Introduction to Computer Science (2019)

基本信息 (General Information)

Level: Undergraduated

Time & Place: 12:55pm – 3:40pm, Tuesday & Thursday, East Middle Hall 4-204（东中院4-204）

Instructor:

Name: Xiaofeng Gao
Email: gao-xf(at)cs.sjtu.edu.cn
Office: Telecom Building 3-543
Phone: 021-34207407

Teaching Assistant:

Name: Guanhao Wu (吴关昊)
Email: Tian_zwyxhi@sjtu.edu.cn
Office: SEIEE 3-309 (East)
Phone: 13528219790
Office Hour: 10:00-12:00 Wednesday & 10:00-12:00 Friday

Name: Chao Wang (王超)
Email: wangchao.2014@sjtu.edu.cn
Office: SEIEE 3-309 (East)
Phone: 18217531780
Office Hour: 21:00-22:00 Tuesday & 19:00-21:00 Thursday

课堂时间 (Course Schedule)

计划日程 (Syllabus)

Week	Date	Lecture Topic	Event	TA
1	Sep. 10	计算机科学导论 (Introduction to Computer Science) 计算机起源，发展，应用，etc.		Wu
1	Sep. 12	程序设计语言 (Programming Language) 机器语言，汇编语言，高级语言，顺序结构，条件结构，重复结构, etc.	Lab-01	Wu
2	Sep. 17	操作系统 (Operation System) Windows，MacOS，Linux，Ubuntu，硬实时系统，软实时系统, etc.		Wang
2	Sep. 19	计算机组成 (Computer Organization) 冯诺依曼体系，电子管，晶体管，集成电路，CPU，HDD，SSD, etc.	Lab-02	Wang
3	Sep. 24	密码学 (Cryptography) Encryption， Authentication，RSA算法，Hash函数, etc.		Wu
3	Sep. 26	计算机算法 (Algorithm) 分治算法，贪心算法，动态规划，背包问题, etc.	Lab-03	Wu
5	Oct. 8	数据库系统 (Database) MySQL，Oracle，数据库管理系统，Entity – Relationship模型, etc.		Wang
5	Oct. 10	高性能计算 (High Performance Computation) Flop，摩尔定律，并行，分层次储存，SMP，DSM，Cluster, etc.	Lab-04	Wang
5	Oct. 12	多媒体技术 (Multimedia) 傅里叶变换，奈奎斯特采样定理，JPEG压缩，SVC，VR，AR, etc.		Wu
6	Oct. 15	软件工程 (Software Engineering) 软件需求分析，体系结构设计，构件级设计，白盒测试，黑盒测试, etc.	Lab-05	Wu
6	Oct. 17	图灵机 (Turing Machine) 可计算，状态寄存器，读写头，多带图灵机，语言系统，非确定型图灵机, etc.		Wang
7	Oct. 22	Midterm Exam
7	Oct. 24	机器学习 (Machine Learning) 分类，回归，监督学习，无监督学习，贝叶斯分类器，隐马尔科夫模型, etc.	Lab-06	Wu
8	Oct. 29	人工智能 (Artificial Intelligence) BP算法，感知器，专家系统，深度学习，GAN, etc.		Wu
8	Oct. 31	自然语言处理 (Neural Language Processing) 分词歧义，词性标注，句法分析，词袋模型，Word2vec，BERT, etc.	Lab-07	Wang
9	Nov. 5	信息安全 (Information Security) 信息系统，网络安全，数字签名，密钥密码, etc		Wang
9	Nov. 7	推荐系统 (Recommendation System) 用户行为，用户-物品交互，协同过滤，图嵌入，个性化推荐, etc.	Lab-08	Wu
10	Nov. 12	区块链 (Blockchain) 去中心化，Merkle Tree，区块头，泛洪算法, etc.		Wu
10	Nov. 14	数据挖掘 (Data Mining) 特征，区分，关联，数据清理，数据变换，知识表示, etc.	Lab-9	Wang
11	Nov. 19	人机交互 (Human-Computer Interaction) 信息交互，作业控制，交互命令，GUI，群体协作, etc.		Wang
11	Nov. 22	物联网 (Internet of Things) IoT，感知识别，射频识别技术（RFID），无线传感器网络（WSN）, etc.	Lab-10	Wu
12	Nov. 26	计算机视觉 (Computer Vision) 神经网路，RGB，图像分类，ImageNet，目标检测，语义分割, etc.
12	Nov. 28	Final Exam

