導論:1、大學電腦——1、電腦與問題求解

本文是北京理工大學MOOC大學電腦課程的個人筆記

一、電腦與問題求解

1、基於電腦的問題求解方法

解決問題的方法不止一種
需要具備學習能力——隨時跟進新技術!
問題驅動解決方案
(2)程式:是主要途徑&大學生必修課

(1)電腦軟體

(2)電腦程式

用程式的方法(此方法)實現
計算和控制
是進行問題求解的主要途徑
例子:08奧運會2008個人用像素點的方法組成「舞動北京」的圖案

(3)基於電腦系統平台的工程問題的求解方法

工程=大問題——用:系統平台
大規模&複雜問題求解:是系統級問題,是系統工程,需要多種系統平台支援(硬體、軟體、網路、並行方法等)
多平台、多軟體、多資源整合的系統

統一求解過程(5步):清晰的陳述問題——>輸入、輸出、介面資訊——>抽象多個簡單數據集,解答問題——>設計解決方案&轉換成程式——>測試

例子:天氣預報網格計算系統(5部分)

資源網路(核心)使用網格技術整合為一個計算平台,實現超級電腦的海量數據計算處理功能

2、問題描述、抽象、建模、問題求解

(1)抽象

具體
|(反義)
抽象:從眾多事物中抽取出共同的、本質的特徵;把具體問題簡單化。
抽象的原因/好處:從個別中把握一般,從現象中把握本質
形成:框架、概念、模型

!!!抽象是面向問題的!!!
(針對不同問題,抽象出的特點是不同的)

(2)建模

建模:

  • 對事物進行抽象而得到的無歧義的書面描述
  • 有一個輸入/因,又一個輸出/果
  • 用模型描述系統的因果關係/相互關係的過程
  • 是問題求解的精確描述,是計算的依據。
    建模的手段和方法:是多種多樣的
  1. 數學建模
    • 用計算得到的結果來解釋實際問題,並接受實際的檢驗
    • 數學公式、幾何圖形
  2. 數據建模
    • 數據特徵的抽象,電腦技術
    • 資料庫
  3. UML建模
    • 面向對象的建模語言標準
    • UML類圖
  4. 可視化建模
  5. 3D建模

(3)面向電腦的問題分析

  • 電腦與人的思維方式不同,雙方互補
  • 人需要先:
    • 問題描述分析+抽象+建模
    • 為模型設計演算法+編寫程式
    • 輸入
  • 電腦才能工作——計算

3、電腦科學的知識領域

(1)體系

  • 電腦學科
    • 電腦科學(理論)
      • 理論電腦科學
      • 實驗電腦科學(應用)
    • 電腦技術

(2)三大研究方向

系統結構

  • 系統結構、並行體系、嵌入式、資訊安全軟體與理論
  • 可計算性和計算複雜性、程式設計語言的設計與實現、計算模型實用演算法、軟體工程、分散式應用
  • 人工智慧、語言學、圖形學、數據與知識管理、平台支援

(3)電腦科學與技術專業的知識領域