計算思維程序實踐（開源鴻蒙版）
戰德臣 李蒙
- 出版商: 人民郵電
- 出版日期: 2026-08-01
- 定價: $479
- 售價: $478
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 316
- ISBN: 7115694931
- ISBN-13: 9787115694935
-
相關分類:
Algorithms-data-structures、Machine Learning、數值分析 Numerical-analysis
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商品描述
本書主要講解計算思維的核心概念與實踐方法，結合鴻蒙應用開發技術，通過豐富的案例項目幫助讀者掌握計算思維在真實場景中的應用。全書共16章，主要內容包括計算思維基礎、鴻蒙應用開發語法、數值計算與曲線繪制、數據預測與曲線擬合、面向對象與掃雷程序、系統思維與機器程序執行仿真、化整為零思維與文件存儲仿真、遞歸思維與分形圖繪制、表達式解析與二十四點遊戲、回溯思維與數獨程序、非精確求解與旅行商問題仿真、博弈思維與五子棋遊戲、網絡構建與連通仿真、網絡協議與數據傳輸仿真、關系型數據庫系統管理、機器學習與卷積神經網絡建模等。本書內容特色在於以“理論引導+案例實踐”為主線，每章圍繞“數據結構—可視化輸出—基本算法—人機交互—完整系統”五步實踐框架展開，配套完整的項目代碼、界面演進圖和函數調用關系圖，註重通過聯想體驗與編程項目深化計算思維的理解與應用。
本書可作為高等院校計算機科學與技術、軟件工程、人工智能、物聯網工程等專業的教材，也可供鴻蒙應用開發領域的技術人員學習使用，還可作為計算思維與算法設計研究人員的參考用書。
作者簡介
戰德臣
哈爾濱工業大學二級教授/博士生導師、計算學部教學委員會主任、學校MOOC推進工作辦公室主任、國家教學名師；黑龍江省普通高等學校在線教學指導委員會副主任兼秘書長；教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會委員。獲國家級教學成果一等獎2項（2018屆序2和2022屆序1），首屆國家教材建設獎優秀教材二等獎，省級教學成果特等獎4項、一等獎4項，省級優秀教材獎一等獎1項，高校計算機專業優秀教師獎勵計劃獲獎者；獲省級科技進步一等獎1項、二等獎3項。2門國家精品在線開放課程暨首批國家級一流課程負責人。受教指委、慕課聯盟及250余所大學邀請，作特邀報告或專場報告700余場。主編的《計算機科學導論——計算+、互聯網+與人工智能+》和《計算機科學導論》——計算思維程序實踐》為計算機領域“101計劃”核心教材。
目錄大綱
第 1 章 計算思維基礎 .............................. 1
1.1 為什麼要學習計算思維 .................. 1
1.1.1 計算與社會 / 自然深度融合 ...... 1
1.1.2 新工科、新醫科、新農科與新文科 ....................................... 1
1.2 什麼是計算思維 .............................. 3
1.3 典型的計算思維 — 計算之樹 ...... 4
1.4 怎樣學習與實踐計算思維 .............. 5
1.4.1 聯想體驗式學習計算思維 ....... 5
1.4.2 編程項目式實踐計算思維 ....... 5
1.5 本書的基本思想與內容組織思路 .................................................. 6
第 2 章 鴻蒙應用開發語法基礎 ............ 10
2.1 ArkTS 基礎語法 ............................ 10
2.1.1 TS 語法介紹 ........................... 10
2.1.2 ArkTS 語法擴展功能 ............. 15
2.2 通用事件、通用屬性與常用 UI 組件 ................................................ 21
2.2.1 通用事件 ................................. 21
2.2.2 通用屬性 ................................. 21
2.2.3 基礎組件 ................................. 22
2.2.4 容器組件 ................................. 23
2.2.5 繪制組件 ................................. 25
2.2.6 畫布組件 ................................. 26
2.3 常用 UI 布局 .................................. 26
2.3.1 布局概述 ................................. 26
2.3.2 線性布局 ................................. 28
第 3 章 數值計算與曲線繪制 ................ 32
3.1 數值計算的典型方法 .................... 32
3.1.1 什麼是數值計算 ..................... 32
3.1.2 插值與誤差 ............................. 32
3.1.3 數列與泰勒級數 ..................... 34
3.1.4 數值微分、積分與牛頓疊代 ......................................... 36
3.2 數值計算與曲線繪制項目總體設計 ................................................ 37
3.2.1 項目總體思路 ......................... 38
3.2.2 項目案例代碼結構 ................. 38
3.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ............. 39
3.2.4 項目開發環境說明 ................. 39
3.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .................................. 39
3.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .............................. 43
3.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .................................. 45
3.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .................................. 49
3.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .................................. 51
第 4 章 數據預測與曲線擬合 ................. 53
4.1 數據預測的典型方法 .................... 53
4.1.1 數據預測與曲線擬合 ............. 53
4.1.2 最小二乘法 ............................. 53
4.1.3 梯度下降法 ............................. 55
4.2 數據預測與曲線擬合項目總體設計 ................................................ 57
4.2.1 項目總體思路 ......................... 57
4.2.2 項目案例代碼結構 ................. 58
4.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ............. 58
4.2.4 項目開發環境說明 ................. 59
4.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .................................. 60
4.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .............................. 61
4.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .................................. 63
4.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .................................. 67
4.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .................................. 70
第 5 章 面向對象與掃雷程序 ................. 73
5.1 面向對象思維與圖形用戶界面 ................................................ 73
5.1.1 面向對象的基本概念 ............. 73
5.1.2 圖形用戶界面 ......................... 74
5.1.3 使用 ArkUI 框架制作圖形用戶界面 ................................. 75
5.2 掃雷程序項目總體設計 ................ 77
5.2.1 項目總體思路 ......................... 78
5.2.2 數據結構設計 ......................... 78
5.2.3 項目涉及的類庫資源 ............. 80
5.2.4 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ............. 80
5.2.5 項目開發環境說明 ................. 81
5.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .................................. 81
5.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .............................. 82
5.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ................................. 83
5.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ................................. 85
5.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ................................. 90