作业与课后阅读 (Assignments and Readings)

Lecture 1: 计算机科学导论（Introduction to Computer Science）

Reading Materials

Slide: Slide01-计算机导论.pdf
Reference:
* Reference01-IntroductionToCS.pdf 黄国兴、陶树平、丁岳伟编著，《计算机导论》（第三版）第一章，清华大学出版社，2013.

Latex Tutorial

Latex Example: LatexExample.pdf (Latex Example Source: LatexExample.tex)
Latex Helper (English) LatexHelper(ENG).pdf (Chinese Version: LatexHelper(CHI).pdf)
Algorithm Package Helper: AlgorithmPackage.pdf
Latex Tutorial: LaTeXTutorial.pdf

Lecture 2：程序设计语言（Programming Language）

Reading Materials

Slide: Slide02-程序设计语言.pdf
Pseudo Code: https://en.wikipedia.org/wiki/Pseudocode
Reference: * 程序设计语言.pdf

Lab01

Lab Description: Lab01.pdf
Latex Source: Lab01.tex
Submit Description: SubmitDescription.pdf
Lab Solution: Lab01-solution.pdf

Lecture 3：操作系统（Operation System）

Reading Materials

Slide: Slide03-计算机操作系统.pdf
Reference:
* 操作系统Unix、Windows、Mac OS、Linux的故事
* 操作系统.pdf

Lecture 4：计算机组成（Computer Organization）

Reading Materials

Slide: Slide04-计算机组成.pdf
Reference: * 计算机组成.pdf

Lab02

Lab Description: Lab02.pdf
Latex Source: Lab02.tex
Lab Solution: Lab02-solution.pdf

Lecture 5：密码学（Cryptography）

Reading Materials

Slide: Slide05-密码学.pdf
Reference: * 密码学.pdf

Lecture 6：计算机算法（Algorithm）

Reading Materials

Slide: Slide06-计算机算法.pdf
Reference:
* Wilson’s algorithm (tidy tree layout)
* Reference-DynamicProgramming.pdf Chapter 6.1-6.7 in "Algorithm Design " by J. Kleinberg, and E. Tardos, Pearson-Addison Wesley, 2005.
* Reference-GreedyAlgorithm.pdf -- Chapter 4.1-4.3 in "Algorithm Design" by J. Kleinberg, and E. Tardos, Pearson-Addison Wesley, 2005.

Lab03

Lab Description: Lab03.pdf
Latex Source: Lab03.tex
Lab Solution: Lab03-solution.pdf

Lecture 7：数据库系统（Database）

Reading Materials

Slide: Slide07-数据库系统.pdf
Reference: * 数据库系统.pdf

Lecture 8：高性能计算（High Performance Computation）

Reading Materials

Slide: Slide08-高性能计算.pdf
Reference:
* TOP500 Supercomputer
* High performance cluster computing Architectures and systems (volume 1) Buyya, Rajkumar. Prentice Hall, Upper SaddleRiver, NJ, USA 1 (1999): 999.
* 中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”
（http://www.xinhuanet.com/tech/2018-01/26/c_129799837.htm）
* 中国芯显神威 “神威·太湖之光”书写自主创新传奇
（http://m.xinhuanet.com/js/2018-11/03/c_1123656729.htm）

Lab04

Lab Description: Lab04.pdf
Latex Source: Lab04.tex
Lab Solution: Lab04-solution.pdf

Lecture 9：多媒体技术（Multimedia）

Reading Materials

Slide: Slide09-多媒体技术.pdf
Reference:
* Towards Efficient Multi-Channel Data Broadcast for Multimedia Streams Gao,Xiaofeng, et al. "Towards Efficient Multi-Channel Data Broadcast for Multimedia Streams." IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems (2019).
* Microsoft HoloLens 2

Lecture 10：软件工程（Software Engineering）

Reading Materials

Slide: Slide10-软件工程.pdf
Reference:
* 软件工程.pdf
* Software engineering body of knowledge AbranA, Moore J W, Bourque P, et al. Software engineering body of knowledge[J]. IEEE Computer Society, Angela Burgess, 2004.

