第1章 计算工具 1
1.1 计算机的发展 1
1.1.1 早期的计算工具 1
1.1.2 中世纪的计算机 3
1.1.3 现代计算机发展 7
1.1.4 微型计算机发展 10
1.2 计算机的类型 12
1.2.1 类型与特点 13
1.2.2 大型计算机 14
1.2.3 微型计算机 15
1.2.4 嵌入式计算机 17
1.3 计算机的特征 21
1.3.1 计算机技术基本特征 21
1.3.2 摩尔定律与产业发展 23
1.3.3 计算机主要人机界面 25
1.3.4 计算机主要技术指标 28
1.4 计算机新技术 30
1.4.1 物联网技术发展 30
1.4.2 云计算技术发展 31
1.4.3 大数据技术发展 32
1.4.4 计算社会学发展 34
1.4.5 志愿者计算项目 37
习题1 39
第2章 程序语言 40
2.1 程序特征 40
2.1.1 程序语言的发展 40
2.1.2 程序语言的类型 42
2.1.3 C语言程序结构 44
2.1.4 程序解释与编译 46
2.1.5 程序编辑与运行 49
2.2 程序结构 51
2.2.1 数据类型 51
2.2.2 标识符 52
2.2.3 表达式 53
2.2.4 程序控制 56
2.2.5 函数调用 59
2.3 程序语言介绍 61
2.3.1 入门程序语言介绍 61
2.3.2 用流程图进行编程的工具RAPTOR 64
2.3.3 面向对象编程语言Java 66
2.3.4 数据统计编程语言R 70
2.3.5 逻辑推理编程语言Prolog 73
2.4 软件开发方法 75
2.4.1 程序语言评估 75
2.4.2 语言编程范型 77
2.4.3 并行程序设计 80
2.4.4 软件设计方法 82
2.4.5 软件开发模型 85
习题2 87
第3章 计算思维 88
3.1 基本特征 88
3.1.1 科学思维的形式 88
3.1.2 计算思维的特征 89
3.1.3 问题抽象与分解 90
3.1.4 计算机解题方法 91
3.1.5 解题模型的构建 94
3.2 建模案例 96
3.2.1 囚徒困境——博弈策略建模 96
3.2.2 机器翻译——统计语言建模 100
3.2.3 平均收入——安全计算建模 104
3.2.4 网页搜索——布尔检索建模 105
3.2.5 生命游戏——细胞自动机建模 107
3.3 解题方法 112
3.3.1 分治法 112
3.3.2 逐步求精 113
3.3.3 枚举法 114
3.3.4 贪心法 116
3.3.5 动态规划 117
3.4 图灵机与可计算性 120
3.4.1 图灵机的结构与原理 120
3.4.2 不完备性与可计算性 123
3.4.3 停机问题与NP问题 125
3.4.4 图灵测试与人工智能 129
3.4.5 人工智能研究与应用 131
习题3 135
第4章 算法基础 136
4.1 算法的特征 136
4.1.1 算法的定义 136
4.1.2 算法的表示 137
4.1.3 算法的评估 139
4.1.4 算法复杂度 140
4.2 递归与迭代 143
4.2.1 递归算法思想 143
4.2.2 迭代算法思想 146
4.2.3 递归与迭代的区别 147
4.2.4 递归与迭代的应用 149
4.3 排序与搜索 150
4.3.1 冒泡排序 150
4.3.2 插入排序 151
4.3.3 快速排序 153
4.3.4 顺序搜索 156
4.3.5 二分查找 157
4.4 数据结构 158
4.4.1 基本概念 158
4.4.2 数组结构 163
4.4.3 线性结构 165
4.4.4 树形结构 167
4.4.5 图形结构 170
习题4 175
第5章 信息编码 176
5.1 数值信息编码 176
5.1.1 常用数制的特征 176
5.1.2 不同数制的转换 178
5.1.3 二进制整数编码 181
5.1.4 二进制小数编码 183
5.1.5 二进制补码运算 186
5.2 非数值信息编码 188
5.2.1 英文字符编码 188
