計算機思維技巧應用與思考院系：計科院專業：計算機科學與技術姓名：摘要:意義上的思維分廣義和狹義,廣義的思維是人腦對客觀現實概括的和間接的反映，它反映的是事物的本質和事物間規律性的聯系，包括邏輯思維和形象思維。而狹義的通常的心理學意義上的思維專指邏輯思維。計算機思維就是從如何設計計算機，到如何由計算機生產出產品的整過程，所用到的邏輯思維和形象思維，計算機思維是從那里來的呢？和計算機網絡體系思想有什么相同之處？關鍵字：遞歸思考抽象和分離基本技能是思想什么是計算機思維？計算機思維建立的基礎是計算機處理的能力及其局限性，不管是由人還是機器來執行。計算機方法和模型使我們有勇氣去解決問題，設計出無論哪個個人都無法獨立擔綱的系統。計算機思維面對著有關機器智能的不解之謎：人做什么比計算機強？計算機什么比人好？最根本的問題是：什么是可以計算機做的？今天，我們對這樣的問題仍然一知半解。計算機思維是每個人的基本技能，不只屬于計算機科學家。在閱讀，書寫和算術之外，應該把計算機科學加入每個兒童的分析能力培養。和出版社促進了3個R（閱讀，書寫和算術Reading,Writing&Arithmetic）的傳播相類似，計算機和使用電腦促進了計算機思維的傳播。計算機思維采納計算機科學的基本理念，可運用于問題的解決，系統設計和理解人類行為。計算機思維包含了一定范圍內的思維工具，反映出計算機科學領域的廣泛性。在解決一個問題時，我們會問：這有多難？怎樣做是最佳的方法？計算機思維站在堅實的理論地基上給予這樣的問題精確的答案。問題的難度要說取決于機器的能力－用來解決問題的計算工具。要考慮機器的指令，資源的約束和運行環境。為了有效率地解決問題，我們也許要進而問道，貌似的解決方案是不是最好的呢，我們可以隨機化優勢嗎，是否允許主動錯誤或者被動錯誤。計算機思維通過簡化，嵌入，轉換或者模擬，將看來困難的問題轉化為可以解決的問題。計算機思維是遞歸思維，并行處理。它將代碼譯為數據，又將數據譯成代碼。它用維度分析的泛化進行類型檢查。承認異化的優缺點。給某個人或物多個名字。它同時意識到間接尋址和程序呼叫的代價和用處。它不只用正確程度和效率來評判一個程序，還判斷美感，系統設計的簡潔和優雅。計算機思維利用抽象和分解來對付復雜的大型任務或者來設計復雜的大型系統。它使你遠離擔憂。它挑出合適的代表性的問題或者給問題的相關方面建模使問題易于處理。它使用不變量來概要地或者陳述性地描述系統行為。它確信我們無需理解系統的每個細節就可以安全地使用，修改或者影響一個大型復雜的系統。它設想多個不同的用戶建立不同的模塊，為了設想的未來的使用進行預加載或緩存。計算機思維都以最糟糕的情形來考慮預防，保護和復原，方法可以是冗余，容錯和糾錯。它采取呼叫高壓封鎖，死鎖或者約定界面的方法。它還學習在發生同步相遇時避免競爭的情形。計算機思維對人的影響計算機思維不僅是對于計算機科學家,對每一個人都是一種基本技能,應用計算機思維來融入到我們的生活之中借助于一系列功能完善界面美觀的應用，用戶普遍認為現代化生活依靠迷人的科技創業、“算法”之類的詞組排列和某些星云狀社會化媒體共同造就的。以至于真實的計算機科學和休閑的計算機用戶之間形成了偏差，不過所幸的是依然有很多公司并未忘記計算機科學，微軟科研部門副總裁JeannetteWing在接受采訪中闡述了“計算機思維”理念，向傳統計算機科學發起挑戰。計算機思維建立在計算過程本神的作用和局限上，不管這種計算是由人還是機器完成的。計算機方法和建模給了我們解決問題和設計系統的勇氣,離開它我們難以解決這樣復雜的問題。計算機思維首先面臨的問題是及其的智力到底有多高：什么事情人可以做得更好？更基本的是，她要回答這個問題：什么是可計算的。指導今天，我們對這樣的問題還是一知半解。計算機思維將一些對計算機科學基本的概念用于解決問題,設計系統和理解人的行為。計算機思維包括大量的思維工具，這些工具反應了計算機領域的多么的包羅萬象。在解決一個特定的問題時，我們也許回溫：解決他有多難？最好的解決方案是什么？計算機科學靠見識的理論基礎精確的回答這些問題。描述一個問題的難點，是理解用來完成她的及其潛在作用的一部分。我們還必須考慮及其指令集，資源限制和操作環境。計算機思維就是在完成復雜任務或者是設計復雜系統時，使用抽象和分解的方法。就是把考慮的問題分離開。就是為問題選擇一個正確的表示方法或者給一個問題的相關方面建模。是使用常量來簡明地描述系統的行為。就是自信地認為我們能夠安全地使用、修改和影響一個大而復雜的系統，而不必去理解每一個細節。就是在建模的時候想到多用戶，為了將來使用而預取和緩沖。計算機思維就是通過冗余、容錯（damagecontainment）和糾錯來防止發生不好的情景，一旦發生也可以從中恢復。