計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論

1、第第12章章 計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論12.1 什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論 12.2 計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)形態(tài)計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)形態(tài) 12.3 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念 12.4 計(jì)算機(jī)學(xué)科的系統(tǒng)科學(xué)方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的系統(tǒng)科學(xué)方法12.5 計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法 什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論什么是計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論 n方法論在層次上有：哲學(xué)方法論、一般科學(xué)技方法論在層次上有：哲學(xué)方法論、一般科學(xué)技術(shù)方法論、具體科學(xué)技術(shù)方法論。術(shù)方法論、具體科學(xué)技術(shù)方法論。n計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論是在哲學(xué)方法論和一般科學(xué)是在哲學(xué)方法論和一般科學(xué)技術(shù)方法論的指

2、導(dǎo)下，對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和實(shí)技術(shù)方法論的指導(dǎo)下，對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域認(rèn)識(shí)和實(shí)踐過程中的一般方法、性質(zhì)、特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系踐過程中的一般方法、性質(zhì)、特點(diǎn)、內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律進(jìn)行的系統(tǒng)研究和理論總結(jié)。和變化規(guī)律進(jìn)行的系統(tǒng)研究和理論總結(jié)。 n計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論是認(rèn)知計(jì)算機(jī)學(xué)科的方法和計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論是認(rèn)知計(jì)算機(jī)學(xué)科的方法和工具，也是計(jì)算機(jī)學(xué)科認(rèn)知領(lǐng)域的理論體系，工具，也是計(jì)算機(jī)學(xué)科認(rèn)知領(lǐng)域的理論體系，對(duì)于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和人才對(duì)于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和人才培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義。培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義。 計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論的主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論的主要內(nèi)容 （1）學(xué)科的知識(shí)體系）學(xué)科的知識(shí)體

3、系（2）學(xué)科的）學(xué)科的3個(gè)形態(tài)個(gè)形態(tài)（3）重復(fù)出現(xiàn)的）重復(fù)出現(xiàn)的12個(gè)核心概念個(gè)核心概念 （4）典型的學(xué)科方法）典型的學(xué)科方法 計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)形態(tài)計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)形態(tài) n所謂所謂學(xué)科形態(tài)學(xué)科形態(tài)是指從事一類學(xué)科研究與發(fā)展工是指從事一類學(xué)科研究與發(fā)展工作且具有共性的文化方式。作且具有共性的文化方式。 n計(jì)算機(jī)學(xué)科不但包括總體上對(duì)算法和信息處理計(jì)算機(jī)學(xué)科不但包括總體上對(duì)算法和信息處理過程進(jìn)行研究，也包括滿足給定規(guī)格要求的有過程進(jìn)行研究，也包括滿足給定規(guī)格要求的有效而可靠的軟硬件的設(shè)計(jì)效而可靠的軟硬件的設(shè)計(jì)包括理論研究、包括理論研究、實(shí)驗(yàn)方法和工程設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)方法和工程設(shè)計(jì)。 理論形態(tài)理論形態(tài) n理

4、論理論指為理解一個(gè)領(lǐng)域中的對(duì)象之間的關(guān)系而指為理解一個(gè)領(lǐng)域中的對(duì)象之間的關(guān)系而構(gòu)建的基本概念和符號(hào)。構(gòu)建的基本概念和符號(hào)。n理論形態(tài)基于計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算科學(xué)理論形態(tài)基于計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算科學(xué)理論，廣泛采用數(shù)學(xué)的研究方法。理論，廣泛采用數(shù)學(xué)的研究方法。 （1）對(duì)研究對(duì)象的概念進(jìn)行抽象（定義）；）對(duì)研究對(duì)象的概念進(jìn)行抽象（定義）；（2）假設(shè)對(duì)象的基本性質(zhì)和對(duì)象之間可能存在）假設(shè)對(duì)象的基本性質(zhì)和對(duì)象之間可能存在的關(guān)系（定理）；的關(guān)系（定理）；（3）確定這些性質(zhì)和關(guān)系是否正確（證明）；）確定這些性質(zhì)和關(guān)系是否正確（證明）；（4）解釋結(jié)果（與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或研究對(duì)象形成）解釋結(jié)果（與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

