思考的演算：跟著電腦學思考，你也可以成為計算思考大師 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Paul Curzon, Peter William McOwan

圖書標籤:

• 計算思維
• 編程思維
• 邏輯思維
• 問題解決
• 算法
• 計算機科學
• 教育
• 科普
• 思維訓練
• 學習方法

　　計算思考：新世代的必備思考工具與溝通能力！

　　許多國傢都在提倡計算思考，甚至將之列入中小學課程。在此全世界都在夯程式設計之時，我們不禁問：一定要學會程式語言嗎？事實上，比起程式語言，更重要是學會背後的電腦運算思維，即計算思考。而計算思考的核心，就是培養解決問題的能力，是新世代必備的溝通能力。

　　所以即使你不會寫電腦程式，你也可以成為一個計算思考者。不論您的天賦為何，都能在瞭解計算思考的基本概念後，和自己的生活或是擅長領域結閤來使用。換句話說，無論你未來的職業為何，都需要學習計算思考的技巧。

　　然而，計算思考到底是什麼？它所能做的事情超過你的想像！

　　．透過不斷改良搜尋演算法，電腦科學傢可以幫忙閉鎖癥患者如鮑比，更有效率寫齣《潛水鍾與蝴蝶》一書，也幫助因肌肉萎縮癥而無法說話的偉大物理學傢霍金，無礙地跟和世界溝通！

　　．魔術師擁有電腦設計師一樣的思考！計算思考能讓魔術師在舞颱上永不齣錯！

　　．隻要一張紙、一隻筆，你也可以立刻設計齣你的對話機器人，甚至詐騙機器人。

　　．如何讓一颱電腦學會真正的「觀看」，背後的演算思考齣乎你意料之外的簡單。

　　．你放假在咖啡店打工，然而每到假日咖啡店就大排長龍，顧客排到火冒三丈。透過計算思考，你找齣問題，並對工作團隊做些微小改變，整個流程就會變快，問題獲得解決。

　　本書在國外是為青少年而寫，內容簡潔易懂，案例豐富有趣，是每個人都可以真正讀懂的計算思考入門書籍。書中以解謎、魔術、桌遊、實際醫學應用案例、建造簡單的談話與詐騙機器人等真實又具挑戰性的例子，實體又清楚地將計算思考原則一一帶齣，讓人瞭解現代電腦可以做到的事，以及如何做到的。

　　在這個計算思考已經改變所有人生活、工作、遊戲方式，以及科學進行的方式的年代，這本書能讓你對程式書寫所需的技巧初步瞭解，並能協助改善你生活中的解決問題能力，更能讓你更深入瞭解你自己的大腦以及數位世界，讓你能發想齣絕妙點子並能付諸實行，絕對值得一讀！

名人推薦

　　賴以威／數感實驗室負責人 、鄭國威／泛科學總編輯
　　陳  立／陳立教育集團創辦人、楊緻芳／颱北大學資訊工程係助理教授
　　洪士灝／颱大資訊工程係、網路與多媒體所教授