5.2.2 汉字字符编码 191
5.2.3 统一字符编码 194
5.2.4 声音数字化处理 197
5.2.5 图像数字化处理 198
5.3 逻辑运算与应用 202
5.3.1 基本逻辑运算 202
5.3.2 数理逻辑命题 204
5.3.3 逻辑命题演算 204
5.3.4 逻辑运算应用 206
5.4 压缩与纠错编码 208
5.4.1 信息量的度量 208
5.4.2 无损压缩编码 211
5.4.3 有损压缩技术 214
5.4.4 信号纠错编码 217
习题5 221
第6章 系统结构 222
6.1 计算机系统结构 222
6.1.1 冯·诺依曼计算机结构 222
6.1.2 大型计算机集群结构 225
6.1.3 集群分布式计算Hadoop 228
6.1.4 网格分布式计算BOINC 231
6.1.5 新型计算机系统研究 233
6.2 计算机工作原理 234
6.2.1 信息编码 235
6.2.2 数据存储 236
6.2.3 数据传输 239
6.2.4 数据计算 241
6.2.5 指令系统 243
6.3 计算机硬件系统 244
6.3.1 系统组成 244
6.3.2 CPU性能 247
6.3.3 主板组成 248
6.3.4 存储设备 250
6.3.5 集成电路 253
6.4 计算机操作系统 255
6.4.1 软件特征与类型 255
6.4.2 操作系统的类型 257
6.4.3 微机操作系统Windows 258
6.4.4 服务器操作系统Linux 262
6.4.5 智能手机操作系统Android 266
6.5 计算机引导过程 269
6.5.1 开机上电过程 269
6.5.2 POST自检过程 271
6.5.3 MBR引导过程 272
6.5.4 操作系统引导过程 272
习题6 274
第7章 网络通信 275
7.1 网络原理 275
7.1.1 网络基本类型 275
7.1.2 网络通信协议 277
7.1.3 网络体系结构 279
7.1.4 分组交换技术 282
7.1.5 网络路由技术 284
7.2 网络组成 285
7.2.1 拓扑结构 285
7.2.2 传输介质 286
7.2.3 网络设备 288
7.2.4 网络构建 290
7.2.5 无线网络 291
7.3 网络服务 294
7.3.1 服务模型 295
7.3.2 网络地址 296
7.3.3 域名系统 297
7.3.4 因特网服务 299
7.3.5 HTML语言 301
7.4 安全防护 302
7.4.1 安全问题 303
7.4.2 黑客攻击 304
7.4.3 安全体系 306
7.4.4 隔离技术 308
7.4.5 防火墙技术 309
7.5 信息加密 310
7.5.1 加密原理 310
7.5.2 非对称加密 312
7.5.3 密码破解 314
7.5.4 数字认证 316
7.5.5 安全计算 319
习题7 321
第8章 应用技术 322
8.1 数据库技术应用 322
8.1.1 数据库的组成 322
8.1.2 数据库的操作 324
8.1.3 SQL语言特征 326
8.1.4 数据挖掘技术 328
8.2 图形处理技术 331
8.2.1 三维图形技术 331
8.2.2 动画工作原理 333
8.2.3 数字图像处理 337
8.2.4 可视化计算 340
8.3 常用应用软件 342
8.3.1 办公软件Office 342
8.3.2 图像处理软件Photoshop 345
8.3.3 网站设计软件Dreamweaver 347
8.3.4 系统仿真软件MATLAB 350
8.4 计算机故障处理 353
8.4.1 故障处理方法 353
8.4.2 硬件故障处理 355
8.4.3 软件故障处理 356
8.4.4 网络故障处理 357
8.5 职业卫生与健康 359
8.5.1 常见职业疾病 360
8.5.2 眼睛疾病防护 361
8.5.3 职业疾病防护 363
8.5.4 辐射危害防护 367
习题8 368
参考文献 369