本書從計算思維的角度出發(fā)，以人工智能相關問題為引導，在解決實際案例問題的過程中植入知識點，為各專業(yè)的學生在今后設計、構造和應用各種計算系統(tǒng)，求解本學科的問題奠定基礎。全書內容包括計算與計算思維、程序設計與算法、人工智能與智能計算、網絡與大數據這四大部分。
本書適用于高等院校一年級新生的計算機導論等信息技術類基礎課程，可作為高等院校計算機基礎課程的教材，也可作為計算與人工智能概論課程的教材，還可作為計算機基礎培訓的教材和自學參考書。
本書特點
按照初學者學習計算思維與人工智能的特點和規(guī)律，編者對本書各章的內容都進行了精心安排。概括起來，本書有如下特點。
（1）以案例驅動，知識植入，計算思維，專業(yè)融合為導向，優(yōu)化內容，將計算思維與人工智能結合起來。每章都圍繞相關的案例，將知識點融入求解問題的過程中，以提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，強化學生的計算思維與人工智能技術應用能力，真正達成賦能教育的目的，進而適應人工智能時代各類專業(yè)的科學研究和實際工作需要。
（2）深入挖掘課程思政元素，推進課程思政建設，將不同專業(yè)人工智能的應用特點和價值理念有機地融入相關案例中。本書通過宣傳社會主義核心價值觀，強化學生工程倫理教育，培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神、科技興國的民族使命感和理論聯(lián)系實際的能力。本書利用通識課受眾多、影響廣的優(yōu)勢發(fā)揮育人作用，將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)融為一體。
（3）因材施教，服務于專業(yè)教學。本書的案例和實驗設計跨越多個專業(yè)領域，體現(xiàn)了多學科思維的融合，例如將計算思維、程序設計與人工智能三者深度融合，強調在專業(yè)問題的求解中提煉核心知識，以練促教，讓學生感受到本課程的適用性；同時，體現(xiàn)了計算機導論課程所要求的產業(yè)技術與學科理論融合、跨專業(yè)能力融合、多學科項目實踐融合的特點。
（4）緊跟人工智能前沿技術發(fā)展與時代需求，配套豐富的課程教學案例庫。本書結合各專業(yè)相關課程的教學需求，適應新工科、新文科的發(fā)展趨勢，可以促進學生提升交叉融合計算思維與各專業(yè)相關問題的能力。本書以計算思維為主線，引導學生重視問題的解決方法與步驟，進而領悟人工智能的作用與意義，幫助教師避免在低年級人工智能教學實施過程中出現(xiàn)概念化、理論化的現(xiàn)象。
羅娟：
博士，湖南大學信息科學與工程學院教授、博士生導師，入選*新世紀優(yōu)秀人才，獲湖南省杰出青年基金。信息技術新工科產學研聯(lián)盟屆理事會理事，湖南省高教學會計算機教育專業(yè)委員會副理事長。湖南省信息技術虛擬仿真實驗教學中心、湖南省一流專業(yè)和一流課程負責人，榮獲湖南省技術發(fā)明獎二等獎、中國機械工業(yè)科學技術獎二等獎、湖南省計算機學會高等教學成果獎一等獎，以及湖南省優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導教師湖南大學優(yōu)秀教師榮譽稱號等。
目錄 CONTENTS
第 一部分 計算與計算思維
第 1章 計算與人工智能概述
1.1 計算的概念
1.1.1 什么是計算
1.1.2 圖靈機
1.1.3 什么是計算機
1.1.4 算法、計算機語言與程序
1.2 什么是計算思維
1.2.1 計算思維的概念
1.2.2 問題求解方法
1.2.3 算法計算系統(tǒng)的靈魂
1.3 探索人工智能
1.3.1 智能移動機器人路徑規(guī)劃
1.3.2 人工智能歷史
1.3.3 人工智能相關研究
1.4 人工智能發(fā)展
1.4.1 人工智能應用領域
1.4.2 人工智能發(fā)展
習題
第 2章 計算系統(tǒng)
2.1 計算與計算機簡述
2.1.1 圖靈機模型
2.1.2 計算機的工作原理
2.1.3 并行計算
2.1.4 嵌入式計算
2.2 計算執(zhí)行
2.2.1 編譯、鏈接和裝載程序
2.2.2 程序、進程和線程
2.2.3 文件系統(tǒng)
2.3 未來的計算機
2.3.1 計算機系統(tǒng)的發(fā)展
2.3.2 未來計算機
習題
第二部分 程序設計與算法
第3章 python編程基礎
3.1問題求解的計算思維方法
3.1.1 問題分解
3.1.2 模式識別
3.1.3 抽象
3.1.4 算法設計
3.2 編程的基本概念
3.2.1 程序的基本要素
3.2.2 程序設計語言
3.2.3 Python語言概述
