看后总结(Introduction to Computer Science and Programming,MIT 600)

       本周由于前一半在忙实验室汇报，后面还带了家教，所以暂时还未完成全部课程学习。不过基本已经学完了，只剩最后两课。现先给出已看课程的总结。

       5月22日更新，已看完所有视频，收获良多，下面的任务是看算法和刷题，总结已更新完毕。个人也做了50多页的笔记，以后还是要温故的。

       总体上，看这个视频花了较长时间。看的是2014版，没有中文字幕，不过语言整体上较为清晰易懂。因为花了大量时间做笔记和编程练习，所以整体上进度较慢。做笔记一方面是总结以便以后查看，一方面也当是练习英语了。演讲人是William Eric Grimson，今天心血来潮查了一下，是个大牛，IEEE，AAAI和ACM fellow，最近几年还当了MIT的校长。讲的内容逻辑很清晰，虽然用的是Python语言，但思想是共通的，把程序设计的主要思想都给涵盖了。有个小缺陷，就是视频里基于的是Python2，用新的Python Interpreter有些地方会报错，需要自己上网查阅修改。

       下面这个视频课程需要注意的几个内容。首先，本门计算机科学和编程入门课程使用的语言是Python，演讲人也给出了原因：语法简单易学，解释型语言(bug容易定位)，不用进行内存管理。这样，初学者可以把更多的精力集中于理解思想，而不是浪费在细节上(吐槽下C++)。而且，需要指出的时，随着存储和计算能力的大幅提高，modernstyle programming language都将趋向Python这样的风格，更人性化，而不是为了点内存锱铢必较。其次，本文希望突出的几个重点：系统性，算法及其复杂度，抽象。其中，系统性是指一个人编写，测试，调试代码的整体行为，是一个coder的基本功。而抽象，是演讲者所一直强调的computationalthinking的核心，包括如何将实际问题化简为已有成熟解法问题的集合的形式，如何降低代码的耦合方便日后修改，如何分离实现和使用等。算法及其复杂度则是另一个需要花费大量时间的领域，一个好的算法，能将一个看似复杂的问题解的清晰易懂，对于常见算法的熟知是一项基本功。最后，对于程序设计，递归和迭代的思想很重要，面向对象编程的现代编程风格也是需要仔细理解体会的。

       下文仅给出每节课的总结，按课分类。

2017.05.06  Lesson 1     Introduction to this subject

1. 给出了本节课的目标： 1)善于用计算机实现自己的想法,2)学会computational thinking

2. 介绍了计算机的功能，局限和基本结构

3. 讲述了编程语言的语法(Syntax),静态语义(Static Semantics)和语义(Semantics),与自然语言做对比，并指出编程中可能出错的地方。

2017.05.07 Lesson 2    Introduction to Python

1. 介绍了语言的分类：low level  or high level; compiled or interpreted及其各自特点，指出本课程将采用高级解释性语言——Python

2. 讲述了Python的入门知识：object，scalar object(int,float,bool),表达式(expression),运算符(operator),类型转换，对象—值绑定，non-scalar objects(strings)

3. 介绍了Python的程序，首先介绍了直线程序(straight-line programs)和条件语句(conditional statements)

2017.05.08 Lesson 3  Iteration(迭代)

1. 首先接着上次的if语句，讲述了迭代的概念，并给出了迭代的方法：while和for循环

2. 讲述了循环特性，介绍了十进制整数和浮点数转二进制的方法

3. 讲述了3种求一非负数平方根的方法：穷举法(Exhaustive Enumeration),二分搜索法(Bisection Search),牛顿法(Newton-Raphson)

2017.05.09 Lesson 4 函数(Functions)

1.  指出了循环结构的缺点，并说明还需要一种更为抽象的概念——函数

2.  介绍了Python中函数的定义，函数调用，返回值及优势

3.  说明了模块化设计，建议将函数封装，然后用import在其他文件中调用

2017.05.10 Lesson 5 递归(Recursion)

1. 引入递归函数，并给出递归的数学论证——数学归纳法

2. 给出了几个典型的递归应用：数乘，河内塔(Towers of Hanoi), Fibonacci数列和回文

3. 最后介绍了用global定义全局变量，并告之慎用

2017.05.10 Lesson 6 复合数据类型(Compound Data Types)

1. 本章主要介绍了三种Python中常用的复合数据类型和函数的一些特性。

     1) tuple:有序元素序列，元素类型不限(可混合类型);

     2) list:   基本同tuple，区别在于list可以修改，增减其中元素

     3) dictionary: 无序元素序列，元素为对，其中key要求为不可变类型(即不能为list这类)

2.说明Python中函数为第一类对象，可作为list元素，可用map(C++中函数为第二类对象)

2017.05.11 Lesson 7   测试和调试(Testing and Debugging)

1. 本节主要讲述了代码的testing(确定bug)和debugging(修复bug)

2. 给出了testing的方法：分类并确定testing suite(测试集),并说明了分裂的原则和方法(黑箱，白箱),及进行测试的流程和工具

3. 介绍了bug的分类和debug的技巧

3. 最后花大篇幅介绍了如何用二分查找和print语句 来debug。

2017.05.12 Lesson 8  Exceptions(异常)和Assertions(声明)

1. 说明了excepton的定义和处理方法

2. 讲演了Python处理异常的方法: try, except 语句

3. 介绍了Python中异常的分类；介绍了 else和finally语句，以及raise语句

4. 示范了防错性程序设计，即assert语句的使用

2017.05.18 Lesson 9 Algorithm Complexity(算法复杂度)

1. 提出了复杂度的概念，衡量算法复杂度的方法，并着重介绍了大O记法(关注最差情形的时间复杂度衡量方法)

2. 对常见的大O复杂度进行了详细解读和应用实例，并进行对比

2017.05.19 Lesson 10 Search Algorithms(搜索算法)

1. 首先介绍了解决问题的思路:将复杂问题简化，并用成熟的算法给出方案

2. 确定了在数据结构无序状态下，只能做到线性查找，复杂度O(n)

3. 说明对sorted lists，二分查找复杂度为O(logn),效率很高。是否排序+二分取决于查找的频次

4. 介绍了几种排序算法：选择O(n方), 归并O(n),及哈希O(1)

2017.05.20 Lesson 11 OOP(面向对象编程)

1. 本节重新讲解了object，介绍了OOP，以及用class关键字实现创建类及新类型。

2. 说明了OOP的意义：抽象与封装，分离实现(implemention)和应用(use),及其优势

3. 详述了用class关键字创建新类型，给出了其具体实现的过程

4. 讲述了方法(method,类成员函数)的重载和定义，并举实例说明

Lesson 12为5个人讲述计算机跨学科应用的介绍，跳过

2017.05.21 Lesson 13 OOP and Inheritance(继承)

1. 讲述了类继承体系和替换原则(类成员函数重载，C++中用virtual)

2. 讲演了一个复杂的类继承实例：Person, MITPerson, Grades

3. 介绍了Generators及其意义 

2017.05.22 Lesson 14 Tree

1. 介绍了树的定义，二叉树和树搜索算法:DFS,BFS

2. 讲演了决策树，详细说明了用Python语言和树结构解决背包问题的算法

3. 最后介绍了避免死循环的方法

2017.05.22 Lesson 15 Conclusion

1. 最后一节对本门课程的内容进行了总结，并为未来的学习指明了方向

2. 重申了一下computational thinking: Abstraction，Automation and Algorithms

3. 高度概括了本书的主要内容：1)语言—Python；2)程序(write,test and debug)；3)Estimating Complexity；

                                                   4)Abstraction(solve problems with programs)； 5)Algorithms