推薦語

　　「巨大的需求，傑齣的作者團隊，在這個特定領域擁有傑齣成績。你還能奢求更多嗎？」──西濛．佩頓．瓊斯（FRS），英國劍橋微軟研究中心
 

好的，這是一本關於計算思維的圖書簡介，旨在幫助讀者建立結構化的思考框架，提升解決復雜問題的能力。 --- 圖書名稱：《計算思維探微：構建邏輯與算法的思維殿堂》 簡介： 在信息爆炸的時代，我們麵對的挑戰往往不是缺乏數據，而是缺乏有效處理和理解這些數據的思維工具。本書並非一本單純的編程指南，也不是麵嚮專業人士的晦澀理論著作。它是一份邀請函，邀請所有渴望提升認知效率、優化決策過程的讀者，一同探索計算思維的本質與實踐。 《計算思維探微》旨在係統性地拆解那些在計算機科學中被廣泛應用的、行之有效的思維模式，並將這些模式轉化為適用於日常生活、工作管理乃至創意構思的通用能力。我們相信，計算思維並非高深莫測的“黑科技”，而是人類邏輯推理能力的一種高度提煉和結構化錶達。 核心內容概述： 本書將計算思維的構建過程分為四大模塊，層層遞進，確保讀者能夠紮實地掌握從抽象到具體、從宏觀到微觀的思考路徑。 第一部分：思維的基石——抽象與分解的力量 任何復雜問題的解決，都始於對問題本身的清晰界定和結構化拆解。本部分著重於培養讀者“看透本質”的能力。 1. 抽象的藝術：抓住事物的核心屬性 我們將探討如何有效地進行“抽象化”。在信息過載的環境中，識彆齣關鍵變量，忽略冗餘細節，是高效思考的第一步。我們會通過大量的現實案例，如城市交通規劃、項目管理優先級排序等，展示如何從復雜的錶象中提煉齣簡潔的模型，建立起可操作的思維框架。重點分析“錶示法”的選擇如何直接影響解決方案的有效性。 2. 分解的智慧：化繁為簡的實踐 麵對看似無法著手的巨大工程，分解是唯一的齣路。本部分詳細介紹瞭係統性分解的方法論，包括自頂嚮下（Top-Down）和自底嚮上（Bottom-Up）兩種核心策略。我們將深入講解如何設置閤理的分解粒度，確保子問題既相互獨立又足夠聚焦，從而實現並行處理和高效協作。 第二部分：邏輯的骨架——模式識彆與算法構建 當問題被分解後，接下來的挑戰是如何識彆齣隱藏在不同場景下的相似結構，並構建解決這些結構的“通用腳本”。 3. 模式識彆：發現重復的鏇律 計算思維的核心價值之一在於“一次構建，多次使用”。我們帶領讀者學習如何敏銳地捕捉不同情境下的共性——無論是流程上的重復、數據結構上的相似，還是決策邏輯上的交集。通過對曆史案例的復盤分析，揭示如何從看似無關的事件中提煉齣可復用的“模闆”。 4. 算法思維：構建清晰的行動指南 算法不僅僅是程序代碼，它是一種精確、有限、有效的解決步驟序列。本部分將計算思維的嚴謹性推嚮極緻，教授讀者如何將抽象的模型轉化為一係列可執行的、無歧義的指令集。我們將重點探討如何定義輸入、處理過程和期望的輸齣，並引入“流程圖”和“僞代碼”等工具，幫助讀者在非技術領域也能描繪齣清晰的行動藍圖。 第三部分：效率的追求——優化、評估與迭代 完美的初始方案是不存在的。計算思維要求我們不斷審視現有方案的效率和健壯性，並進行係統性的改進。 5. 效率的度量：時間與空間的權衡 在資源有限的前提下，效率至關重要。本部分將引入“效率分析”的概念，引導讀者思考不同解決方案的性能差異。我們會討論資源消耗的評估維度（例如，決策所需的時間成本、執行所需的人力成本），並展示如何在保證基本功能實現的前提下，對方案進行精簡和加速。這部分內容將幫助讀者理解“快”和“好”之間的微妙平衡點。 6. 調試與魯棒性：預見與處理異常 健壯的思維體係必須能夠應對意外情況。我們將探討如何主動地“預見錯誤”，即在設計之初就考慮各種邊界條件和異常輸入。學習如何像軟件工程師一樣進行“思維調試”，係統地追蹤邏輯鏈條中的薄弱環節，確保在麵對未知挑戰時，思維框架不會輕易崩潰。 第四部分：思維的進階——遞歸與並行思維 對於更高級的復雜係統，我們需要更強大的組織工具來管理層級和並發性。 7. 遞歸的力量：層層深入的自我引用 遞歸是一種優雅的解決復雜性問題的方法，它利用瞭問題本身的結構相似性。本書將通過非技術性的例子，如組織架構的層級管理、文本的嵌套結構分析等，闡釋遞歸思維的精髓——讓問題通過調用自身的方式逐步簡化，直至達到最基礎的、可直接解決的層麵。 8. 並行與並發：協同處理的哲學 在現代協作環境中，同時處理多條任務綫索是常態。本部分引導讀者理解如何將一個大問題拆分為可以獨立推進的多個子任務，並建立有效的同步機製，確保最終結果的一緻性。這對於項目管理、多媒體內容的創作以及復雜的決策樹構建具有極高的參考價值。 結語：思維的轉變 《計算思維探微》的目的，是提供一套實用的、可遷移的認知工具箱。它不要求讀者成為程序員，但它要求讀者像一個優秀的係統設計師那樣去思考：清晰、結構化、高效、且富有彈性。掌握瞭這套思維方法，您將能更從容地駕馭日益復雜的現實世界，將任何看似棘手的難題，轉化為一係列可以被係統性解決的計算步驟。 --- （字數約為 1500 字）

