第一讲 计算思维概述知识交流

编程
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 for
Next for
计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。
计算机解题方法
计算机解决问题步骤：
理解问题，寻找解决问题的条件； 从问题抽象出适当的数学模型，然后设计解决这个数学模型
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二、什么是计算
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(所需 的)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。
猜数游戏：有自然数1--1000，随机选取其中 的一个数，请大家猜数。
的算法； 按照算法编写程序，并调试、测试、运行程序，得到最终解
答。
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。
重要理论 抽象
自动化
计算思维的本质： 抽象、自动化（程序、算法）
计算思维能力： 建立起利用计算机技术解决问题的思路，并理解 问题的可求解性。 问题抽象、模型建立、算法设计、实现
计算改变了世界
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。
尼葛洛庞帝 （Negroponte）为美国麻 省理工学院教授及媒体实验室的创办人。 西方媒体推崇他为电脑和传播科技领域 最具影响力的大师之一， 1996年7月被 《时代》周刊列为当代最重要的未来学 家之一。
社会计算改变社会学家的思考方式
根据社会科学理论，以计算技术为工具，可以： 研究人类社会的组成、关系、结构、层次、行为、运动 等问题；研究社会媒体，促进社会人群的交流与合作。
一、计算改变了什么
二．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
数字化会议
数字化医疗
数字化教学
wk.baidu.com
数字化制造
回答10次是与否，就可以猜出该数字。
二分查找法
3.计算思维的特征
计算工具与思维方式的相互影响 家迪科斯彻：我们使用的工具影响着我们的 思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响 着我们的思维能力。
计算思维是各个专业求解问题的基本途径。
3. 计算思维的特征
计算思维的定义
“计算思维”是美国卡内基梅隆大学周以真教授提出的一种 理论。 周以真认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解 问题、设计系统和理解人类行为，它涵盖了计算机科学的一 系列思维活动。
数学机械化改变着数学家的思考方式
数学机械化，就是刻板化和规格化。---吴方法（吴文俊） 数学问题的机械化，就是要求在运算或证明过程中，每 前进一步之后，都有一个确定的、必须选择的下一步， 这样沿着一条有规律的、刻板的道路，一直达到结论。
吴文俊-中科院资深院士
吴先生创立了初等几 何定理证明的机械化 方法，国际上称“吴 方法”，首次实现了 高效的几何定理的机 器证明。
设有三栋房子和 三条路，哪些 路是必须要铺
如果是5栋房子？
1
2
3
4
5
B
A
C
D 1E
警察抓小偷
警察局抓了a，b，c，d四名偷窃嫌疑犯，其 中只有一人是小偷，审讯记录如下：
A说：我不是小偷 B说：c是小偷 C说：小偷肯定是d D说：c在冤枉人
四个人中，三个人说的是真话，一个人说的是假话， 请问谁是小偷？
策略
A沉默（合作）
B沉默（合作） 二人同服刑1年
A认罪（背叛） 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
囚徒困境——博弈策略建模
囚徒的策略选择困境
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。
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。
问题求解中的计算思维
铺路问题
有一座城市需要 铺路，不仅每 栋房子都能沿 着铺好的道路 到达其他所有 的房子，而且 用的石砖最少。
第一讲 计算思维概述
一、计算改变了什么
一．计算改变了科学家的思考方式
计算生物学改变着生物学家的思考方式 数学机械化改变着数学家的思考方式 计算博弈理论改变着经济学家的思考方式 社会计算改变社会学家的思考方式
计算生物学改变着生物学家的思考方式
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）
囚徒困境——博弈策略建模
囚徒困境问题描述
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），则二人同样判监8年。
问题分析
数学建模
计算
编程实现
For x=1 to 4 If (x<>1+(x=3)+(x=4)+(x<>4)=3) then Print x
Next x
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： X+Y+Z=100 5X+3Y+Z/3=100
计算博弈理论改变着经济学家思考方式
博弈论指的是研究人与人之间行为互动的一般理 论。所谓社会，就是互动。 1943年，冯•诺依曼《博弈论和经济行为》著作 首次介绍了博弈论。 博弈论：两人以上参与，双方通过不同策略相互 竞争的游戏。 博弈：一方采用的策略会对另一方的行为产生影 响。 计算思想在诺贝奖获奖理论中占到70%以上的比 例。