计算机科学导论 第5版PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 计算的起源 1

1.2 计算机的产生和发展阶段 3

1.2.1 计算机产生之前的计算历史 3

1.2.2 计算机的产生 8

1.2.3 计算机的发展阶段 18

1.2.4 中国计算机的发展历程 19

1.3 计算机的应用领域和发展趋势 22

1.3.1 计算机的应用领域 22

1.3.2 计算机的发展趋势 24

1.4 计算学科 26

1.4.1 计算学科的定义 26

1.4.2 计算学科的本质 26

1.4.3 计算学科的三个过程 27

1.4.4 计算学科新的应用领域 27

1.5 计算机科学与技术学科的知识体系 29

1.5.1 计算机科学与技术学科的形成与发展 29

1.5.2 计算机科学与技术学科的定义 30

1.5.3 计算机科学与技术学科的根本问题及研究范畴 30

1.5.4 计算机科学课程体系的核心内容 30

1.6 计算机科学与技术学科的教育 33

1.6.1 教育的目的和基本要求 33

1.6.2 工科还是理科 33

1.6.3 理论与实践相结合 34

1.6.4 创新能力培养 35

1.6.5 学习方法 35

1.7 信息化的挑战 36

1.8 计算机产业 36

本章小结 37

习题 37

第2章 计算机体系结构与组织 40

2.1 数值数据 40

2.1.1 数的表示及数制转换 40

2.1.2 数的原码、反码和补码 45

2.1.3 定点数和浮点数 47

2.1.4 十进制数的编码 49

2.2 非数值数据 50

2.2.1 文字信息的编码 50

2.2.2 声音的编码 52

2.2.3 图形数据的编码 52

2.3 数据的机器编码 53

2.3.1 数据的机器级编码 53

2.3.2 数据的汇编级编码 54

2.4 数字逻辑与数字系统 54

2.4.1 基本逻辑关系及逻辑门 54

2.4.2 逻辑代数与逻辑函数 56

2.5 计算机系统的组成 59

2.5.1 图灵模型 59

2.5.2 冯·诺依曼模型 60

2.5.3 计算机系统的组成 61

2.5.4 计算机的硬件系统 61

2.5.5 计算机的软件系统 66

2.5.6 计算机的特点 66

2.5.7 计算机系统主要的技术指标 67

2.5.8 计算机的分类 68

2.5.9 计算机的基本工作方式 68

2.6 存储系统的结构 69

2.6.1 存储器的分类 69

2.6.2 存储系统的组织结构 70

2.7 输入/输出系统 71

2.8 多核技术 71

2.9 高性能计算机 72

2.10 并行计算机 72

2.11 分布式系统 73

本章小结 73

习题 73

第3章 程序设计语言 76

3.1 程序设计语言概述 76

3.1.1 程序的概念 76

3.1.2 计算机程序设计语言 76

3.1.3 高级语言程序设计的基本内容 79

3.1.4 高级语言的数据表示手段 81

3.2 声明和类型 83

3.3 类型系统 83

3.4 编译原理 83

3.4.1 编译程序概述 83

3.4.2 词法分析 85

3.4.3 语法分析 85

3.4.4 语义处理 86

3.4.5 中间代码生成 87

3.4.6 中间代码优化 87

3.4.7 目标代码生成 88

3.4.8 编译技术的新发展 88

3.5 程序设计语言的设计 89

本章小结 89

习题 89

第4章 程序设计基础 92

4.1 程序设计 92

4.2 程序设计方法 92

4.2.1 结构化程序设计方法 93

4.2.2 面向对象的程序设计方法 95

4.2.3 函数程序设计 98

4.2.4 程序设计风格 99

4.2.5 程序设计举例 100

4.3 基本数据结构 101

4.3.1 基本概念 101

4.3.2 几种典型的数据结构 102

4.3.3 查找 106

4.3.4 排序 107

4.4 事件驱动程序设计 109

本章小结 110

习题 110

第5章 算法与复杂性 112

5.1 算法分析 112

5.1.1 算法 112

5.1.2 算法的特性 113

5.2 常用算法 114

5.3 算法描述工具 116

5.4 算法的评价 118

5.5 算法设计策略 119

5.6 分布式算法 119

5.7 可计算性理论基础 120

5.8 NP问题 120

5.9 自动机理论 121

5.10 加密算法 121

5.11 几何算法 122

5.12 并行算法 123

本章小结 123

习题 123

第6章 信息管理 125

6.1 模型与信息系统 125

6.1.1 信息 125

6.1.2 信息模型 125

6.1.3 信息系统 126

6.2 数据库系统 126

6.2.1 数据库 126

6.2.2 数据管理技术的发展 127

6.2.3 数据模型 128

