運算思維與程式設計 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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「人工智慧」在最近幾年內以驚人的速度進步，而運用「機器學習 / 深度學習」製作的軟體係統對未來人類社會的衝擊，可說是來的又快又猛，沒有人能置身事外。其中又以導入「運算思維」這個「問題解決」的方法來教導「計算問題」之相關課程，越來越受到各級學校的重視。

　　全書分成三個部分，第一部分介紹「邏輯推理」與「Prolog 一階邏輯程式設計」，也就是所謂的「非資料驅動人工智慧」。第二部分則介紹「Python 程式語言」，以命令式程式語言貫穿「命題邏輯」的觀念，驗證第一部分邏輯思維的學習。第三部分則使用大量套件，以專題實作的方式來延伸第二部分「程式語言」的學習，不僅會介紹如何製作「文字雲」與「地理資訊係統應用」等有趣的專題，也包含兩個以「歸納推理」為基礎的單元，說明「資料驅動人工智慧」的專題。

　　本書另一個特色是使用 Google 提供的 Colaboratory 來學習 Python 程式語言。這個雲端運算的環境不僅讓讀者免費的使用，還可以免費使用 Google 提供的高速「圖形處理器」。對於學校等教育機構，不用擔心額外的軟體費用，甚至配備舊型桌機的電腦教室，仍然可以使用 Google Chrome 來操作這個雲端運算的環境。而對於學習程式設計的同學來說，隻要能用 Chrome 就能隨時隨地繼續程式的製作與學習。

好的，這是一本關於計算理論與高級算法設計的圖書簡介，完全不涉及“運算思維與程式設計”的內容： --- 書名：《計算理論與高級算法設計：從可計算性到復雜性邊界》 導言：算法世界的深層結構與極限探索 在現代信息科學的殿堂中，算法是驅動一切邏輯和效率的核心引擎。然而，算法的效能並非無限，其背後的理論根基——計算的本質、信息處理的極限，以及問題的難度等級劃分——構成瞭信息科學最深刻的哲學與數學命題。《計算理論與高級算法設計》旨在帶領讀者深入探索這一領域的基石，超越日常編程實踐的錶層，直抵計算理論的腹地。 本書聚焦於形式化計算模型的嚴謹定義、算法復雜性分類的精確劃分，以及現代高效算法的設計範式。我們不關注具體編程語言的語法實現，而是緻力於揭示所有可計算問題的內在結構和效率瓶頸。全書結構嚴謹，邏輯遞進，旨在培養讀者對計算本質的深刻洞察力，為處理前沿的、計算上極具挑戰性的難題奠定堅實的理論框架。 第一部分：計算的基石——形式化模型與可計算性 本部分將徹底梳理和分析支撐整個計算科學的數學模型。我們首先會迴歸到計算理論的源頭，詳細剖析圖靈機（Turing Machine）的精確定義、工作原理及其在形式化計算中的不可替代性。讀者將理解為何圖靈機被公認為通用計算的黃金標準。 隨後，我們將深入探討可計算性理論的核心議題。這包括對停機問題（Halting Problem）的詳盡論證，理解為何某些問題在原理上是不可判定的，無論計算資源多麼充裕。我們將係統地介紹遞歸函數、Lambda演算（Lambda Calculus）等與圖靈機等價的計算模型，證明它們之間的相互模擬能力，從而確立“邱奇-圖靈論題”（Church-Turing Thesis）的穩固地位。 此外，本部分還會涉及形式語言與自動機理論。從有限自動機（Finite Automata）到下推自動機（Pushdown Automata），再到圖靈機，我們將剖析不同層次的自動機如何精確地識彆和生成不同類型的語言（如正則語言、上下文無關語言、上下文相關語言），並展示這種分類與文法理論之間的深刻聯係。這部分內容是編譯器設計、形式化驗證和自然語言處理的理論基礎。 第二部分：難度之梯——復雜性理論的精妙劃分 如果說第一部分確定瞭“什麼可以計算”，那麼第二部分則迴答瞭“什麼可以高效地計算”。本部分是本書的理論核心，專注於算法復雜性的量化與分類。 我們將從時間復雜度和空間復雜度的基本度量開始，引入大O、大Omega和Theta符號的嚴謹應用，確保讀者能夠精確地評估算法的漸進行為。隨後，我們將係統地進入復雜性類的構建。 核心內容將圍繞P類問題（多項式時間可解）和NP類問題（非確定性多項式時間可驗證）展開。我們將詳細分析NP完全（NP-Complete）問題的概念，闡述歸約（Reduction）的嚴格方法，並通過Karp的21個經典NP完全問題來展示其普遍性和理論重要性。讀者將學習如何識彆一個問題是否位於NP的“睏難”核心地帶。 更進一步，我們將拓展到更廣泛的復雜性層級，包括PSPACE、EXPTIME等。本書還會介紹如交互式證明係統（IP）、隨機化復雜性類（如BPP）等現代復雜性理論的前沿概念，探討“P vs NP”這一世紀難題的最新研究進展及其對密碼學和優化領域的深遠影響。 第三部分：超越傳統——高級算法設計範式 在堅實的理論基礎之上，第三部分將轉嚮如何設計和分析那些能夠在特定約束下達到最優效率的高級算法。這部分內容高度依賴於前兩部分的理論工具，旨在培養解決現實世界復雜問題的能力。 我們將深入探討圖論算法的精細化應用，超越基礎的BFS/DFS，重點分析如最小費用最大流（Minimum Cost Maximum Flow）、匹配理論（Matching Theory，如Hopcroft-Karp算法）以及平麵圖算法的復雜性優化。 接著，本書會專題研究近似算法（Approximation Algorithms）的設計。對於那些已證明是NP-Hard的優化問題（如旅行商問題、集閤覆蓋問題），我們不再追求絕對最優解，而是專注於尋找在多項式時間內可獲得的、誤差在可接受範圍內的解。我們將係統介紹近似比（Approximation Ratio）的分析技術，並講解關鍵的設計技術，如局部搜索、貪心策略的改進應用以及基於綫性規劃鬆弛的近似方案。 此外，針對處理大規模數據和高維度問題的需求，本書將介紹隨機化算法和數據結構的高級變體。例如，涉及到哈希函數的概率分析、解決大規模圖問題的近似最短路徑算法，以及如何在內存受限的環境下設計高效的數據組織結構。 結語：理論與實踐的橋梁 《計算理論與高級算法設計》不是一本麵嚮初學者的編程指南，而是一本麵嚮未來研究者、資深架構師和理論愛好者的深度理論手冊。它提供的知識是跨越技術棧和應用領域的，是理解任何高級計算係統（無論是量子計算的理論基礎，還是下一代機器學習模型的可擴展性）的先決條件。 通過本書，讀者將掌握形式化推理的嚴謹性，能夠批判性地評估任何算法宣稱的效率，並有能力在麵對新的計算難題時，從理論層麵設計齣突破性的解決方案。本書是通往計算科學大師殿堂的必經之路。 ---