5、或研究對(duì)象形成對(duì)應(yīng)）。對(duì)應(yīng)）。 抽象形態(tài)抽象形態(tài) n抽象（抽象（實(shí)驗(yàn)）指研究不同應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)）指研究不同應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)的模型，并判斷這些模型是否預(yù)和體系結(jié)構(gòu)的模型，并判斷這些模型是否預(yù)測了新的行為。測了新的行為。 n基于計(jì)算機(jī)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法，抽象廣泛基于計(jì)算機(jī)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法，抽象廣泛采用實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究方法。采用實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究方法。 （1）確定可能世界（環(huán)境）并形成假設(shè)）確定可能世界（環(huán)境）并形成假設(shè)（2）構(gòu)造模型并做出預(yù)言；）構(gòu)造模型并做出預(yù)言；（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)；）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)；（4）分析結(jié)果。）分析結(jié)果。 設(shè)計(jì)形態(tài)設(shè)計(jì)形態(tài) n設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是構(gòu)造支持不

6、同應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是構(gòu)造支持不同應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。n廣泛采用工程學(xué)（如建筑工程）的研究方法。廣泛采用工程學(xué)（如建筑工程）的研究方法。 （1）敘述要求；）敘述要求；（2）給定技術(shù)條件；）給定技術(shù)條件；（3）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)或裝置；）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)或裝置；（4）測試和分析該系統(tǒng)。）測試和分析該系統(tǒng)。三個(gè)形態(tài)之間的關(guān)系三個(gè)形態(tài)之間的關(guān)系 感性認(rèn)識(shí)感性認(rèn)識(shí)理性認(rèn)識(shí)理性認(rèn)識(shí)理性實(shí)踐理性實(shí)踐實(shí)踐實(shí)踐理論理論新實(shí)踐新實(shí)踐抽象抽象理論理論設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念 核心概念是核心概念是CC1991報(bào)告首次提出的，是具報(bào)告首次提出的，是具有普遍性、持久性的重要思想、原則和方法，

7、有普遍性、持久性的重要思想、原則和方法，核心概念具有如下基本特征：核心概念具有如下基本特征：（1）在學(xué)科及各分支學(xué)科中普遍出現(xiàn)；）在學(xué)科及各分支學(xué)科中普遍出現(xiàn)；（2）在理論、抽象和設(shè)計(jì)的各個(gè)層面上都有）在理論、抽象和設(shè)計(jì)的各個(gè)層面上都有很多示例；很多示例；（3）在理論上具有可延展和變形的作用，在）在理論上具有可延展和變形的作用，在技術(shù)上有高度的獨(dú)立性。技術(shù)上有高度的獨(dú)立性。 1. 綁定綁定 綁定是通過將一個(gè)對(duì)象（或事物）與其某種屬性綁定是通過將一個(gè)對(duì)象（或事物）與其某種屬性相聯(lián)系，從而使抽象的概念具體化的過程。例如，將相聯(lián)系，從而使抽象的概念具體化的過程。例如，將一個(gè)進(jìn)程與一個(gè)處理機(jī)、一個(gè)變量

8、與其類型或值分別一個(gè)進(jìn)程與一個(gè)處理機(jī)、一個(gè)變量與其類型或值分別聯(lián)系起來。這種聯(lián)系的建立，實(shí)際上就是建立了某種聯(lián)系起來。這種聯(lián)系的建立，實(shí)際上就是建立了某種約束。約束。2. 大問題的復(fù)雜性大問題的復(fù)雜性 大問題的復(fù)雜性是指隨著問題規(guī)模的增長使問題大問題的復(fù)雜性是指隨著問題規(guī)模的增長使問題的復(fù)雜性呈非線性增加的效應(yīng)。這種非線性增加的效的復(fù)雜性呈非線性增加的效應(yīng)。這種非線性增加的效應(yīng)是區(qū)分和選擇各種現(xiàn)有方法和技術(shù)的重要因素。應(yīng)是區(qū)分和選擇各種現(xiàn)有方法和技術(shù)的重要因素。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念 3. 概念和形式模型概念和形式模型 概念和形式模型是對(duì)一個(gè)想法或問題進(jìn)行形式概念和形式模型