6.3 关系数据库 131

6.3.1 关系数据库 131

6.3.2 关系模型与关系模式 132

6.4 数据库查询语言SQL 135

6.4.1 SQL的特点 135

6.4.2 SQL的功能 135

6.4.3 SQL的基本概念 136

6.5 关系数据库设计 136

6.5.1 关系数据库的设计原则 136

6.5.2 关系数据库的设计步骤 136

6.6 数据库管理 137

6.6.1 DBA和数据字典 137

6.6.2 数据库的安全性控制 138

6.6.3 事务处理 138

6.6.4 数据库的完整性控制 139

6.7 常用数据库管理系统 139

6.8 数据库的新发展 141

6.8.1 分布式数据库 141

6.8.2 空间数据库 141

6.8.3 多媒体数据库 141

6.8.4 数据仓库 142

6.8.5 信息存储与检索 142

6.8.6 超文本和超媒体 142

6.8.7 多媒体信息与多媒体系统 143

6.8.8 数字图书馆 143

6.8.9 数字地球与智慧城市 144

本章小结 144

习题 145

第7章 软件工程 147

7.1 软件工程 147

7.1.1 软件危机 147

7.1.2 软件工程的基本概念 148

7.1.3 软件工程过程 150

7.1.4 软件生命周期 150

7.2 软件开发模型 152

7.2.1 瀑布模型 152

7.2.2 快速原型法模型 153

7.2.3 螺旋模型 154

7.2.4 喷泉模型 155

7.2.5 转换模型 156

7.2.6 智能模型 157

7.3 软件开发方法 157

7.3.1 面向数据结构方法 157

7.3.2 统一建模语言 158

7.3.3 软件复用和构件技术 158

7.4 软件质量评价和保证 160

7.4.1 软件质量的定义 160

7.4.2 软件质量的度量和评价 160

7.4.3 软件质量保证 161

7.5 软件复杂性 162

7.5.1 软件复杂性的基本概念 162

7.5.2 软件复杂性的度量方法 163

7.6 软件项目管理 163

7.6.1 软件项目计划概要 163

7.6.2 软件项目计划的内容 163

7.6.3 软件工程规范 164

7.6.4 软件开发成本估算 164

7.6.5 风险分析 164

7.6.6 软件项目进度安排 165

7.7 软件可靠性 166

7.7.1 软件可靠性的定义 166

7.7.2 软件可靠性的指标 166

7.7.3 软件可靠性的模型 167

7.8 软件评审 167

7.8.1 设计质量的评审内容 167

7.8.2 程序质量的评审内容 168

7.9 容错软件技术 169

7.9.1 容错软件的定义 169

7.9.2 容错的一般方法 169

7.9.3 容错软件的设计过程 170

7.10 软件工程环境 170

7.10.1 软件开发环境 170

7.10.2 软件开发环境的分类 171

7.10.3 软件工具的基本概念 172

7.10.4 计算机辅助软件工程 173

本章小结 173

习题 174

第8章 操作系统 176

8.1 操作系统 176

8.1.1 操作系统的概念 176

8.1.2 操作系统的基本组成 179

8.1.3 操作系统在计算机系统中的地位 179

8.1.4 操作系统的启动 180

8.2 操作系统的发展 180

8.2.1 手工操作阶段 180

8.2.2 批处理系统阶段 181

8.2.3 多道程序系统阶段 182

8.2.4 现代操作系统阶段 182

8.3 操作系统的分类 183

8.4 操作系统的功能 184

8.4.1 资源管理功能 184

8.4.2 扩展的虚拟机功能 185

8.4.3 网络操作系统的功能 185

8.5 操作系统的体系结构 186

8.6 并发性 187

8.7 调度与分派 187

8.8 安全与保护 187

8.9 文件系统 189

8.10 容错 189

8.11 系统性能评价 190

8.12 脚本 191

8.13 主流操作系统 191

8.13.1 Windows操作系统 191

8.13.2 UNIX操作系统 192

8.13.3 Linux操作系统 193

8.13.4 苹果操作系统 193

8.14 操作系统的新发展 194

本章小结 195

习题 195

第9章 网络计算 197

9.1 通信与组网 197

9.1.1 数据通信的基本概念 197

9.1.2 数据通信的方式 198

9.1.3 数据传输的方式 201

9.2 计算机网络 201

9.2.1 计算机网络的起源 201

9.2.2 计算机网络的定义 203

9.2.3 计算机网络的主要部件 204

9.2.4 计算机网络的传输媒体 204

9.2.5 计算机网络的分类 207

9.2.6 计算机网络的拓扑结构 209

