计算机科学导论/陈以农/基于机器人的实践方法

陈以农主编的《计算机科学导论(基于机器人的实践方法)》是为大学本科计算机科学和计算机工程专业编写的入门教材，也适用于机械、电气、电子、测控，自动化等专业。教材以培养学生对工程专业的兴趣为知名品牌，培养问题解决能力为目标，内容丰富有趣，从具体到抽象，简单易学，却具有挑战。与其他的计算机科学和工程导论教材不同，本教材以动手实验为中心向概念拓展。实验的设计以理论为基础，以系统化的工程项目开发过程为指导，以人性化团队合作为框架解决每一个工程问题。《计算机科学导论(基于机器人的实践方法)》以近期新图形化编程语言为工具，机器人实验、手机应用和Web应用的开发既有趣、又实用，从浅到深，步步为营，每周一章，从问题到答案，概念清晰，实验步骤详尽。本教材使用的所有开发环境和教辅资源均可免费在教学中使用。本课程内容已经在多所大学教授多年。

序
作者简介
前言
教学建议
第1章  团队建设和职业发展机会/1
1.1  团队建设活动/1
1.1.1  合作模式/1
1.1.2  团队组建练习/1
1.2  计算机科学和工程的职业发展机会/1
1.2.1  相关的计算机课程体系/2
1.2.2  国内IT行业就业形势分析/2
1.2.3  国外计算机相关行业职位及就业形势分析/5
1.3  职业机会练习/7
1.3.1  工程方向的职业机会/7
1.3.2  软件工程方向的职业机会/8
1.3.3  计算机和数学领域的职业机会/8
1.3.4  美国最好的职业/8
第2章  机器人开发环境和VPL入门/9
2.1  预备知识/9
2.2  实验前测验/14
2.3  实验任务/16
2.3.1  显示“Hello World”/16
2.3.2  最喜爱的电影/18
2.3.3  字符串长度/20
2.3.4  使用Switch块求字符串长度的程序/22
2.3.5  创建一个While循环块/23
2.3.6  创建活动模块/26
2.3.7  Drive-By-Wire仿真/28
2.3.8  改进驾驶体验/30
第3章  计算机组成与逻辑设计/32
3.1  预备知识/32
3.2  实验前测验/37
3.3  实验任务/38
第4章  计算机系统和设计/42
4.1  预备知识/42
4.1.1  计算机系统分类/42
4.1.2  计算机的基本组成形式/43
4.1.3  计算机工作的基本原理/44
4.1.4  Intel通用计算机架构/45
4.1.5  多样的并行处理技术/47
4.1.6  Tick-Tock/48
4.1.7  CPU微架构/48
4.2  实验前测验/49
4.3  实验任务/50
4.3.1  构建2-1多路选择器 /50
4.3.2  构建4-1多路选择器/53
4.3.3  构建一位ALU/54
4.3.4  测试一位ALU/55
4.3.5  使用Counter Service产生自动测试用例（选作题）/55
第5章  遥控机器人的设计和触摸传感器/56
5.1  预备知识/56
5.1.1  传感器和执行器/56
5.1.2  NXT智能块/57
5.1.3  蓝牙连接/58
5.1.4  VPL程序与机器人之间的对应关系/59
5.2  实验前测验/59
5.3  实验任务/60
5.3.1  组装机器人/60
5.3.2  建立机器人与计算机之间的通信/61
5.3.3  用Drive-By-Wire控制机器人/61
5.3.4  触摸传感器/63
5.3.5  协调触摸传感器和马达/64
第6章  机器人执行器的设计与构造/66
6.1  机器人设计项目的目标与任务/66
6.1.1  问题描述和需求/66
6.1.2  文档/67
6.1.3  任务/67
6.1.4  评测和打分/67
6.2  实验前测验/68
6.3  实验任务/69
6.3.1  从正式的会议规范开始/69
6.3.2  头脑风暴得出解决方案/69
6.3.3  决定行动方案/69
6.3.4  实现解决方案/69
6.3.5  对机器人的手臂编程/69
6.3.6  含执行器控制的Drive-By-Wire/71
6.3.7  测试和评价：用测试数据完成KTDA表/72
6.3.8  提交会议纪要/72
第7章  事件驱动编程与传感器的编程/73
7.1  预备知识/73
7.1.1  引言/73
7.1.2  事件驱动编程 /73
7.1.3  传感器/75
7.1.4  相扑机器人的算法/76
7.1.5  穿越迷宫的算法/77
7.1.6  VPL代码分析和个案研究/78
7.2  实验前测验/79
7.3  实验任务：传感器的编程与相扑机器人/80
7.3.1  正式会议和会议纪要/80
7.3.2  使用触摸传感器来检测和躲避障碍物/80
