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計算思維——計算學科導論

( 簡體 字)
作者:唐培和,徐奕奕類別:1. -> 程式設計 -> 綜合
譯者:
出版社:電子工業出版社計算思維——計算學科導論 3dWoo書號: 41196
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NT定價: 240
折扣價: 226

出版日:4/1/2015
頁數:368
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787121256998
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
(簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證)
作者序:

譯者序:

前言:

2010年11月,在濟南的“大學計算機課程報告論壇”大會上,前教育部計算機基礎教學指導委員會主任陳國良院士做了關于“計算思維”的專題報告,筆者有幸參加了本次會議,首次學習并了解到了“計算思維”及其相關知識。那時,一邊聽陳院士的報告,一邊就在浮想聯翩——滿腦子的狹義計算思維。想到激動處,竟脫口狂言:“也許,我也能寫本計算思維方面的書!”彼時同事一臉的疑惑和莫言。會議開完了,諸事纏身,什么也不記得了。
2011年暑假,到風景秀美的張家界參加一個計算機方面的會議,會上又聽了一個專家做關于“計算思維”的報告,感覺自己真該做點什么了。會議結束后,在返回柳州的火車上,閑來無事,竟然規劃起《計算思維導論》的大綱來——大致勾勒了每一章寫點什么。
回到學校,一瞎忙乎,又忘記這回事兒了。
2012年春季,大概5月份,帶了幾個同事到武漢華中科技大學參加一個學術會議,再次聆聽到了陳國良院士等幾位專家關于“計算思維”的報告,深受啟發。又讓我產生了寫本書的沖動!
俗話說“事不過三”,該痛下決心做點什么了。可當時正在撰寫一本教學改革專著,須限期完成。2012年7月15日,專著總算“殺青”。7月16日,正式開始撰寫“計算思維”方面的書稿了。
回想起來,那時的我,手忙腳亂,日夜兼程。一邊著書,一邊聯系出版社,最后在廣西師范大學出版社的大力支持下,在國內“率先”出版了將近60萬字的《計算思維導論》。從“下筆”撰寫到正式出版拿到書,前后竟然不到4個月,為的就是“率先”和參加廣州會議(事后才知道,陳國良院士于同年同月出版了同名著作,不免汗顏)。
11月8日,筆者帶著幾十本書,屁顛屁顛地去廣州“大學計算機課程報告論壇”上交流。此程雖然收獲了業界不少人士好奇的眼光,但也招致了個別專家不屑的微詞——大意是“你等湊什么熱鬧、趕啥子時髦啊!”泄氣?No!
得意和任性的我,給陳國良院士寄了一本書。盡管此前從來沒有和陳院士打交道(除了遠遠地聆聽他兩次報告),盡管陳院士也于同年同月出版了同名著作,但后來還是得到了陳院士的許多褒獎!不免由衷感嘆,大家就是大家,不一樣的胸懷!
《計算思維導論》第一次只印刷了1100冊,我用課題費購買了1000冊,全部用于分發和交流了。盡管很多人沒有看到此書,但還是得到了不少肯定,直至今日,仍然有人在聯系筆者,希望提供教學資源和課件,以便教材的采用。還好,努力沒有白費。好消息一個接著一個來了!
2013年7月,教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會制訂并發布了極具戰略指導意義的《計算思維教學改革白皮書》(征求意見稿),我們編著的《計算思維導論》一書有幸成為主要參考文獻之一(總共5份參考文獻),也屬不易。
2013年10月,由教育部社科司組織評選“第三屆中國大學出版社優秀教材”,《計算思維導論》榮獲“第三屆中國大學出版社優秀教材”一等獎。
2014年11月,經過層層評審,《計算思維導論》被評為第二批“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。
不知不覺兩年半過去了。

