本書(shū)從計(jì)算思維的角度出發(fā)，以人工智能相關(guān)問(wèn)題為引導(dǎo)，在解決實(shí)際案例問(wèn)題的過(guò)程中植入知識(shí)點(diǎn)，為各專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在今后設(shè)計(jì)、構(gòu)造和應(yīng)用各種計(jì)算系統(tǒng)，求解本學(xué)科的問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。全書(shū)內(nèi)容包括計(jì)算與計(jì)算思維、程序設(shè)計(jì)與算法、人工智能與智能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)這四大部分。
本書(shū)適用于高等院校一年級(jí)新生的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論等信息技術(shù)類(lèi)基礎(chǔ)課程，可作為高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教材，也可作為計(jì)算與人工智能概論課程的教材，還可作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)培訓(xùn)的教材和自學(xué)參考書(shū)。
本書(shū)特點(diǎn)
按照初學(xué)者學(xué)習(xí)計(jì)算思維與人工智能的特點(diǎn)和規(guī)律，編者對(duì)本書(shū)各章的內(nèi)容都進(jìn)行了精心安排。概括起來(lái)，本書(shū)有如下特點(diǎn)。
（1）以案例驅(qū)動(dòng)，知識(shí)植入，計(jì)算思維，專(zhuān)業(yè)融合為導(dǎo)向，優(yōu)化內(nèi)容，將計(jì)算思維與人工智能結(jié)合起來(lái)。每章都圍繞相關(guān)的案例，將知識(shí)點(diǎn)融入求解問(wèn)題的過(guò)程中，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)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(shí)代各類(lèi)專(zhuān)業(yè)的科學(xué)研究和實(shí)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(zhuān)業(yè)人工智能的應(yīng)用特點(diǎn)和價(jià)值理念有機(jī)地融入相關(guān)案例中。本書(shū)通過(guò)宣傳社會(huì)主義核心價(jià)值觀(guān)，強(qiáng)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(guó)的民族使命感和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。本書(shū)利用通識(shí)課受眾多、影響廣的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮育人作用，將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)融為一體。
（3）因材施教，服務(wù)于專(zhuān)業(yè)教學(xué)。本書(shū)的案例和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)跨越多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，體現(xiàn)了多學(xué)科思維的融合，例如將計(jì)算思維、程序設(shè)計(jì)與人工智能三者深度融合，強(qiáng)調(diào)在專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的求解中提煉核心知識(shí)，以練促教，讓學(xué)生感受到本課程的適用性；同時(shí)，體現(xiàn)了計(jì)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(zhuān)業(yè)能力融合、多學(xué)科項(xiàng)目實(shí)踐融合的特點(diǎn)。
（4）緊跟人工智能前沿技術(shù)發(fā)展與時(shí)代需求，配套豐富的課程教學(xué)案例庫(kù)。本書(shū)結(jié)合各專(zhuān)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(shì)，可以促進(jìn)學(xué)生提升交叉融合計(jì)算思維與各專(zhuān)業(yè)相關(guān)問(wèn)題的能力。本書(shū)以計(jì)算思維為主線(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生重視問(wèn)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(jí)人工智能教學(xué)實(shí)施過(guò)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(huì)理事，湖南省高教學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副理事長(zhǎng)。湖南省信息技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、湖南省一流專(zhuān)業(yè)和一流課程負(fù)責(zé)人，榮獲湖南省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、湖南省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高等教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，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(yù)稱(chēng)號(hào)等。
目錄 CONTENTS
第 一部分 計(jì)算與計(jì)算思維
第 1章 計(jì)算與人工智能概述
1.1 計(jì)算的概念
1.1.1 什么是計(jì)算
1.1.2 圖靈機(jī)
1.1.3 什么是計(jì)算機(jī)
1.1.4 算法、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與程序
1.2 什么是計(jì)算思維
1.2.1 計(jì)算思維的概念
1.2.2 問(wèn)題求解方法
1.2.3 算法計(jì)算系統(tǒng)的靈魂
1.3 探索人工智能
1.3.1 智能移動(dòng)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(jì)算系統(tǒng)
2.1 計(jì)算與計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)述
2.1.1 圖靈機(jī)模型
2.1.2 計(jì)算機(jī)的工作原理
2.1.3 并行計(jì)算
