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前言
第1 章 计算机与计算1
1.1 计算机概述1
1.1.1 计算的概念1
1.1.2 计算机的定义及特征2
1.2 计算机的产生与发展2
1.2.1 传统计算工具3
1.2.2 计算机的产生8
1.2.3 计算机的发展与分类 10
1.2.4 中国计算机简介 14
1.3 计算理论 15
1.3.1 计算的本质 15
1.3.2 计算的原理 17
1.3.3 可计算性 17
1.3.4 计算复杂性 20
1.4 计算科学与学科 22
1.4.1 计算机科学与计算科学 22
1.4.2 计算机学科与计算学科 23
延展阅读 23
知名人物 26
习题 27
第2 章 计算思维 28
2.1 计算思维概述 28
2.1.1 计算思维的概念 29
2.1.2 计算思维的本质 29
2.1.3 计算思维的特征 30
2.2 计算思维与传统思维 31
2.2.1 算法思维 31
2.2.2 编程思维 32
2.2.3 数学思维 32
2.2.4 工程思维 33
2.3 计算思维应用举例 33
2.3.1 计算思维与日常生活 33
2.3.2 计算思维典型案例 34
2.3.3 计算思维与其他学科 35
延展阅读 38
知名人物 38
习题 39
第3 章 计算的基础 40
3.1 计算机与二进制 40
3.1.1 为何采用二进制 40
3.1.2 逻辑代数 41
3.2 数制的表示与转换 43
3.2.1 数制的表示 43
3.2.2 其他进制与十进制 44
3.2.3 二进制、八进制和十六进制 45
3.3 数据的存储 46
3.3.1 数据的单位 47
3.3.2 编址与地址 47
3.4 数值型数据的表示 48
3.4.1 整数的表示 48
3.4.2 原码、反码和补码 48
3.4.3 实数的表示 51
3.5 信息的编码 52
3.5.1 西文字符的编码 52
3.5.2 汉字的编码 54
3.5.3 多媒体编码 56
3.6 二进制与问题求解 57
3.6.1 毒水检验 57
3.6.2 布尔代数与搜索引擎 58
延展阅读 58
知名人物 59
习题 59
第4 章 计算平台 61
4.1 计算模型 61
4.1.1 图灵机 62
4.1.2 冯诺依曼机 64
V
目录
4.1.3 量子计算机67
4.2 硬件系统67
4.2.1 CPU 67
4.2.2 存储器68
4.2.3 输入输出设备73
4.2.4 总线78
4.3 软件系统79
4.3.1 系统软件79
4.3.2 应用软件82
4.4 网络系统82
4.4.1 计算机网络概述83
4.4.2 网络互连与协议83
4.4.3 网络系统应用实例84
4.4.4 网络安全89
4.4.5 中国计算机网络91
延展阅读92
知名人物92
习题93
第5 章 问题求解94
5.1 问题求解思想94
5.1.1 普适的问题求解94
5.1.2 计算机问题求解95
5.2 算法基础96
5.2.1 算法的定义96
5.2.2 算法的特征97
5.3 算法的描述97
5.3.1 自然语言97
5.3.2 流程图98
5.3.3 伪代码99
5.3.4 程序语言99
5.4 算法与程序设计99
5.4.1 算法与程序 100
5.4.2 算法的控制结构 100
5.5 算法的评价 101
5.5.1 算法的正确性 102
5.5.2 算法的复杂度 102
5.6 常用算法 103
5.6.1 穷举法 103
5.6.2 回溯法 105
5.6.3 迭代法 107
5.6.4 递归法 108
5.6.5 分治法 109
5.6.6 贪心法 110
5.6.7 动态规划 111
5.6.8 智能算法 113
延展阅读 116
知名人物 117
习题 118
第6 章 数据管理 119
6.1 操作系统 119
6.1.1 操作系统的定位 119
6.1.2 操作系统的核心概念 120
6.1.3 操作系统的功能 121
6.1.4 操作系统的计算思维 124
6.2 数据结构 125
6.2.1 基本概念 126
6.2.2 数据的逻辑结构 126
6.2.3 数据的物理结构 127
6.2.4 常用的数据结构 127
6.3 数据库 133
6.3.1 数据管理简史 133
6.3.2 数据库相关概念 134
6.3.3 数据模型 135
6.3.4 经典数据模型 136
6.3.5 概念模型 139
6.3.6 结构化查询语言 140
延展阅读 142
知名人物 142
习题 143
第7 章 程序设计语言 144
7.1 程序设计语言的分类 144
7.1.1 机器语言 144
7.1.2 汇编语言 145
7.1.3 高级语言 145
7.1.4 第四代语言 147
VI
新编计算机导
论
7.2 高级语言程序的要素147
7.2.1 数据类型、常量与变量148
7.2.2 表达式与计算149
7.2.3 分支控制结构149
7.2.4 循环控制结构150
7.2.5 子程序结构151
7.3 Raptor 编程基础153
7.3.1 Raptor 的特点153
7.3.2 Raptor 的界面及符号154
7.3.3 Raptor 程序设计示例155
7.4 典型问题的其他程序实现161
7.4.1 冒泡排序问题的C++实现161
7.4.2 汉诺塔问题的Java 实现162
7.4.3 国王的婚姻问题的Python 实现163
延展阅读164
知名人物164
习题165
第8 章 IT 新技术166
8.1 物联网166
8.1.1 物联网的概念167
8.1.2 物联网体系结构及相关技术168
8.1.3 物联网应用前景169
8.2 云计算171
8.2.1 云计算的概念171
8.2.2 云计算服务模式172
8.2.3 云计算应用与挑战173
8.3 大数据174
8.3.1 大数据的概念与特点174
8.3.2 大数据处理技术175
8.3.3 大数据应用领域与挑战176
8.4 人工智能177
8.4.1 人工智能的概念178
8.4.2 人工智能研究方法178
8.4.3 人工智能应用180
8.5 区块链181
8.5.1 区块链的概念与特点182
8.5.2 区块链的核心思想183
8.5.3 区块链的应用与挑战184
8.6 联邦学习186
8.6.1 联邦学习的背景186
8.6.2 联邦学习的概念与特征186
8.6.3 联邦学习的分类187
8.6.4 联邦学习的应用187
8.7 边缘计算188
8.7.1 边缘计算的概念188
8.7.2 边缘计算与云计算189
8.7.3 边缘计算应用场景190
延展阅读191
知名人物191
习题192
第9 章 IT 职业道德193
9.1 职业道德和责任193
9.1.1 职业道德的概念193
9.1.2 职业道德的特征194
9.1.3 职业道德的作用194
9.1.4 计算机从业人员的道德准则195
9.2 IT 领域伦理问题197
9.2.1 计算机伦理与网络伦理198
9.2.2 计算机伦理问题198
9.3 计算机专业人员的责任与义务201
知名人物203
习题203
参考文献205