第4章计算思维分解

科学是运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界
各种现象的本质的规律的知识体系。
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计算思维概述
科学思维是在科学活动中的思维方式与表现形式。科学
思维，即形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料 进行加工处理的方式与途径的理论体系；是真理在认识 的统一过程中，对各种科学的思维方法的有机整合，是 人类实践活动的产物。
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系统设计以及人类行为理解，涵盖了计算机科学之广度的 一系列思维活动。


计算思维的更进一步定义：
(1) 计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一 个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决 的思维方法。
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(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。 (6) 计算思维是利用启发式推理寻求解答，也即在不 确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。
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计算思维6大特征：
1．概念化，不是程序化 计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去 思维意味着远不止能为计算机编程，还要求能够在抽 象的多个层次上思维。
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2．根本的，不是刻板的技能 根本技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必需 掌握的。刻板的技能意味着机械的重复。具有讽刺意味 的是，当计算机科学真正解决了人工智能的重大挑战— —使计算机向人类一样思考之后，思维可就真的变成机 械的了。 3．是人的，不是计算机的思维方式 计算思维是人类求解问题的一条途径，但绝非是要人类 像计算机那样地思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且
第四章
计算思维
4.1 计算思维
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思维和科学思维
思维是人脑对客观现实概括的和间接的反映，它反映的
是事物的本质和事物间规律性的联系。思维是整个脑的 功能，是高级的心理活动形式。
思维最基本的过程：分析、抽象、综合、概括、对比等。
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计算思维在其它科学中的影响
统计学 生物学 经济学
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化学
物理学
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计算思维概述Байду номын сангаас


计算思维在中国
计算思维早就存在于中国的古代数学之中 中国的“算法化”思想 中国至2050年信息科技发展路线图
(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衷 的思维方法 。
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计算思维的特征
计算思维最根本的两个概念：

抽象（Abstraction） 自动化（Automation）
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中国专家的观点
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计算思维的明天
计算思维不仅仅属于计算机科学家，它应当是每个
人的基本技能。
计算思维将渗透到我们每个人的生活之中。 每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和
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算术，还要学会计算思维。
(2) 计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，它把代 码译成数据又能把数据译成代码，它是由广义量纲分析 进行的类型检查。 (3) 计算思维是一种采用抽象和分解来控制庞杂的任务或 进行巨大复杂系统设计的方法，是一种基于关注点分离 的方法（Separation of Concerns , 简称SoC方法) 。 (4) 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。
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必须计算性的思考，不能只是数学性的思考。构建虚拟 世界的自由使我们能够设计超越物理世界的各种系统。 5．是思想不是人造物 不只是我们生产的软硬件等人造物将以物理形式到处呈 现并时时刻刻触及到我们的生活，更重要的是还将有我 们用以接近和求解问题、管理日常生活、与他人交流和 互动的计算概念。 6．面向所有的人,所有地方 当计算思维真正融入人类活动的整体以致不再表现为一 种显式之哲学的时候，它就将成为一种现实。
实现计算机科学从前沿高端到基础普及的转型。
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不插电的计算机案例
计算机已深入到我们生活的方方面面。人们在家中、
工作中使用计算机，甚至在行走的路上也使用计算 机（手机和MP3播放器也是特殊形式的计算机）！
本节将通过游戏案例着眼于各项计算机技术的原理，
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科学思维的三个主要特征：
实证思维 逻辑思维 构造思维。
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计算思维的表述
计算思维是运用计算机科学的基础概念(约简、嵌入、转
化、仿真、递归、并行、多维分析、类型、抽象、 分解、保护、冗余、容错、纠错、系统恢复、启 妇式、规划、学习、调度、折衷…)进行问题求解、
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富有想象力。是人类赋予计算机激情。配置了计算设备， 我们就能用自己的智慧去解决那些在计算机时代之前不 敢尝试的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境 界。 4．数学和工程思维的互补与融合
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计算机科学本质上源自数学思维，因为像所有的科学一 样，其形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本 质上源自工程思维，因为我们建造的是能够与实际世界 互动的系统，基本计算设备的现实迫使计算机科学家
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展示新技术是如何被设计出来的，并通过开发“计 算思维”来提高解决问题的能力。
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