9、是對(duì)一個(gè)想法或問題進(jìn)行形式化、特征化、可視化思維的方法。抽象數(shù)據(jù)類型、化、特征化、可視化思維的方法。抽象數(shù)據(jù)類型、語義數(shù)據(jù)類型以及指定系統(tǒng)的圖形語言，如數(shù)據(jù)流語義數(shù)據(jù)類型以及指定系統(tǒng)的圖形語言，如數(shù)據(jù)流圖和圖和E-R圖等都屬于概念模型，而邏輯理論、開關(guān)圖等都屬于概念模型，而邏輯理論、開關(guān)理論和計(jì)算理論中的模型大都屬于形式模型。概念理論和計(jì)算理論中的模型大都屬于形式模型。概念模型和形式模型以及形式證明是將計(jì)算機(jī)學(xué)科各分模型和形式模型以及形式證明是將計(jì)算機(jī)學(xué)科各分支統(tǒng)一起來的重要核心概念。支統(tǒng)一起來的重要核心概念。計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念 4. 一致性和完備性一致性和完備性 一致性

10、包括用于形式說明的一組公理的一致性、一致性包括用于形式說明的一組公理的一致性、事實(shí)和理論的一致性，以及一種語言或接口設(shè)計(jì)的內(nèi)事實(shí)和理論的一致性，以及一種語言或接口設(shè)計(jì)的內(nèi)部一致性。完備性包括給出的一組公理的完備性、使部一致性。完備性包括給出的一組公理的完備性、使其能獲得預(yù)期行為的充分性、軟件和硬件系統(tǒng)功能的其能獲得預(yù)期行為的充分性、軟件和硬件系統(tǒng)功能的充分性，以及系統(tǒng)處于出錯(cuò)和非預(yù)期情況下保持正常充分性，以及系統(tǒng)處于出錯(cuò)和非預(yù)期情況下保持正常行為的能力等。行為的能力等。計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念 5. 效率效率 效率是關(guān)于時(shí)間、空間、人力和財(cái)力等資源消耗的效率是關(guān)于時(shí)間、空間、人

11、力和財(cái)力等資源消耗的度量。在計(jì)算機(jī)軟硬件的設(shè)計(jì)中，要充分考慮某種預(yù)期度量。在計(jì)算機(jī)軟硬件的設(shè)計(jì)中，要充分考慮某種預(yù)期結(jié)果達(dá)到的效率，以及一個(gè)給定的實(shí)現(xiàn)過程較之替代的結(jié)果達(dá)到的效率，以及一個(gè)給定的實(shí)現(xiàn)過程較之替代的實(shí)現(xiàn)過程的效率。實(shí)現(xiàn)過程的效率。6. 演化演化 演化指的是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、特征、行為和功能演化指的是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、特征、行為和功能等隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的更改。這里主要指的是了解等隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的更改。這里主要指的是了解系統(tǒng)更改的事實(shí)和意義以及應(yīng)采取的對(duì)策。在軟件進(jìn)行系統(tǒng)更改的事實(shí)和意義以及應(yīng)采取的對(duì)策。在軟件進(jìn)行更改時(shí)，不僅要充分考慮更改時(shí)對(duì)系統(tǒng)各層次造成的影更改時(shí)，不僅

12、要充分考慮更改時(shí)對(duì)系統(tǒng)各層次造成的影響，還要充分考慮到軟件的有關(guān)抽象、技術(shù)和系統(tǒng)的適響，還要充分考慮到軟件的有關(guān)抽象、技術(shù)和系統(tǒng)的適應(yīng)性等問題。應(yīng)性等問題。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念7. 抽象層次抽象層次 抽象層次指的是通過對(duì)不同層次的細(xì)節(jié)和指標(biāo)的抽象層次指的是通過對(duì)不同層次的細(xì)節(jié)和指標(biāo)的抽象對(duì)一個(gè)系統(tǒng)或?qū)嶓w進(jìn)行表述。在復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)抽象對(duì)一個(gè)系統(tǒng)或?qū)嶓w進(jìn)行表述。在復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，隱藏細(xì)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)各層次進(jìn)行描述（抽象），從中，隱藏細(xì)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)各層次進(jìn)行描述（抽象），從而控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。而控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。8. 按空間排序按空間排