3.2.4 第 一個python程序：計算籃球某時刻的坐標值
3.2.5 Python基本語法
3.2.6 計算并繪制坐標點
3.3 模塊化編程函數
3.3.1 常用的內置函數
3.3.2 自定義計算坐標的函數
3.3.3 調用函數繪制坐標點
3.3.4 函數的參數
3.3.5 函數返回
3.4 基本的程序設計方法分支
3.4.1 單分支if語句
3.4.2 二分支if-else語句
3.4.3 多分支if-elif-else語句
3.4.4 智能型計算坐標函數
3.4.5 在合理范圍內繪制坐標點
3.5 基本的程序設計方法循環(huán)
3.5.1 while循環(huán)
3.5.2 在合理范圍內繪制多個坐標點
3.5.3 循環(huán)嵌套
3.5.4 在合理范圍內繪制多條軌跡線
習題
第4章 Python編程進階
4.1 序列數據類型列表
4.1.1 用列表存儲多條軌跡線的坐標點
4.1.2 列表的基本概念
4.1.3 列表的基本操作
4.1.4 用列表實現(xiàn)繪制多條線
4.2 映射數據類型字典
4.2.1 用字典存儲多條軌跡線的坐標點
4.2.2 字典的基本概念
4.2.3 字典元素的訪問
4.2.4 字典的基本操作
4.2.5 字典的嵌套
4.2.6 用字典實現(xiàn)繪制多條線
4.3 文件操作
4.3.1 文件的基本概念
4.3.2 常用文件操作
4.3.3 用文件存儲多條軌跡線的坐標點
4.4 python綜合案例百分百機器人投籃
4.4.1 案例任務描述
4.4.2 案例任務分析
4.4.3 案例任務實現(xiàn)路徑
4.4.4 程序模塊的代碼實現(xiàn)
4.4.5 案例運行結果展示
習題
第5章 算法設計
5.1 什么是算法
5.1.1 算法是解題步驟
5.1.2 算法與計算思維
5.2 算法性能
5.2.1 算法性能的衡量指標：時間復雜度
5.2.2 算法性能分析舉例
5.3 問題求解計算思維方法
5.3.1 迭代法
5.3.2 窮舉法
5.3.3 二分法
5.3.4 遞歸
5.3.5 深度優(yōu)先遍歷
5.3.6 梯度下降法
習題
第三部分 人工智能與智能計算
第6章 智能感知
6.1 自然語言處理
6.2 基于神經網絡的圖像處理
6.3 模式識別
6.4 案例分析與實現(xiàn)
習題
第7章 機器學習
7.1 監(jiān)督學習
7.2 無監(jiān)督學習
7.3 半監(jiān)督學習
7.4 案例分析與實現(xiàn)
習題
第8章 智能決策
8.1 基于搜索的路徑決策
8.2 強化學習
8.3 群體智能
8.4 案例分析與實現(xiàn)
習題
第9章 智能機器人
9.1 機器人技術
9.1.1 機器人簡介
9.1.2 機器人及其應用
9.1.3 機器人技術展望
9.2 人機交互
9.2.1 基于傳統(tǒng)硬件設備的人機交互
9.2.2 基于觸控設備的人機交互
9.2.3 基于智能設備的人機交互
9.2.4 人機交互未來發(fā)展趨勢
習題
第四部分 網絡與大數據
第 10章 互聯(lián)網信息處理
10.1 網絡信息獲取基礎
10.1.1 計算機網絡基礎
10.1.2 無線網絡與物聯(lián)網
10.1.3 Web的基本工作方式
10.1.4 HTML語言簡介
10.2 網絡爬蟲與信息提取
10.2.1 天氣數據爬取案例
10.2.2 網絡爬蟲
10.3 搜索引擎原理
10.3.1 搜索引擎組成
10.3.2 網頁排名算法
10.4 網絡安全
10.4.1 網絡安全基本屬性
10.4.2 OSI網絡安全體系結構
10.4.3 網絡安全模型與網絡安全訪問模型
習題
第 11章 數據管理與大數據
11.1計算機數據管理
11.1.1 人工管理階段
11.1.2 文件系統(tǒng)階段
11.1.3 數據庫系統(tǒng)階段
11.1.4 數據文件格式
11.2 數據庫
11.2.1 數據庫系統(tǒng)的組成
11.2.2 關系型數據庫
11.2.3 數據庫設計
11.2.4 數據庫和數據表的基本操作
11.3大數據簡介
11.3.1 大數據的產生
11.3.2 大數據的特性
11.3.3 大數據處理過程概述
11.3.4 高校大數據應用解決方案示例
習題
第 12章 數據分析
12.1數據分析應用
12.1.1 數據分析定義
12.1.2 數據分析應用場景
12.2數據分析案例
12.2.1 數據分析的基本步驟
12.2.2 氣候數據分析案例
12.2.3數據分析軟件
12.3數據分析詳解
12.3.1 數據采集
12.3.2 數據處理
12.3.3 數據分析策略和方法
12.3.4 數據挖掘
12.3.5 數據可視化
習題
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