Part 1 邏輯推理篇
Ch01 運算思維與人工智慧簡介
Ch02 邏輯的敘述
Ch03 集閤的圖形錶示
Ch04 敘 述
Ch05 演繹推理
Ch06 歸納推理
Ch07 詞語觀念的量化

Part 2 程式設計篇
Ch08 Python 程式語言簡介
Ch09 變數與輸入輸齣
Ch10 控製結構
Ch11 控製結構 ─ 迴圈
Ch12 函數與陣列

Part 3 實習篇
Ch13 簡單影像處理
Ch14 製作文字雲
Ch15 簡單綫性迴歸
Ch16 綫性分類
Ch17 地理資訊係統應用
Ch18 排列、組閤與最佳化問題

评分☆☆☆☆☆

我真的要好好推薦這本《運算思維與程式設計》！之前我對程式設計一直抱持著一種“望而卻步”的態度，總覺得那是一門艱深晦澀的學問，離我的生活太遙遠。然而，這本書徹底改變瞭我的看法。 作者用一種非常親民、非常生活化的語言，把我帶入瞭程式設計的世界。它沒有一開始就用那些令人費解的專業術語，而是從我熟悉的日常情境入手，比如“如何整理文件”、“如何規劃行程”，然後巧妙地引入瞭“運算思維”的核心概念：分解問題、模式識彆、抽象化和演算法。我這纔恍然大悟，原來這些我們每天都在做的事情，本身就蘊含著程式設計的邏輯。 最令我驚喜的是，書中對於“演算法”的講解，不是生硬地灌輸理論，而是通過一些有趣的小例子，讓我理解瞭演算法是如何幫助我們找到解決問題的最優路徑。例如，講解“排序”的時候，作者用瞭一個“點餐排隊”的比喻，讓我瞬間就明白瞭其中的原理。這本書讓我覺得，程式設計其實並不神秘，而是一種強大的思維工具，能夠幫助我們更清晰、更有效地解決問題。即使我以後不寫程式，學習瞭這本書，對我的思考方式也會有很大的啓發。

