作者通过对以往的计算思维模式和计算思维概念进行回顾整理，在已有研究的基础上，大胆提出了新计算思维框架，本书便是围绕这一框架对计算思维展开讲解。书中通过“发现并分析问题、系统模型设计、实施解决方案、分析验证解决方案、系统维护”五个思维过程循序渐进地向读者介绍计算思维的四大思维模式：数学思维、算法思维、编程思维、工程思维，并详细展示它们在日常生活中和编程中的体现。书中列举的案例贴近生活，生动有趣，便于青少年读者轻松习得计算思维知识，从而提高自身的创新思维能力和发散思维能力。
前言
新计算思维框架
第一章 挖掘身边的疑问——发现并分析问题
数学思维
分类/分组 为什么要把商品分类摆放？
对照 没有尺子怎么测量长度？
比较 闪电与电火花是一回事儿吗？
类比 鸟和蜻蜓与飞机有什么关系？
概率 同月同日生的“奇妙缘分”很难寻吗？
求同/求异/模板/泛化/特化 为什么居里夫人能找到“钋”和“镭”？
算法思维
算法权衡 医生如何选择合适的治疗方案？
编程思维
输入输出 计算机的“眼”“耳”和“口”在哪里？
抽象/具象 苹果落地和重力是如何联系起来的？
工程思维
预处理 为什么跳水比赛要去掉最高分和最低分？
分解 学霸是怎样炼成的？
可行性分析 为什么永动机是无法实现的？
签名 古代调兵遣将为什么要用兵符？
统筹 如何举办一场精彩的联欢晚会？
协议/契约 商鞅是如何取信于民的？
防御性思想/最坏打算 为什么汽车要配置安全气囊？
持久化 文物出土后是如何被保存的？
第二章 解决难题的思路——系统模型设计
数学思维
特征识别/模式识别/概括 为什么人类能区分动物或表情？
映射 没有名字的世界会怎么样？
替代/替换 如何测量一个灯泡的容积？
排列/组合 如何在小空间中放置多种家具？
分离 为什么空调压缩机要安装在室外？
算法思维
索引 为什么图书要有目录？
先进先出 什么是“先进先出”的现象？
先进后出 什么是“先进后出”的现象？
信息编码 盲人是如何阅读的？
编程思维
状态机 为什么切换软件界面时不会发生混乱？
信息压缩 如何更快地记录老师的板书？
模块化 为什么汽车制造采用模块化的生产方式？
预置/缓存/缓冲 为什么店铺内要设置储存室？
事件驱动 为什么生活就是被事件所驱动的？
参数化 如何成为摄影小达人？
工程思维
分布式/去中心化 小蜜蜂是如何搬家的？
分层/层次化 多级运载火箭有什么优势？
可视化 篮球明星库里和科比的投篮风格有什么不同？
单一职责 为什么拍摄电影需要各种专业人士？
接口依赖 为什么点餐时不直接和厨师交流？
原型 以“米老鼠”为原型的建筑是什么样的？
第三章 落地思路的策略——实施解决方案
数学思维
近似 国土资源面积是精确的数值吗？
蒙特卡洛 为什么套圈游戏总是套不中？
枚举/穷举 警察叔叔是如何破案的？
计数 2500年前的罗马人是如何计数的？
算法思维
排序 为什么酒店的房间号是有顺序的？
搜索/检索 如何在图书馆里找到一本书？
递推 侦探推理的诀窍是什么？
递归 雪花和羽毛有什么奇妙的规律呢？
分治 罗马帝国为什么会被一分为二？
回溯 迷宫游戏有没有什么窍门？
动态规划 如何寻找自驾游的最短行程呢？
唯一依赖 为什么购买火车票需要身份证？
启发式算法 为什么地图软件会给出多条线路？
编程思维
初始化 篮球比赛中的24秒规则是什么？
顺序/序列 月相的变化规律是什么？
选择/分支 为什么相近血缘的“达尔文雀”看起来差别很大？
循环/重复 西西弗斯的石头代表了什么？
嵌套隐藏 在俄罗斯套娃背后的秘密是什么？
串行/并行 飞机场是如何提高安检效率的？
同步/异步 多人如何分享一台掌上游戏机？
代理 为什么要选出课代表？
互斥/对立 为什么厕所门上的锁很重要？
时空互换 如何避免频繁重复地输入登录信息？
助记 为什么说好记性不如烂笔头？
优先级 为什么假期作业总是被拖到最后一刻？
信息隐藏 如何使用诗词传递秘密信息？
信息加密 杨子荣是如何智取威虎山的？
工程思维
冗余/冗稳性/备份 为什么高铁“小黄车”从不载客？
协作 玲珑的犀牛鸟为什么与粗笨的犀牛是“知心朋友”？
复用 乐高积木是如何被批量生产出来的？
集成 《论语》是孔子写的吗？
第四章 检验策略的优劣——分析验证解决方案
数学思维
边界值/临界值/阈值 地球上新的一天从哪里开始？
等价 为什么原始社会能以物易物？
极限 圆周率是怎么计算出来的？
抽样 如何调查城市植物的种类情况？
算法思维
约简 第一部移动电话是什么样的？
编程思维
优化 如何避免“鼠标手”？
调试 为什么电力系统安装后不能立刻投入使用？
自动化 为什么机器人的工作能力比人类强？
工程思维
容错 正在编辑的文件会不会因断电而丢失？
测试 如何在上市前保证新药的安全性？
第五章 维系完善的方法——系统维护
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