字（word）：计算机一次存取、加工、
运算和传送的数据长度，一个字的二进 制位数称为字长。字长一般为8的倍数。 1、为什么字长一般为 8的整数倍？

进制是一种“量”的表示方式

十进制
0~9
“逢十进位”的规则和一个小
数点构成了一套完整的进制体系

二进制 据
“逢二进位”的进制 0、1表示数
数制表示
或
计算机算法的特性
（1）有穷性：一个算法在执行有穷步之后必须结束。也就是 说，一个算法，它所包含的计算步骤是有限的。 （2）确定性：算法的每一个步骤必须要确切地定义。即算法 中所有有待执行的动作必须严格而不含混地进行规定，不能 有歧义性。 （3）输入：算法有零个或多个的输入，即在算法开始之前， 对算法最初给出的量。 （4）输出：算法有一个或多个的输出，即与输入有某个特定 关系的量，简单地说就是算法的最终结果。 （5）可操作性：算法上描述的操作在计算机上都是可以实现 的。
800元！ 400元！ 600元！ 高了 低了 高了
参与者
………………….
如果你是参与者，你接下来会怎么猜？ 主持人：李咏
计算思维的定义

运用计算机科学的思想、方法和技术进行问 题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵 盖计算机科学之广度的一系列思维活动
周以真 （Jeannette M. Wing） 美国计算机科学家 卡内基-梅隆大学教授 ACM与IEEE会士
二、什么是计算

计算是人类文明最古老而又最时新的成就之一
计算方法及计算工具不断地发展，对推动社会进步
发挥了巨大作用

计算的本质就是基于规则的符号串变换
手动计算工具时代
手动式计算工具——算筹图
1.3 手动式计算工具——算盘
机械式计算工具时代
法国著名数学家、物理学家、近代概率论的奠基者和 他的计算工具——帕斯卡加法器1642 年
=38

高级语言
实现一条语句： 例：d=5*6+8 高级语言程序必须经过翻译变成机器语言 程序。翻译有两种做法：编译和解释，相应的 翻译工具分别叫做编译器和解释器。
四
数制转换计算
二进制数的基本单位
位（bit） 字节(byte)：计算机存储容量的基本单位。 计算机内部,一个字节可以表示一个数 据、一个英文字母，两个字节可以表示一 个汉字。 8(Bit)=1(Byte) Byte -- 字节 1024(Byte)=1(Kb) Kb --- 千字节 1024(Kb)=1 (Mb) Mb --- 兆字节 1024(Mb)=1 (Gb) Gb --- 千兆字节
计算 5*6+8 ？
最初的语言是机器语言，是二进制编码，机器 可直接执行。
00000001000000001000 00000001000100001010 00000101000000000001 00000001000100001001 00000100000000000001 00000010000000001110 数据5装入寄存器0 数据6装入寄存器1 寄存器0与1的数据乘 数据8装入寄存器1 寄存器0与1的数据加 保存寄存器0里的数 38

三、什么是计算思维

笛卡尔（Rene Descartes）：解析几何之父 我思故我在 思维是对某个问题或事物的思考过程以及产生的想法 或见解 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



思维是与时俱进的

人类的思维水平也必然随着认识工具 的进步而逐步地由浅入深、由单纯到 复杂、由片面至全面发展 我们所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
算法效率



算法的效率可以通过复杂度来说明，分为时间复杂 度和空间复杂度。 时间复杂度：执行该算法所需要的计算工作量，一 般用所需基本运算的执行次数来度量。 空间复杂度：执行该算法所需的内存空间，
问题：在 2 4 23 56 76 87 94 129 140 有序数列中 插入数据 90使之依然保持有序需要多 少次？
的一种体现。
什么是程序？
程
序 （Program）
程序一词源于生活。做任何一件事情，都是有 程序的。 例如，颁奖大会的程序；做菜的程序等等。 把做菜的步骤用大家看得懂的方式记录下来， 其他人可以按这些步骤顺序实施就完成了该事情。 程序是为实现特定目标或解决特定问题而用计 算机语言编写的指令序列。平常所说的各种软件就 是由程序和数据构成的。
计算经济学


