第0章 绪论 1
0.1 算法的作用 1
0.2 计算机器的由来 2
0.3 算法的科学 6
0.4 抽象 7
0.5 学习大纲 7
0.6 社会影响 8
0.7 社会问题 10
课外阅读 11
第1章 数据存储 12
1.1 位和位存储 12
1.1.1 布尔运算 12
1.1.2 门和触发器 13
1.1.3 十六进制记数法 16
1.2 主存储器 17
1.2.1 存储器结构 17
1.2.2 存储器容量的度量 18
1.3 海量存储器 19
1.3.1 磁学系统 20
1.3.2 光学系统 22
1.3.3 闪存驱动器 22
1.3.4 文件存储及检索 23
1.4 用位模式表示信息 24
1.4.1 文本的表示 24
1.4.2 数值的表示 25
1.4.3 图像的表示 26
1.4.4 声音的表示 27
1.5 二进制系统 29
1.5.1 二进制记数法 29
1.5.2 二进制加法 30
1.5.3 二进制中的小数 31
1.6 整数存储 32
1.6.1 二进制补码记数法 33
1.6.2 余码记数法 35
1.7 小数的存储 37
1.7.1 浮点记数法 37
1.7.2 截断误差 38
1.8 数据压缩 40
1.8.1 通用的数据压缩技术 40
1.8.2 图像压缩 41
1.8.3 音频和视频压缩 43
1.9 通信差错 44
1.9.1 奇偶校验位 44
1.9.2 纠错编码 45
复习题 46
社会问题 49
课外阅读 50
第2章 数据操控 51
2.1 计算机体系结构 51
2.1.1 CPU基础知识 51
2.1.2 存储程序概念 52
2.2 机器语言 53
2.2.1 指令系统 53
2.2.2 一种演示用的机器语言 54
2.3 程序执行 57
2.3.1 程序执行的一个例子 59
2.3.2 程序与数据 61
2.4 算术／逻辑指令 62
2.4.1 逻辑运算 62
2.4.2 循环移位及移位运算 64
2.4.3 算术运算 65
2.5 与其他设备的通信 66
2.5.1 控制器的作用 66
2.5.2 直接内存存取 67
2.5.3 握手 68
2.5.4 流行的通信媒介 68
2.5.5 通信速率 68
2.6 其他体系结构 69
2.6.1 流水线 69
2.6.2 多处理器计算机 70
复习题 71
社会问题 75
课外阅读 76
第3章 操作系统 77
3.1 操作系统的历史 77
3.2 操作系统的体系结构 80
3.2.1 软件概述 80
3.2.2 操作系统组件 81
3.2.3 系统启动 83
3.3 协调机器的活动 85
3.3.1 进程的概念 85
3.3.2 进程管理 85
3.4 处理进程问的竞争 87
3.4.1 信号量 87
3.4.2 死锁 89
3.5 安全性 90
3.5.1 来自机器外部的攻击 91
3.5.2 来自机器内部的攻击 91
复习题 93
社会问题 95
课外阅读 95
第4章 组网及因特网 96
4.1 网络基础 96
4.1.1 网络分类 96
4.1.2 协议 97
4.1.3 网络互连 99
4.1.4 进程间通信的方法 101
4.1.5 分布式系统 102
4.2 因特网 102
4.2.1 因特网体系结构 103
4.2.2 因特网编址 104
4.2.3 因特网应用 106
4.3 万维网 109
4.3.1 万维网实现 109
4.3.2 HTML 110
4.3.3 XML 113
4.3.4 客户端和服务器端的活动 114
4.4 因特网协议 115
4.4.1 因特网软件的分层方法 115
4.4.2 TCP/IP协议簇 118
4.5 安全性 120
4.5.1 入侵的形式 120
4.5.2 防护和对策 121
4.5.3 加密 123
4.5.4 网络安全的法律途径 124
复习题 126
社会问题 128
课外阅读 129
第5章 算法 130
5.1 算法的概念 130
5.1.1 概览 130
5.1.2 算法的正式定义 130
5.1.3 算法的抽象本质 131
5.2 算法的表示 132
5.2.1 原语 132
5.2.2 伪代码 134
5.3 算法的发现 138
5.3.1 问题求解的艺术 138
5.3.2 入门 140
5.4 迭代结构 142
5.4.1 顺序搜索法 142
5.4.2 循环控制 144
5.4.3 插入排序算法 147
5.5 递归结构 150
5.5.1 二分搜索算法 150
5.5.2 递归控制 155
5.6 有效性和正确性 156
5.6.1 算法有效性 156
5.6.2 软件验证 159
复习题 162
社会问题 166
课外阅读 167
第6章 程序设计语言 168
6.1 历史回顾 168
6.1.1 早期程序设计语言 168
6.1.2 独立并超越机器 170
6.1.3 程序设计范型 171
6.2 传统的程序设计概念 174
6.2.1 变量和数据类型 175
6.2.2 数据结构 177
6.2.3 常量和字面量 178
6.2.4 赋值语句 179
6.2.5 控制语句 180
6.2.6 注释 182
6.3 过程单元 183
6.3.1 过程 184
6.3.2 参数 185
6.3.3 函数 188
6.4 语言实现 189
6.4.1 翻译过程 189
6.4.2 软件开发包 194
6.5 面向对象程序设计 195
6.5.1 类和对象 195
6.5.2 构造器 198
