計算機科學 （一(yī)門科學領域）

計算機科學，研究計算機及其周圍各種現象和規律的科學，亦即研究計算機系統結構、程序系統（即軟件）、人工(gōng)智能以及計算本身的性質和問題的學科。計算機科學是一(yī)門包含各種各樣與計算和信息處理相關主題的系統學科，從抽象的算法分(fēn)析、形式化語法等等，到更具體(tǐ)的主題如編程語言、程序設計、軟件和硬件等。計算機科學分(fēn)爲理論計算機科學和實驗計算機科學兩個部分(fēn)。後者常稱爲“計算機科學”而不冠以“實驗”二字。前者有其他名稱，如計算理論、計算機理論、計算機科學基礎、計算機科學數學基礎等。數學文獻中(zhōng)一(yī)般指理論計算機科學。

計算機科學（英語：computer science，有時縮寫爲CS）是系統性研究信息與計算的理論基礎以及它們在計算機系統中(zhōng)如何實現與應用的實用技術的學科。它通常被形容爲對那些創造、描述以及轉換信息的算法處 理的系統研究。計算機科學包含很多分(fēn)支領域；有些強調特定結果的計算，比如計算機圖形學；而有些是探讨計算問題的性質，比如計算複雜(zá)性理論；還有一(yī)些領域專注于怎樣實現計算，比如編程語言理論是研究描述計算的方法，而程序設計是應用特定的編程語言解決特定的計算問題，人機交互則是專注于怎樣使計算機和計算變得有用、好用，以及随時随地爲人所用。有時公衆會誤以爲計算機科學就是解決計算機問題的事業（比如信息技術），或者隻是與使用計算機的經驗有關，如玩遊戲、上網或者文字處理。其實計算機科學所關注的，不僅僅是去(qù)理解實現類似遊戲、浏覽器這些軟件的程序的性質，更要通過現有的知(zhī)識創造新的程序或者改進已有的程序。

計算機科學的大(dà)部分(fēn)研究是基于“馮·諾依曼計算機”和“圖靈機”的，它們是絕大(dà)多數實際機器的計算模型。作爲此模型的開(kāi)山鼻祖，邱奇-圖靈論題（Church-Turing Thesis）表明，盡管在計算的時間，空間效率上可能有所差異，現有的各種計算設備在計算的能力上是等同的。盡管這個理論通常被認爲是計算機科學的基礎，可是科學家也研究其它種類的機器，如在實際層面上的并行計算機和在理論層面上概率計算機、oracle 計算機和量子計算機。在這個意義上來講，計算機隻是一(yī)種計算的工(gōng)具：著名的計算機科學家 Dijkstra 有一(yī)句名言“計算機科學之關注于計算機并不甚于天文學之關注于望遠鏡。”。

作爲一(yī)個學科，計算機科學涵蓋了從算法的理論研究和計算的極限，到如何通過硬件和軟件實現計算系統。CSAB（以前被叫做Computing Sciences Accreditation Board），由Association for Computing Machinery（ACM）和IEEE Computer Society（IEEE-CS）的代表組成，确立了計算機科學學科的4個主要領域：計算理論，算法與數據結構，編程方法與編程語言，以及計算機元素與架構。CSAB還确立了其它一(yī)些重要領域，如軟件工(gōng)程，人工(gōng)智能，計算機網絡與通信，數據庫系統，并行計算，分(fēn)布式計算，人機交互，機器翻譯，計算機圖形學，操作系統，以及數值和符号計算。

按照Peter J. Denning的說法，計算機科學的最根本問題是“什麽能夠被有效地自動化？”計算理論的研究就是專注于回答這個根本問題，關于什麽能夠被計算，去(qù)實施這些計算又(yòu)需要用到多少資(zī)源。爲了試圖回答第一(yī)個問題，遞歸論檢驗在多種理論計算模型中(zhōng)哪個計算問題是可解的。而計算複雜(zá)性理論則被用于回答第二個問題，研究解決一(yī)個不同目的的計算問題的時間與空間消耗。

信息論與信息量化相關，由Claude E. Shannon創建，用于尋找信号處理操作的根本極限，比如壓縮數據和可靠的數據存儲與通訊。編碼理論是對編碼以及它們适用的特定應用性質的研究。編碼（code）被用于數據壓縮，密碼學，前向糾錯，也被用于網絡編碼。研究編碼的目的在于設計更高效、可靠的數據傳輸方法。

算法指定義良好的計算過程，它取一(yī)個或一(yī)組值作爲輸入，經過一(yī)系列定義好的計算過程，得到一(yī)個或一(yī)組輸出。算法是計算機科學研究的一(yī)個重要領域，也是許多其他計算機科學技術的基礎。算法主要包括數據結構、計算幾何、圖論等。除此之外(wài)，算法還包括許多雜(zá)項，如模式匹配、部分(fēn)數論等。程序設計語言理論是計算機科學的一(yī)個分(fēn)支，主要處理程序設計語言的設計、實現、分(fēn)析、描述和分(fēn)類，以及它們的個體(tǐ)特性。它屬于計算機科學學科，既受影響于也影響着數學、軟件工(gōng)程和語言學。它是公認的計算機科學分(fēn)支，同時也是活躍的研究領域，研究成果被發表在衆多學術期刊，計算機科學以及工(gōng)程出版物(wù)。盡管計算機科學（computer science）的名字裏包含計算機這幾個字，但實際上計算機科學相當數量的領域都不涉及計算機本身的研究。因此，一(yī)些新的名字被提議出來。某些重點大(dà)學的院系傾向于術語計算科學（computing science），以精确強調兩者之間的不同。丹麥科學家Peter Naur建議使用術語"datalogy"，以反映這一(yī)事實，即科學學科是圍繞着數據和數據處理，