Lab05

Lab Description: Lab05.pdf
Source Code: Lab05-source.zip
Lab Solution: Lab05-solution.zip

Lecture 11：图灵机（Turing Machine）

Reading Materials

Slide: Slide11-图灵机.pdf
Reference: * 算法系列教程 - 人人都能懂的图灵机原理

Lecture 12：机器学习（Machine Learning）

Reading Materials

Slide: Slide12-机器学习.pdf
Reference:
* 机器学习.pdf

Lab06

Lab Description: Lab06.pdf
Latex Source: Lab06.tex
Figure Source: Lab06-Fig-Q1.pdf Lab06-Fig-Q2.pdf 注意将代码.tex文件和图片.pdf文件放在同一个文件夹中进行编译
Lab Solution: Lab06-solution.pdf

Lecture 13：人工智能（Artificial Intelligence）

Reading Materials

Slide: Slide13-人工智能.pdf
Reference: * 5 Computer Vision Techniques That Will Change How You See The World
* 斯人已去,世间犹存“吴方法”
（http://www.xinhuanet.com/mrdx/2017-05/08/c_136264552.htm）
* 《人工智能：国家人工智能战略行动抓手》，中国人民大学出版社，2017年（https://book.douban.com/subject/27179562/）
* 《AI·未来》，浙江人民出版社，2018年
（https://book.douban.com/subject/30305583/）
* 人工智能掀起“智慧革命”
（https://cloud.tencent.com/developer/article/1095925）

Lecture 14：自然语言处理（Neural Language Processing）

Reading Materials

Slide: Slide14-自然语言处理.pdf
Reference:
* 自然语言处理.pdf
* BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding Jacob Devlin and Ming-Wei Chang, et al. "BERT: Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding", 2018.
* BERT在Google搜索中的应用

Lab07

Lab Description: Lab07.pdf
Latex Source: Lab07.tex
Lab Solution: Lab07-solution.pdf

Lecture 15：信息安全（Information Security）

Reading Materials

Slide: Slide15-信息安全.pdf
Reference:
* 信息安全.pdf
* 中华人民共和国网络安全法
（http://www.xinhuanet.com//politics/2016-11/07/c_1119867015.htm）
* 黑镜调查：深渊背后的真相之「DDoS威胁与黑灰产业调查报告」
（https://www.freebuf.com/news/topnews/178990.html）
* 网络安全态势报告：个人信息和数据泄露风险严峻
（http://m.people.cn/n4/2019/0815/c155-13076404.html）

Lecture 16：推荐系统（Recommendation System）

Reading Materials

Slide: Slide16-推荐系统.pdf
Reference:
* Recommender systems.pdf Resnick P, Varian H R. Recommender systems[J].Communications of the ACM, 1997, 40(3): 56-58.
* 达观数据：个性化推荐系统实践应用

Lab08

Lab Description: Lab08.pdf
Latex Source: Lab08.tex
Lab Solution: Lab08-solution.pdf

Lecture 17：区块链（Blockchain）

Reading Materials

Slide: Slide17-区块链.pdf
Reference:
* 区块链的意义
* What is Blockchain Technology?

Lecture 18：数据挖掘（Data Mining）

Reading Materials

Slide: Slide18-数据挖掘.pdf
Reference:
* 数据挖掘.pdf
* Data Mining Concepts and Techniques.pdf J. Han and M. Kamber. Data Mining: Concepts and Techniques. Morgan Kaufmann, 2000.