9.2.7 计算机网络的体系结构 211

9.2.8 计算机网络间的互联 212

9.3 Internet和TCP/IP协议 212

9.3.1 Internet的起源及发展 212

9.3.2 TCP/IP协议 213

9.3.3 IP地址 214

9.3.4 Internet提供的主要服务 216

9.3.5 Intranet 218

9.4 网络管理 218

9.4.1 网络管理基础 218

9.4.2 网络管理功能 219

9.4.3 Internet的管理信息库 219

9.4.4 网络管理协议 219

9.5 移动通信与无线上网 220

9.6 网络安全 220

9.6.1 网络安全的基本问题 220

9.6.2 网络安全的内容 221

9.6.3 数据加密技术 222

9.6.4 防病毒技术 223

9.6.5 防火墙技术 223

9.7 网格计算 224

9.8 云计算与物联网 225

9.9 互联网＋ 227

本章小结 228

习题 229

第10章 图形学和可视化计算 231

10.1 图形学的基本概念 231

10.1.1 计算机图形信息的处理 231

10.1.2 计算机图形学的起源 232

10.1.3 计算机图形学主要研究的内容 232

10.1.4 计算机图形学的应用 233

10.1.5 计算机图形的标准化 234

10.2 图形系统 235

10.3 计算机视觉和可视化 236

10.3.1 人的视觉 236

10.3.2 计算机视觉 237

10.3.3 可视化 237

10.4 图形用户界面 237

10.5 图像通信 238

10.6 几何建模 238

10.7 计算机动画 238

10.8 虚拟现实 239

10.9 3D打印 240

本章小结 240

习题 241

第11章 人机交互 242

11.1 人机交互 242

11.1.1 人机交互技术 242

11.1.2 人机交互模型 243

11.1.3 人机系统交互界面的构架 244

11.1.4 人机界面的设计 246

11.1.5 数据交互 248

11.1.6 语音交互 249

11.1.7 图像交互 250

11.1.8 行为交互 250

11.2 多媒体技术 250

11.2.1 多媒体技术概述 250

11.2.2 多媒体技术的应用 251

本章小结 252

习题 252

第12章 离散结构 254

12.1 离散结构的研究对象及主要内容 254

12.1.1 离散结构的研究对象 254

12.1.2 离散结构研究的主要内容 254

12.2 数理逻辑 255

12.2.1 命题逻辑 255

12.2.2 谓词逻辑 259

12.3 集合论 261

12.3.1 集合的基本概念与运算 261

12.3.2 关系与函数 263

12.4 代数结构 267

12.4.1 代数结构概述 267

12.4.2 格与布尔代数 269

12.5 图论 270

12.5.1 图的基本概念 270

12.5.2 路径、回路及连通性 272

12.5.3 图的矩阵表示 273

12.6 离散概率 274

本章小结 275

习题 275

第13章 数值计算科学 278

13.1 高性能计算 278

13.2 数值分析 279

13.3 运筹学 280

13.4 数学建模与计算机模拟 281

本章小结 282

习题 282

第14章 智能系统 284

14.1 人工智能系统 284

14.1.1 人工智能 284

14.1.2 人工智能的研究与应用领域 285

14.2 知识表示及推理 288

14.2.1 知识与知识表示 288

14.2.2 经典推理技术 289

14.2.3 高级知识推理技术 290

14.3 搜索技术 292

14.4 自然语言处理 292

14.4.1 语言及其理解 292

14.4.2 句法和语义的分析 293

14.4.3 机器翻译 293

14.5 计算智能 294

14.5.1 计算智能概述 294

14.5.2 遗传算法 295

14.5.3 群体智能 295

14.5.4 人工神经网络 296

14.6 机器学习 296

14.7 智能技术 297

14.8 大数据分析 298

本章小结 298

习题 299

第15章 社会和职业问题 300

15.1 计算的社会背景 300

15.2 计算机与道德 301

15.2.1 道德的哲学含义 301

15.2.2 道德选择 301

15.2.3 道德评价 301

15.2.4 计算机专业人员的职业道德准则 302

15.2.5 计算机用户的道德 302

15.3 基于计算机系统的风险与责任 303

15.4 知识产权 304

15.5 隐私与公民自由 306

15.6 计算机犯罪 307

15.7 团队合作 308

15.8 哲学框架 310

本章小结 310

习题 311

参考文献 313