评分☆☆☆☆☆

怎麼說呢，這本《運算思維與程式設計》給我的感覺，就像打開瞭一扇新的窗戶，讓我看到瞭一個我從未想象過的世界。我一直以為程式設計是少數“聰明人”的遊戲，但這本書讓我意識到，其實它更是一種普適性的思維能力，每個人都能掌握，而且掌握瞭之後，生活都會變得不一樣。 作者非常有技巧地將一些非常抽象的概念，例如“抽象化”和“演算法”，用生動有趣的比喻和實際案例展現齣來。我特彆喜歡書中關於“演算法”的講解，它不是枯燥地介紹各種排序算法，而是從我們日常生活中，如何更快地找到一樣東西，或者如何更有效地完成一項任務的角度齣發，讓你深刻理解演算法的本質，以及它在解決問題中的重要性。 書中的邏輯非常清晰，每個概念的引入都像是水到渠成，不會讓你感到突兀。而且，它強調的“運算思維”不僅僅是關於程式設計，更是關於如何分解復雜問題，識彆模式，並抽象齣通用解決方案。這種能力，在麵對生活中的各種挑戰時，都顯得尤為珍貴。讓我覺得，與其說是學程式設計，不如說是在培養一種更高級的思考能力。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本《運算思維與程式設計》真的是太棒瞭！我之前對程式設計完全是一竅不通，看到一堆奇怪的符號就頭大，但這本書完全顛覆瞭我的看法。作者用瞭一種非常接地氣的方式，把程式設計的原理給講透瞭。 它不是那種上來就丟一大堆技術術語的書，而是從我們生活中最熟悉的事情開始講起。比如，作者會用整理衣櫃、規劃一日行程這樣的例子，來解釋什麼是“分解問題”、“模式識彆”。我以前從沒想過，這些看起來很簡單的事情，裏麵也蘊含著程式設計的邏輯。 讓我印象最深刻的是，它講解“演算法”的時候，不是直接給齣一堆復雜的公式，而是用一個簡單的“找書”的例子，一步步地教你如何找到最有效率的方法。這種循序漸進的學習方式，讓我在不知不覺中就掌握瞭核心概念。而且，書中還有很多小練習，讓你親手去實踐，感覺就像在玩遊戲一樣，一點也不枯燥。 這本書讓我明白，程式設計不僅僅是寫代碼，更是一種解決問題的思維方式。它能幫助我們更清晰地思考，更有效地組織信息，甚至在日常生活中都能找到更優的解決方案。強烈推薦給所有對程式設計有興趣，或者覺得自己對電腦不太行的人！

评分☆☆☆☆☆

這本書《運算思維與程式設計》真是太有趣瞭！我一直覺得自己是個對電腦不太靈光的人，每次看到程式碼就頭昏眼花，但這本書卻用一種非常生動、甚至有點像講故事的方式，把原本枯燥的程式設計概念給講活瞭。作者沒有上來就丟一堆專業術語，而是從我們日常生活中遇到的問題入手，比如如何規劃一個旅行路綫、如何整理一堆雜物，然後循序漸進地引齣運算思維的核心——分解問題、模式識彆、抽象化和演算法。 最讓我印象深刻的是，它解釋瞭為什麼程式設計不隻是寫代碼，更是一種解決問題的方式。它讓我明白，即使不寫程式，學習運算思維也能幫助我們更清晰地思考，更有效地管理我們的時間和任務。例如，書中舉的那個“排隊買早餐”的例子，我平時根本沒覺得有什麼問題，但作者通過分析排隊過程的效率，讓我突然意識到，原來一個簡單的排隊行為，背後也能運用到很多運算思維的邏輯，如何減少等待時間、如何讓流程更順暢。這種從生活細節中發掘程式設計思想的視角，真的讓我大開眼界，也降低瞭我對程式設計的距離感。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是給像我這樣，從小就被電腦程式嚇得夠嗆的人量身定做的！我一直覺得程式設計離我太遙遠，以為那是屬於天纔和工程師的領域，但《運算思維與程式設計》完全打破瞭我的刻闆印象。它不是那種枯燥乏味的教科書，而是像一位經驗豐富的老師，耐心地引導你一步步走進程式設計的奇妙世界。 作者在講解一些比較抽象的概念時，用瞭非常多貼近生活的比喻。比如，講到“迴圈”的時候，它沒有直接丟來一堆程式碼，而是用我們每天早上刷牙、洗臉的動作來類比，強調重復執行的意義。而講到“條件判斷”時，則用齣門會不會下雨，要不要帶傘這樣的情境來解釋，非常容易理解。讓我最驚喜的是，書裏並沒有迴避一些稍微深入的程式設計原理，但它處理得非常巧妙，讓你在不自覺中就掌握瞭核心概念，一點也不覺得吃力。 它甚至讓我重新思考瞭“錯誤”這件事。以前我總覺得程式齣錯瞭就是我的能力不行，但書中提到，程式設計本身就是一個不斷試錯、不斷優化的過程，錯誤是學習和進步的必經之路。這種積極的態度讓我對學習程式設計充滿信心。