运用计算思想分析和综合经济问 题 分析、模型、决策 计算思想在诺贝尔奖获奖理论中 占到70%以上的比例
计算考古学--人脸复原

2000年前的马王堆辛追夫人与3500年前的 古埃及最美丽的王妃：妮菲蒂蒂
2.计算改变工作方式：数字化会议
数字化医疗
数字化教学
数字化制造
装配过程仿真
机电计算工具时代
美国哈佛大学应用数学教授霍华德· 艾肯 和他的机电式计算机——MARK I
电子计算机时代
阿塔纳索夫
莫齐利
埃克特
第一台电子数字计算机ENIAC ENIAC的发明人与制作人阿塔纳索夫、莫齐利、埃克特
“天河一号”是我国首台千万亿次超级计算机
计算是基于规则的符号串变换

1+2+3 →（1+2）+3 ：结合律 → 3+3 ：加法口诀，替换规则 →6 ：加法口诀 从一个已知的符号串开始，按照一定的规则 ，一步一步地改变符号串，经过有限步骤， 最后得到一个满足预先规定的符号串，这种 变换过程就是计算。
计算机思维与程序设计（c）
导 论
赵治国
南华大学计算机学院

说明 教材
大学计算机基础 自学为主 大学C/C++语言程序设计 基础

课时
第1学期：2(导论)+26(C、理论)+20(上机)
考试 第1、2学期末分别考试，笔试 成绩 笔试×70%+平时成绩×30%


具体要求 了解计算机的组成、工作原理 了解计算机的软、硬件系统 掌握OS和Office办公软件的使用 掌握一种程序设计语言的语法和基 本的编程方法 掌握一种程序设计工具的应用 了解常用的算法和数据结构 了解软件的基本开发过程和方法


计算生物学改变着生物学家的思考方式
计算博弈理论改变着经济学家的思考方式
纳米计算改变着化学家的思考方式
计算物理学改变着物理学家的思考方式 数学机械化改变数学家的思考方式 社会计算改变社会学家的思考方式 ……
计算生物学

应用数据分析及理论 的方法、数学建模和 计算机仿真技术，来 研究生物学、行为学 和社会群体系统。
程序设计

程序设计(Programming)是给出解决特定问题 程序的过程，是软件构造活动中的重要组成部分。

程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给出
这种语言下的程序。
程序设计语言



第一代机器语言； 第二代汇编语言； 第三代高级语言：VB，C，C++，Java； 第四代应用语言：PowerBuilder、 Delphi，INFORMOX-4GL； 第五代自然语言。
十进制转换为二进制
例：将十进制数35.625转换为二进制数
转 换 整 数 部 分
2 35 2 17 2 8 2 4 2 2 2 1
1 最低位 1 0 0 0 1
0 (35)10=(100011)2
数字化生存

计算不再只和计算机有关，它 决定我们的生存
尼葛洛庞帝（Negroponte）：美国麻省理工学 院教授及媒体实验室的创办人。1996年7月被 《时代》周刊列为当代最主要的未来学家之一。
数字化生存的智慧：计算思维

一、计算改变了什么？
二、什么是计算？ 三、什么是计算思维？


1.计算改变科学家的思考方式
个 数
10个 2个 8个 16个 R个
进位值
10 2 8 16 R
权
(1999)10= 1×103 + 9×102 + 9× 101 + 9× 100
基数
权
(101.11)2= 1×22 + 0×21 + 1× 20 + 1× 2-1 + 1× 2-2
十进制数转换为Ｒ进制数
整数：除Ｒ取余法(先得最低位，后得最高位） 小数：乘Ｒ取整法(先得最高位，后得最低位）
第一章 计算思维与程序设计
1.1 1.2
计算数制转换计算
想一想：

某海军陆战队在原始森 林进行为时一个月左右 的生存实验，要求：一， 每个队员除了身上穿的 衣服外，随身只能带三 件物品，每件物品不能 超过二公斤；二，队员 都是由飞机空降到半径 为1000公里原始森林的 中心地带，要求在一个 月时间内从森林里走出 来。问题：队员带哪三 件物品合适？

理想的答案：钢刀、火石、指南针

人类要在世界上生存与发展要获取物质、 能量、信息三大要素。
在农业社会和工业社会中，物质和能源 是主要资源，所从事的是大规模的物质生产。
20世纪50年代，信息赶超上材料、能源 成为影响人类社会发展的决定性力量。 在信息社会中，信息成为比物质和能源 更为重要的资源，生成、发布和使用信息成 为重要的经济和文化行为。
艾兹格· W· 迪科斯彻 （1930~2002） （Edsger Wybe Dijkstra，） 荷兰 计算机 科学家， 荷兰Leiden大学 1972年获得图灵奖


计算无处不在的时代思维：计算思维