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绪章前言
介绍课程体系和课程引言。
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●0.1前言
计算机科学的问世，推动了人类历史上最非比寻常的社会变革，我们都能感觉到它带来了社会、政治和经济持续改变的过程。
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●0.2计算机编程简介
本节主要介绍计算机编程相关内容。
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第一章像计算机科学家一样思考
1、理解计算机科学研究的范畴与目标；了解计算机科学的多样性；了解计算机科学与数学的关系。
2、理解计算思维的不同层面的含义；从生活层面体会计算思维的运用，包括算法思维、抽象思维、泛化思维等等；掌握算法的基本特性。
3、掌握什么是计算、什么是计算机科学的计算；理解计算思维的本质-抽象与自动化的含义；运用算法思维与通用化技术解决生活中的问题。 -
●1.1计算机科学与对数之美
在不计其数的精密电路和软件背后，闪耀着一种数学的纯粹，那本身便是简洁质朴的美。计算机科学不是一门基于真实的科学，却可以解决现实世界形形色色的问题。
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●1.2厨房中的计算思维
计算思维定义的解读，计算思维与其他学科思维的关系。
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●1.3其实世界充满了计算
本节介绍计算机科学中的计算，就是对信息的一种转换；计算机就是信息处理的机器；现实世界有些事物是可计算的，有些则是不可计算的问题。
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●1.4汽车驾驶中的抽象思维
本节介绍计算思维的本质“抽象与自动化”的含义，并通过具体事例，讲授抽象思维的方法。
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●1.5糖果游戏中的制胜策略
介绍计算思维中非常关键的算法思维，并将算法通用化去求解一系列类似的问题；同时介绍了一款软件可以动手编程验证算法的正确性及效率。
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●1.6米其林主厨都是计算思维高手
本节介绍计算思维中的分解与并行的思维方法，分解并行的方法同样适用于日常生活中。
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第二章计算机的前生、今世和未来
1、了解计算工具的发展历程，充分认识这项科技发明是几千年文明积累，几代科学家们努力的结晶，增强数字公民应具备的科技素养。
2、从计算工具的发展历程中能够概括总结出完成自动计算需要解决的关键问题；体会先贤们如何运用计算思维攻克一个个难题。
3、掌握摩尔定律的伟大思想；掌握现代计算机体系结构的性能优化；了解未来计算机的发展方向。 -
●2.1手动计算工具
介绍几种手动计算工具及其计算规则 。
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●2.2机械式及机电式计算机
介绍几种机械式、机电式计算机及其运行原理。
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●2.3电子计算机的发展史
第一台电子数字计算机；电子计算机经历的四个发展阶段以及未来第五代计算机的展望。
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●2.4摩尔定律和性能优化
摩尔定律是计算机科学领域的重要定律，在摩尔定律下如何优化计算机的性能是本节的主要内容。
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●2.5超越冯•诺依曼
介绍我国及世界先进的超级计算机及其性能；未来超越冯•诺依曼机的几个方向，重点介绍量子计算机的基本特性。
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第三章真实世界与虚拟世界的转换
1、理解计算机使用二进制的原因；掌握数制及数制转换方法；熟练掌握数值数据的编码方式及计算过程。
2、了解布尔代数与逻辑运算、逻辑电路之间的关系；从最底层理解计算机是逻辑的机器。
3、理解真实世界的无限连续与计算机的离散有限特性；理解各类信息的数字化编码；充分理解信息的表示是解决问题的前提与基础。 -
●3.1计算机就是开开关关的机器
计算机就是一部极简的机器，二进制数字系统在计算机科学中的作用。
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●3.2计算机是如何数数的？
常用的数制及数制转换以及为什么计算机中要使用八进制和十六进制。
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●3.3思维是可计算的吗？
计算机是一部逻辑的机器，逻辑学中的推理、判断都可以转化为符号逻辑，通过基本的逻辑运算计算出结果；复杂的计算，包括加、减、乘、除都可以转换成基本的逻辑运算；逻辑运算又可以由电路的通断来实现。
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●3.4如何用有限的计算机表示无限的世界？
在计算机中如何表示并存储数值数据（包括正数和负数）、文字、字符以及多媒体信息（包括音频、视频、动画和图像）。