6.5.3 附加特性 199
6.6 程序设计中的并发活动 200
6.7 说明性程序设计 202
6.7.1 逻辑推演 202
6.7.2 Prolog 204
复习题 206
社会问题 209
课外阅读 210
第7章 软件工程 211
7.1 软件工程学科 211
7.2 软件生命周期 213
7.2.1 周期是个整体 213
7.2.2 传统的开发阶段 214
7.3 软件工程方法 216
7.4 模块化 217
7.4.1 模块的实现 217
7.4.2 耦合 220
7.4.3 内聚 221
7.4.4 信息隐藏 222
7.4.5 构件 222
7.5 行业工具 223
7.5.1 较老的工具 223
7.5.2 统一建模语言 224
7.5.3 设计模式 228
7.6 质量保证 229
7.6.1 质量保证的范围 229
7.6.2 软件测试 230
7.7 文档编制 231
7.8 人机界面 232
7.9 软件所有权和责任 234
复习题 236
社会问题 238
课外阅读 239
第8章 数据抽象 241
8.1 数据结构基础 241
8.1.1 数组 241
8.1.2 表、栈和队列 241
8.1.3 树 242
8.2 相关概念 244
8.2.1 抽象 244
8.2.2 静态结构与动态结构 244
8.2.3 指针 245
8.3 数据结构的实现 245
8.3.1 数组的存储 245
8.3.2 表的存储 248
8.3.3 栈和队列的存储 250
8.3.4 二叉树的存储 252
8.3.5 数据结构的操作 255
8.4 一个简短案例的研究 256
8.5 定制的数据类型 260
8.5.1 用户自定义数据类型 260
8.5.2 抽象数据类型 261
8.6 类和对象 263
8.7 机器语言中的指针 264
复习题 266
社会问题 270
课外阅读 271
第9章 数据库系统 272
9.1 数据库基础 272
9.1.1 数据库系统的重要性 272
9.1.2 模式的作用 273
9.1.3 数据库管理系统 274
9.1.4 数据库模型 275
9.2 关系模型 275
9.2.1 关系设计中的问题 276
9.2.2 关系运算 279
9.2.3 SQL 282
9.3 面向对象数据库 284
9.4 维护数据库的完整性 286
9.4.1 提交／回滚协议 286
9.4.2 锁定 287
9.5 传统的文件结构 288
9.5.1 顺序文件 288
9.5.2 索引文件 291
9.5.3 散列文件 291
9.6 数据挖掘 294
9.7 数据库技术的社会影响 296
复习题 297
社会问题 300
课外阅读 301
第10章 计算机图形学 302
10.1 计算机图形学的范围 302
10.2 3D图形概述 303
10.3 建模 305
10.3.1 单个物体的建模 305
10.3.2 整个场景的建模 310
10.4 渲染 311
10.4.1 光-表面交互 311
10.4.2 裁剪、扫描转换和隐藏面的消除 313
10.4.3 着色 315
10.4.4 渲染-流水线硬件 317
10.5 处理全局照明 318
10.5.1 光线跟踪 318
10.5.2 辐射度 319
10.6 动画 320
10.6.1 动画基础 320
10.6.2 运动学和动力学 321
10.6.3 动画制作过程 322
复习题 323
社会问题 325
课外阅读 325
第11章 人工智能 326
11.1 智能与机器 326
11.1.1 智能体 326
11.1.2 研究方法 328
11.1.3 图灵测试 328
11.2 感知 329
11.2.1 理解图像 329
11.2.2 语言处理 331
11.3 推理 333
11.3.1 产生式系统 334
11.3.2 搜索树 336
11.3.3 启发 338
11.4 其他研究领域 342
11.4.1 知识的表达和处理 342
11.4.2 学习 343
11.5 人工神经网络 345
11.5.1 基本特性 345
11.5.2 训练人工神经网络 346
11.5.3 联想记忆 348
11.6 机器人学 351
11.7 后果的思考 353
复习题 354
社会问题 357
课外阅读 358
第12章 计算理论 360
12.1 函数及其计算 360
12.2 图灵机 362
12.2.1 图灵机原理 362
12.2.2 丘奇-图灵论题 364
12.3 通用程序设计语言 365
12.3.1 Bare Bones语言 365
12.3.2 用Bare Bones语言编程 367
12.3.3 Bare Bones的通用性 368
12.4 一个不可计算的函数 369
12.4.1 停机问题 369
12.4.2 停机问题的不可解性 371
12.5 问题复杂性 373
12.5.1 问题复杂性的度量 374
12.5.2 多项式问题与非多项式问题 377
12.5.3 NP问题 378
12.6 公钥密码学 380
12.6.1 模表示法 381
12.6.2 RSA公钥密码系统 381
复习题 383
社会问题 386
课外阅读 387
附录A ASCII码 388
附录B 处理二进制补码表示的电路 389
附录C 一种简单的机器语言 391
附录D 高级编程语言 393
附录E 迭代结构与递归结构的等价性 395
索引 397