13、序 按空間排序指的是各種定位方式，如物理上的定按空間排序指的是各種定位方式，如物理上的定位（如網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)中的定位），組織方式上的定位位（如網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)中的定位），組織方式上的定位（如處理機(jī)進(jìn)程、類型定義和有關(guān)操作的定位）以及（如處理機(jī)進(jìn)程、類型定義和有關(guān)操作的定位）以及概念上的定位（如軟件的轄域、耦合、內(nèi)聚等）。按概念上的定位（如軟件的轄域、耦合、內(nèi)聚等）。按空間排序是計(jì)算技術(shù)中一個(gè)局部性和相鄰性的概念?？臻g排序是計(jì)算技術(shù)中一個(gè)局部性和相鄰性的概念。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念9. 按時(shí)間排序按時(shí)間排序 按時(shí)間排序指的是事件的執(zhí)行對(duì)時(shí)間的依賴性。按時(shí)間排序指的是事件的執(zhí)行對(duì)時(shí)間的依

14、賴性。例如，在具有時(shí)態(tài)邏輯的系統(tǒng)中，要考慮與時(shí)間有關(guān)例如，在具有時(shí)態(tài)邏輯的系統(tǒng)中，要考慮與時(shí)間有關(guān)的時(shí)序問題，在分布式系統(tǒng)中，要考慮進(jìn)程同步的問的時(shí)序問題，在分布式系統(tǒng)中，要考慮進(jìn)程同步的問題。題。10. 重用重用 重用指的是在新的環(huán)境下，系統(tǒng)中各類實(shí)體、技重用指的是在新的環(huán)境下，系統(tǒng)中各類實(shí)體、技術(shù)、概念等可被再次使用的能力，如軟件庫和硬件部術(shù)、概念等可被再次使用的能力，如軟件庫和硬件部件的重用等。件的重用等。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念11. 安全性安全性 安全性指的是計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)對(duì)合法用戶的響應(yīng)安全性指的是計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)對(duì)合法用戶的響應(yīng)及對(duì)非法請(qǐng)求的抗拒，以保護(hù)系統(tǒng)不

15、受外界影響和攻擊及對(duì)非法請(qǐng)求的抗拒，以保護(hù)系統(tǒng)不受外界影響和攻擊的能力。的能力。12. 折衷和結(jié)論折衷和結(jié)論 折衷指的是為滿足系統(tǒng)的可實(shí)施性而對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中折衷指的是為滿足系統(tǒng)的可實(shí)施性而對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的技術(shù)、方案所做出的一種合理的取舍。折衷是存在于的技術(shù)、方案所做出的一種合理的取舍。折衷是存在于計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域各層次的基本事實(shí)。計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域各層次的基本事實(shí)。 系統(tǒng)科學(xué)的基本概念系統(tǒng)科學(xué)的基本概念 1. 系統(tǒng)和子系統(tǒng)系統(tǒng)和子系統(tǒng) 系統(tǒng)是指由相互聯(lián)系、相互作用的若干元素構(gòu)成系統(tǒng)是指由相互聯(lián)系、相互作用的若干元素構(gòu)成的，具有特定功能的統(tǒng)一整體。系統(tǒng)可以形式化地定的，具有特定功能的統(tǒng)一整體。系統(tǒng)可以形式

16、化地定義為：義為： S=其中，其中，A表示系統(tǒng)表示系統(tǒng)S中所有元素的集合，中所有元素的集合，R表示系統(tǒng)中表示系統(tǒng)中所有元素之間關(guān)系的集合。所有元素之間關(guān)系的集合。 一個(gè)大的系統(tǒng)往往是復(fù)雜的，它通?？梢詣澐譃橐粋€(gè)大的系統(tǒng)往往是復(fù)雜的，它通?？梢詣澐譃橐幌盗休^小的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)可以形式化地定義為：一系列較小的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)可以形式化地定義為： Si=其中，其中， 。RRAASSiii,系統(tǒng)科學(xué)的基本概念系統(tǒng)科學(xué)的基本概念2. 結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)分析 所謂結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各組成部分（元素和子系統(tǒng)）所謂結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各組成部分（元素和子系統(tǒng)）之間相互聯(lián)系、相互作用的框架。結(jié)構(gòu)分析的重要內(nèi)容之間相互