兩年半來,筆者一直在思考兩個問題:一是“計算思維”到底是什么?二是“計算思維”教育到底該怎么做?
第一個問題——“計算思維”到底是什么?相信也是教育界同行一直犯迷糊的問題。仔細想想,其實不怪大家迷糊。即便是“計算思維”的倡導者周以真教授,也沒有明確定義什么是計算思維(周教授在在美國計算機權威期刊《Communications of the ACM》上介紹“Computational thinking”時,用的不是系動詞“is”,而是“involves”),國內很多專家學者在撰文、報告時,也只是簡單地引述周教授的文獻,更有甚者,弄一大堆“云里霧里”的概念,讓大家更加迷糊。另外,王飛躍先生首次翻譯“Computational thinking”時把“thinking”翻譯成“思維”,本無可厚非,可不少人一見“思維”二字就斷章取義、望文生義了。
一時間,關于“計算思維”的各種不利看法和觀點滿天飛——有人說,腦科學還沒有搞清楚思維的機理,談什么計算思維?有人說,錢學森搞了那么久思維科學研究,也沒有搞出什么名堂,研究什么計算思維?有人說,計算機專業一直在教計算思維,有什么新鮮的?有人說,“計算思維”不過是一個嘩眾取寵的噱頭,兔子尾巴長不了;也有人說,教會學生使用Windows、Word、PowerPoint、Excel等工具,本身就是計算思維,因為著名學者EdsgerWybeDijkstra說過:“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習慣,從而也將深刻地影響著我們的思維能力。”……
更多人在觀望!
當然,也有不少人在努力地研究和探索。
筆者也陷入了深深的思索之中。俗話說,“解鈴還需系鈴人”。困惑之時,筆者細細研讀周以真教授的文獻,終有所獲。盡管周教授沒有明確定義計算思維,但卻明確地界定了“什么是計算思維,什么不是計算思維”,她提出的以下6點很值得大家仔細斟酌:
? 計算思維是概念化思維,不是程序化思維。
? 計算思維是基礎的技能,而不是機械的技能。
? 計算思維是人的思維,不是計算機的思維。
? 計算思維是思想,不是人造品。
? 計算思維是數學和工程互補融合的思維,不是數學性的思維。
? 計算思維面向所有的人,所有領域。
這6點太重要了,這才是計算思維的核心和本質。
周以真教授說到了問題的要害,讓人由衷地敬佩!另外,周教授所指的“計算思維”是“Computational thinking”,而非“Computing thinking”,更不是“Computer thinking”,值得好好琢磨。
筆者仔細品味后,對什么是計算思維有了自己的認知——計算思維就是基于計算的、隱藏在一般陳述性知識和技術背后的、科學家們求解問題時的思想和方法,借用一句話,就是“Computational Thinking is about idea, not technology”。計算思維屬于科學方法論的范疇。
只有這樣的認知,計算思維才是概念化思維而不是程序化思維;只有這樣的認知,計算思維才是最基礎的技能而不是機械的技能;只有這樣的認知,才是人的思維而不是計算機的思維;只有這樣的認知,計算思維才是思想而不是人造品;只有這樣的認知,計算思維才是數學與工程互補融合的思維而不是數學性思維;也只有這樣的認知,才有可能面向所有的人、所有的領域!
在《計算思維導論》中,筆者就旗幟鮮明地指出計算思維屬于哲學方法論的范疇,并指出計算思維可以分為廣義計算思維和狹義計算思維。回過頭來看,這兩個觀點沒有問題,但當時的認知還比較膚淺,多少有點瞎蒙的感覺。也正因為如此,筆者放下很多該做的事情,盡量抽出時間對《計算思維導論》進行修訂,期望以一種正確的認知觀反映計算思維,而不至產生誤導。這也就是本書全面改版的由來。
第二個問題——計算思維教育到底該怎么做?這也是廣大同行所關心的。幾年過去了,學者們通過立項研究等多種方式,出版了多本計算思維方面的著作和教材,一些學校也在努力“試點”,但計算思維教育似乎并沒有真正“落地”。客觀地說,計算思維到底該教些什么以及怎么教,還一直困擾著業界的大多數人。