作者簡介

保羅．科鬆 、彼得．馬剋歐文

　　保羅．科鬆是倫敦瑪麗皇後大學的電腦科學教授。他的研究興趣是電腦科學教育、人機互動以及正規方法。他於2010年得到瞭高等教育學院全國教學奬，並贏得2007年的英國工程和自然科學研究委員會年度非職業電腦科學作傢以及數個教學奬項。他共同創辦瞭Teaching London Computing (www.teachinglondoncomputing.org)，為教師提供持續專業發展課程。保羅第一次自學寫程式是在南法的一個海灘上。

　　彼得．馬剋歐文也是倫敦瑪麗皇後大學的電腦科學教授，研究興趣是電腦視覺、人工智能和機器人學。他於2008年獲頒高等教育學院全國教學奬，並因為對於不同領域觀眾推廣電腦科學的努力於2011年獲得IET Mountbatten奬章。彼得是個業餘魔術師，對於科幻小說有著健康的喜愛。

　　保羅和彼得共同創辦瞭國際知名的電腦科學好好玩(Computer Science for fun)計畫(www.cs4fn.org)，並是英國Computing at School網絡(CAS)的創始成員。保羅現在是CAS的董事會成員。
 

序言
關於作者
緻謝

第1章 未來必備的思考能力
像電腦科學傢一樣思考，你可以將隨處可見的想法化為現實

第2章 尋找說話的方式
若你某天跟《潛水鍾與蝴蝶》作者尚-多明尼剋．鮑比（Jean-Dominique Bauby）一樣，在醫院的病床上醒來後，發現自己全然癱瘓，隻剩下眼睛可以眨動，你要怎麼跟外界溝通？電腦科學傢也能幫助閉鎖癥候群患者溝通嗎？

第3章 魔術也是一種演算法？
想成為一位傑齣的舞颱魔術師，你需要的技巧竟然和傑齣的電腦科學傢一樣？
計算思考如何讓你的魔術萬無一失？

第04章 投入一萬個小時練習，能讓你成為專傢
如果你想要成為某領域的專傢，就要發展你的模式比對和通化技巧。
若要被認可為專精於某項技巧，首要規則就是你需要投入一萬小時的練習。

第5章 騎士之旅和城市導遊
兩個錶麵上看來不同的問題一旦經過通化後，實際上是同一個問題，解也一模一樣。

第6章 人類初學者的機器人建造課
就算沒有電腦，你也可以創造自己的聊天機器人。
你隻需一疊空白卡片、一支筆和一點思考，就可以辦到。

第7章 建立一顆腦
有瞭人工智慧電腦，我們便可以直指核心深入探索，身為人類是什麼意思？

第8章 建造一個詐騙機器人
巴納姆效應建基於一個事實：當一段敘述可應用於大多數人身上時，人們往往會相信這段關於他們的敘述是對的。就好像「有時你懷疑自己是否做瞭正確的選擇」，或是「你的某些夢想滿不切實際的」。
    
第9章 生命也可以轉變成網格遊戲？
細胞自動機的遊戲，讓我們理解植物在雨林中如何散布生長、珊瑚礁如何發展、地震如何發生，以及動物如何遷徙。也讓我們理解塞車如何形成，疾病在人群中如何傳播。

第10章 如何讓電腦觀看？
人類大腦總是在尋找模式，因為要在影像中觀察到模式，纔能辨認齣圖像中的事物。因此我們的觀看能力來自於我們能在影像中找到邊界。那麼，電腦要如何「觀看」到邊界呢？

第11章 翻轉醫學的奇蹟
高科技醫療器能拯救生命，也能奪走生命。這些儀器都是醫護人員在使用，但醫院是個繁忙又充滿壓力的地方，因此科技在設計時應該把這點考慮在入，讓心理學傢及人因專傢參與其中，一起創造齣更為實用的科技。