17、聯(lián)系、相互作用的框架。結(jié)構(gòu)分析的重要內(nèi)容就是劃分子系統(tǒng)，并研究各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及各子系統(tǒng)就是劃分子系統(tǒng)，并研究各子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。之間的相互關(guān)系。3. 層次和層次分析層次和層次分析 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以表示為各級(jí)子系統(tǒng)和系統(tǒng)要素的層次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以表示為各級(jí)子系統(tǒng)和系統(tǒng)要素的層次結(jié)構(gòu)形式。一般來說，在系統(tǒng)中，高層次包含和支配低結(jié)構(gòu)形式。一般來說，在系統(tǒng)中，高層次包含和支配低層次，低層次隸屬和支撐高層次。明確所研究的問題處層次，低層次隸屬和支撐高層次。明確所研究的問題處在哪一層上，可以避免因混淆層次而造成的概念混亂。在哪一層上，可以避免因混淆層次而造成的概念混亂。層次分析的主要內(nèi)容有

18、：系統(tǒng)是否劃分層次，劃分了哪層次分析的主要內(nèi)容有：系統(tǒng)是否劃分層次，劃分了哪些層次，各層次的內(nèi)容，各層次之間的關(guān)系以及層次劃些層次，各層次的內(nèi)容，各層次之間的關(guān)系以及層次劃分的原則等。分的原則等。 系統(tǒng)科學(xué)的基本概念系統(tǒng)科學(xué)的基本概念4. 環(huán)境、行為和功能環(huán)境、行為和功能 系統(tǒng)的環(huán)境是指一個(gè)系統(tǒng)之外的一切與它有聯(lián)系的系統(tǒng)的環(huán)境是指一個(gè)系統(tǒng)之外的一切與它有聯(lián)系的事物組成的集合。系統(tǒng)要發(fā)揮它應(yīng)有的作用，達(dá)到應(yīng)有事物組成的集合。系統(tǒng)要發(fā)揮它應(yīng)有的作用，達(dá)到應(yīng)有的目標(biāo)，系統(tǒng)自身一定要有適應(yīng)環(huán)境的要求。的目標(biāo)，系統(tǒng)自身一定要有適應(yīng)環(huán)境的要求。 系統(tǒng)的行為是指系統(tǒng)相對(duì)于它的環(huán)境所表現(xiàn)出來的系統(tǒng)的行為是指系

19、統(tǒng)相對(duì)于它的環(huán)境所表現(xiàn)出來的一切變化。行為屬于系統(tǒng)自身的變化，同時(shí)又反映環(huán)境一切變化。行為屬于系統(tǒng)自身的變化，同時(shí)又反映環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響和作用。對(duì)系統(tǒng)的影響和作用。 系統(tǒng)的功能是指系統(tǒng)行為所引起的、有利于環(huán)境中系統(tǒng)的功能是指系統(tǒng)行為所引起的、有利于環(huán)境中某些事物乃至整個(gè)環(huán)境存在與發(fā)展的作用。某些事物乃至整個(gè)環(huán)境存在與發(fā)展的作用。 系統(tǒng)科學(xué)的基本概念系統(tǒng)科學(xué)的基本概念5. 狀態(tài)、演化和過程狀態(tài)、演化和過程 狀態(tài)狀態(tài)是指系統(tǒng)的那些可以觀察和識(shí)別的形態(tài)特是指系統(tǒng)的那些可以觀察和識(shí)別的形態(tài)特征，一般可以用系統(tǒng)的定量特征來表示，如溫度、征，一般可以用系統(tǒng)的定量特征來表示，如溫度、體積等。體積等。 演化演