不可否認的現狀是:計算思維似乎“狼煙四起”,業界多數人卻又“一頭霧水,莫衷一是”。以至各種理解與做法都有,大致分為四類。
一類是以“應用”做幌子,強調計算機基礎教育應該強化應用能力培養,但一落到實處,還是技能培訓。確切地說,強化應用能力什么時候都沒有錯,關鍵是應用能力是分層次的,設計一艘宇宙飛船去太空深處探究奧秘也是應用,學會用Word編排文件也是應用,層次不一樣而已。
一類是以“濃縮”+“拼盤”的方式,講解計算機軟、硬件技術基礎的各種內容,如計算機系統組成、操作系統、數據庫、計算機網絡、信息安全等,幾乎涵蓋了計算機專業的所有核心課程。這樣一鍋“夾生飯”,對于教師和學生來說,真不知道如何咀嚼和下咽。
一類是站在計算學科教育研究的高度,圍繞“計算作為一門學科”討論計算學科的形態(抽象、理論、設計)、計算學科的基本問題、計算學科的知識矩陣、計算科學哲學、計算學科方法論等,給人的感覺是“著作”色彩很濃,作為“教材”,似乎并沒有怎么考慮教育的對象——剛入門的大一學生,他們能接受嗎?
再一類就是近年來,受“計算思維”影響,試圖尋求突破,在“狹義計算思維”的某些方面做了挖掘和整理,給人以新穎的感覺。客觀地說,“計算機思維”或“程序思維”更濃,“計算思維”不足。
筆者對計算思維的本質有了基本的認知后,對計算思維教育也有了進一步的認識,歸納起來,有如下幾方面的看法:
? 計算思維所蘊含的思想和方法,對拓展學生的“思維”空間、培養學生分析問題解決問題的能力非常有幫助,與高等教育強調創新與能力培養相吻合。分析圍棋高手的培養,不難發現,他們需要大量的時間研讀前人對弈過的棋譜,并從中悟出“道”和“術”,然后通過實戰提升自己的實力。而“大學計算機基礎”課程更像軟件使用說明書或者操作指南,側重于培養學生的技能。
? 計算思維教育沒有太多現成的素材,需要深入挖掘和整理隱藏在知識和技術背后的、科學家們遇到問題時尋找解決辦法的思想和方法,這不是一件容易的事情。另一方面,計算學科雖然年輕,但能挖掘出來的“計算思維”內容卻非常豐富、素材相當多,不太可能全部納入教學內容,這就需要認真地篩選,最后確定一個最佳的集合,該集合應該涵蓋學科的不同層面。
? 計算思維屬于思想和方法層面上的東西,具有一定的抽象性。計算思維要“源于生活,高于生活,給人們以美的熏陶與享受”,這與大學教育是相稱的。大學教育本身就不應該那么功利,否則就與“職業培訓”相當了。縱觀大學的課程,像數學、物理、化學、哲學等基礎課,無一不具有較強的抽象性。比較而言,原來的“大學計算機基礎”課程灌輸一大堆表象的、技術性的知識,培養所謂的操作技能,不管是內容還是難度都不怎么像一門大學的基礎課,充其量與大學物理實驗相當。另外,前者是程序性知識,宜于教;后者是陳述性知識,宜于學。教學相長,非常有益!
? 計算思維教育是單純地增加難度嗎?No!很多教師都擔心“難度”問題,擔心學生接收不了,其實完全沒有必要,因為:第一,計算思維屬于思想和方法論范疇,盡管有一定的抽象性,但遠沒有數學那么困難;第二,計算思維教育的難點不在于學生是否能接受,而是在于教師本身的能力,教師教學時既要深入淺出,還要有非常廣的知識面,也就是說接受挑戰的是教師,而不是學生;第三,計算思維有其自身的特殊性,充滿“誘惑”,只要教學得當,肯定能充分地調動學生學習的積極性和興趣,這樣學習就有了基本的保障。第四,根據Bloom理論正確處理好難度與復雜度的關系。
? 計算思維教育應培養學生良好的應用意識。筆者認為“與其培養應用能力,不如培養應用意識”,這不僅可能,也非常有意義。借助于科學家們求解問題時智慧的思想和方法,當他具備了相關知識時,碰到應用領域的實際問題時就會意識到該如何去解決。事實上,低層次的應用能力(如Word、PowerPoint等操作技能)中學生都掌握得很好,而高層次的應用則需要良好的應用意識。仔細研究下圖的個人素養構成對于教學改革應該有很大幫助。









