课程导学 1
第一层次 基本概念 7
第1章 从原始的计算工具到现代计算机 7
1.1 人类计算工具的进步 7
1.1.1 手工时代 8
1.1.2 机械时代 9
1.1.3 机电时代 11
1.1.4 ENIAC的诞生 12
1.2 现代计算机体系的形成 13
1.2.1 布尔及其布尔代数 14
1.2.2 香农等人对布尔代数的研究 14
1.2.3 维纳提出计算机设计的原则 15
1.2.4 图灵及其TM和TT 15
1.2.5 冯·诺依曼及其EDVAC 17
1.3 现代计算机的基本概况 20
1.3.1 计算机的发展过程 20
1.3.2 计算机的基本类型 22
1.3.3 计算机的主要特点 23
1.3.4 计算机的主要应用 24
1.3.5 计算机的发展趋势 27
1.4 计算机与信息化 28
1.4.1 信息的相关概念 28
1.4.2 信息技术 30
1.4.3 信息社会 32
1.4.4 信息产业 33
本章小结 34
习题一 34
第2章 认识计算学科 37
2.1 计算学科的基本概念 37
2.1.1 计算作为一门学科 37
2.1.2 计算学科的根本问题 39
2.1.3 计算学科的主要特点 40
2.1.4 计算学科的三个形态 41
2.2 计算学科的知识体系 43
2.2.1 计算学科的知识领域 43
2.2.2 计算学科的研究范畴 44
2.2.3 计算学科的知识结构 46
2.2.4 计算学科与其它学科的关系 47
2.3 中国计算机科学与技术学科 48
2.3.1 CCC2002与专业规范 48
2.3.2 计算机科学与技术学科的专业设置 49
2.3.3 计算机科学与技术学科的知识体系 51
2.4 计算学科的经典问题 55
2.4.1 图论问题 55
2.4.2 算法复杂性问题 59
2.4.3 计算机智能问题 61
2.4.4 并发控制问题 63
本章小结 65
习题二 65
第二层次 基本方法 67
第3章 计算机硬件系统的结构组成 67
3.1 数制及其转换 67
3.1.1 进位计数制 67
3.1.2 数制之间的转换 69
3.2 数据的运算与编码表示 72
3.2.1 二进制数的算术运算 72
3.2.2 二进制数的逻辑运算 74
3.2.3 数值数据的编码表示 76
3.2.4 字符数据的编码表示 82
3.2.5 字符与汉字的处理过程 87
3.3 计算机组成原理 88
3.3.1 基本结构组成 88
3.3.2 计算机主机 89
3.3.3 基本工作原理 91
3.3.4 计算机的性能指标 92
3.4 计算机外部设备 94
3.4.1 外存储器 94
3.4.2 输入设备 96
3.4.3 输出设备 97
3.4.4 系统总线与接口电路 98
3.5 对未来新一代计算机的展望 100
3.5.1 超越冯·诺依曼结构的计算机 100
3.5.2 非电子器件的计算机 101
本章小结 102
习题三 103
第4章 计算机软件及其形成 105
4.1 软件的基本概念 105
4.1.1 什么是软件 105
4.1.2 软件的功能特点 105
4.1.3 软件的分类 106
4.1.4 软件与硬件的关系 108
4.2 操作系统的基本概念 109
4.2.1 操作系统的作用地位 109
4.2.2 操作系统的功能 111
4.2.3 操作系统的特征 116
4.2.4 操作系统的类型 117
4.3 计算机主流操作系统 120
4.3.1 Windows操作系统 120
4.3.2 UNIX操作系统 121
4.3.3 Linux操作系统 122
4.3.4 手机常见操作系统 123
4.4 计算机软件的形成 124
4.4.1 翻译方式 124
4.4.2 编译原理 125
4.4.3 编译技术的新发展 127
本章小结 128
习题四 128
第5章 计算机程序设计 130
5.1 程序设计概念 130
5.1.1 什么是程序设计 130
5.1.2 程序设计步骤 131
5.2 程序设计语言 132
5.2.1 面向过程程序设计语言 132