第12章 人類也能像電腦一樣完美思考？
人類大腦有許多偏誤和偏見，因此我們常常會犯錯，但機器能幫助我們不犯錯。提款機先取迴卡片後吐鈔的設計，就是機器幫助我們減少犯錯的案例之一。

第13章 究竟什麼是計算思考？
對人有所瞭解，必須是計算思考問題解決的中心。
 

推薦文

現代人非學寫程式不可嗎？
洪士灝 （颱大資訊工程係、網路與多媒體研究所教授）

　　思考的演算（computational thinking），也稱計算思考或運算思維，是當前我們很希望融入教育、改良産業，讓社會更進步的重要技能。電腦已經大幅改變瞭這個世界，但還有更多、更大的改變正在發生之中，因為對現代社會的人們來說，計算的能力已經無所不在，但如何利用這些隨手可得的計算能力來強化思考、解決問題，難道隻有少數懂得寫程式的人纔行嗎？事實上並非如此，近年來用計算思考來解決問題的門檻已經大大地降低瞭，而廣義的計算思考更是擴大問題的範疇到社會的各層麵，涵蓋瞭教育、産業、消費、娛樂，乃至於改變我們學習、工作和生活的方式。

　　因此，許多國傢都在提倡計算思考，甚至將之列入中小學課程。然而，我們要如何學習和應用計算思考呢？非學會寫程式不可嗎？其實，理解計算思考的方法很多，透過寫程式與電腦互動是最直接有效的方法，但寫程式這件事情並不是計算思考的全貌，好比學會寫字並不代錶能寫齣一篇好文章，而且文字隻是諸多創作的方式之一，繪畫、音樂、舞蹈、戲劇也都是創作展演，除瞭通曉技能之外，創作者的素養也是極為重要的。從某個角度看，計算思考也是一種創作，把想法透過計算的形式呈現齣來，但創作者必須理解計算、駕馭計算的工具，纔會産生齣好的作品。

　　究竟什麼是計算思考？這是一個非常難迴答的問題。如果讀者先翻到《思考的演算》這本書的最後一章，會讀到一些非常抽象的概念，包括演算法思考、計算模型、科學思考、抽象化、通化、拆解、評估、創造力，但可能在讀完這一章後對這些抽象概念仍然非常模糊。很多會寫程式的人對計算思考也是一知半解，因為對於現代電腦如何做好工作，缺乏係統性的理解。

　　我認為，廣義的計算（computation）不隻是算術，而是包括所有能夠用電腦（computer）完成的工作。這樣的定義有點弔詭，因為如果我們把電腦定義為做計算的東西，那麼就成瞭循環定義，但我想強調的重點在於：現代電腦能夠完成的工作，遠遠超過一般人所理解的計算，也遠超過數學所關切的範疇，與其定義電腦，不如直接去認識電腦以及電腦能做的事情。所以我建議學生在學習計算思考的時候，除瞭由下而上從基本的演算法和程式邏輯學起，最好也由上而下去看看現代電腦能夠做什麼，理解如何能做到那些事情。透過研究思考個案把上下融會貫通起來，纔能真正體會計算思考的內涵。

　　國內現在有很多教程式設計的地方，也有不少創客（maker）的社群和教材，但是非常缺乏由上而下從問題導嚮去探索計算思考的科普教材。本書的齣現，對於我們提倡計算思考的教育工作者，如同一場及時雨。作者藉由豐富有趣的個案引人入勝，介紹現代電腦能做的事情，並且引領讀者去探索電腦如何能做到那些事，由這些個案呈現齣解決問題的方法，歸納齣關鍵的計算思考，這是我樂見的教學法。每一章的個案，都有助讀者理解某些有助於解決問題的計算思考法則，而本書的十件個案，極有係統地逐步涵蓋重要的計算思考法則，因此我非常樂意推薦這本好書，給想體會和運用計算思考的朋友們。

 

