2.计算思维的要素与应用在线视频

大家好

我们这节课的内容给大家介绍一下

计算思维的要素与应用

通过上节课的视频

我们可以总结出

利用计算思维去解决一个问题

可以抽取出来四个要素

即分解、模式识别、抽象和算法设计

我们来具体看一下这四个要素

第一个

分解是什么

其实就是把数据、过程和问题分解成

更小的易于理解的部分

第二个要素模式识别是什么

我们常常发现

小问题中有共同的一些属性

以及他的相似之处

在计算思维中的这些属性被称为模式

观察数据的趋势的规律

识别说它是哪一类的问题

这个过程就是模式识别

第三个要素就是抽象

抽象是过滤和忽略掉不必要的特征

让我们可以把注意力集中在重要的特征上

这样能有助于识别模式形成最后的一般规律

而且处理问题的点也不同

抽象的方式也是不同的

第四个要素就是算法的设计

为了解决某一个问题

我们要撰写一系列详细的步骤

这个过程能锻炼我们的逻辑能力

我们所学的计算机科学

和计算机的思维是有区别的

和计算机的思维是有区别的

计算机科学是一门学术性的学科

是借助计算机对可计算的问题

进行研究和应用的学科

而计算思维是攻克一般的问题或者难题的一种方式

是直观和抽象思维的方式

计算思维是分解和解决问题的

有效的途径和方法

下面们我们举一个例子

利用计算思维的四要素

来解决这个例子的问题

来解决这个例子的问题

假如我们要进行一次自驾游

途中有几个城市是我们要穿越的

我们如何利用计算思维的

四要素的方式来解决这个问题

按照计算思维的第一个要素

我们刚才说的是

对

是分解

那么旅游问题

可以分解成

要规划一下路径怎么样去走

还要搜索一下沿途的景点

门票以及旅店

另外还有一个城市交通问题

汽车导航问题

这里我们主要研究一下路径规划问题

来达到节约燃油的目的

那这类问题通常被称为旅行商问题

其面临的挑战是

每个城市只能经过一次

并且

最后需要回到起点的城市

做旅游

你从这个城市出发

当然也要回到这个城市

如何进一步解决这个问题

我们需要用计算思维的第二个要素

就是模式识别

路径问题就是求最短路径

最短路径问题

是图论中一个经典的问题

只在寻找图中两点之间的最短路径

也就是旅行商问题

既已给一个N个节点的连通图

每条边有一个全值

求总长度最短

经过每个顶点正好一次的封闭回路

下一步

应该对问题进行抽象化

如何进行抽象化

第一步是测距

我们用在线的地图作为测距工具

计算出几个城市之间的距离

并把数据记录下来

第二部是我们用数字编号代替城市的名字

然后连接各个城市的线段

来表示城市的距离

最后

是要用算法把它进行时限

按照前面的设计计算出每一条

路径的总长度

其实就是做一个简单的求和

得出从北京出发不同路线的结果

有两条从北京出发的不同的路线

从这个图上可以看到

我们使用了计算思维的四要素

解决了旅行中路线规划的问题

帮助我们确定了旅行的最短路径

首先我们应用了分解

将问题细化

把旅行问题了分解为

路径规划、景点选择和城市交通问题

汽车导航等问题

第二步就是路径规划问题的模式识别

把路径规划问题识别为

图论中的最短路径问题

第三步是对问题进行抽象化

提出了解决问题的方法

我们借助在线的地图计算出城市之间的距离

将城市图形化

把旅游路线中的

路径问题抽象为

途中求全值之和的最小环路的问题

最后就是算法的实现

我们可以求出路径和最小的环路

也就是我们要解决的最短路径

或者说最短的旅行路线

上面四步就是我们利用计算思维

去解决了一个实际问题的一个具体过程

大家从这个问题的实现的过程

我们对要素更好地理解

这节课就到这里