? 計算思維到底該面向計算機專業還是非計算機專業的學生?有沒有必要按學科分類進行教學內容設計?其實,作為大學一年級學生的入門性質的基礎課,作為教學對象的學生在基礎方面有差異嗎?如果還要按學科分類教學,那么,如何解釋周以真教授所指出的“計算思維面向所有的人、所有的領域”?
? 計算思維教育宜采用MOOC、翻轉課堂的教學方式,而不是找本什么教材“照本宣科”。課程的考核方式也應該摒棄原有的“等級考試”模式,而是以“能力”評價為主。配套實驗方面可提出技能方面的要求,并適當安排幾個設計項目,提升學習者的興趣和成就感。
……
筆者在前言里面談這么些觀點和看法,說的不對歡迎“爭鳴”,說的不錯希望給個“贊”。既然教學改革研究也屬于“研究”的范疇,學術上“百花齊放,百家爭鳴”也是應該的。都是為了教育,沒必要太“靦腆”和“客套”!
基于以上認知與思考,本書對2012年出版的《計算思維導論》進行了“繼承”和“發展”。
幾乎重寫了第1章,以體現“計算需求–計算工具–計算技術–計算科學(學科)–計算思維”之脈絡;改寫、擴展了第2章,以更好地體現計算學科基礎理論與技術方面所蘊含的、卓越的“計算思維”;刪掉了原來的第3章,盡管邏輯基礎對計算思維來說很重要;補充了原來的第4章,增加了“并行與串行”,使之更完整,作為本書的第3章;修訂了原來的第5章,增加了部分內容,作為本書的第4章;增加了全新的第5章,以充分展現計算機科學家們在解決典型問題時所表現出來的、超人的“智慧”;原書的第7章略作修訂;新增了第8章,簡要介紹了從“計算”到“文化”的變遷,為將來開設真正意義的“計算文化”過渡。每章都提供了一個閱讀材料,便于學習者了解、掌握一些常識性的知識和技術。
教材建設是一件只“吃力”卻不怎么“討好”的事情。說“吃力”是因為撰寫本書,工作量非常大,幾乎耗盡了半年來所有的業余時間,直至大年三十上午都在瞎忙乎,年初二又在“加班”了。說“不討好”是因為“眾口難調”,難免引來“口誅筆伐”,乃至“架在火上烤”。好在為了教育,樂意投入人力、物力和財力(計劃砸二三十萬做MOOC),沒什么功利目的,也就坦然了。
實踐是檢驗真理的惟一標準,讓時間來證明一切!
需要特別說明的是,本書不適合照本宣科,教學需要“二次開發”,教師若能“融會貫通、深入淺出”,必將“善莫大焉”!鑒于此,筆者謝絕索要課件者。不過,樂于分享MOOC,歡迎接洽。
本書全面反映了廣西科技大學在計算思維教育改革與研究方面的成果。第1章和第8章由徐奕奕副教授撰寫,其余章節由唐培和教授撰寫。每章的詩詞由徐奕奕同志題寫、修訂。全書的統籌、安排、協調、統稿、審核等由唐培和同志負責。廣西科技大學負責計算機專業“計算機導論”教學、負責非計算機專業計算機基礎教育的老師們在教學實踐方面做了大量的工作。
本書的出版得到了廣西教育廳特色專業及課程一體化項目建設經費(GXTSZY217)、廣西高等教育教學改革重點項目研究經費(2014JGZ133)、廣西科技大學“計算思維”教學團隊專項經費的資助。
特別感謝電子工業出版社的章海濤同志,他為了本書的出版做了大量的工作,提供了很多方便。
特別需要指出的是,John MacCormick所著的《Nine Algorithms That Changed the Future》(《改變未來的九大算法》,管策譯)、吳軍先生所著的《數學之美》以及李忠先生所著的《穿越計算機的迷霧》對筆者的影響較大,筆者也從中引用了不少內容和素材,特此感謝。
本書在編寫過程中還參閱了不少文獻,即便在書后的參考文獻中也未必都記得不一一列舉,不周之處,還望諒解,并在此一并感謝!
另外,本書為了節省一些篇幅,書中某些內容進行了刪減,但是采用二維碼技術嵌入到書中,讀者掃描二維碼后,可以閱讀相關內容。這些也可在華信教育資源網(http://www.hxedu.com.cn)進行免費下載。本書配套的MOOC內容正在制作中,完成后,將會在書中的相應位置添加二維碼(本書重印時添加),以便讀者進行參考和學習。
一家之言,水平有限,時間倉促,錯漏難免,歡迎批評、指正和交流。
聯系方式:tangpeihe@163.com或xyyaxyy@163。


