計(jì)算機(jī)科學(xué)，研究計(jì)算機(jī)及其周?chē)鞣N現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)，亦即研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序系統(tǒng)（即軟件）、人工智能以及計(jì)算本身的性質(zhì)和問(wèn)題的學(xué)科。計(jì)算機(jī)科學(xué)是一門(mén)包含各種各樣與計(jì)算和信息處理相關(guān)主題的系統(tǒng)學(xué)科，從抽象的算法分析、形式化語(yǔ)法等等，到更具體的主題如編程語(yǔ)言、程序設(shè)計(jì)、軟件和硬件等。計(jì)算機(jī)科學(xué)分為理論計(jì)算機(jī)科學(xué)和實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)兩個(gè)部分。后者常稱(chēng)為“計(jì)算機(jī)科學(xué)”而不冠以“實(shí)驗(yàn)”二字。前者有其他名稱(chēng)，如計(jì)算理論、計(jì)算機(jī)理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)科學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等。數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中一般指理論計(jì)算機(jī)科學(xué)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)（英語(yǔ)：computer science，有時(shí)縮寫(xiě)為CS）是系統(tǒng)性研究信息與計(jì)算的理論基礎(chǔ)以及它們?cè)谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用的實(shí)用技術(shù)的學(xué)科。它通常被形容為對(duì)那些創(chuàng)造、描述以及轉(zhuǎn)換信息的算法處 理的系統(tǒng)研究。計(jì)算機(jī)科學(xué)包含很多分支領(lǐng)域；有些強(qiáng)調(diào)特定結(jié)果的計(jì)算，比如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；而有些是探討計(jì)算問(wèn)題的性質(zhì)，比如計(jì)算復(fù)雜性理論；還有一些領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谠鯓訉?shí)現(xiàn)計(jì)算，比如編程語(yǔ)言理論是研究描述計(jì)算的方法，而程序設(shè)計(jì)是應(yīng)用特定的編程語(yǔ)言解決特定的計(jì)算問(wèn)題，人機(jī)交互則是專(zhuān)注于怎樣使計(jì)算機(jī)和計(jì)算變得有用、好用，以及隨時(shí)隨地為人所用。有時(shí)公眾會(huì)誤以為計(jì)算機(jī)科學(xué)就是解決計(jì)算機(jī)問(wèn)題的事業(yè)（比如信息技術(shù)），或者只是與使用計(jì)算機(jī)的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，如玩游戲、上網(wǎng)或者文字處理。其實(shí)計(jì)算機(jī)科學(xué)所關(guān)注的，不僅僅是去理解實(shí)現(xiàn)類(lèi)似游戲、瀏覽器這些軟件的程序的性質(zhì)，更要通過(guò)現(xiàn)有的知識(shí)創(chuàng)造新的程序或者改進(jìn)已有的程序。

計(jì)算機(jī)科學(xué)的大部分研究是基于“馮·諾依曼計(jì)算機(jī)”和“圖靈機(jī)”的，它們是絕大多數(shù)實(shí)際機(jī)器的計(jì)算模型。作為此模型的開(kāi)山鼻祖，邱奇-圖靈論題（Church-Turing Thesis）表明，盡管在計(jì)算的時(shí)間，空間效率上可能有所差異，現(xiàn)有的各種計(jì)算設(shè)備在計(jì)算的能力上是等同的。盡管這個(gè)理論通常被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，可是科學(xué)家也研究其它種類(lèi)的機(jī)器，如在實(shí)際層面上的并行計(jì)算機(jī)和在理論層面上概率計(jì)算機(jī)、oracle 計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)。在這個(gè)意義上來(lái)講，計(jì)算機(jī)只是一種計(jì)算的工具：著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Dijkstra 有一句名言“計(jì)算機(jī)科學(xué)之關(guān)注于計(jì)算機(jī)并不甚于天文學(xué)之關(guān)注于望遠(yuǎn)鏡。”。

作為一個(gè)學(xué)科，計(jì)算機(jī)科學(xué)涵蓋了從算法的理論研究和計(jì)算的極限，到如何通過(guò)硬件和軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)。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，確立了計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科的4個(gè)主要領(lǐng)域：計(jì)算理論，算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編程方法與編程語(yǔ)言，以及計(jì)算機(jī)元素與架構(gòu)。CSAB還確立了其它一些重要領(lǐng)域，如軟件工程，人工智能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并行計(jì)算，分布式計(jì)算，人機(jī)交互，機(jī)器翻譯，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，操作系統(tǒng)，以及數(shù)值和符號(hào)計(jì)算。

按照Peter J. Denning的說(shuō)法，計(jì)算機(jī)科學(xué)的最根本問(wèn)題是“什么能夠被有效地自動(dòng)化？”計(jì)算理論的研究就是專(zhuān)注于回答這個(gè)根本問(wèn)題，關(guān)于什么能夠被計(jì)算，去實(shí)施這些計(jì)算又需要用到多少資源。為了試圖回答第一個(gè)問(wèn)題，遞歸論檢驗(yàn)在多種理論計(jì)算模型中哪個(gè)計(jì)算問(wèn)題是可解的。而計(jì)算復(fù)雜性理論則被用于回答第二個(gè)問(wèn)題，研究解決一個(gè)不同目的的計(jì)算問(wèn)題的時(shí)間與空間消耗。

信息論與信息量化相關(guān)，由Claude E. Shannon創(chuàng)建，用于尋找信號(hào)處理操作的根本極限，比如壓縮數(shù)據(jù)和可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與通訊。編碼理論是對(duì)編碼以及它們適用的特定應(yīng)用性質(zhì)的研究。編碼（code）被用于數(shù)據(jù)壓縮，密碼學(xué)，前向糾錯(cuò)，也被用于網(wǎng)絡(luò)編碼。研究編碼的目的在于設(shè)計(jì)更高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方法。

算法指定義良好的計(jì)算過(guò)程，它取一個(gè)或一組值作為輸入，經(jīng)過(guò)一系列定義好的計(jì)算過(guò)程，得到一個(gè)或一組輸出。算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，也是許多其他計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。算法主要包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算幾何、圖論等。除此之外，算法還包括許多雜項(xiàng)，如模式匹配、部分?jǐn)?shù)論等。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言理論是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，主要處理程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、分析、描述和分類(lèi)，以及它們的個(gè)體特性。它屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科，既受影響于也影響著數(shù)學(xué)、軟件工程和語(yǔ)言學(xué)。它是公認(rèn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)分支，同時(shí)也是活躍的研究領(lǐng)域，研究成果被發(fā)表在眾多學(xué)術(shù)期刊，計(jì)算機(jī)科學(xué)以及工程出版物。盡管計(jì)算機(jī)科學(xué)（computer science）的名字里包含計(jì)算機(jī)這幾個(gè)字，但實(shí)際上計(jì)算機(jī)科學(xué)相當(dāng)數(shù)量的領(lǐng)域都不涉及計(jì)算機(jī)本身的研究。因此，一些新的名字被提議出來(lái)。某些重點(diǎn)大學(xué)的院系傾向于術(shù)語(yǔ)計(jì)算科學(xué)（computing science），以精確強(qiáng)調(diào)兩者之間的不同。丹麥科學(xué)家Peter Naur建議使用術(shù)語(yǔ)"datalogy"，以反映這一事實(shí)，即科學(xué)學(xué)科是圍繞著數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理，