基本信息
- 原书名：Computer Science: An Interdisciplinary Approach
内容简介
作译者
罗伯特·塞奇威克（Robert Sedgewick） 普林斯顿大学计算机科学系创始人，目前仍然在系里担任教授。他于1975年在斯坦福大学获得博士学位，师从计算机科学界泰斗高德纳教授。他是Adobe公司的董事，并曾在Xerox PARC、IDA和INRIA公司担任研究员。他所编写的《算法》系列书籍在业界具有举足轻重的影响力。
凯文·韦恩（Kevin Wayne） 自1998年开始在普林斯顿大学计算机科学系任教，曾荣获众多教学方面的奖项，包括ACM杰出教育奖。他和Sedgewick还是MOOC的先驱，他们共同开设的MOOC课程吸引了超过100万的学习者。
凯文·韦恩（Kevin Wayne） 自1998年开始在普林斯顿大学计算机科学系任教，曾荣获众多教学方面的奖项，包括ACM杰出教育奖。他和Sedgewick还是MOOC的先驱，他们共同开设的MOOC课程吸引了超过100万的学习者。
目录
第1章 编程基础 1
1.1 你的第一个程序 2
1.2 内置数据类型 14
1.3 条件和循环 50
1.4 数组 90
1.5 输入和输出 126
1.6 案例研究：随机网页浏览 170
第2章 函数与模块 191
2.1 函数的定义 192
2.2 库和客户端 226
2.3 递归 262
2.4 案例研究：渗流 300
第3章 面向对象编程 329
3.1 使用数据类型 330
3.2 创建数据类型 382
3.3 设计数据类型 428
3.4 案例研究：N体模拟 478
第4章 算法与数据结构 493
4.1 性能 494
4.2 排序和搜索 532
1.1 你的第一个程序 2
1.2 内置数据类型 14
1.3 条件和循环 50
1.4 数组 90
1.5 输入和输出 126
1.6 案例研究：随机网页浏览 170
第2章 函数与模块 191
2.1 函数的定义 192
2.2 库和客户端 226
2.3 递归 262
2.4 案例研究：渗流 300
第3章 面向对象编程 329
3.1 使用数据类型 330
3.2 创建数据类型 382
3.3 设计数据类型 428
3.4 案例研究：N体模拟 478
第4章 算法与数据结构 493
4.1 性能 494
4.2 排序和搜索 532
前言
20世纪的教育基础是“阅读、写作和算术”，而现在是“阅读、写作和计算机科学”。学习编程是每个学生在科学和工程领域接受教育时的重要组成部分。除了直接应用外，这也是理解计算机科学的第一步，进而理解为什么计算机对现代世界影响巨大。本书的目的是在科学的应用环境中讲解编程相关知识。
本书的主要目标是介绍高效计算所必需的经验和基本工具，以此来增强学生的能力。我们的方法是教学生按照一种自然的、令人满意的、创造性的方式编写程序。书中逐步引入基本概念，并通过应用数学和科学中的经典实例来说明这些概念，同时让学生亲自动手编程来解决问题。我们设法帮助学生揭开计算的神秘面纱，建立对计算机科学领域的重要知识的基本认识。
本书中的所有程序都使用Java编程语言。我们首先教授解决计算问题的基本技能，这些技能适用于许多现代计算环境，并且是一种自成体系的解决方案，即使没有编程经验的人也能够学会。这里强调的是编程的基本概念，而不是Java本身。在后续章节中，我们会更多地偏重计算机科学知识而不再是编程，但是我们仍然经常使用Java程序来说明主要想法。
本书采用跨学科方法讲解传统的CS1（computer science）课程，我们强调计算在其他学科中的作用，从材料科学到基因组学到天体物理学到网络系统。这种方法帮助学生将现代世界中数学、科学、工程和计算的基本思想融会贯通。虽然是一本为大一学生设计的CS1教科书，但也可用于自学。
内容与特色
前三章围绕学习编程的三个阶段进行组织，包括基础知识、函数和面向对象编程。在每个阶段，我们都提供了学生需要熟练掌握的基本技术，为进入下一个阶段的学习做好准备。本书的一大特色是使用示例程序来解决有趣的问题，并辅以丰富的练习，既有自学练习，也有需要创造性解决方案的挑战性的问题。