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第四章计算机是如何工作的
1、重点掌握计算机系统的组成；计算机硬件（CPU)的工作原理；计算机软件系统（操作系统）工作原理。
2、掌握冯•诺依曼计算机的基本原理，理解存储程序及程序控制的含义；掌握存储器的存储结构及多级存储体系。
3、了解图灵其人及图灵的贡献。 -
●4.1美味的秘籍是菜谱
计算机系统是由硬件系统和软件系统组成。软件系统包括系统软件和应用软件；操作系统负责管理所有软、硬件资源；对未来操作系统的展望。
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●4.2图灵与图灵的贡献
图灵的生平简介及图灵对人类的贡献。
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●4.3冯•诺依曼式计算机
系统介绍计算机硬件系统的组成及工作原理。
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●4.4速度与容量的取舍
存储器的基本特性、容量，为了更快地并行运行程序，计算机的存储器采用多级存储体系。
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●4.5程序到底是如何被执行的？
本节以一个具体实例来介绍CPU的基本工作原理；以及为了提高CPU运算速度而采用的并行技术。
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●4.6拽着鞋带把自己拎起来
操作系统是如何启动的，操作系统与应用软件之间的关系。
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第五章编程就是讲故事
1、了解计算机程序的概念；了解计算机语言的抽象层次（低级—高级）；掌握程序设计的基本要素，包括常量、变量、函数、表达式。
2、掌握程序流程图的三种基本结构, 并初步具备设计程序框图解决实际问题的能力；理解程序设计基本方法。 -
●5.1人和机器都是computer
人编写的程序与计算机编写的程序的异同点。
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●5.2如何与机器打交道？
人与计算机打交道的几种方式。三种不同的计算机语言及其关系。
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●5.3编程就是讲故事——“词汇”篇
程序设计的基本元素：包括常量、变量、表达式、语句和函数的使用方法。
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●5.4编程就是讲故事——“流程”篇
程序设计的三种基本结构：顺序、选择和循环。
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●5.5编程就是讲故事——“方法”篇
程序设计的两种基本方法：一是自顶向下，逐步求精法，一是自底向上，逐层构造法。两种不同的编程思想：面向过程编程与面向对象编程。
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第六章问题求解思想与策略
1、掌握算法的基本特性；理解问题求解的步骤。
2、掌握几类经典的算法思想及策略，并从中找出算法设计的共性规律，指导具体问题的求解。
3、了解每一种算法策略的具体应用范围及应用实例，并具备将其泛化到自己的专业领域的能力。
4、掌握算法实现的两大技术，通过相应工具动手实现求解问题的算法并进一步理解算法的思想。 -
●6.1算法的设计要结合计算机的特性
通过介绍计算机算法的基本特性，从而理解人做计算与机器进行计算的差别。
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●6.2问题求解艺术——让计算机理解问题
利用计算机求解问题的基本步骤及方法，重点讲解如何将现实世界的问题转换进计算机科学框架内，变成计算机能理解的可计算问题。
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●6.3算法设计的基本策略
介绍具有普遍指导意义的问题求解基本策略，策略的基本思想、应用范围及经典实例。
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●6.4算法设计的实现技术
算法实现的两种技术，这两种技术的基本思想、应用范围及经典问题。
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第七章经典的数据结构
1、了解数据结构的重要性及其与算法的关系，掌握数据结构研究的内容。
2、掌握每一种经典数据结构的逻辑结构、存储结构及其主要操作的实现方法。
3、掌握基于经典数据结构之上的查找及排序算法的基本思想及算法实现过程及步骤；理解算法的时空复杂度。 -
●7.1巧妇难为无米之炊
什么是数据结构以及算法与数据结构的关系。
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●7.2经典的数据结构
讲述几种经典的数据结构，以及基于该数据结构的常用操作的实现。
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●7.3经典的算法
算法的入门知识：查找与排序算法，通过动画演示模拟查找与排序的全过程；通过分析算法的效率来衡量算法的好与坏。
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●7.4用计算机模拟现实世界
算法在不确定性系统中的应用，尤其是在金融、经济、医疗等领域。什么是人工智能？人工智能的三次浪潮；人与智能机器的较量以及对未来人工智能的展望。
