《计算机科学导论》课件2.ppt

计算机科学导论

课程简介：计算机科学是什么？计算机科学是一门研究计算机及其应用的学科，它涵盖了广泛的领域，包括算法、数据结构、编程语言、操作系统、计算机网络、数据库、人工智能等等。

计算机科学的历史与发展11930年代：图灵机模型提出，奠定了现代计算机理论基础。21940年代：第一台电子计算机诞生，开启了计算机时代。31950年代：高级编程语言出现，使得编程变得更加容易。41960年代：互联网的前身-ARPANET诞生，连接了不同的计算机。51970年代：个人电脑出现，将计算机带入千家万户。61980年代：互联网蓬勃发展，信息时代正式来临。71990年代：互联网普及，改变了人们的生活方式。8

计算机科学的核心概念抽象：将复杂问题分解成简单的概念，从而更容易理解和解决。算法：解决问题的一系列步骤，计算机执行的指令集。数据结构：组织和管理数据的方式，例如数组、链表、树、图等。编程语言：用代码表达计算机指令，例如Python、Java、C++等。

算法：计算机科学的灵魂算法是计算机科学的核心概念之一，它是一系列解决问题的步骤或指令集。算法的效率取决于时间复杂度和空间复杂度，好的算法能够有效地利用计算机资源。

数据结构：组织数据的方式数组线性结构，按顺序存储数据，访问速度快。链表线性结构，用指针连接数据，灵活插入和删除数据。树非线性结构，层次化组织数据，适合搜索和排序。图非线性结构，表示节点之间的关系，适合模拟网络和社交关系。

编程语言：人与计算机的桥梁Python：易学易用，适合快速开发。Java：跨平台，面向对象，广泛应用于企业级开发。C++：高效，面向对象，适合系统级编程。

计算机系统：硬件与软件的协同CPU中央处理器，负责执行程序指令。1内存存储数据和程序指令。2硬盘长期存储数据。3输入设备键盘、鼠标、摄像头等。4输出设备显示器、打印机、音响等。5

操作系统：管理计算机资源1Windows：桌面操作系统，用户友好。2macOS：苹果电脑操作系统，注重用户体验。3Linux：开源操作系统，灵活稳定。4Android：移动操作系统，拥有庞大的用户群。5iOS：苹果手机操作系统，安全易用。

计算机网络：连接世界局域网(LAN):连接同一区域内的计算机，例如家庭网络。广域网(WAN):连接不同地理位置的计算机，例如互联网。无线网络:使用无线信号连接计算机，例如Wi-Fi。移动网络:使用手机网络连接计算机，例如4G、5G。

数据库：存储和管理数据关系型数据库(RDBMS):数据以表格形式存储，例如MySQL、PostgreSQL。非关系型数据库(NoSQL):数据存储方式灵活多样，例如MongoDB、Redis。云数据库:提供云端的数据库服务，例如AWSRDS、AzureSQLDatabase。

人工智能：让机器像人一样思考1机器学习从数据中学习模式，例如图像识别、语音识别。2深度学习使用神经网络进行学习，例如自动驾驶、自然语言处理。3专家系统模拟人类专家的知识和推理能力，例如医疗诊断、金融分析。4自然语言处理让机器理解和生成自然语言，例如机器翻译、聊天机器人。5计算机视觉让机器看懂图像，例如人脸识别、物体检测。

机器学习：从数据中学习监督学习：使用标记数据训练模型，例如分类和回归。无监督学习：使用未标记数据训练模型，例如聚类和降维。强化学习：让机器通过试错学习，例如游戏AI、机器人控制。

深度学习：神经网络的强大力量1卷积神经网络(CNN)用于图像识别和计算机视觉任务。2循环神经网络(RNN)用于自然语言处理和时间序列分析。3生成对抗网络(GAN)用于生成逼真图像和数据。

计算机图形学：创造视觉世界游戏电影设计医学其他

计算机视觉：让机器看懂图像100亿人脸识别系统应用于安全监控、身份验证等领域。1000万物体检测系统用于自动驾驶、医疗诊断等领域。

自然语言处理：让机器理解语言机器翻译将一种语言翻译成另一种语言，例如谷歌翻译、百度翻译。聊天机器人模拟人类对话，例如客服机器人、智能助手。情感分析分析文本的情感倾向，例如识别正面、负面或中性情感。

软件工程：构建可靠的软件软件工程是一门研究如何开发和维护软件的学科，它涵盖了从需求分析、设计、编码、测试到部署和维护的整个过程。软件工程的目标是构建高质量、可靠、可维护的软件系统。

软件开发生命周期1需求分析阶段：了解用户的需求，明确软件的目标。2设计阶段：设计软件的架构、功能和界面。3编码阶段：编写代码实现软件的功能。4测试阶段：发现并修复软件中的缺陷。5部署阶段：将软件发布到用户环境中。6维护阶段：修复软件中的错误，改进软件的功能。

需求分析：了解用户需求收集用户需求：通过访谈、问卷调查等方式了解用户的需求。分析用户需求：将用户的需求转化为明确的软件