CS 101：计算机科学导论

计算机科学虽然是一门新兴学科，但在过去的几十年里发展迅猛，很快占领了学术前沿，也占领了我们每个人的生活。现如今我们接触的一切电子设备都与计算机科学有关，手机、电脑、路由器、微信、邮件、互联网，难道你就不想知道它们是怎么运行的吗，它们背后有什么理论什么设备做支撑吗？

本课程将带你走进计算机科学的大观园，穿枝拂叶兮走马观花。我们将遍访名宿，感悟计算机系统的历史；上下求索，剖析计算机科学的灵魂；九天揽月，从压缩加密看到通信协议；按图索骥，追寻图形图像的秘密……

这是一门“目录式”的课程，将为你介绍计算机科学的主要分支，为之后选择感兴趣的方向深入学习打下基础。

教学模式

内容丰富形式多样的讲解

深入理解计算机科学的精髓

简单明了的图形演示

轻松触及计算机科学的灵魂——算法

如影随形的伴随编程课

只为带你领略编程语言之美

教学团队

张登奎

北京邮电大学硕士

研究方向：多媒体处理和深度学习

适合人群与学习预期

同学们可以将这门课作为入门课程进行学习，选择喜欢的方向继续深入。一定的数学基础和编程经验，可以帮助同学们更好更快地理解、掌握这门课的内容，但不做强制要求。

完成这门课的学习，同学们会对计算机科学的各个分支有一定了解，包括计算机科学综述、人机交互、算法、编程语言、计算机系统、数据加密、压缩和误差控制、形式语言与自动机、计算机图形学、计算机视觉、人工智能、网络通信协议、软件工程。在此基础上，可以为同学们后续选择深入学习的方向提供指导和帮助。

课程目录

引言

计算机科学是一门综合性学科，这一章我们将为大家讲解计算机科学的基本问题，并对之后各个章节逐一简介，为之后的学习打下一定基础。

人机交互

人机交互是一门研究人与机器沟通交流的学科，那么不可避免地我们会研究人的心理和行为习惯。在这一章中，我们将为大家介绍人机交互的基本概念、基本任务，教会大家如何分析用户特征，利用理论知识对人机交互进行评估，最后会为大家介绍一些提高人机交互设计的方法。

计算机科学的灵魂——算法

算法是计算机科学的灵魂。那么这个灵魂是好还是坏，这个灵魂的基本内容都有什么，以及如何构建这个灵魂呢？在这一章中，你将对算法有一个初步的了解。

程序语言初探

在这章里，将会借助 Python 语言为你介绍一些编程语言的基本知识，并介绍其他常见的编程语言，了解编程语言的层级结构。

计算机系统

计算机系统由计算机硬件、数据和计算机软件组成，它的发展离不开几位关键人物的贡献，我们会为大家介绍计算机的“爸爸”们已经他们的成就及影响。另外，我们还会介绍各类数据在计算机中如何储存，并介绍简单的数据结构。

数据加密、压缩、误差控制

数据的加密、压缩和误差控制是存储和传输数据过程中需要考虑的问题。这一章会介绍无损/有损压缩、凯撒密码、密钥体系和哈希等内容。

形式语言与自动机

形式语言与自动机是计算机科学中重要的数学工具。这一章中我们将介绍代码从编译到执行的过程、有限状态自动机及其对应的文法以及如何构建有限状态自动机。

计算机图形学

计算机图形学是一门关于显示的艺术，是像素和数学计算的有机结合。在这一章中，我们将为大家介绍像素、线段、多边形及曲线的绘制和染色方法，以及如何利用矩阵运算将图形平移、旋转和缩放，最后还将简要介绍虚拟现实技术。

计算机视觉

计算机视觉是目前计算机科学最火热的领域之一。在这一章中我们首先讲它与计算机图形学的异同，再介绍图像噪声及降噪，然后学习颜色、边缘等特征的提取，最后理清物体检测、物体识别、人脸检测和人脸识别的具体内容及它们的关系。

人工智能

这一章我们将从聊天机器人说起，谈谈图灵测试再人工智能中的重要作用，再介绍机器学习、人工神经网络和深度学习等人工智能的方法和技术。

网络通信协议

网络通信协议是计算机通信的基石。这一章中，我们将在介绍 TCP/IP 模型的基础上，为大家讲解应用层协议 HTTP 和 IMAP、传输层协议 TCP 和 UDP 以及网络层协议 IP，让大家对网络通信协议的架构和基本内容有所了解。

软件工程

软件工程是计算机科学难以避开的一个重要分支。任何软件的开发都应该遵循需求分析、软件设计、软件测试的步骤，任何软件的开发都应该遵循某个生命周期模型，任何软件的开发都应该建立并完善文档。

购买课程后可永久访问课程内容，并包含一年的答疑服务。

在课程学习期间遇到问题，可以直接在「问答」中提出，助教承诺在 24 小时内予以回答。