小白鼠探秘计算思维：二分法与进位制在毒水瓶问题中的应用

本资源是华中科技大学智能与分布计算实验室的课程讲义，名为"第2讲-初识计算思维-由小白鼠到计算思维.pptx"，主讲人是辜希武(guxiwu@hust.edu.cn)。该讲义主要围绕计算思维展开教学，通过实例“小白鼠检测毒水瓶”来阐述关键概念。 第一部分，"小白鼠检测毒水瓶"问题，是一个经典的计算思维模型，用来探讨如何用最少的小白鼠数量在有限时间内找出含有毒水的瓶子。例如，如果有1000瓶水，只有一瓶有毒，通过让小白鼠品尝，最少需要3只小白鼠（按二进制逻辑，第一只试第一瓶，第二只试前两瓶，第三只在前两只确定一瓶无毒后试剩下的）。这个例子展示了如何用0和1的二进制系统来表示水的状态和小白鼠的行为，体现了计算思维中的二分法策略。 二、通过这个例子，讲义揭示了计算思维的本质，即把复杂的问题分解成更小、更简单的部分，通过逻辑推理和算法设计找到解决问题的路径。这种思维方式不仅适用于计算机编程，而且在日常生活中解决实际问题时也十分有用，比如类比于发明创造过程中，寻找最有效的解决方案。 三、进位计数制的学习是理解计算思维的关键，它包括十进制、二进制等，这些不同的计数制之间可以通过转换帮助我们更好地理解数字表示的内在逻辑。在这里，通过将计算机程序的编写与现实生活中的问题解决相联系，强调了计算思维的实用性。 五、难点在于理解0和1的不同语义在多种情况下的组合应用，如小白鼠的生死状态、是否喝水以及水的有毒与否，都可以用二进制形式来表示，这体现了数据压缩和信息编码的思想。 这节课通过生动有趣的“小白鼠检测毒水瓶”问题，引导学生理解计算思维的核心概念，包括逻辑分析、问题分解、算法设计以及不同计数制的应用，旨在培养学生的抽象思考能力和创新解决问题的能力。学习者将能够掌握如何将复杂的现实问题转化为计算机可以处理的形式，这是未来科技时代必备的一项技能。