20、化是指系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、特征、行為和功是指系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、特征、行為和功能等隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的變化。系統(tǒng)的演化性能等隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的變化。系統(tǒng)的演化性是系統(tǒng)的基本特性。是系統(tǒng)的基本特性。 過程過程是指系統(tǒng)的演化所經(jīng)過的發(fā)展階段，它由是指系統(tǒng)的演化所經(jīng)過的發(fā)展階段，它由若干子過程組成。過程的最基本元素是動(dòng)作，動(dòng)作若干子過程組成。過程的最基本元素是動(dòng)作，動(dòng)作不能再分。不能再分。 系統(tǒng)科學(xué)遵循的一般原則系統(tǒng)科學(xué)遵循的一般原則1. 整體性原則整體性原則 整體性原則基于系統(tǒng)要素對(duì)系統(tǒng)的非還原性（系整體性原則基于系統(tǒng)要素對(duì)系統(tǒng)的非還原性（系統(tǒng)的整體具有還原為部分便不存在的特性）或非加和統(tǒng)的整體

21、具有還原為部分便不存在的特性）或非加和性（整體不能完全等于各部分之和），是系統(tǒng)方法的性（整體不能完全等于各部分之和），是系統(tǒng)方法的根據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)和出發(fā)點(diǎn)。 2. 動(dòng)態(tài)性原則動(dòng)態(tài)性原則 動(dòng)態(tài)性原則是指系統(tǒng)總是動(dòng)態(tài)的，永遠(yuǎn)處于運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)性原則是指系統(tǒng)總是動(dòng)態(tài)的，永遠(yuǎn)處于運(yùn)動(dòng)變化之中。變化之中。 系統(tǒng)科學(xué)遵循的一般原則系統(tǒng)科學(xué)遵循的一般原則3. 最優(yōu)化原則最優(yōu)化原則 最優(yōu)化原則是指運(yùn)用各種有效的方法，從系統(tǒng)多種最優(yōu)化原則是指運(yùn)用各種有效的方法，從系統(tǒng)多種目標(biāo)或多種可能的途徑中選擇最優(yōu)系統(tǒng)、最優(yōu)方案、最目標(biāo)或多種可能的途徑中選擇最優(yōu)系統(tǒng)、最優(yōu)方案、最優(yōu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到整體優(yōu)化的目的。優(yōu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到整

22、體優(yōu)化的目的。 4. 模型化原則模型化原則 模型化原則就是根據(jù)系統(tǒng)模型說明的原因和真實(shí)系模型化原則就是根據(jù)系統(tǒng)模型說明的原因和真實(shí)系統(tǒng)提供的依據(jù)，提出以模型代替真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)提供的依據(jù)，提出以模型代替真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，達(dá)到認(rèn)識(shí)真實(shí)系統(tǒng)特性和規(guī)律的方法。達(dá)到認(rèn)識(shí)真實(shí)系統(tǒng)特性和規(guī)律的方法。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法 1. 抽象方法抽象方法 所謂抽象是一種思考問題的方式，它隱藏了復(fù)雜的所謂抽象是一種思考問題的方式，它隱藏了復(fù)雜的細(xì)節(jié)，只保留實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所必需的信息。細(xì)節(jié)，只保留實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所必需的信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分層表現(xiàn)了抽象的概念，當(dāng)我們與計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分層表現(xiàn)了抽象的

23、概念，當(dāng)我們與計(jì)算機(jī)的某一個(gè)分層打交道時(shí)，沒有必要考慮其他分層。的某一個(gè)分層打交道時(shí)，沒有必要考慮其他分層。 程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展表現(xiàn)了抽象的概念。程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展表現(xiàn)了抽象的概念。程序設(shè)計(jì)語言每前進(jìn)一個(gè)階段，語言自身就變得更抽象一些。每前進(jìn)一個(gè)階段，語言自身就變得更抽象一些。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法 2. 內(nèi)涵與外延的方法內(nèi)涵與外延的方法 內(nèi)涵與外延是哲學(xué)的兩個(gè)基本的概念。所謂內(nèi)涵是內(nèi)涵與外延是哲學(xué)的兩個(gè)基本的概念。所謂內(nèi)涵是指一個(gè)概念所反映的事物的本質(zhì)屬性的總和，也就是概指一個(gè)概念所反映的事物的本質(zhì)屬性的總和，也就是概念的內(nèi)容。外延是指概念所界定的所有對(duì)象的集

