計算機科學導論：基於機器人的實踐方法（簡體書）

《重點大學計算機教材．計算機科學導論：基於機器人的實踐方法》是為大學本科計算機科學和計算機工程專業編寫的入門教材，也適用於機械、電氣、電子、測控，自動化等專業。教材以培養學生對工程專業的興趣為主導，培養問題解決能力為目標，內容豐富有趣，從具體到抽象，簡單易學，卻具有挑戰。與其他的計算機科學和工程導論教材不同，《重點大學計算機教材．計算機科學導論：基於機器人的實踐方法》以動手實驗為中心向概念拓展。實驗的設計以理論為基礎，以系統化的工程項目開發過程為指導，以人性化團隊合作為框架解決每一個工程問題。
《重點大學計算機教材．計算機科學導論：基於機器人的實踐方法》以最新圖形化編程語言為工具，機器人實驗、手機應用和Web應用的開發既有趣、又實用，從淺到深，步步為營，每週一章，從問題到答案，概念清晰，實驗步驟詳盡。本教材使用的所有開發環境和教輔資源均可免費在教學中使用。本課程內容已經在多所大學教授多年。

序
作者簡介
前言
教學建議

第1章 團隊建設和職業發展機會
1.1 團隊建設活動
1.1.1 合作模式
1.1.2 團隊組建練習
1.2 計算機科學和工程的職業發展機會
1.2.1 相關的計算機課程體系
1.2.2 國內IT行業就業形勢分析
1.2.3 國外計算機相關行業職位及就業形勢分析
1.3 職業機會練習
1.3.1 工程方向的職業機會
1.3.2 軟件工程方向的職業機會
1.3.3 計算機和數學領域的職業機會
1.3.4 美國最好的職業

第2章 機器人開發環境和VPL入門
2.1 預備知識
2.2 實驗前測驗
2.3 實驗任務
2.3.1 顯示“Hello World”
2.3.2 最喜愛的電影
2.3.3 字符串長度
2.3.4 使用Switch塊求字符串長度的程序
2.3.5 創建一個While循環塊
2.3.6 創建活動模塊
2.3.7 Drive-By-Wire仿真
2.3.8 改進駕駛體驗

第3章 計算機組成與邏輯設計
3.1 預備知識
3.2 實驗前測驗
3.3 實驗任務

第4章 計算機系統和設計
4.1 預備知識
4.1.1 計算機系統分類
4.1.2 計算機的基本組成形式
4.1.3 計算機工作的基本原理
4.1.4 Intel通用計算機架構
4.1.5 多樣的並行處理技術
4.1.6 Tick-Tock
4.1.7 CPU微架構
4.2 實驗前測驗
4.3 實驗任務
4.3.1 構建2-1多路選擇器
4.3.2 構建4-1多路選擇器
4.3.3 構建一位ALU
4.3.4 測試一位ALU
4.3.5 使用Counter Service產生自動測試用例（選作題）

第5章 遙控機器人的設計和觸摸傳感器
5.1 預備知識
5.1.1 傳感器和執行器
5.1.2 NXT智能塊
5.1.3 藍牙連接
5.1.4 VPL程序與機器人之間的對應關係
5.2 實驗前測驗
5.3 實驗任務
5.3.1 組裝機器人
5.3.2 建立機器人與計算機之間的通信
5.3.3 用Drive-By-Wire控制機器人
5.3.4 觸摸傳感器
5.3.5 協調觸摸傳感器和馬達

第6章 機器人執行器的設計與構造
6.1 機器人設計項目的目標與任務
6.1.1 問題描述和需求
6.1.2 文檔
6.1.3 任務
6.1.4 評測和打分
6.2 實驗前測驗
6.3 實驗任務
6.3.1 從正式的會議規範開始
6.3.2 頭腦風暴得出解決方案
6.3.3 決定行動方案
6.3.4 實現解決方案
6.3.5 對機器人的手臂編程
6.3.6 含執行器控制的Drive-By-Wire
6.3.7 測試和評價：用測試數據完成KTDA表
6.3.8 提交會議紀要