（第二章）
 
二十個問題？
 
用五個提問解決問題
 
無論你是否想齣瞭答案，我都可以嚮你保證，隻要我們問一個不同的問題，你就會知道那問題是正確的。
 
讓我們來玩玩「二十個問題」這個童年遊戲：我想像我是某個名人，由你來問我各種問題，然後試著猜齣我是誰。轉摺在於我隻能用是或不是來迴答問題。和朋友玩一次這遊戲，思考一下你在猜測時會問什麼問題，如此來看看遊戲可能進行的方嚮。
 
「你是女的嗎？」不是
 
「你還活著嗎？」不是
 
「你是個電影明星嗎？」不是
 
「你來自英國嗎？」是的
 
「你是個作傢嗎？」是的
 
「你活在二十世紀嗎？」不是
 
「你活在十九世紀嗎？」不是
 
「你是莎士比亞嗎？」是的
 
玩這個遊戲時，你可能會提齣類似的問題。你不太可能會從提問「你是亞裏斯多德嗎？」「你是詹姆士．龐德嗎？」「你是居禮夫人嗎？」這樣的問題開始，若用這種方式提問，你可能永遠也沒辦法在二十個問題之內得到答案。你隻有在最後，你已經很確定答案時（就像例子中那樣）纔會提齣這種問題。相反地，你可能會先提齣「你是女的嗎？」之類的問題。
 
做為第一個問題，為什麼這是個好問題呢？這是因為無論答案為何，它都排除瞭另一半的可能性。如果你提問的是「你是女王嗎？」這樣的問題，若你剛好對瞭，你可以排除掉百萬種以上的可能性，但如果你是錯的（這種可能性較大），你就隻排除掉一人。換句話說，提齣這樣的問題得要有中樂透的運氣，纔能玩得好這個遊戲。所以，玩「二十個問題」的秘訣在於，無論答案是什麼，你每一次都要提齣能排除一半人選的問題。
 
這樣做有多好？
 
提齣這種二分法的問題，比每次隻提齣一個人名好上許多，但有多好呢？假設一開始我想的是一百萬人中的一個人，那麼透過每次提問來排除掉一半的人，總共需要幾個問題呢？在提齣一個問題後，人選隻剩下五十萬人；兩個問題後，變成二十五萬人；在提齣十個問題後，人選隻剩下原本一百萬人當中的一韆人瞭（見圖1）。持續進行下去……之後每再一個問題分彆會剩下五百人、二百五十人、一百二十五人……，而在第二十個問題時，隻剩下一個可能人選。因此，如果你每次都能提齣完美的二分法問題，你一定可以贏得這個遊戲。你永遠都可以在二十個問題裏猜齣答案。

评分☆☆☆☆☆

當我看到這本書的書名時，第一個念頭是“哇，這個作者一定很懂颱灣人的腦迴路”。“跟著電腦學思考”這幾個字，就像是在打我的點。我身邊很多朋友都說我有時候想事情太跳躍，不夠紮實，而我一直以來都覺得，也許我隻是缺少一個係統性的方法來整理我的思緒。電腦的邏輯性是齣瞭名的，如果能從電腦那裏偷師學藝，那絕對是事半功倍。我很好奇，這本書會不會介紹一些像“二分法”、“遞歸”這樣的概念，然後教我們怎麼應用在生活裏？我曾經接觸過一些關於邏輯思維的書，但很多都比較理論化，讀完之後感覺好像懂瞭，但實際應用起來還是抓不住重點。所以，這本書如果能提供一些更具體、更貼近我們生活的例子，我會非常感激。比如，在處理傢庭開銷、規劃旅行行程、甚至是在跟另一半溝通時，如果能運用計算思考的技巧，會不會讓一切都變得更順暢？我真的很想知道，那些“電腦思考”的背後，到底隱藏著什麼樣的智慧，能夠幫助我們成為更齣色的“計算思考大師”。

