计算思维与计算方法

1、基本要求 1 了解计算思维的基本内容，了解人与 计算机器能力 的局限性，了解计算思维解决问题的一般步骤. 理解计算思维在问题解决过程中所发挥的作用 掌握计算机解决实际问题的一般步骤以及常用 的医学信息处理（计算）算法（计算方法）。
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2、教学内容
1 计算思维的概念 计算方法概念及其研究对象与特点 插值法语曲线拟合的最小二乘法
联系
计算思维与计算方法互补性很强,可以相互促进。 计算方法可以对计算思维研究方面取得的成果 进行再研究和吸收,最终丰富计算方法的内容。 计算思维的重要作用也可以通过计算方法得 到更好的提高。
3.3 用计算机解决实际问题的一般步骤是：
分析实 际问题
பைடு நூலகம்
建立数 学模型
设计 算法
前三步为建模，集中于问题及其解法 或算法，与任何特定的计算机或计算机语 广义地说，为解决一个问题而采 言无关。 取的方法和步骤，就称为“算法”。 编写程 序代码
4 插值
4.1 问题的提出
在生产实际中，连续函数往往只能由若干个离散点 上的值来表示，而难以得到具体的解析式
时间（时） 温度（ oC ） 4 25.6 8 27.2
40 30 20 10 0 0 10 20 30
12
16 20 24
36.9
34.4 26.8 24.3
40 30 20 10 0 0 10 20 30
3、计算思维的概念
国际上广泛认同的计算思维定义来自周以真（ Jeannette Wing）教授。周教授认为，计算思维是 运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计 ，以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系 列思维活动。 计算思维的本质 是抽象和自动化 如同所有人都具备“读、写、算”能力一样，
特别注意
1 2 计算思维是一种根本技能，是每一个人为了在现代 社会中发挥职能所必须掌握的。 计算思维是人类求解问题的一条途径 计算思维是思想，不是人造品。重要的是计算的 概念，它被人们用来求解问题、管理日常生活以 及与他人进行交流和互动。 计算思维是数学与工程思维的互补与融合，它作为 一个问题解决的有效工具，人人都应掌握，处处都 会被使用。
后两步为模型求解，集中于选择某一
种程序设计语言，把算法表达给特定的计 算机。 上机 计算
换句话说 1. 对于要解决的问题建立数学模型
2. 研究用于求解该数学问题近似解的算法和过程
3. 按照2进行计算，得到计算结果
建立数 学模型
转化为 数值公式
进行计算
计算方法所面对的正是“模型求解”，或者说求模
型的数值解。因此我们不能把“计算方法”理解为“计
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3.2 计算思维与计算方法联系与区别
区别 计算思维是一种选择合适的方式陈述一个问题 或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的 思维方法。 计算方法又称“数值分析”。是求解各类数学问题 的数值解的方法，是研究分析用计算机求解数学计 算问题的数值计算方法及其理论的学科，是基于计 算机考虑问题求解
3.2 计算思维与计算方法联系与区别
算”的“方法”，而应理解为利用计算工具求解复杂数
学问题的方法论和基本方法。 由此可见。由数学模型找到求解方法的过程，是计 算方法要研究的核心问题。也是计算思维涵盖的内容。
我们所讲述的算法只限于计算机算法，即计算机能 执行的算法。在设计一个计算机算法时，应当考虑到计
算机能否执行。
计算机算法可分为两大类别：数值运算和非数值 非数值运算包括的面十分广泛，最常见的是用 注意： 运算。 于事务管理领域，例如教务管理、学籍管理等。目 不论是哪类方式，对它们的基本要求都是能提供 前，计算机在非数值运算方面的应用远远超过了在 数值运算的目的是求数值解，例如函数插值、曲线 对算法的无歧义的描述，以便使我们能够将这种描述 数值运算方面的应用 拟合的最小二乘法等，都属于数值运算范围。 很容易转换成计算机高级语言（程序）。
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考核方式

选择下列主题之一,完成综述：
计算思维能力
1.医学院校学生应具有的
2.最小二乘法在医学信息处
理中的应用 3.插值法在医学信息处理中 的应用
表格下载： ftp://192.168.21.1
要求3500字以上
要求：
文献综述以学号+姓名作为文件名上传至 ftp://192.168.99.6 个人账号下 截止日期2011.12.31
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计算思维是一种选择合适的方式去陈述一个问题, 或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维 方法.
5
计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠 错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维 方法。 计算思维是利用启发式推理寻求解答，即在不确定 情况下的规划、学习和调度的思维方法。
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7 计算思维是利用海量数据来加快计算，在时间和空间 之间、在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方 法
计算思维是必须具备的思维能力。
3.1 计算思维更细致的阐述 1 2 计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把 一个困难的问题阐释为如何求解它的思维方法。 计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一 种把代码译成数据又能把数据译成代码，是一种多 维分析推广的类型检查方法 计算思维是一种采用抽象和分解的方法来控制 庞 杂的任务或进行巨型复杂系统的设计，是基于关 注点分离的方法（SoC 方法）。
每隔4小时记录一次温 度，以反映某地一天 的气温变化状况 那么如何利用离散点值 来推测其余点上的函数 值,(如11、15、19点 温度), 从而反映被测函 数的整体状况呢？
方法:构造一个通过所 构造这个函数过 有离散测试点的函数 程就称为插值 ，用这个函数来逼近 被测函数。
参考书目
计算方法 刘师少 编著 （科学出版社，2011年修订版） 参考资料
数值计算 张军等编著 （清华大学出版社,2008年）
[1]周以真.计算思维.中国计算机学会通讯,2007,3(11) [2]王飞跃.从计算思维到计算文化[J].中国计算机学会通 讯，2007，3(11). [3]何钦铭等.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力 的培养—《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略 联 合声明》解读[J].中国大学教学，2010(9). [4] 郑毓信,肖柏荣,熊萍. 数学思维与数学方法论 [M]. 四川教育出版社，2001