第7章 事件驅動編程與傳感器的編程
7.1 預備知識
7.1.1 引言
7.1.2 事件驅動編程
7.1.3 傳感器
7.1.4 相撲機器人的算法
7.1.5 穿越迷宮的算法
7.1.6 VPL代碼分析和個案研究
7.2 實驗前測驗
7.3 實驗任務：傳感器的編程與相撲機器人
7.3.1 正式會議和會議紀要
7.3.2 使用觸摸傳感器來檢測和躲避障礙物
7.3.3 使用光傳感器來檢測和躲避障礙物
7.3.4 使用光傳感器實現基本相撲算法
7.3.5 使用光傳感器和觸摸傳感器實現相撲算法
7.3.6 使用光傳感器、觸摸傳感器和超聲波傳感器實現相撲算法
7.3.7 模擬的傳感器和迷宮算法1：看側前方的算法
7.3.8 模擬的傳感器和迷宮算法2：使用模塊化設計
7.3.9 在程序裡增加觸摸傳感器（選做練習）

第8章 用有限狀態機解決迷宮問題
8.1 預備知識
8.1.1 有限狀態機
8.1.2 Right-Then-Left算法的實現
8.2 實驗前測驗
8.3 實驗任務
8.3.1 在VPL中實現基本的自動售貨機
8.3.2 在仿真的迷宮中實現一個仿真機器人
8.3.3 使用超聲波傳感器來檢測和避開障礙物
8.3.4 從虛擬現實到物理環境
8.3.5 改進算法性能
8.3.6 作業提交的要求

第9章 優化自治迷宮算法
9.1 迷宮算法的評估
9.2 實驗前測驗
9.3 實驗任務
9.3.1 討論和會議紀要
9.3.2 使用2個距離值的自治編程
9.3.3 改進算法性能
9.3.4 使用距離傳感器和觸摸傳感器實現沿牆走的算法
9.3.5 使用超聲波傳感器的相撲機器人

第10章 機器人現場測試和機器人比賽準備
10.1 準備工作
10.2 實驗任務
10.2.1 討論和會議紀要
10.2.2 尋寶比賽
10.2.3 迷宮導航比賽的實踐
10.2.4 相撲機器人比賽的實踐
10.2.5 完成會議紀要
10.2.6 使用遊戲操作杆遠程控制尋寶比賽

第11章 機器人比賽
11.1 尋寶
11.2 自治迷宮遍歷
11.3 相撲機器人
11.4 其他類型的比賽和應用

第12章 Android手機App的開發
12.1 預備知識
12.2 實驗前測驗
12.3 Android手機編程與實驗
12.3.1 Hello World
12.3.2 Magic 8 Ball
12.3.3 Paint Pic
12.3.4 摩爾泥遊戲
12.3.5 股票報價
12.3.6 股票走勢
12.3.7 記憶遊戲
12.3.8 定義你的新App

第13章 Web應用的開發
13.1 預備知識
13.1.1 編程的基本概念
13.1.2 面向服務的架構的基本概念
13.1.3 編程環境Visual Studio
13.2 實驗內容
13.2.1 開始使用Visual Studio開發環境和C#
13.2.2 創建你自己的Web瀏覽器
13.2.3 創建一個Web應用程序
13.2.4 創建一個在線自動售貨機
13.2.5 使用加密/解密服務建立一個安全應用程序

第14章 移動計算
14.1 預備知識
14.2 Windows手機編程與實驗
14.2.1 練習：創建一個Windows Phone Application項目
14.2.2 設計用戶界面
14.2.3 單步調試執行
14.2.4 手機旋轉
14.2.5 手機動畫程序
14.2.6 MainPage.xaml的代碼
14.2.7 Windows Phone猜數遊戲
14.2.8 面向服務的計算和Windows Phone應用

第15章 演講文稿設計
15.1 實驗前的準備
15.1.1 組織演講稿的技術內容
15.1.2 演示幻燈片設計
15.1.3 用Excel求解模型和創建圖表
15.1.4 演示幻燈片的評價和評分標準
15.2 實驗前測驗
15.3 實驗任務
15.3.1 截屏和圖片的編輯
15.3.2 插入視頻
15.3.3 使用Excel求解模型和創建圖表
15.3.4 複製和特殊粘貼
15.3.5 正式會議中會議紀要和幻燈片設計
15.3.6 創建PPT幻燈片
15.3.7 幻燈片製作的分工

第16章 演講和演講評分
附錄 機器人課程設計項目和比賽規則
參考文獻