Lab09

Lab Description: Lab09.pdf
Latex Source: Lab09.tex
Lab Solution: Lab09-solution.pdf

Lecture 19：人机交互（Human-Computer Interaction）

Reading Materials

Slide: Slide19-人机交互.pdf
Reference:
* CHI 2018：体验未来的人机交互
* 人机交互：现状与趋势

Lecture 20：物联网（Internet of Things）

Reading Materials

Slide: Slide20-物联网.pdf
Reference:
* What Is IoT? – A Simple Explanation of the Internet of Things
* Internet of Things for Smart Cities A. Zanella, N. Bui, A. Castellani, L. Vangelista, and M. Zorzi, ‘‘Internet of Things for smart cities,’’ IEEE Internet Things J., vol. 1, no. 1, pp. 22–32, Feb. 2014

Lab10

Lab Description: Lab10.pdf
Latex Source: Lab10.tex
Lab Solution: Lab10-solution.pdf

Lecture 21：计算机视觉（Computer Vision）

Reading Materials

Slide: Slide21-计算机视觉.pdf
Reference:
* 数字图像处理.pdf
* 计算机图形学.pdf
* A Gentle Introduction to Computer Vision

提交引导 (Submission Guidelines)

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You can only submit ONE document for each homework. If there are multiple documents, please put them inside a folder, and compress it in the form of .rar or .zip You can submit homework multiple times, while the original submitted version will be covered by the latest submitted one. You can click on “Check Hw.”at the top right corner to check the homework submission, grade, and feedback.(Suggestion: You can download your submitted homework to check it.)
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分组活动说明 (Group Project Description)

Project Description
- Project Descriptions and Rules: Project-Description.pdf
- Topic Bid Rule: Project-BidRule.pdf
- Topic List: Project-TopicList.pdf
- Questionnaire: https://www.wjx.top/jq/28706642.aspx
- 组内互评入口 https://www.wjx.cn/jq/29371103.aspx
Project Questions
- QuestionExample: QuestionExample.pdf
- Latex Source: QuestionExample.tex
PowerPoint Tutorial
- 微软PowerPoint帮助中心: https://support.office.com/zh-cn/powerpoint

分组活动细节 (Group Project Detail)

序号 (No.)	时间 (Time)	主题 (Topic)	队员 (TM1)	队员 (TM2)	队员 (TM3)	课件 (Slide)	投票 (Vote)	评语 (Comment)	视频 (Video)	考题 (Test)	点评 (Review)
1	Week6	计算机体系结构	吕涌波	武浩渺	杨璟昊	下载	已结束计算机体系结构 DDL: 2018年12 月17日0时0分	查看评语	播放	下载	孔令和
2	Week6	计算机组成	徐晨琦	张思远	赵希竹	下载	已结束计算机组成 DDL: 2018年10 月18日0时0分	查看评语	播放	下载	孔令和
3	Week7	程序设计语言	孙越苓	沈逸卿	邵申懿	下载	已结束程序设计语言 DDL: 2018年10 月23日23时59分	查看评语	播放	下载	刘大生
4	Week7	编译原理	薛辰昕	陈康霖	王鑫	下载	已结束编译原理 DDL: 2018年10 月23日23时59分	查看评语	播放	下载	刘大生
5	Week8	操作系统1	陈嘉恒	蔡笑寒	陈佳琳	下载	已结束操作系统1 DDL: 2018年10 月30日23时59分	查看评语	播放	下载	吴帆
6	Week8	操作系统2	毕择武	韩泽宇	季淑琳	下载	已结束操作系统2 DDL: 2018年10 月30日23时59分	查看评语	播放	下载	吴帆
7	Week9	密码学1	杨孟真	周颀	胡逸隆	下载	已结束密码学1 DDL: 2018年11 月11日23时59分	查看评语	播放	下载	王磊
8	Week9	密码学2	马江君	李晓龙	房东柯	下载	已结束密码学2 DDL: 2018年11 月12日0时0分	查看评语	播放	下载	王磊
9	Week10	计算机网络	顾玎	郝时杰	苏大策	下载	已结束计算机网络 DDL: 2018年11 月13日23时59分	查看评语	播放	下载	李芳
10	Week10	数据库系统	单趸	程靖普	李瑞贇	下载	已结束数据库系统 DDL: 2018年11 月13日23时59分	查看评语	播放	下载	李芳
11	Week12	信息安全	杨宜霖	张昊天	杨孟奇	下载	已结束信息安全 DDL: 2018年11 月27日23时59分	查看评语	播放	下载	阮娜
12	Week12	软件工程	余子昂	张亦驰	宁宇鸿	下载	已结束软件工程 DDL: 2018年11 月27日23时59分	查看评语	播放	下载	阮娜
13	Week13	数字图像处理	郝胤辰	赵彦博	张嘉宁	下载	已结束数字图像处理 DDL: 2018年12 月5日0时0分	查看评语	播放	下载	牛力
14	Week13	计算机图形学	王晨铭	赵亦雷	王东海	下载	已结束计算机图形学 DDL: 2018年12 月5日0时0分	查看评语	播放	下载	牛力
15	Week14	自然语言处理	郭弈含	黄炯谕	李宗良	下载	已结束自然语言处理 DDL: 2018年12 月12日0时0分	查看评语	播放	下载	杨旸
16	Week14	机器学习	张文博	郑婉	陶馨逸	下载	已结束机器学习 DDL: 2018年12 月12日0时0分	查看评语	播放	下载	杨旸
17	Week15	并行与分布式	吴天翼	宁旭辉	黄心悦	下载	已结束并行与分布式 DDL: 2018年12 月18日23时59分	查看评语	播放	下载	沈艳艳
18	Week15	数据挖掘	胡皓东	杨博然		下载	已结束数据挖掘 DDL: 2018年12 月20日23时36分	查看评语	播放	下载	沈艳艳