第1章主要介绍变量、赋值语句、内置数据类型、控制流、数组和输入/输出（包括图形和声音等）。
第2章是学生首次接触模块化编程。我们假设学生已经熟悉数学中的函数，在此基础上引入Java函数，然后讨论函数编程的意义，包括函数库和递归。我们强调编程时要将程序划分为可独立调试、可维护和可重用的组件，这是编程的基本思路。
第3章介绍数据抽象，重点是数据类型的概念，以及如何使用Java类机制来实现数据类型。我们教授学生如何使用、创建和设计数据类型。模块化、封装和其他现代编程范例是这个阶段的核心概念。
接下来的四章介绍计算机科学的高级主题：算法和数据结构、计算理论以及计算机体系结构。
第4章将现代编程范例与组织和处理数据的经典方法相结合，这些方法在现代应用中仍然有效。我们介绍了用于排序和搜索的经典算法、基本数据结构及其应用，并且强调了如何使用科学方法来理解某段代码的性能特征。
第5章通过简单的计算机抽象模型来解决计算的基本问题，这些知识不仅具有重要的理论意义，而且许多想法在实际计算中也非常重要，甚至可以直接应用。
第6章和第7章关注计算机器及其构建方法，学习体系结构可以帮助我们理解真实世界中的计算结果——在计算理论的抽象机器和我们使用的真实计算机之间建立联系。而且，这还有利于回顾历史，因为当今计算机和移动设备中使用的微处理器与20世纪中叶开发的第一台计算机并没有太大区别。
本书的核心特色是注重编程在科学和工程中的应用。我们通过分析编程对其特定应用领域产生的巨大影响来引导和激发学生学习相应的概念。我们以应用数学、物理和生物科学以及计算机科学本身为例，涉及的问题包括物理系统模拟、数值方法、数据可视化、声音合成、图像处理、财务模拟和信息技术等。具体的例子包括第1章中基于马尔可夫链的网页排名，以及后续章节中关于渗流问题、N体模拟和小世界现象的案例分析。这些应用程序是本书的重要组成部分，它们不仅能够引导学习过程，说明编程概念的重要性，而且为计算在现代科学与工程领域所发挥的重要作用提供了有说服力的证据。
最后有一个短小的章节介绍了编程的发展历史。在各章中，我们还穿插介绍了图灵、冯·诺依曼等人关于计算基本思想的发展和应用的有趣故事。
我们的主要目标是让学生掌握有效解决编程问题所需的特定方法和技能。书中使用的代码都是完整的Java程序，读者可以试着运行起来。需要说明的是，本书主要面向编程初学者，并没有涉及大型编程问题。
教学建议
本书适用于科学应用类相关专业大一学生的计算机科学导论课程。在课堂上，学生可以在相对熟悉的专业背景下学习编程。通过本书和相关课程的学习，学生能够熟练地将编程技能应用到他们所选专业的后续课程中，并能够认识到进一步深入学习计算机科学是很有意义的。
对于计算机科学专业的学生，在科学应用的背景下学习编程也受益良多。为了更好地从事科研工作，计算机科学家需要具备关于科学方法的基本知识，也需要了解计算在科学研究中的作用，并与生物学家、工程师或物理学家等传统领域的专家对于这类问题的认识保持一致。
事实上，我们的跨学科方法使得计算机科学专业和其他专业的学生可以在同一门课程中学习编程。书中涵盖CS1规定的所有内容，而且更注重通过具体应用引入编程概念，这更容易引起学生的学习兴趣。同时，跨学科方法让学生接触到来自不同学科的多种问题，能够帮助他们更明智地选择自己的专业。
本书的主要目标是介绍高效计算所必需的经验和基本工具，以此来增强学生的能力。我们的方法是教学生按照一种自然的、令人满意的、创造性的方式编写程序。书中逐步引入基本概念，并通过应用数学和科学中的经典实例来说明这些概念，同时让学生亲自动手编程来解决问题。我们设法帮助学生揭开计算的神秘面纱，建立对计算机科学领域的重要知识的基本认识。
本书中的所有程序都使用Java编程语言。我们首先教授解决计算问题的基本技能，这些技能适用于许多现代计算环境，并且是一种自成体系的解决方案，即使没有编程经验的人也能够学会。这里强调的是编程的基本概念，而不是Java本身。在后续章节中，我们会更多地偏重计算机科学知识而不再是编程，但是我们仍然经常使用Java程序来说明主要想法。