7.3.3  使用光传感器来检测和躲避障碍物/81
7.3.4  使用光传感器实现基本相扑算法/82
7.3.5  使用光传感器和触摸传感器实现相扑算法/83
7.3.6  使用光传感器、触摸传感器和超声波传感器实现相扑算法/83
7.3.7  模拟的传感器和迷宫算法1：看侧前方的算法/83
7.3.8  模拟的传感器和迷宫算法2：使用模块化设计/85
7.3.9  在程序里增加触摸传感器（选做练习）/88
第8章  用有限状态机解决迷宫问题/90
8.1  预备知识/90
8.1.1  有限状态机/90
8.1.2  Right-Then-Left算法的实现/93
8.2  实验前测验/98
8.3  实验任务/98
8.3.1  在VPL中实现基本的自动售货机/98
8.3.2  在仿真的迷宫中实现一个仿真机器人/99
8.3.3  使用超声波传感器来检测和避开障碍物/99
8.3.4  从虚拟现实到物理环境/100
8.3.5  改进算法性能/101
8.3.6  作业提交的要求/102
第9章  优化自治迷宫算法/103
9.1  迷宫算法的评估/103
9.2  实验前测验/105
9.3  实验任务/106
9.3.1  讨论和会议纪要/106
9.3.2  使用2个距离值的自治编程/106
9.3.3  改进算法性能/106
9.3.4  使用距离传感器和触摸传感器实现沿墙走的算法/106
9.3.5  使用超声波传感器的相扑机器人/107
第10章  机器人现场测试和机器人比赛准备/108
10.1  准备工作/108
10.2  实验任务/108
10.2.1  讨论和会议纪要/108
10.2.2  寻宝比赛/108
10.2.3  迷宫导航比赛的实践/108
10.2.4  相扑机器人比赛的实践/108
10.2.5  完成会议纪要/109
10.2.6  使用游戏操作杆远程控制寻宝比赛/109
第11章  机器人比赛/114
11.1  寻宝/114
11.2  自治迷宫遍历/114
11.3  相扑机器人/115
11.4  其他类型的比赛和应用/115
第12章  Android手机App的开发/116
12.1  预备知识/116
12.2  实验前测验/117
12.3  Android手机编程与实验/118
12.3.1  Hello World/118
12.3.2  Magic 8 Ball/119
12.3.3  Paint Pic/120
12.3.4  摩尔泥游戏/120
12.3.5  股票报价/120
12.3.6  股票走势/120
12.3.7  记忆游戏/123
12.3.8  定义你的新App/123
第13章  Web应用的开发/124
13.1  预备知识/124
13.1.1  编程的基本概念/124
13.1.2  面向服务的架构的基本概念/128
13.1.3  编程环境Visual Studio/129
13.2  实验内容/131
13.2.1  开始使用Visual Studio开发环境和C#/131
13.2.2  创建你自己的Web浏览器/134
13.2.3  创建一个Web应用程序/135
13.2.4  创建一个在线自动售货机/139
13.2.5  使用加密/解密服务建立一个安全应用程序/142
第14章  移动计算/146
14.1  预备知识/146
14.2  Windows手机编程与实验/147
14.2.1  练习：创建一个Windows Phone Application项目/147
14.2.2  设计用户界面/149
14.2.3  单步调试执行/151
14.2.4  手机旋转/152
14.2.5  手机动画程序/153
14.2.6  MainPage.xaml的代码/157
14.2.7  Windows Phone猜数游戏/159
14.2.8  面向服务的计算和Windows Phone应用/159
第15章  演讲文稿设计/164
15.1  实验前的准备/164
15.1.1  组织演讲稿的技术内容/164
15.1.2  演示幻灯片设计/165
15.1.3  用Excel求解模型和创建图表/166
15.1.4  演示幻灯片的评价和评分标准/167
15.2  实验前测验/167
15.3  实验任务/168
15.3.1  截屏和图片的编辑/168
15.3.2  插入视频/168
15.3.3  使用Excel求解模型和创建图表/168
15.3.4  复制和特殊粘贴/170
15.3.5  正式会议中会议纪要和幻灯片设计/170
15.3.6  创建PPT幻灯片/170
15.3.7  幻灯片制作的分工/171
第16章  演讲和演讲评分/172
附录  机器人课程设计项目和比赛规则/173
参考文献/184