第 6 章 系統思維與機器程序執行仿真 ............................................ 93
6.1 一種系統思維 — 實現機器程序自動執行的系統 ........................... 93
6.1.1 存儲程序與馮 諾依曼計算機 .................................... 93
6.1.2 運算器和控制器 —CPU 的計算部件和指令執行部件......... 93
6.1.3 機器指令與機器程序 ............ 95
6.1.4 機器程序的存儲與執行......... 95
6.2 機器程序執行仿真項目總體設計 ............................................... 96
6.2.1 項目總體思路 ........................ 96
6.2.2 項目涉及的類庫資源 ............ 97
6.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ............ 98
6.2.4 項目開發環境說明 ................ 99
6.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 ................................. 99
6.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 ........................... 102
6.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ............................... 105
6.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ............................... 107
6.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ................................ 110
第 7 章 化整為零思維及磁盤管理與文件存取仿真 ........................... 113
7.1 一種資源管理思維 — 化整為零 ...................................... 113
7.1.1 化整為零與還零為整 ........... 113
7.1.2 磁盤與文件的化整為零與還零為整 ............................... 113
7.1.3 典型操作系統的磁盤與文件管理 ....................................... 115
7.2 磁盤管理與文件存取仿真項目總體設計 ...................................... 116
7.2.1 項目總體思路 ....................... 117
7.2.2 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ........... 118
7.2.3 項目開發環境說明 ............... 119
7.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 ................................ 119
7.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 ............................ 121
7.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ................................ 125
7.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ................................ 127
7.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ................................ 130
第 8 章 遞歸思維與分形圖案繪制 ...... 133
8.1 遞歸思維與分形圖案 .................. 133
8.1.1 遞歸與疊代 ........................... 133
8.1.2 分形：數學之美 ................... 135
8.1.3 用 Y 形繪制分形樹的遞歸程序的構造 ........................... 135
8.2 分形圖案繪制項目總體設計 ...... 136
8.2.1 項目總體思路 ....................... 137
8.2.2 主頁面相關引用 ................... 137
8.2.3 項目主要組件及類的調用關系 ....................................... 138
8.2.4 項目開發環境說明 ............... 138
8.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 ................................ 138
8.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 ............................ 140
8.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ................................ 141
8.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ................................ 143
8.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ................................ 145
第 9 章 表達式解析思維與二十四點遊戲 .......................................... 149
9.1 表達式解析與語法樹 .................. 149
9.1.1 表達式及其解析與執行 ....... 149
9.1.2 樹 ........................................... 149
9.1.3 將表達式解析結果表達為語法樹 ................................... 151
9.2 二十四點遊戲項目總體設計 ...... 153
9.2.1 項目總體思路 ....................... 154
9.2.2 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ........... 155
9.2.3 項目開發環境說明 ............... 156
9.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 ................................ 156
9.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 ............................ 159
9.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ................................ 161
9.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ................................ 163
9.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ................................ 165
第 10 章 回溯思維與數獨程序 ............ 167
10.1 精確求解典型思維 — 回溯 .... 167
10.1.1 回溯算法 ............................. 167
10.1.2 回溯的遞歸實現 ................. 168
10.2 數獨程序項目總體設計 ............ 170
10.2.1 項目總體思路 ..................... 170
10.2.2 數據結構設計 ..................... 170
10.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ..... 171
10.2.4 項目開發環境說明 ............. 172
10.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .............................. 172
10.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .......................... 174
10.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .............................. 176
10.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .............................. 178
10.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .............................. 182
第 11 章 非精確求解思維與旅行商問題求解仿真 ........................ 184
11.1 最優化問題 ................................ 184
11.1.1 旅行商問題 ......................... 184
11.1.2 算法的時間復雜性與問題的計算復雜性 ......................... 185
11.1.3 問題的遍歷算法求解與貪心算法求解 ............................. 185
11.2 旅行商問題求解仿真項目總體設計 ............................................ 187
11.2.1 項目總體思路 ..................... 188
11.2.2 項目案例代碼結構 ............. 188
11.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ......... 189
11.2.4 項目開發環境說明 ............. 191
11.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .............................. 191
