本書是教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目成果，是一本面向計(jì)算思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教程，力圖從計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解的角度，引導(dǎo)學(xué)生利用可視化的程序設(shè)計(jì)工具進(jìn)行問(wèn)題描述和求解。教材中引用和創(chuàng)作了豐富的實(shí)例，通過(guò)實(shí)例逐步介紹計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解的一般方法，通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生在實(shí)踐中強(qiáng)化計(jì)算思維，提高計(jì)算思維能力。本書內(nèi)容結(jié)構(gòu)上具體分為三個(gè)部分：第一部分Raptor程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；第二部分問(wèn)題求解實(shí)例；第三部分問(wèn)題求解實(shí)踐內(nèi)容，包括基本實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
本書配套有豐富的教學(xué)資源，包括：PPT、電子素材、示例演示視頻等，除此以外，本書特別添加了二維碼技術(shù)，讀者可以通過(guò)手機(jī)掃描本書封面的二維碼來(lái)觀看相應(yīng)示例的演示視頻。
1.本書是教育部大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革項(xiàng)目成果，是與20722一書配套的實(shí)踐教材； 2.本書著重計(jì)算思維能力的培養(yǎng)和提升。 3.本書配套有豐富的教學(xué)資源，包括：PPT、電子素材、示例演示視頻等。
王立松，1995年~至今任南京航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 副教授，多年來(lái)負(fù)責(zé)C++程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、操作系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與并行處理、計(jì)算思維導(dǎo)論等課程的教學(xué)工作，同時(shí)擔(dān)任航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室客座專家
第1章 概述 1.1 培養(yǎng)計(jì)算思維能力的重要性 1.2 為什么培養(yǎng)計(jì)算思維需要有實(shí)踐 1.3 如何進(jìn)行面向計(jì)算思維培養(yǎng)的實(shí)踐 1.4 程序、程序設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 第1章 概述 1.1 培養(yǎng)計(jì)算思維能力的重要性 1.2 為什么培養(yǎng)計(jì)算思維需要有實(shí)踐 1.3 如何進(jìn)行面向計(jì)算思維培養(yǎng)的實(shí)踐 1.4 程序、程序設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 1.4.1 程序及其基本要素 1.4.2 程序設(shè)計(jì) 1.4.3 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 1.5 算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.5.1 算法 1.5.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.6 可視化的程序設(shè)計(jì)工具——R 1.7 小結(jié)第2章 Raptor基本程序環(huán)境 2.1 Raptor概述 2.1.1 Raptor主窗口 2.1.2 Raptor主控制臺(tái)（Master Console） 2.2 Raptor編程基本概念 2.2.1 標(biāo)識(shí)符（identifier）的命名規(guī)則 2.2.2 常量 2.2.3 變量 2.3 Raptor運(yùn)算符和表達(dá)式 2.3.1 算術(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式 2.3.2 關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式 2.3.3 布爾運(yùn)算符和布爾表達(dá)式 2.3.4 Raptor運(yùn)算符優(yōu)先順序 2.4 Raptor函數(shù) 2.4.1 基本數(shù)學(xué)函數(shù)（Basic Math Functions） 2.4.2 三角函數(shù)（Trigonometric Functions） 2.4.3 布爾函數(shù)（Boolean Functions） 2.4.4 隨機(jī)函數(shù)（Random Function） 2.5 Raptor基本環(huán)境及使用 2.5.1 Raptor圖形符號(hào) 2.5.2 觀察窗口 2.5.3 Raptor工作區(qū) 2.5.4 使用菜單 2.5.5 使用工具欄 2.5.6 執(zhí)行流程圖 2.5.7 設(shè)置圖形符號(hào)屬性 2.5.8 折疊/展開(kāi)控制流程圖形符號(hào) 2.5.9 Raptor中的注釋第3章 Raptor流程控制 3.1 Raptor程序結(jié)構(gòu) 3.2 順序結(jié)構(gòu) 3.3 選擇結(jié)構(gòu) 3.4 循環(huán)結(jié)構(gòu)第4章 Raptor數(shù)組及使用 4.1 一維數(shù)組的創(chuàng)建 4.2 二維數(shù)組的創(chuàng)建 4.3 數(shù)組元素個(gè)數(shù)的計(jì)算 4.4 數(shù)組的使用 4.5 使用數(shù)組的注意事項(xiàng)第5章 Raptor子圖和過(guò)程的定義及調(diào)用 5.1 子圖的定義和調(diào)用 5.2 過(guò)程的定義和調(diào)用第6章 Raptor文件的使用 6.1 將數(shù)據(jù)輸出到磁盤文件 6.2 從磁盤文件輸入數(shù)據(jù)第7章 Raptor圖形窗口的基本操作 7.1 Raptor圖形窗口 7.2 Colors色彩 7.3 繪制圖形 7.4 鍵盤操作 7.5 鼠標(biāo)操作 7.6 文本操作 7.7 聲音操作第8章 基本算法和算法策略 8.1 基本算法 8.1.1 窮舉法 8.1.2 分段函數(shù) 8.1.3 遞推法 8.1.4 遞歸 8.1.5 迭代法 8.2 算法基本策略 8.2.1 貪心策略 8.2.2 回溯策略 8.2.3 分治策略 8.2.4 動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略第9章 