唐培和
2015年2月22日
于廣西柳州
內容簡介:

本書共分7章,分別介紹計算與計算思維、充滿智慧與挑戰的計算理論(技術)基礎、計算思維之方法學、計算思維之算法基礎、面向計算之問題求解思想與方法、計算思維之程序基礎、基于計算之問題求解思想與方法、從“計算”到“文化”等。
本書特點:一是知識面比較廣、內容非常豐富;二是盡量體現“實例化、生活化、故事化、圖文并茂”的指導思想,以增強可讀性;三是內容比較新穎。
本書可作為高等院校計算機專業和非計算機專業的入門教材,也可供相關技術人員參考學習。

目錄:

第1章 計算與計算思維 1
1.1 計算需求與計算技術的演化 2
1.1.1 遠古時代的原始計算方法 2
1.1.2 機械式計算技術 6
1.1.3 機電式計算技術 7
1.1.4 電子計算技術 8
1.1.5 并行與分布式計算 11
1.1.6 云計算與海計算 12
1.1.7 未來的計算 13
1.2 科學研究的三大方法——理論、實驗與計算 14
1.3 計算(機)科學與計算學科 15
1.4 計算思維 18
1.4.1 什么是計算思維? 18
1.4.2 狹義計算思維與廣義計算思維 19
1.4.3 計算思維之應用 21
閱讀材料:計算機發展史大事記 24
第2章 充滿智慧與挑戰的計算理論(技術)基礎 32
2.1 獨辟蹊徑的數據表示方法 32
2.1.1 數據的表示——棄“十”選“二”的神來之筆 32
2.1.2 有限的字長與大小不一的數據 39
2.1.3 符號的表示——編碼 41
2.1.4 鴻溝與代價 42
2.2 從邏輯學到邏輯電路——思維可計算嗎 47
2.2.1 生活中的“邏輯問題” 47
2.2.2 邏輯與思維 48
2.2.3 數理邏輯 52
2.2.4 邏輯推理與人工智能 55
2.2.5 邏輯門電路 57
2.3 “九九歸一”的加法運算 58
2.3.1 加法運算及其加法器的設計 58
2.3.2 補碼運算——把減法當加法做 61
2.4 計算的本質——圖靈機及其計算能力 62
2.4.1 圖靈機模型 62
2.4.2 圖靈機的工作原理 64
2.4.3 圖靈機的計算能力 67
2.5 計算機的構造——馮諾依曼機及其工作原理 72
2.5.1 馮諾依曼型計算機的組成和工作原理 73
2.5.2 思想與技術的演化 75
2.5.3 馮諾依曼型計算機的特點及其局限性 78
2.6 計算技術的開拓與發展 79
2.7 什么都能計算嗎——難題及其可計算性 82
2.7.1 難題何其多 83
2.7.2 可計算性與計算復雜性 86
2.7.3 難題大挑戰及其科學意義 88
【閱讀材料】計算機系統(PC機)的硬件組成 92
第3章 計算思維之方法學 99
3.1 問題求解過程 99
3.1.1 人類解決客觀世界問題的思維過程 99
3.1.2 借助于計算機的問題求解過程 101
3.1.3 兩種問題求解過程的對比 104
3.2 數學模型——問題的抽象表示 104
3.3 數據存儲結構 108
3.3.1 順序存儲結構 108
3.3.2 鏈式存儲結構 109
3.3.3 索引存儲結構 111
3.3.4 散列存儲結構 111
3.4 客觀世界到計算機世界的映射方法 112
3.4.1 面向過程的結構化設計方法學 112
3.4.2 面向對象程序設計方法學 116
3.5 時間與空間及其相互轉換 122
3.6 抽象 124
3.6.1 什么是抽象(Abstraction) 124
3.6.2 計算學科中的抽象 128
3.6.3 抽象的層次性 128
3.6.4 程序中的抽象 131
3.6.5 抽象與模型 133
3.6.6 抽象與計算機語言 134
3.7 串行與并行 137
3.8 局部化與信息隱藏 139
3.8.1 局部化 139
3.8.2 信息隱藏(Information hiding) 140
3.9 精確、近似與模糊 141
3.10 折中與中庸之道 142
【閱讀材料】計算機軟件及其軟件系統 144
第4章 計算思維之算法基礎 149
4.1 算法 149
4.1.1 什么是算法 149
4.1.2 算法的性質 152
4.1.3 算法的種類 153
4.1.4 算法的表示(描述) 154
4.1.5 算法與程序 159
4.1.6 算法的比較與分析 161
4.2 算法設計的基本思想與方法 164
4.2.1 窮舉法(也稱為枚舉法,Enumeration) 164
4.2.2 遞推法(Recurrence) 166
4.2.3 遞歸法 168
4.2.4 回溯法(Backtracking)* 173
4.2.5 分治法(Divide and Conquer) 178
4.2.6 仿生法——蟻群算法(Ant colony optimization,ACO)* 181
4.2.7 并行算法* 184
