算機存儲并處理的信息包括都要轉換成二進制的