本書是美國哈維瑪?shù)聦W(xué)院 “計算機科學(xué)通識”課程的配套教材，用獨特的方法介紹計算機科學(xué)，帶領(lǐng)讀者進入這一充滿智慧和活力的知識領(lǐng)域。
全書共7章。第1章介紹計算機科學(xué)的概念，引入了用于控制虛擬的“Picobot”機器人的一種簡單的編程語言；第2章和第3章介紹Python編程語言，并且結(jié)合Python介紹了函數(shù)式編程的思想和概念；第4章深入計算機的內(nèi)部工作原理，從數(shù)字邏輯到機器組織，再到用機器語言編程；第5章探討計算中更復(fù)雜的思想，同時探討諸如引用和可變性等概念，以及包括循環(huán)在內(nèi)的構(gòu)造、數(shù)組和字典；第6章探討面向?qū)ο缶幊毯驮O(shè)計中的一些關(guān)鍵思想；第7章針對問題解決，在計算復(fù)雜性和可計算性方面，提供了一些優(yōu)雅的，但數(shù)學(xué)上非常合理的處理方法，最終證明了計算機上無法解決的許多計算問題。
本書適合想要通過Python編程來系統(tǒng)學(xué)習(xí)和了解計算機科學(xué)的讀者閱讀，也可以作為高等院校計算機相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書。
·美國知名的理工高校哈維瑪?shù)聦W(xué)院開發(fā)的“計算機科學(xué)通識”課程教材
·美國克萊蒙特學(xué)院聯(lián)盟的眾多名校采用
·用獨特的方法介紹計算機科學(xué)，帶領(lǐng)讀者進入這一充滿智慧和活力的知識領(lǐng)域
·隨書附贈大量教學(xué)資源，包括完整的授課PPT、豐富的每周作業(yè)集、一些附帶的軟件和文檔，下載方式請見前言部分的配套網(wǎng)站
克里斯汀·阿爾瓦拉多（Christine Alvarado）,美國加州大學(xué)圣地亞哥分校教授，她曾經(jīng)在哈維瑪?shù)聦W(xué)院任教。
扎卡里·道茲 （Zachary Dodds）,美國哈維瑪?shù)聦W(xué)院計算機科學(xué)教授。
吉奧夫·昆寧（Geoff Kuenning）,美國哈維瑪?shù)聦W(xué)院教授。
蘭·列別斯科（Ran Libesk）,美國哈維瑪?shù)聦W(xué)院教授。
目 錄
第 1章 引言 1
1.1 什么是計算機科學(xué) 1
1.1.1 數(shù)據(jù) 2
1.1.2 算法 2
1.1.3 編程 4
1.1.4 抽象 5
1.1.5 解決問題和創(chuàng)造力 5
1.2 Picobot 5
1.2.1 Roomba問題 6
1.2.2 環(huán)境 6
1.2.3 狀態(tài) 8
1.2.4 局部思考，全局行動 9
1.2.5 不管怎樣 11
1.2.6 算法和規(guī)則 12
1.2.7 Picobot的挑戰(zhàn) 13
1.2.8 一個迷宮，朋友們 13
1.2.9 不可計算的環(huán)境 15
關(guān)鍵術(shù)語 15
練習(xí) 15
判斷題 15
討論題 15
編程題 16
第 2章 函數(shù)式編程（第 一部分） 17
2.1 人類、黑猩猩和拼寫檢查程序 17
2.2 Python入門 18
2.2.1 命名事物 19
2.2.2 名稱中有什么 20
2.3 更多數(shù)據(jù)：從數(shù)字到字符串 20
2.3.1 關(guān)于長度的簡短說明 21
2.3.2 索引 21
2.3.3 切片 21
2.3.4 字符串算術(shù) 22
2.4 列表 23
一些好消息 23
2.5 在Python中使用函數(shù) 24
2.5.1 關(guān)于文檔字符串的簡短
說明 25
2.5.2 關(guān)于注釋的同樣簡短的
說明 26
2.5.3 函數(shù)可以有多行 26
2.5.4 函數(shù)可以有多個參數(shù) 26
2.5.5 為什么要編寫函數(shù) 27
2.6 做出決策 27
2.6.1 第二個函數(shù)示例 29
2.6.2 縮進 31
2.6.3 多重條件 32
2.7 遞歸 33
2.7.1 第 一個遞歸示例：
階乘 34
2.7.2 回到編輯距離函數(shù) 36
2.8 遞歸揭秘 37
2.8.1 調(diào)用函數(shù)的函數(shù) 37
2.8.2 遞歸，真正的揭秘 39
2.9 我們來使用遞歸吧 44
2.9.1 遞歸設(shè)計 44
2.9.2 基本情況 44
2.9.3 使用遞歸進行設(shè)計 44
2.9.4 遞歸模式 47
2.9.5 可視化工具 47
2.10 取之棄之 48
2.11 編輯距離 52
2.11.1 distance的基本情況 52
2.11.2 distance的遞歸情況 53
2.12 結(jié)論 54
關(guān)鍵術(shù)語 55
練習(xí) 56
判斷題 56
填空題 57
討論題 57