24、合，即念的內(nèi)容。外延是指概念所界定的所有對(duì)象的集合，即所有滿足概念定義屬性的對(duì)象集合。內(nèi)涵與外延的方法所有滿足概念定義屬性的對(duì)象集合。內(nèi)涵與外延的方法廣泛出現(xiàn)在計(jì)算科學(xué)的許多分支學(xué)科中，是一個(gè)能夠?qū)V泛出現(xiàn)在計(jì)算科學(xué)的許多分支學(xué)科中，是一個(gè)能夠?qū)o窮對(duì)象的集合作分類處理的方法。無窮對(duì)象的集合作分類處理的方法。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法 3. 構(gòu)造性方法構(gòu)造性方法 構(gòu)造性方法是整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科最本質(zhì)的方法。這是構(gòu)造性方法是整個(gè)計(jì)算機(jī)學(xué)科最本質(zhì)的方法。這是一種能夠?qū)φ撚驗(yàn)闊o窮的客觀事物按其有限構(gòu)造特征進(jìn)一種能夠?qū)φ撚驗(yàn)闊o窮的客觀事物按其有限構(gòu)造特征進(jìn)行處理的方法。行處理的方法。例如：

25、表達(dá)式的形成規(guī)則可定義為：例如：表達(dá)式的形成規(guī)則可定義為：(1) 變量、常數(shù)是表達(dá)式；變量、常數(shù)是表達(dá)式；(2) 若若E1、E2是表達(dá)式，是表達(dá)式，是一個(gè)二元運(yùn)算符，則是一個(gè)二元運(yùn)算符，則E1E2是表達(dá)式；是表達(dá)式；(3) 若若E是表達(dá)式，是表達(dá)式，是一個(gè)一元運(yùn)算符，則是一個(gè)一元運(yùn)算符，則E是表達(dá)式；是表達(dá)式；(4) 若若E是表達(dá)式，則（是表達(dá)式，則（E）是表達(dá)式。）是表達(dá)式。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法 4. 公理化方法公理化方法 公理化方法能幫助我們認(rèn)識(shí)一個(gè)系統(tǒng)如何嚴(yán)格表述，公理化方法能幫助我們認(rèn)識(shí)一個(gè)系統(tǒng)如何嚴(yán)格表述，認(rèn)識(shí)完備性和無矛盾性對(duì)一個(gè)公理系統(tǒng)的重要性，認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)完備

26、性和無矛盾性對(duì)一個(gè)公理系統(tǒng)的重要性，認(rèn)識(shí)每一條公理深刻的背景，獨(dú)立性和它的作用。每一條公理深刻的背景，獨(dú)立性和它的作用。 除了形式語義學(xué)的研究中使用公理化方法外，開放除了形式語義學(xué)的研究中使用公理化方法外，開放信息系統(tǒng)的思想和設(shè)計(jì)，自定義邏輯框架系統(tǒng)的研究，信息系統(tǒng)的思想和設(shè)計(jì)，自定義邏輯框架系統(tǒng)的研究，以及分布式代數(shù)系統(tǒng)的研究都采用了公理化方法或吸取以及分布式代數(shù)系統(tǒng)的研究都采用了公理化方法或吸取了公理化方法的思想。了公理化方法的思想。 計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法 5. 原型方法原型方法 原型方法的主要內(nèi)涵是：在軟件的開發(fā)中，隨著原型方法的主要內(nèi)涵是：在軟件的開發(fā)中，隨著程序代碼量的日漸龐大，開發(fā)費(fèi)用和周期的不斷增長，程序代碼量的日漸龐大，開發(fā)費(fèi)用和周期的不斷增長，人們迫切需要對(duì)軟件開發(fā)中引入的新思想、新原理和人們迫切需要對(duì)軟件開發(fā)中引入的新思想、新原理和采用的新方法、新技術(shù)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，通過驗(yàn)證