第一部分 计算机科学概论 1
第1章 计算机发展历史 3
1.1 计算机的史前时代 3
1.1.1 石头计算到算盘 3
1.1.2 计算尺和计算器 4
1.2 机械式计算机 6
1.2.1 契克卡德计算机 6
1.2.2 帕斯卡加法机 6
1.2.3 莱布尼茨乘法机 7
1.2.4 “编织”的程序 7
1.2.5 差分机和分析机 9
1.3 从机械到电子的进程 10
1.3.1 穿孔制表机 10
1.3.2 电子文明的曙光——电子二极管、三极管 11
1.3.3 冲击最后的技术壁垒 12
1.4 电子计算机发展历史 15
1.4.1 电子管计算机 15
1.4.2 晶体管计算机 17
1.4.3 集成电路计算机 18
1.4.4 大规模集成电路计算机 19
1.4.5 第五代计算机 22
1.4.6 总结 22
1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想 23
1.5.1 布尔及逻辑代数 23
1.5.2 香农及计算机开关电路 23
1.5.3 图灵及图灵机、图灵测试 24
1.5.4 阿塔纳索夫及ABC计算机 28
1.5.5 维纳及计算机设计五原则 29
1.5.6 冯·诺依曼及冯·诺依曼结构 30
1.6 计算机发展趋势及新技术 32
1.6.1 云计算 32
1.6.2 物联网 36
1.6.3 CPS 40
1.6.4 新型人机交互技术 41
1.7 小结 44
习题 44
第2章 计算机组成与工作原理 47
2.1 数据的表示与基本运算 47
2.1.1 进位计数制及其转换 47
2.1.2 数值数据的表示 50
2.1.3 非数值数据的表示 57
2.1.4 数据的基本运算 60
2.2 计算机系统的基本组成 67
2.2.1 计算机系统的硬件组成 68
2.2.2 计算机系统的软件组成 76
2.3 计算机系统的工作过程 78
2.4 小结 80
习题 80
第3章 操作系统 83
3.1 操作系统概述 83
3.1.1 操作系统概念 83
3.1.2 操作系统历史 85
3.1.3 操作系统结构 86
3.2 操作系统的功能模块 87
3.2.1 用户界面 87
3.2.2 进程管理 88
3.2.3 存储管理 94
3.2.4 文件管理 99
3.2.5 I/O管理 99
3.3 常见操作系统 99
3.4 小结 101
习题 102
第4章 计算机网络 104
4.1 计算机网络概述 104
4.1.1 计算机网络起源 104
4.1.2 计算机网络定义 106
4.2 网络分类 107
4.2.1 按距离分 107
4.2.2 按网络功能分 109
4.3 网络服务模型 110
4.3.1 终端网络模型 110
4.3.2 C/S模型 110
4.3.3 P2P网络模型 111
4.4 计算机网络体系结构 111
4.4.1 ISO/OSI 111
4.4.2 TCP/IP 113
4.5 网络互联和Internet 115
4.5.1 Internet概述 117
4.5.2 IP地址 117
4.5.3 Internet提供的服务 120
4.6 小结 122
习题 123
第二部分 C语言程序设计基础 125
第5章 引言 127
5.1 C语言的发展过程 127
5.2 C语言的特点 127
5.3 简单的C语言程序 129
5.4 C语言程序的结构 131
5.5 C程序设计语言的执行 132
5.5.1 源程序翻译 132
5.5.2 链接目标程序 133
5.5.3 集成开发工具 134
5.6 小结 135
习题 135
第6章 基本的程序语句 137
6.1 基本数据类型及取值范围 137
6.2 标识符、变量和常量 141
6.2.1 标识符 141
6.2.2 变量和常量 141
6.3 基本运算符、表达式及运算的优先级 147
6.3.1 算术运算符及算术表达式 148
6.3.2 关系运算符及关系表达式 153
6.3.3 逻辑运算符及逻辑表达式 154
6.3.4 条件运算符 156
6.3.5 逗号表达式 156
6.3.6 数据类型的转换 157
6.3.7 复杂表达式的计算顺序 158
6.3.8 C语言的基本语句结构 160
6.4 标准输入／输出函数简介 161
6.4.1 格式化输出函数printf（） 161
6.4.2 格式化输入函数seanf（） 166
6.4.3 字符输出函数 170
6.4.4 字符输入函数 171
6.5 程序范例 173
6.6 小结 175
习题 175