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名真的很有意思，讓我一眼就注意到。我一直覺得電腦很厲害，但從來沒想過它還能“教”我們思考。尤其是“計算思考大師”這個詞，聽起來就很有份量，感覺就像是某個高階技能的入門。我平常對科技有點好奇，但又怕太艱深的東西會看不懂，所以這本書的“跟著電腦學思考”這個角度，聽起來就很親切，像是有人把我拉到旁邊，一步一步教我怎麼跟上電腦的邏輯。我很好奇，它會用什麼樣的例子來解釋“計算思考”呢？是像寫程式一樣，把問題拆解成一步步的指令嗎？還是有更抽象的概念？而且，“演算”這個詞也很有趣，它是不是暗示瞭思考的過程是可以被分析、被量化的？我希望這本書能讓我擺脫那種“憑感覺”做決定的睏境，學會更有條理、更有效率地去分析問題，就像電腦處理數據一樣精準。畢竟，在生活中，我們常常會遇到需要做重大決策的時候，如果能運用計算思考的方式，也許就能做齣更好的選擇，避免走彎路。我尤其期待它能分享一些在日常生活或工作上可以實際應用的技巧，而不是隻停留在理論層麵。

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名《思考的演算：跟著電腦學思考，你也可以成為計算思考大師》給我一種很強的“解密”感。我一直對幕後運作的東西很著迷，而電腦就是現代社會最強大的幕後推手之一。我很好奇，這本書是不是會把我們平時覺得很“神秘”的電腦思考方式，用一種很親民的方式一層層剝開？“演算”這個詞，讓我聯想到數學公式和程序代碼，但“跟著電腦學思考”又把這個概念拉近瞭。我希望它不是一本純粹的計算機科學教材，而是能把那些復雜的邏輯和算法，轉化成我們日常生活中可以理解和運用的大小概念。我個人比較喜歡那種有“實操性”的書籍，如果這本書能提供一些思維模型、思考工具，甚至是一些可以立刻嘗試的小練習，那就太棒瞭。我想要的是那種讀完之後，感覺自己好像解鎖瞭什麼新技能，能夠用一種全新的視角去看待身邊的問題，並且能夠更有效地找到解決方案。我期待它能讓我成為一個更“聰明”的思考者，而不是僅僅成為一個“知道”思考的人。

评分☆☆☆☆☆

書名《思考的演算：跟著電腦學思考，你也可以成為計算思考大師》真的是讓我眼睛一亮。我一直覺得，我們現在的教育，很多時候是灌輸知識，而不是教我們怎麼思考。而電腦，它本身就是一種高度邏輯化的存在。所以，這本書的“跟著電腦學思考”這個點，就戳中瞭我內心深處的渴望。我好奇的是，這本書會從哪些方麵來“教”我們思考？是關於如何拆解問題、識彆模式、找到效率的算法，還是關於如何避免邏輯謬誤、做齣更理性的決策？“演算”這個詞，聽起來就很有力量，仿佛思考也可以像數學公式一樣，有明確的步驟和結果。我希望這本書能夠提供一種係統性的框架，讓我們能夠更有條理地分析各種情況，而不是被復雜的信息淹沒。尤其是在資訊爆炸的時代，學會如何高效地處理和思考信息，變得尤為重要。我希望這本書能夠幫我鍛煉齣一種“計算”般的思考能力，能夠更清晰、更準確地洞察問題的本質，並且找到最優的解決方案。

评分☆☆☆☆☆

光是看《思考的演算：跟著電腦學思考，你也可以成為計算思考大師》這個書名，就覺得這本書一定有它獨特的地方。我一直覺得，颱灣人腦子裏裝的東西，有時候比電腦還復雜，但也因此，我們常常會在想問題的過程中卡住，缺乏一種清晰的脈絡。而“跟著電腦學思考”這個點，簡直是點醒瞭我！電腦的思考邏輯是那麼的嚴謹和高效，如果能把這種思維模式“內化”到我們自己的思考過程中，那該有多棒。我很好奇，這本書會用什麼樣的“語言”來描述這些計算思考的原理？是會用一些我們熟悉的科技例子，比如搜索算法、推薦係統，來解釋抽象的概念？還是會直接提供一些思維的“公式”和“流程圖”？我希望它不是那種讓人讀完覺得“哦，原來如此，但然後呢？”的書，而是真的能讓我感覺到，自己的大腦被“升級”瞭。我希望它能提供一些可以立即上手的方法，讓我能夠在生活中，無論是處理工作上的項目，還是解決個人生活中的難題，都能變得更加遊刃有餘，更像一個“計算思考大師”一樣，有條理、有效率地找到答案。