就是用死鎖來產生僵局和簡化接口。（原文是：Itiscallinggridlockdeadlockandcontractsinterfaces）就是在同步的時候避免產生競爭條件。計算機思維就是用啟發式的推理去發現一個解決方法。就是在不確定出現時能夠有條不紊地調度。就是搜索，搜索，再搜索，直到找到一個網頁列表，一個游戲攻略，或者其它類似的例子。計算機思維就是用大量的數據加速計算。就是在時間和空間，處理效率和存儲容量之間的折中。計算機網絡系統是獨立的計算機通過已有通信系統連接形成的，其功能是實現計算機的遠程訪問和資源共享。因此，計算機網絡的問題主要是解決異地獨立工作的計算機之間如何實現正確、可靠的通信，計算機網絡分層體系結構模型正是為解決計算機網絡的這一關鍵問題而設計的。而什么是網絡體系結構呢？為了降低網絡設計的復雜性，絕大多數網絡都組織成一個層次棧(astackoflayer)或分級棧(astackoflevel），每一層都建立在其下一層的基礎之上，層的個數、每一層的內容以及每一層的功能各個網絡都不盡相同。每一層的目的是向上一層提供特定的服務，而把如何實現這些服務的細節對上一層加以屏蔽。從某種意義上講，每一層都是一種虛擬機，它向上一層提供特定的服務。這種分層的概念被廣泛應用于計算機科學各個領域中，只是稱謂有所不同---信息隱藏、抽象數據類型、數據封裝以及面向對象程序設計。其基本思想是一個特定的軟件/硬件向其用戶提供某種服務，但是將內部狀態和算法細節隱藏。分層結構是一種有實際價值軟件體系結構風格，但也有缺點。層和協議的集合稱為網絡體系結構。網絡體系結構的規范必須包含足夠的信息，以便實現者為每一層編寫的程序或者設計的硬件能遵守有關的協議。實現細節和接口規范不屬于網絡體系結構的內容，因為他們在機器內部，對外界是不可見的。甚至，一個網絡中所有機器的接口也不必都一樣，只要每臺機器能夠正確地使用所有的協議即可。在《計算機網絡-Andrew》中，作者嚴格區分了網絡體系結構中三個最重要的概念：服務，協議，與接口。計算思維是人類求解問題的一條途徑，但決非要使人類像計算機那樣地思考。計算機枯燥且沉悶，人類聰穎且富有想象力。是人類賦予計算機激情。配置了計算設備，我們就能用自己的智慧去解決那些在計算時代之前不敢嘗試的問題，實現“只有想不到，沒有做不到”的境界。網絡體系結構是計算機網絡的分層、各層協議、功能和層間接口的集合。不同的計算機網絡具有不通的體系結構、其層的數量、各層的名稱、內容和功能以及相鄰層之間的接口不一樣。然而，在任何網絡中，每一層都是為了向他鄰接的上一層而設置的，而且每一層都對上層屏蔽實現協議的具體細節。這樣，網絡體系結構就能做到與具體物理實現無關，即使連接網絡中的主機和終端的型號以及性能各不相同，只要它們共同遵守相同的協議就可以實現互通信和互操作。計算機思維抽象和分解來迎接龐雜的任務或者設計巨大復雜的系統。它是關注的分離（SOC方法）。它是選擇合適的方式去陳述一個問題，或者是選擇合適的方式對一個問題的相關方面建模使其易于處理。它是利用不變量簡明扼要且表述性地刻畫系統的行為。它使我們在不必理解每一個細節的情況下就能夠安全地使用、調整和影響一個大型復雜系統的信息。它就是為預期的未來應用而進行的預取和緩存，計算思維是按照預防、保護及通過冗余、容錯、糾錯的方式從最壞情形恢復的一種思維。它稱堵塞為“死鎖”，稱約定為“界面”。計算思維就是學習在同步相互會合時如何避免“競爭條件”（亦稱“競態條件”）的情形。這跟計算機網絡體系有點像，計算機網絡體系的分層，就是一種分離，一級一級的鏈接和傳遞。連接到網路中的主機跟終端的要共同遵守相同的協議，而協議又是什么呢？協議是用來描述通信進程之間的信息交換的一個術語。在網絡中，包含多種計算機系統，在硬件和軟件系統各部相同，要使得他們之間相互通信，就必須有一套通信管理極致，使通信雙方能正確的接收消息，并理解對方所傳輸信息的含義。也就是說，當用戶使用程序、文件傳輸信息包、數據庫管理系統電子郵件等相互通信時，他們必須實現約定一種規則，這種規則可稱為協議。準確的說，協議就是為實現網絡中的數據交換而建立的規則標準或約定。為了降低設計的復雜性和便于維虎，一般的網絡設計都采用了層次結構，這里的協議分層有一下的特點：（1）各層之間相互獨立，高層不必關心底層的實現細節，可以真正做到各司其職。(2)利于實現和辯護,某個層次實現細節的變化不會對其他層次產生影響。（3）易于標準化。計算機網路體系思想跟計算機思維在某些方面不謀而同，計算機思維并不是一種什么特殊技能，而是一種基本技能。它源于我們生活，運用與我們生活。他