第7章 分支结构 182
7.1 if结构 182
7.1.1 if语句 182
7.1.2 if_else语句 184
7.1.3 if语句的嵌套 187
7.2 switch结构 190
7.2.1 switch语句 190
7.2.2 break语句在switch语句中的作用 192
7.3 程序范例 195
7.4 小结 202
习题 202
第8章 循环结构 210
8.1 for语句 210
8.2 while语句 218
8.3 do_while语句 223
8.4 用于循环中的break语句和continue语句 226
8.5 循环结构的嵌套 230
8.6 goto语句 231
8.7 程序范例 234
8.8 小结 238
习题 238
第9章 函数 247
9.1 函数的概念 247
9.1.1 函数的定义 247
9.1.2 函数的声明和调用 248
9.1.3 函数的传值方式 249
9.2 变量的作用域和存储类型 251
9.3 内部函数与外部函数 255
9.4 预处理 257
9.4.1 宏定义 257
9.4.2 文件包含 260
9.5 综合范例 261
9.6 小结 265
习题 265
第三部分 仿真及计算工具 271
第10章 Matlab基础 273
10.1 Matlab概述 273
10.1.1 Matlab的基本特点 273
10.1.2 Matlab应用领域 274
10.1.3 Matlab界面 274
10.1.4 基本命令 277
10.2 Matlab语言基础 278
10.2.1 基本概念 278
10.2.2 向量 283
10.2.3 矩阵 286
10.2.4 矩阵的建立 286
10.3 Matlab编程 288
10.3.1 m文件综述 289
10.3.2 m文件的编辑 289
10.3.3 m脚本文件 290
10.3.4 m文件调试 291
10.3.5 路径设置 291
10.3.6 分支语句 292
10.3.7 循环语句 293
10.3.8 m函数文件 294
10.4 小结 298
习题 299
第11章 Matlab应用 301
11.1 Matlab在高等数学中的应用 301
11.1.1 符号运算 301
11.1.2 多项式 304
11.1.3 函数极限 306
11.1.4 函数求导 307
11.1.5 函数积分 308
11.1.6 级数运算 308
11.1.7 矩阵及线性方程组 310
11.1.8 方程求根 315
11.2 Matlab绘图 316
11.2.1 二维图形 316
11.2.2 三维曲线图 320
11.2.3 三维曲面图 320
11.2.4 隐函数绘图 322
11.3 Matlab图像处理 324
11.3.1 图像基础 324
11.3.2 图像的读和写 324
11.3.3 图像的显示 325
11.4 小结 326
习题 326
第12章 Matlab交互式仿真 328
12.1 计算机仿真技术 328
12.2 Simulink基础 329
12.2.1 Simulink特点 329
12.2.2 Simulink的工作环境 329
12.2.3 Simulink仿真基本步骤 330
12.3 模型的创建 331
12.3.1 模型概念 331
12.3.2 模型的建立 333
12.4 仿真配置 334
12.5 执行仿真 334
12.6 小结 335
习题 335
第13章 Mathematica基础及其应用 336
13.1 Mathematica基础 336
13.1.1 Mathematica简介 336
13.1.2 Mathematica的使用和操作 336
13.1.3 Mathematica的输入 337
13.2 数值计算 338
13.2.1 算术运算 338
13.2.2 常用数学函数 339
13.3 常量、变量和表达式 340
13.3.1 使用前面的结果 340
13.3.2 常量和变量 340
13.3.3 对象与对象列表 340
13.3.4 表达式 341
13.3.5 符号运算 341
13.4 符号数学 342
13.4.1 函数极限 342
13.4.2 微分 342
13.4.3 积分 343
13.4.4 求和与求积 343
13.4.5 解方程 344
13.5 函数作图 345
13.5.1 基本绘图方法 345
13.5.2 三维曲面绘图 346
13.5.3 等高线和密度线 346
13.6 小结 347
习题 348