本书采用跨学科方法讲解传统的CS1（computer science）课程，我们强调计算在其他学科中的作用，从材料科学到基因组学到天体物理学到网络系统。这种方法帮助学生将现代世界中数学、科学、工程和计算的基本思想融会贯通。虽然是一本为大一学生设计的CS1教科书，但也可用于自学。
内容与特色
前三章围绕学习编程的三个阶段进行组织，包括基础知识、函数和面向对象编程。在每个阶段，我们都提供了学生需要熟练掌握的基本技术，为进入下一个阶段的学习做好准备。本书的一大特色是使用示例程序来解决有趣的问题，并辅以丰富的练习，既有自学练习，也有需要创造性解决方案的挑战性的问题。
第1章主要介绍变量、赋值语句、内置数据类型、控制流、数组和输入/输出（包括图形和声音等）。
第2章是学生首次接触模块化编程。我们假设学生已经熟悉数学中的函数，在此基础上引入Java函数，然后讨论函数编程的意义，包括函数库和递归。我们强调编程时要将程序划分为可独立调试、可维护和可重用的组件，这是编程的基本思路。
第3章介绍数据抽象，重点是数据类型的概念，以及如何使用Java类机制来实现数据类型。我们教授学生如何使用、创建和设计数据类型。模块化、封装和其他现代编程范例是这个阶段的核心概念。
接下来的四章介绍计算机科学的高级主题：算法和数据结构、计算理论以及计算机体系结构。
第4章将现代编程范例与组织和处理数据的经典方法相结合，这些方法在现代应用中仍然有效。我们介绍了用于排序和搜索的经典算法、基本数据结构及其应用，并且强调了如何使用科学方法来理解某段代码的性能特征。
第5章通过简单的计算机抽象模型来解决计算的基本问题，这些知识不仅具有重要的理论意义，而且许多想法在实际计算中也非常重要，甚至可以直接应用。
第6章和第7章关注计算机器及其构建方法，学习体系结构可以帮助我们理解真实世界中的计算结果——在计算理论的抽象机器和我们使用的真实计算机之间建立联系。而且，这还有利于回顾历史，因为当今计算机和移动设备中使用的微处理器与20世纪中叶开发的第一台计算机并没有太大区别。
本书的核心特色是注重编程在科学和工程中的应用。我们通过分析编程对其特定应用领域产生的巨大影响来引导和激发学生学习相应的概念。我们以应用数学、物理和生物科学以及计算机科学本身为例，涉及的问题包括物理系统模拟、数值方法、数据可视化、声音合成、图像处理、财务模拟和信息技术等。具体的例子包括第1章中基于马尔可夫链的网页排名，以及后续章节中关于渗流问题、N体模拟和小世界现象的案例分析。这些应用程序是本书的重要组成部分，它们不仅能够引导学习过程，说明编程概念的重要性，而且为计算在现代科学与工程领域所发挥的重要作用提供了有说服力的证据。
最后有一个短小的章节介绍了编程的发展历史。在各章中，我们还穿插介绍了图灵、冯·诺依曼等人关于计算基本思想的发展和应用的有趣故事。
我们的主要目标是让学生掌握有效解决编程问题所需的特定方法和技能。书中使用的代码都是完整的Java程序，读者可以试着运行起来。需要说明的是，本书主要面向编程初学者，并没有涉及大型编程问题。
教学建议
本书适用于科学应用类相关专业大一学生的计算机科学导论课程。在课堂上，学生可以在相对熟悉的专业背景下学习编程。通过本书和相关课程的学习，学生能够熟练地将编程技能应用到他们所选专业的后续课程中，并能够认识到进一步深入学习计算机科学是很有意义的。
对于计算机科学专业的学生，在科学应用的背景下学习编程也受益良多。为了更好地从事科研工作，计算机科学家需要具备关于科学方法的基本知识，也需要了解计算在科学研究中的作用，并与生物学家、工程师或物理学家等传统领域的专家对于这类问题的认识保持一致。
事实上，我们的跨学科方法使得计算机科学专业和其他专业的学生可以在同一门课程中学习编程。书中涵盖CS1规定的所有内容，而且更注重通过具体应用引入编程概念，这更容易引起学生的学习兴趣。同时，跨学科方法让学生接触到来自不同学科的多种问题，能够帮助他们更明智地选择自己的专业。