問(wèn)題求解實(shí)例 9.1 基本語(yǔ)句 9.2 數(shù)組的使用 9.3 子圖 9.4 過(guò)程 9.5 文件的使用 9.6 圖形窗口的使用 9.7 綜合實(shí)例第10章 問(wèn)題求解實(shí)驗(yàn) 10.1 實(shí)驗(yàn)一 基本元素和語(yǔ)句 10.2 實(shí)驗(yàn)二 數(shù)組 10.3 實(shí)驗(yàn)三 子圖和過(guò)程 10.4 實(shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)文件 10.5 實(shí)驗(yàn)五 圖形窗口、文本操作和圖形繪制 10.6 實(shí)驗(yàn)六 圖形窗口與鍵盤和鼠標(biāo)交互 10.7 實(shí)驗(yàn)七 簡(jiǎn)單動(dòng)畫設(shè)計(jì) 10.8 實(shí)驗(yàn)八 綜合實(shí)驗(yàn)一 10.9 實(shí)驗(yàn)九 綜合實(shí)驗(yàn)二 10.10 實(shí)驗(yàn)十 綜合實(shí)驗(yàn)三參考文獻(xiàn)
近年來(lái)，大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)改革探索和實(shí)踐表明，大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為核心任務(wù)。在具體教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，如何培養(yǎng)計(jì)算思維能力就成為大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)的中心問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的深入思考和多年的教學(xué)經(jīng)歷，我們認(rèn)為有兩個(gè)方面或途徑來(lái)培養(yǎng)計(jì)算思維能力：一是在課堂教學(xué)上，把計(jì)算（機(jī)）的知識(shí)放在思維層面進(jìn)行講解，學(xué)生通過(guò)思考“這些知識(shí)是如何形成的”來(lái)貫通知識(shí)，計(jì)算思維能力也在這種知識(shí)的貫通過(guò)程中得到提高；二是圍繞計(jì)算思維的“應(yīng)用”，主要基于計(jì)算機(jī)的問(wèn)題求解，這樣計(jì)算思維就必然涉及如何構(gòu)建計(jì)算環(huán)境以及如何進(jìn)行問(wèn)題求解。大學(xué)低年級(jí)的學(xué)生，主要通過(guò)簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行問(wèn)題描述，并能在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行這一過(guò)程“體會(huì)和實(shí)踐”計(jì)算思維，從而培養(yǎng)計(jì)算思維能力，為未來(lái)進(jìn)一步學(xué)習(xí)諸如高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。重要的是，學(xué)生能結(jié)合自身專業(yè)，利用計(jì)算思維求解問(wèn)題，甚至可以驗(yàn)證問(wèn)題求解方法的有效性與正確性。
本教材的目的在于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的實(shí)踐，切入點(diǎn)是計(jì)算思維指導(dǎo)下的計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解。鑒于大學(xué)低年級(jí)學(xué)生的計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)水平可能不夠，教材采用淺顯的語(yǔ)言，簡(jiǎn)單介紹了一些必要的知識(shí)。為了可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)踐，本書選用了非常簡(jiǎn)便的可視化程序設(shè)計(jì)工具Raptor作為實(shí)踐工具，給出了工具的基本要素和常用技巧及其應(yīng)用。有了這些內(nèi)容作為基礎(chǔ)，教材又給出了基本的問(wèn)題處理策略和問(wèn)題求解實(shí)例。最后設(shè)計(jì)了一系列精心挑選的問(wèn)題求解實(shí)例和問(wèn)題求解實(shí)踐題目，供讀者進(jìn)行學(xué)習(xí)、參考和實(shí)踐。希望通過(guò)本教材的引導(dǎo)，讀者可以有一個(gè)深層次的“入門”，在實(shí)踐中提高計(jì)算思維能力，也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本教材適合于各類專業(yè)的大學(xué)生，建議在大學(xué)一年級(jí)第一學(xué)期開(kāi)設(shè)。考慮到教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生接受程度，總學(xué)時(shí)安排30學(xué)時(shí)為宜。由于是實(shí)踐教程，建議在實(shí)驗(yàn)室講授，邊學(xué)邊練邊思考。
本教材由王立松、潘梅園和朱敏共同創(chuàng)作和編寫，王立松負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。其中，王立松編寫第1章和第8章，潘梅園編寫第4、5、6、9、10章，朱敏編寫第2、3、7章。南京航空航天大學(xué)長(zhǎng)期從事大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)的一線教師對(duì)本教材的書稿進(jìn)行了討論，并提出了很好的修改建議。陳龍等研究生參與了部分實(shí)例的制作工作。
本書在成稿過(guò)程中得到很多專家教授的指點(diǎn)和幫助，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的戰(zhàn)德臣教授給予了非常多的建議，南京航空航天大學(xué)的陳兵教授細(xì)致審閱了稿件。在此對(duì)他們表示衷心的感謝。
感謝南京航空航天大學(xué)教務(wù)處、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院及電子工業(yè)出版社對(duì)本書出版所給予的大力支持。在此對(duì)為本書出版做出貢獻(xiàn)的所有人員一并表示衷心的感謝。
面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)踐是一門發(fā)展中的課程，由于時(shí)間倉(cāng)促和作者的水平限制等因素，教材中的內(nèi)容難免有不完善之處，敬請(qǐng)廣大讀者諒解，并誠(chéng)摯地歡迎讀者提出寶貴建議。
作者
2014年8月
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