启程——本文逐渐完善中...

三个普适性主题：系统的问题解决方式，抽象能力，以及将计算思维作为思考世界的一种方式。

应当学会以下技能

初级技能

• 使用语言进行编程与计算

• 学会系统性地组织编写调试中等规模的程序；

• 理解算法复杂度

• 将模糊的问题转化为明确的计算方法，以此解决问题，并对这个过程有深刻的理解；

• 掌握一些有用的算法以及问题简化技术

中级技能

• 对于那些很难得到封闭解的问题，知道如何使用随机性和模拟技术进行清晰阐述；

• 学会使用计算工具（包括简单的统计，可视化以及机器学习工具）对于数据进行理解与建模。

编程本身就是一件非常困难的事情。正如那句名言所说：“在几何中，没有为国王铺设的大道”。对于编程而言，没有捷径可走。想学会的话，得练，得多练，得用心练！

计算机只能用来做两件事，执行计算与保存结果，但是它把这两件事做到了极致。世界上第一台通用电子计算机ENIAC为科学家们提供了一种不同于之前任何计算器的工具，先前在手动计算器上花费12小时的弹道计算可以在30秒内完成（因此被称为比炮弹还快），但是每秒也仅能执行几千次计算。而现在常见的台式机与笔记本电脑每秒钟大概可以执行十亿次计算。许多问题被证明可以通过计算机来解决（当然也有不能通过计算机来解决的）。

希望大家可以熟练地将计算思维应用到解决工作学习生活的问题中。

所有的知识可以被归结为两类：陈述性知识，程序性知识。

陈述性知识由对事实的描述组成。例如：若y×y=x，则x的平方根就是数值y。这就是对事实的描述，但是它并没有告诉我们怎样求出平方根。

程序性知识说明如何做，描述了信息演绎的过程。例如告诉我们怎么样求出平方根（引用[2]中的描述是说亚历山大的海伦第一次提出如何计算一个数的平方根）。方法如下

1. 随机选择一个数g；
2. 如果g×g的符合达到x的精度，那么停止计算，g就是x的平方根；
3. 否则，选择一个新的数字(g+x/g)/2;
4. 将（3）中选择的新数字作为g，然后重复（1）~（4）的过程，直到g×g的符合达到x的精度时停止。

算法：以上这个方法描述了一系列简单的步骤，以及一个控制流，用来确定某个步骤在什么情况下得以执行。这种描述的方式称为算法（这里说的比较通俗，没有给出算法的形式化定义，想仔细探究的去看算法的百科吧，附带谈一下科学史，算法这个词源于波斯数学家穆罕默德-穆萨-阿尔-花剌子模）

世界上目前存在几百种编程语言，没有哪一门语言是最好的（尽管你可以数出一些最差的）。每门语言都有自己的长处。

每种编程语言都有基本结构，语法，静态语义，语义。

我们举个栗子：就拿英语来说，它的基本结构是单词，语法则是来描述那些单词放在一起可以组成通顺的句子，静态语义则定义了哪些句子是有意义的，语义则定义了句子的实际含义。

下面是更加详细的解说；

英语的基本结构，比如：

英语的语法定义了字符和符号组成句子的正确形式,比如：

<代词><系动词><形容词>的形式在语法上是有效的,而<名词><名词><名词>这样的句子形式在语法上是不对的。

英语的静态语义定义了哪些语法有效的句子是有意义的，比如：

英语中I are big.这个句子符合语法<代词><系动词><形容词>的形式，但是它不是有效的句子，因为are是复数形式，而代词I是单数，这在静态语义上是无效的。

语义为每个语法正确又没有静态语义错误的句子关联一个含义，比如：

在自然语言中许多句子是模棱两可的。比如句子I cannot praise this student too highly可以是一种赞扬也可以是一种批评，而编程语言是被精心设计过的，所以每个语言都只有一种确切的含义（所以不用担心相同的程序执行时会出现不同的结果，这可是编程语言很重要的一个特性呢）。

编写程序会出现的错误

语法错误是最常见的错误，但危害性最小。每种严谨的编程语言都会尽力去检查语法错误，绝不允许用户运行有语法错误的程序。大多数情况下，语言系统都会给出足够明确的提示，指出错误的位置，让用户懂得如何修复错误。

静态语义错误比较复杂，但是一般编程语言会做很多的静态语义检查，但是不一定会捕捉所有的静态语义错误。这些错误如果没有检测出来，程序的运行结果往往是不可预知的。

通常我们不会说出现语义错误。如果一个程序没有语法错误，也没有静态语义错误，那么它就具有某种含义，也就是语义。

初学者遇到的困难

初学者学习一门新的编程语言时，最常遇到的问题是记不住编程语言的关键字与语法结构，很遗憾没有快速记住和掌握它们的捷径，只能靠多练。最常遇到的错误是语法错误，但是语法错误的危害性却是最小的，也是最容易排查的，所以刚开始学习编程的时候不要怕犯错，不要过于追求程序的完美，即便犯错了也是能很快纠正的，犯的错多了自然就掌握啦，总不至于会在同一个地方跌倒一千次吧，相信自己一定能成功地掌握的(๑•̀ㅂ•́)و✧。

[1]python编程导论第二版，John V.Guttag著，陈光欣译

[2]Introduction to Programming in Python : An Interdisciplinary Approach

[3]Celebrating Penn Engineering History: ENIAC,https://www.seas.upenn.edu/about/history-heritage/eniac/,2018.12.29