本書從計算思維的角度出發(fā)，以人工智能相關(guān)問題為引導(dǎo)，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(xué)生在今后設(shè)計、構(gòu)造和應(yīng)用各種計算系統(tǒng)，求解本學(xué)科的問題奠定基礎(chǔ)。全書內(nèi)容包括計算與計算思維、程序設(shè)計與算法、人工智能與智能計算、網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)這四大部分。
本書適用于高等院校一年級新生的計算機(jī)導(dǎo)論等信息技術(shù)類基礎(chǔ)課程，可作為高等院校計算機(jī)基礎(chǔ)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(jī)基礎(chǔ)培訓(xùn)的教材和自學(xué)參考書。
本書特點
按照初學(xué)者學(xué)習(xí)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(nèi)容都進(jìn)行了精心安排。概括起來，本書有如下特點。
（1）以案例驅(qū)動，知識植入，計算思維，專業(yè)融合為導(dǎo)向，優(yōu)化內(nèi)容，將計算思維與人工智能結(jié)合起來。每章都圍繞相關(guān)的案例，將知識點融入求解問題的過程中，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，強化學(xué)生的計算思維與人工智能技術(shù)應(yīng)用能力，真正達(dá)成賦能教育的目的，進(jìn)而適應(yīng)人工智能時代各類專業(yè)的科學(xué)研究和實際工作需要。
（2）深入挖掘課程思政元素，推進(jìn)課程思政建設(shè)，將不同專業(yè)人工智能的應(yīng)用特點和價值理念有機(jī)地融入相關(guān)案例中。本書通過宣傳社會主義核心價值觀，強化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)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(wù)于專業(yè)教學(xué)。本書的案例和實驗設(shè)計跨越多個專業(yè)領(lǐng)域，體現(xiàn)了多學(xué)科思維的融合，例如將計算思維、程序設(shè)計與人工智能三者深度融合，強調(diào)在專業(yè)問題的求解中提煉核心知識，以練促教，讓學(xué)生感受到本課程的適用性；同時，體現(xiàn)了計算機(jī)導(dǎo)論課程所要求的產(chǎn)業(yè)技術(shù)與學(xué)科理論融合、跨專業(yè)能力融合、多學(xué)科項目實踐融合的特點。
（4）緊跟人工智能前沿技術(shù)發(fā)展與時代需求，配套豐富的課程教學(xué)案例庫。本書結(jié)合各專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)需求，適應(yīng)新工科、新文科的發(fā)展趨勢，可以促進(jìn)學(xué)生提升交叉融合計算思維與各專業(yè)相關(guān)問題的能力。本書以計算思維為主線，引導(dǎo)學(xué)生重視問題的解決方法與步驟，進(jìn)而領(lǐng)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(xué)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(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，入選*新世紀(jì)優(yōu)秀人才，獲湖南省杰出青年基金。信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟屆理事會理事，湖南省高教學(xué)會計算機(jī)教育專業(yè)委員會副理事長。湖南省信息技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心、湖南省一流專業(yè)和一流課程負(fù)責(zé)人，榮獲湖南省技術(shù)發(fā)明獎二等獎、中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎二等獎、湖南省計算機(jī)學(xué)會高等教學(xué)成果獎一等獎，以及湖南省優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)教師湖南大學(xué)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(jī)
1.1.3 什么是計算機(jī)
1.1.4 算法、計算機(jī)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(jī)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(guān)研究
1.4 人工智能發(fā)展
1.4.1 人工智能應(yīng)用領(lǐng)域
1.4.2 人工智能發(fā)展
習(xí)題
第 2章 計算系統(tǒng)
2.1 計算與計算機(jī)簡述
2.1.1 圖靈機(jī)模型
2.1.2 計算機(jī)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(jìn)程和線程
2.2.3 文件系統(tǒng)
2.3 未來的計算機(jī)
2.3.1 計算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展
2.3.2 未來計算機(jī)
習(xí)題
第二部分 程序設(shè)計與算法
第3章 python編程基礎(chǔ)
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(shè)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(shè)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(biāo)值
3.2.5 Python基本語法
3.2.6 計算并繪制坐標(biāo)點
3.3 模塊化編程函數(shù)
3.3.1 常用的內(nèi)置函數(shù)