11.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .......................... 193
11.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .............................. 195
11.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .............................. 199
11.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .............................. 201
11.7.1 關於高德開放平臺的介紹 ..................................... 201
11.7.2 代碼實現 ............................. 201
第 12 章 博弈思維與五子棋遊戲 ........ 206
12.1 博弈思維 .................................... 206
12.1.1 什麼是博弈思維 ................. 206
12.1.2 五子棋遊戲之博弈局面評估 ..................................... 207
12.1.3 五子棋遊戲之博弈落子決策：蒙特卡洛樹搜索 ................. 209
12.2 五子棋遊戲項目總體設計........ 210
12.2.1 項目總體思路 .................... 210
12.2.2 項目案例代碼結構 ............. 211
12.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ......... 211
12.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 ............................. 213
12.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 ......................... 213
12.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ............................. 215
12.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ............................. 222
12.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ............................. 223
第 13 章 網絡化思維及網絡構建與連通仿真 ............................... 232
13.1 網絡化思維 ............................... 232
13.1.1 計算機網絡與網絡拓撲 ..... 232
13.1.2 局域網與廣域網 ................ 233
13.1.3 計算機網絡設備 ................ 234
13.1.4 網絡分層：五層網絡結構 .................................... 235
13.2 網絡構建與連通仿真項目總體設計 ........................................... 237
13.2.1 項目總體思路 .................... 237
13.2.2 主頁面相關引用 ................ 238
13.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ........ 238
13.2.4 項目開發環境說明 ............ 239
13.2.5 操作邏輯說明 .................... 239
13.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 ............................. 239
13.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 ......................... 243
13.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 ............................. 246
13.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 ............................. 248
13.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 ............................. 251
第 14 章 網絡協議與數據傳輸過程仿真 ........................................ 253
14.1 網絡分層協議的概念與作用 .... 253
14.1.1 因特網與 TCP/IP 協議族 ................................. 253
14.1.2 應用層協議 ......................... 254
14.1.3 傳輸層協議 ......................... 255
14.1.4 網絡層協議 ......................... 256
14.1.5 數據鏈路層協議 ................. 256
14.1.6 數據封包、解包與傳輸過程示例 ..................................... 257
14.2 網絡協議仿真項目總體設計 .... 258
14.2.1 項目總體思路 ..................... 259
14.2.2 主頁面相關引用 ................. 259
14.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ......... 259
14.2.4 項目開發環境說明 ............. 261
14.2.5 操作邏輯說明 ..................... 261
14.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .............................. 261
14.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .......................... 264
14.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .............................. 264
14.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .............................. 271
14.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .............................. 276
第 15 章 關系數據庫與數據庫系統管理程序 ................................ 278
15.1 初識關系數據庫系統 ................ 278
15.1.1 數據庫與關系數據庫 ......... 278
15.1.2 SQL ..................................... 278
15.1.3 嵌入式 SQL ........................ 279
15.2 關系數據庫系統項目總體設計 ............................................ 281
15.2.1 項目總體思路 ..................... 281
15.2.2 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ......... 282
15.2.3 項目開發環境說明 ............. 283
15.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .............................. 283
15.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .......................... 286
15.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .............................. 289
15.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .............................. 291
15.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .............................. 293
第 16 章 機器學習思維、卷積神經網絡建模與訓練 ............................ 298
16.1 機器學習與卷積神經網絡 ........ 298
16.1.1 機器學習 ............................. 298
16.1.2 卷積 ..................................... 298
16.1.3 卷積神經網絡 ..................... 300
16.1.4 卷積神經網絡的訓練 ......... 301
16.1.5 深度神經網絡 ..................... 301
16.2 卷積神經網絡建模與訓練項目總體設計 .................................... 302
16.2.1 項目總體思路 ..................... 302
16.2.2 項目涉及的相關類庫資源 ..................................... 303
16.2.3 項目主要函數調用關系圖與項目輸出界面演進圖 ......... 303
16.2.4 項目開發環境說明 ............. 304
16.3 數據的變化與基本控制：X1 數據結構 .............................. 304
16.4 屏幕元素及其顯示輸出：X2 可視化輸出 .......................... 306
16.5 算法設計與函數實現：X3 基本算法 .............................. 307
16.6 屏幕元素事件識別與控制：X4 人機交互 .............................. 310
16.7 算法優化與系統功能拓展：X5 完整系統 .............................. 314