5.2.2 面向对象程序设计语言 134
5.3 程序设计语言的成分 135
5.3.1 程序的基本构成 136
5.3.2 程序的基本要素 137
5.3.3 程序的数据类型 138
5.3.4 程序的基本运算 138
5.3.5 程序的语句类型 139
5.4 程序设计方法 140
5.4.1 面向过程程序设计 140
5.4.2 面向对象程序设计 141
5.4.3 可视化程序设计 142
5.4.4 程序设计方法的发展 142
5.5 算法设计 143
5.5.1 算法的基本概念 143
5.5.2 算法的设计要求 145
5.5.3 算法的描述方法 146
5.5.4 常用算法简介 150
5.5.5 算法的复杂度 152
5.6 数据结构 154
5.6.1 数据结构的基本概念 154
5.6.2 线性表结构 155
5.6.3 栈结构 157
5.6.4 队列结构 159
5.6.5 树结构 161
5.6.6 图结构 163
本章小结 166
习题五 166
第6章 软件工程 169
6.1 软件工程概述 169
6.1.1 软件危机 169
6.1.2 软件工程概念 170
6.1.3 软件工程目标 171
6.1.4 软件工程原则 172
6.2 软件过程 173
6.2.1 软件生存周期 174
6.2.2 软件开发模型 174
6.2.3 软件开发方法 178
6.3 软件工程实施 180
6.3.1 系统分析 180
6.3.2 需求分析 181
6.3.3 系统设计 182
6.3.4 软件编码 183
6.3.5 软件测试 184
6.3.6 软件维护 185
6.4 软件质量评价 186
6.4.1 软件质量概念 186
6.4.2 软件质量保证策略 186
6.4.3 软件的可靠性 187
本章小结 187
习题六 188
第三层次 基本技术 190
第7章 数据库技术 190
7.1 数据库技术概述 190
7.1.1 数据与信息 190
7.1.2 数据库 192
7.1.3 数据库管理系统 194
7.1.4 数据库系统 195
7.2 数据模型 201
7.2.1 数据模型概念 201
7.2.2 概念模型 202
7.2.3 关系数据模型 203
7.2.4 面向对象数据模型 205
7.3 数据库应用系统设计 206
7.3.1 数据库应用系统设计要求 206
7.3.2 数据库应用系统设计过程 207
7.3.3 数据库应用系统设计实例 209
7.4 数据库技术的研究与发展 212
7.4.1 数据库技术的研究 212
7.4.2 数据库技术的发展 213
本章小结 216
习题七 217
第8章 多媒体与虚拟现实技术 219
8.1 多媒体概念 219
8.1.1 媒体与多媒体 219
8.1.2 多媒体的技术特征 221
8.1.3 多媒体的数据特点 221
8.2 多媒体计算机 222
8.2.1 多媒体计算机硬件系统 223
8.2.2 多媒体计算机软件系统 225
8.3 多媒体信息处理技术 227
8.3.1 音频信息处理 227
8.3.2 图形、图像信息处理 230
8.3.3 活动图像信息处理 235
8.3.4 多媒体数据压缩技术 238
8.3.5 其它处理技术 241
8.4 多媒体技术的应用与发展 243
8.4.1 多媒体技术的应用 243
8.4.2 多媒体技术的发展 245
8.5 虚拟现实技术 245
8.5.1 虚拟现实技术的基本概念 245
8.5.2 虚拟现实中的关键技术 247
8.5.3 虚拟现实技术的应用 248
本章小结 249
习题八 250
第9章 计算机网络与信息安全技术 252
9.1 计算机网络概述 252
9.1.1 网络的发展过程 252
9.1.2 网络的基本功能 253
9.1.3 网络的基本类型 254
9.1.4 网络的基本应用 255
9.2 网络的结构组成 257
9.2.1 网络硬件的组成 257
9.2.2 网络软件的组成 258
9.2.3 网络的拓扑结构 259