編程題 58
第3章 函數(shù)式編程（第二部分） 59
3.1 密碼學(xué)和素數(shù) 59
3.2 一等函數(shù) 61
3.3 生成素數(shù) 61
3.4 過濾 65
3.5 lambda 67
3.6 將Google放在map上 69
3.6.1 map 70
3.6.2 reduce 73
3.6.3 組合與mapReduce 74
3.7 函數(shù)作為結(jié)果 75
3.7.1 用Python做微積分 76
3.7.2 高階導(dǎo)數(shù) 77
3.8 再談RSA密碼學(xué) 78
3.9 結(jié)論 82
關(guān)鍵術(shù)語 82
練習(xí) 83
判斷題 83
填空題 83
討論題 84
編程題 84
第4章 計算機組織 86
4.1 計算機組織概論 86
4.2 表示信息 87
4.2.1 整數(shù) 87
4.2.2 算術(shù) 88
4.2.3 負數(shù)思維 89
4.2.4 分數(shù)：拼接在一起 90
4.2.5 字母和字符串 90
4.2.6 結(jié)構(gòu)化信息 91
4.3 邏輯電路 92
4.3.1 布爾代數(shù) 92
4.3.2 產(chǎn)生其他布爾函數(shù) 93
4.3.3 使用電路的邏輯 95
4.3.4 邏輯計算 97
4.3.5 內(nèi)存 99
4.4 構(gòu)建完整的計算機 100
馮 諾依曼架構(gòu) 102
4.5 Hmmm 104
4.5.1 一個簡單的Hmmm
程序 105
4.5.2 試用 106
4.5.3 循環(huán) 107
4.5.4 函數(shù) 109
4.5.5 使用棧來遞歸 111
4.5.6 保存“珍貴財產(chǎn)” 113
4.5.7 完整的Hmmm指令集 115
4.5.8 最后幾句話 116
4.6 結(jié)論 117
關(guān)鍵術(shù)語 117
練習(xí) 118
判斷題 118
選擇題和簡答題 119
討論題 120
邏輯設(shè)計與編程題 120
第5章 命令式編程 122
5.1 計算機了解你（比你更了解你
自己） 122
我們的目標：音樂推薦系統(tǒng) 124
5.2 從用戶那里獲取輸入 125
類型轉(zhuǎn)換 125
5.3 重復(fù)任務(wù)：循環(huán) 126
5.3.1 底層的遞歸與迭代 127
5.3.2 有限迭代：for循環(huán) 128
5.3.3 如何使用循環(huán)控制
變量 129
5.3.4 累積答案 130
5.3.5 處理非預(yù)期的輸入 134
5.3.6 不確定迭代：while
循環(huán) 134
5.3.7 for循環(huán)與while循環(huán) 135
5.3.8 故意創(chuàng)建無限循環(huán) 137
5.3.9 迭代是高效的 137
5.4 引用以及可變和不可變數(shù)據(jù) 138
5.4.1 按引用賦值 138
5.4.2 可變數(shù)據(jù)類型能用其他
名稱更改 142
5.5 可變數(shù)據(jù)+迭代：挑選藝人 143
5.5.1 為什么要排序？因為運行
時間很重要 143
5.5.2 一種簡單的排序算法：selectionSort 146
5.5.3 為什么selectionSort
有效 148
5.5.4 一種不同排序的swap 149
5.5.5 二維數(shù)組和嵌套循環(huán) 151
5.5.6 字典 153
5.6 讀寫文件 155
5.7 整合在一起：程序設(shè)計 156
5.8 結(jié)論 161
關(guān)鍵術(shù)語 161
練習(xí) 162
判斷題 162
選擇題和簡答題 163
討論題 164
編程題 165
第6章 面向?qū)ο蟮某绦颉?67
6.1 簡介 167
6.2 對象式思考 167
6.3 有理數(shù)解決方案 169
6.4 重載 173
6.5 打印一個對象 175
6.6 關(guān)于對象主題的更多討論 176
6.7 用OOP實現(xiàn)圖形 178
6.8 最后，機器人大戰(zhàn)僵尸 181
6.9 結(jié)論 187
關(guān)鍵術(shù)語 188
練習(xí) 188
判斷題 188
填空題 189
討論題 189
編程題 190
第7章 問題有多難 192
7.1 永不結(jié)束的程序 192
7.2 3種問題：容易、困難和
不可能 193
7.2.1 容易的問題 193
7.2.2 困難的問題 194
7.2.3 不可能的問題 198
7.3 停機問題：不可計算的問題 205
7.4 結(jié)論 208
關(guān)鍵術(shù)語 208
練習(xí) 209
判斷題 209
填空題 209
簡答題和討論題 210
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