3.3.2 自定義計算坐標(biāo)的函數(shù)
3.3.3 調(diào)用函數(shù)繪制坐標(biāo)點
3.3.4 函數(shù)的參數(shù)
3.3.5 函數(shù)返回
3.4 基本的程序設(shè)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(biāo)函數(shù)
3.4.5 在合理范圍內(nèi)繪制坐標(biāo)點
3.5 基本的程序設(shè)計方法循環(huán)
3.5.1 while循環(huán)
3.5.2 在合理范圍內(nèi)繪制多個坐標(biāo)點
3.5.3 循環(huán)嵌套
3.5.4 在合理范圍內(nèi)繪制多條軌跡線
習(xí)題
第4章 Python編程進(jìn)階
4.1 序列數(shù)據(jù)類型列表
4.1.1 用列表存儲多條軌跡線的坐標(biāo)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(shù)據(jù)類型字典
4.2.1 用字典存儲多條軌跡線的坐標(biāo)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(biāo)點
4.4 python綜合案例百分百機(jī)器人投籃
4.4.1 案例任務(wù)描述
4.4.2 案例任務(wù)分析
4.4.3 案例任務(wù)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(jié)果展示
習(xí)題
第5章 算法設(shè)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(biāo)：時間復(fù)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(xí)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像處理
6.3 模式識別
6.4 案例分析與實現(xiàn)
習(xí)題
第7章 機(jī)器學(xué)習(xí)
7.1 監(jiān)督學(xué)習(xí)
7.2 無監(jiān)督學(xué)習(xí)
7.3 半監(jiān)督學(xué)習(xí)
7.4 案例分析與實現(xiàn)
習(xí)題
第8章 智能決策
8.1 基于搜索的路徑?jīng)Q策
8.2 強化學(xué)習(xí)
8.3 群體智能
8.4 案例分析與實現(xiàn)
習(xí)題
第9章 智能機(jī)器人
9.1 機(jī)器人技術(shù)
9.1.1 機(jī)器人簡介
9.1.2 機(jī)器人及其應(yīng)用
9.1.3 機(jī)器人技術(shù)展望
9.2 人機(jī)交互
9.2.1 基于傳統(tǒng)硬件設(shè)備的人機(jī)交互
9.2.2 基于觸控設(shè)備的人機(jī)交互
9.2.3 基于智能設(shè)備的人機(jī)交互
9.2.4 人機(jī)交互未來發(fā)展趨勢
習(xí)題
第四部分 網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)
第 10章 互聯(lián)網(wǎng)信息處理
10.1 網(wǎng)絡(luò)信息獲取基礎(chǔ)
10.1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
10.1.2 無線網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
10.1.3 Web的基本工作方式
10.1.4 HTML語言簡介
10.2 網(wǎng)絡(luò)爬蟲與信息提取
10.2.1 天氣數(shù)據(jù)爬取案例
10.2.2 網(wǎng)絡(luò)爬蟲
10.3 搜索引擎原理
10.3.1 搜索引擎組成
10.3.2 網(wǎng)頁排名算法
10.4 網(wǎng)絡(luò)安全
10.4.1 網(wǎng)絡(luò)安全基本屬性
10.4.2 OSI網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)
10.4.3 網(wǎng)絡(luò)安全模型與網(wǎng)絡(luò)安全訪問模型
習(xí)題
第 11章 數(shù)據(jù)管理與大數(shù)據(jù)
11.1計算機(jī)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段
11.1.4 數(shù)據(jù)文件格式
11.2 數(shù)據(jù)庫
11.2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成
11.2.2 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫
11.2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計
11.2.4 數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表的基本操作
11.3大數(shù)據(jù)簡介
11.3.1 大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生
11.3.2 大數(shù)據(jù)的特性
11.3.3 大數(shù)據(jù)處理過程概述
11.3.4 高校大數(shù)據(jù)應(yīng)用解決方案示例
習(xí)題
第 12章 數(shù)據(jù)分析
12.1數(shù)據(jù)分析應(yīng)用
12.1.1 數(shù)據(jù)分析定義
12.1.2 數(shù)據(jù)分析應(yīng)用場景
12.2數(shù)據(jù)分析案例
12.2.1 數(shù)據(jù)分析的基本步驟
12.2.2 氣候數(shù)據(jù)分析案例
12.2.3數(shù)據(jù)分析軟件
12.3數(shù)據(jù)分析詳解
12.3.1 數(shù)據(jù)采集
12.3.2 數(shù)據(jù)處理
12.3.3 數(shù)據(jù)分析策略和方法
12.3.4 數(shù)據(jù)挖掘
12.3.5 數(shù)據(jù)可視化
習(xí)題
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