学生名册与课堂记录 (Roster and Event)

Roster

Class Attendance Pictures

History Roster

Class Project Pictures

光荣榜 (Honor Roll)

序号 (Number)	姓名 (Name)	加分时间 (Time)	加分原因 (Reason)	加分人 (Recorder)
1	马江君	2019/9/10	首先更新个人简历	王超
2	杨璟昊	2019/9/10	Slide01：纠正PPT数据更新不及时情况	王超
3	韩泽宇	2019/9/10	Slide01：纠正PPT人物介绍更新不及时情况	王超
4	房东柯	2019/9/12	Lecture02：课堂回答问题	王超
5	杨璟昊	2019/9/12	Lecture02：课堂纠正板书笔误	王超
6	苏大策	2019/9/17	Lecture03：课堂纠正板书笔误	王超
7	宁宇鸿	2019/9/17	纠正Lab03错误	吴关昊
8	吴天翼	2019/9/18	纠正Slide03课程PPT错误	吴关昊
9	周颀	2019/9/18	Lecture03：纠正Slide03课程PPT错误	王超
10	张文博	2019/9/19	Lecture03上课发言	吴关昊
11	沈逸卿	2019/9/19	Lecture03上黑板做题	吴关昊
12	周颀	2019/9/19	Lecture03上黑板做题	吴关昊
13	房东柯	2019/9/19	Lecture03：黑板上完成题目	王超

引用材料 (Reference)

References
- Discrete Mathematics and Its Applications (Sixth Edition), by Kenneth H. Rosen, published by The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007.
- Sizes of Electronic Files: http://en.wikipedia.org/wiki/Metric_prefix
- First Computer: http://en.wikipedia.org/wiki/Computer
- First Network: https://en.wikipedia.org/wiki/ARPANET
- Abu Ja-far Muhammad ibn Musa al-Khwarizl: https://en.wikipedia.org/wiki/Muhammad_ibn_Musa_al-Khwarizmi
Documents
- Definition of Variables: NamingConvention.pdf
- Pronunciation of Mathematical Functions: MathExpression.pdf
Latex Helper
- Help of Latex (CHN): LatexHelper(CHN).pdf
- Help of Latex (ENG): LatexHelper(ENG).pdf
- Latex Sample Example (pdf): LatexExample.pdf
- Latex Sample Example (tex): LatexExample.tex
- Help for Algorithm2e Package: AlgorithmPackage.pdf
- LaTeX handwritten symbol recognition: http://detexify.kirelabs.org/classify.html
思政入课堂
- 习近平：推动我国新一代人工智能健康发展 http://www.xinhuanet.com//politics/leaders/2018-10/31/c_1123643321.htm
- 习近平：实施国家大数据战略加快建设数字中国 http://www.xinhuanet.com//politics/leaders/2017-12/09/c_1122084706.htm
- 习近平：自主创新推进网络强国建设 http://www.xinhuanet.com//politics/2018-04/21/c_1122719810.htm