9.2.4 网络的逻辑结构 261
9.2.5 网络的体系结构 262
9.3 计算机局域网 263
9.3.1 局域网的基本概念 263
9.3.2 局域网的计算模式 265
9.3.3 局域网的基本类型 266
9.4 计算机因特网 267
9.4.1 Internet的基本概念 267
9.4.2 Internet的IP地址 268
9.4.3 Internet的域名系统 270
9.4.4 Internet提供的服务 271
9.4.5 移动互联网的应用 273
9.5 计算机信息安全技术 274
9.5.1 防病毒技术 274
9.5.2 防黑客技术 277
9.5.3 防火墙技术 278
9.5.4 计算机密码技术 280
9.5.5 数字认证技术 283
本章小结 285
习题九 286
第四层次 高级专题 288
第10章 离散结构 288
10.1 数理逻辑 288
10.1.1 命题逻辑 289
10.1.2 谓词逻辑 293
10.1.3 数理逻辑在计算机科学中的应用 296
10.2 集合论 296
10.2.1 集合的基本概念 297
10.2.2 关系和函数 298
10.2.3 集合论在计算机科学中的应用 301
10.3 代数结构 301
10.3.1 代数结构的基本概念 302
10.3.2 格与布尔代数 303
10.3.3 代数结构在计算机科学中的应用 304
10.4 图论 304
10.4.1 图论的基本概念 304
10.4.2 路径、回路与连通图 306
10.4.3 欧拉图和哈密尔顿图 307
10.4.4 图的矩阵表示 308
10.4.5 图论在计算机科学中的应用 309
本章小结 310
习题十 310
第11章 人工智能 312
11.1 人工智能概述 312
11.1.1 什么是人工智能 312
11.1.2 人工智能的形成与发展 313
11.1.3 人工智能学派 316
11.1.4 研究人工智能的意义 317
11.2 智能感知 318
11.2.1 模式识别 319
11.2.2 自然语言理解 319
11.2.3 计算机视觉 321
11.3 智能推理 322
11.3.1 知识表示 322
11.3.2 知识推理 324
11.3.3 智能搜索 325
11.3.4 问题求解 326
11.3.5 专家系统 329
11.4 智能学习 330
11.4.1 记忆与联想 330
11.4.2 机器学习 330
11.4.3 人工神经网络 333
11.4.4 智能计算 335
11.5 智能行为 336
11.5.1 智能检索与调度 336
11.5.2 智能控制 336
11.5.3 机器人学 337
11.5.4 机器博弈 339
本章小结 340
习题十一 340
第12章 计算机专业人才培养 342
12.1 计算机专业人才能力培养 342
12.1.1 理论学习能力的培养 342
12.1.2 数学思维能力的培养 344
12.1.3 程序设计能力的培养 345
12.1.4 实践动手能力的培养 345
12.1.5 专业英语能力的培养 347
12.1.6 自我提高能力的培养 348
12.2 对计算机专业人才的要求 350
12.2.1 基本素质要求 350
12.2.2 职业习惯要求 352
12.2.3 业务能力要求 352
12.2.4 事业责任要求 354
12.2.5 法律法规要求 355
12.3 计算机专业人才需求与认证 356
12.3.1 计算机软件类 356
12.3.2 计算机硬件类 357
12.3.3 计算机网络类 358
12.3.4 信息系统类 360
12.3.5 应用系统开发类 361
12.3.6 计算机专业职业资格认证 362
12.4 职业生涯规划 363
12.4.1 职业生涯规划的内涵 363
12.4.2 职业生涯规划的意义 364
12.4.3 职业生涯规划的方法 365
12.4.4 职业生涯规划的步骤 366
本章小结 368
习题十二 369
参考文献 371