1.2.1 计算思维的基本原则

### 1.2.1 计算思维的基本原则 计算思维建立在计算机的能力和限制之上，这是计算思维区别于其他思维方式的一个重 要特征。用计算机解决问题时必须遵循的基本思考原则是：既要充分利用计算机的计算和存 储能力，又不能超出计算机的能力范围。 例如，能够高速执行大量指令是计算机的能力，但每条指令只能进行有限的一些简单操 作则是计算机的限制，因此我们不能要求计算机去执行无法化归为简单操作的复杂任务。又 如，计算机只能表示固定范围的有限整数，任何算法如果涉及超出范围的整数，都必须想办 法绕开这个限制。再如，计算机的主存速度快、容量小、靠电力维持存储，而磁盘容量大、 不需要电力维持存储但存取速度慢，因此涉及磁盘数据的应用程序必须寻求高效的索引和缓 冲方法来处理数据，以避免频繁读写磁盘。 虽然计算思维有自己的独特性，但它同时也吸收了其他领域的一些思维方式。例如，计 算机科学家像数学家一样建立现实世界的抽象模型，使用形式语言表达思想；像工程师一样 设计、制造、组装与现实世界打交道的产品，寻求更好的工艺流程来提高产品质量；像自然 科学家一样观察系统行为，形成理论，并通过预测系统行为来检验理论；像经济学家一样评 估代价与收益，权衡多种选择的利弊；像手工艺人一样追求作品的简洁、精致、美观，并在 作品中打上体现本人风格的烙印。 计算思维是人的思想和方法，旨在利用计算机解决问题，而不是使人类像计算机一样做 事。作为“思想和方法”，计算思维是一种解题能力，一般不是可以机械地套用的，只能通过 学习和实践来培养。计算机虽然机械而笨拙，但人类的思想赋予计算机以活力，装备了计算 机的人类利用自己的计算思维能够解决过去无法解决的问题、建造过去无法建造的系统。