2.1.4 嵌入式計(jì)算
2.2 計(jì)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(xiàn)程
2.2.3 文件系統(tǒng)
2.3 未來(lái)的計(jì)算機(jī)
2.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展
2.3.2 未來(lái)計(jì)算機(jī)
習(xí)題
第二部分 程序設(shè)計(jì)與算法
第3章 python編程基礎(chǔ)
3.1問(wèn)題求解的計(jì)算思維方法
3.1.1 問(wèn)題分解
3.1.2 模式識(shí)別
3.1.3 抽象
3.1.4 算法設(shè)計(jì)
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(jì)語(yǔ)言
3.2.3 Python語(yǔ)言概述
3.2.4 第 一個(gè)python程序：計(jì)算籃球某時(shí)刻的坐標(biāo)值
3.2.5 Python基本語(yǔ)法
3.2.6 計(jì)算并繪制坐標(biāo)點(diǎn)
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(jì)算坐標(biāo)的函數(shù)
3.3.3 調(diào)用函數(shù)繪制坐標(biāo)點(diǎn)
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(jì)方法分支
3.4.1 單分支if語(yǔ)句
3.4.2 二分支if-else語(yǔ)句
3.4.3 多分支if-elif-else語(yǔ)句
3.4.4 智能型計(jì)算坐標(biāo)函數(shù)
3.4.5 在合理范圍內(nèi)繪制坐標(biāo)點(diǎn)
3.5 基本的程序設(shè)計(jì)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(gè)坐標(biāo)點(diǎn)
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(xiàn)
習(xí)題
第4章 Python編程進(jìn)階
4.1 序列數(shù)據(jù)類(lèi)型列表
4.1.1 用列表存儲(chǔ)多條軌跡線(xiàn)的坐標(biāo)點(diǎn)
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(shí)現(xiàn)繪制多條線(xiàn)
4.2 映射數(shù)據(jù)類(lèi)型字典
4.2.1 用字典存儲(chǔ)多條軌跡線(xiàn)的坐標(biāo)點(diǎn)
4.2.2 字典的基本概念
4.2.3 字典元素的訪(fǎng)問(wèn)
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(shí)現(xiàn)繪制多條線(xiàn)
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(chǔ)多條軌跡線(xiàn)的坐標(biāo)點(diǎn)
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(shí)現(xiàn)路徑
4.4.4 程序模塊的代碼實(shí)現(xiàn)
4.4.5 案例運(yùn)行結(jié)果展示
習(xí)題
第5章 算法設(shè)計(jì)
5.1 什么是算法
5.1.1 算法是解題步驟
5.1.2 算法與計(jì)算思維
5.2 算法性能
5.2.1 算法性能的衡量指標(biāo)：時(shí)間復(fù)雜度
5.2.2 算法性能分析舉例
5.3 問(wèn)題求解計(jì)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(jì)算
第6章 智能感知
6.1 自然語(yǔ)言處理
6.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像處理
6.3 模式識(shí)別
6.4 案例分析與實(shí)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(wú)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(shí)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(qiáng)化學(xué)習(xí)
8.3 群體智能
8.4 案例分析與實(shí)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(jiǎn)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)
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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
10.1.2 無(wú)線(xiàn)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(yǔ)言簡(jiǎn)介
10.2 網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)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(chóng)
10.3 搜索引擎原理
10.3.1 搜索引擎組成
10.3.2 網(wǎng)頁(yè)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(fǎng)問(wèn)模型
習(xí)題
第 11章 數(shù)據(jù)管理與大數(shù)據(jù)
11.1計(jì)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(kù)系統(tǒng)階段
11.1.4 數(shù)據(jù)文件格式
11.2 數(shù)據(jù)庫(kù)
11.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成
11.2.2 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)
11.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
11.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)表的基本操作
11.3大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)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(guò)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(chǎng)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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