4.2.8 算法設計與計算思維 186
4.3 幾個常用的經典算法 186
4.3.1 累加和、連乘積與最大(小)值 187
4.3.2 查找 188
4.3.3 排序 191
4.3.4 邏輯分析與推理 201
閱讀材料:MATLAB問題表示與計算 207
第5章 面向計算之問題求解思想與方法 213
5.1 大海撈針的搜索引擎 213
5.1.1 網頁的自動下載與存儲 214
5.1.2 網頁索引與匹配 215
5.1.3 網頁排序方法 218
5.2 瞞天過海的密碼技術 225
5.2.1 有趣的對稱加密技術 226
5.2.2 難解的非對稱加密技術 229
5.2.3 數字簽名及其應用 232
5.3 令人期待的人工智能 235
5.3.1 人工智能時代正在快步走來 235
5.3.2 人工智能方法論 237
5.3.3 人工智能應用 241
5.3.4 展望未來,人工智能會顛覆一切 242
5.4 不可思議的自糾錯技術 243
5.4.1 面臨的問題與挑戰 243
5.4.2 重復傳輸 244
5.4.3 冗余編碼 246
5.4.4 校驗 247
5.4.5 錯誤定位 250
5.4.6 推廣應用 252
5.5 柳暗花明的自然語言處理 254
5.5.1 美好愿景 254
5.5.2 原始的“逐詞替換” 254
5.5.3 基于“規則”的方法 256
5.5.4 從“規則”到“統計” 259
5.5.5 基于統計的機器翻譯 260
5.6 削尖腦袋的數據壓縮技術 262
5.6.1 無損壓縮及其方法 262
5.6.2 有損壓縮之“thinking” 275
5.6.3 展望未來 276
閱讀材料:計算機網絡 277
第6章 計算思維之程序設計基礎 280
6.1 數據的類型與本質 280
6.1.1 我們熟悉的數與數據 280
6.1.2 計算機世界中的數據 282
6.1.3 數據的類型與本質 283
6.2 變量的特定含義 285
6.2.1 “先定義,后使用” 286
6.2.2 變量得有自己“好聽”的名字 287
6.2.3 變量是有類型的 287
6.2.4 變量的作用域 288
6.2.5 變量的生命周期 289
6.3 有窮與無窮 290
6.3.1 數據的有窮性 291
6.3.2 程序的有窮性 291
6.4 程序的基本控制結構 292
6.4.1 順序結構 292
6.4.2 條件選擇結構 293
6.4.3 循環結構 293
6.5 問題求解的本質過程 294
6.6 效率與可讀性 295
6.7 程序的構造特性 297
6.8 上下文無關文法 298
6.9 二義性 298
6.10 嚴謹性 299
閱讀材料:計算機語言概述 300
第7章 基于計算之問題求解的思想和方法 304
7.1 重復迭代,尋根問底——方程求根 304
7.1.1 二分法(Bisection Method) 304
7.1.2 簡單迭代法 306
7.1.3 牛頓法 308
7.1.4 其他求根方法 310
7.2 有限劃分,無限逼近——定積分的計算 312
7.2.1 問題求解的基本思路與方法 312
7.2.2 求解算法 315
7.3 千年求精,萬年求真——求解圓周率π 316
7.3.1 關于圓周率的計算 316
7.3.2 圓周率的計算史 317
7.3.3 圓周率的計算方法 319
7.3.4 圓周率的計算永無止境 322
7.3.5 研究圓周率的意義 322
7.4 大事化小,小事化了——有限元計算 324
7.4.1 有限元方法的誕生 324
7.4.2 什么是有限元方法 324
7.4.3 有限元方法的基本思想 325
7.4.4 有限元法求解問題的步驟 326
7.4.5 有限元方法的應用 326
7.4.6 有限元方法中的計算思維 329
7.5 萬事俱備,不欠東風——數值天氣預報 330
7.5.1 天氣預報的發展 331
7.5.2 現代數值天氣預報原理 333
7.5.3 天氣預報對計算技術永無止境的需求 336
7.6 賭城之名,絕妙之法——蒙特卡羅法 337
7.6.1 蒙特卡羅方法導引 337
7.6.2 蒙特卡羅方法的基本思想與過程 338
7.6.3 蒙特卡羅方法的應用與分析 339
7.7 精確制導,百步穿楊——巡航導彈制導系統 341
7.7.1 制導方法分類 342
7.7.2 “戰斧”式巡航導彈 344
7.8 紅樓遺夢,作者存疑——《紅樓夢》作者是誰 345
閱讀材料:Python語言 346
第8章 從“計算”到“文化” 354
8.1 文化與計算文化 354
8.2 計算文化的本質特征 355
8.3 計算文化與傳統文化 357
閱讀材料:一路走來的“云計算” 359
附錄A ASCII碼字符集 363
附錄B 幾種常用進位制數值對照表 365
參考文獻 366
序: