計算機科學導論：以Python為舟（第2版）

第1章計算機學什么
1.1探索黑匣子——從一個程序談起
1.1.1探索黑匣子之計算機硬件
1.1.2探索黑匣子之計算機軟件
1.1.3探索黑匣子之操作系統(tǒng)
1.1.4計算機系統(tǒng)的層次
1.2計算機編程的基本概念
1.2.1初窺高級語言
1.2.2乘Python之舟進入計算機語言的世界
1.2.3活學活用——運用Python的基本功能解決數(shù)學問題
小結(jié)
1.3計算機核心知識——算法
1.3.1算法的重要性
1.3.2解平方根算法一
1.3.3解平方根算法二
1.3.4解平方根算法三
小結(jié)
1.4什么是計算機
1.4.1歷史上的計算機
1.4.2嵌入式系統(tǒng)
1.4.3未來的計算機
小結(jié)
1.5計算機前沿知識——大數(shù)據(jù)
1.5.1數(shù)據(jù)
1.5.2大數(shù)據(jù)
1.5.3大數(shù)據(jù)的應(yīng)用
小結(jié)
1.5.4對數(shù)據(jù)和邏輯的正確態(tài)度——沙老師的話
1.6計算機科學之美
1.6.1無處不在的計算機
1.6.2計算機學科本身包含的知識面之廣
本章總結(jié)
習題1
第2章神奇的0與1
2.1進位制的概念
小結(jié)
2.2不同進制間的轉(zhuǎn)換
2.2.1二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)
2.2.2十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)
2.2.3二、八、十六進制的巧妙轉(zhuǎn)換
小結(jié)
2.3計算中的二進制四則運算
2.3.1無符號整數(shù)與加法
2.3.2乘法與除法
2.3.3帶符號整數(shù)的減法
2.3.4小數(shù)—浮點數(shù)
小結(jié)
2.4一切都是邏輯
2.4.1什么是邏輯運算
2.4.2電路實現(xiàn)邏輯(課時不足時，可不講本節(jié))
2.4.3用邏輯做加法
2.4.4加法與控制語句
小結(jié)
2.5計算機中的存儲
2.5.1數(shù)據(jù)的存儲形式
2.5.2存儲設(shè)備
小結(jié)
2.6談0與1的美
2.6.1簡單開關(guān)的無限大用
2.6.2二進制邏輯的神奇妙用
2.6.3“亢龍有悔”和“否極泰來”
2.6.4“若見諸相非相，即見如來”
習題2
第3章程序是如何執(zhí)行的
3.1引例
3.2a=a+1的執(zhí)行過程
3.2.1分解a=a+1的執(zhí)行步驟
3.2.2CPU中的核心部件
3.2.3匯編指令的概念
3.2.4a=a+1的完整執(zhí)行過程
小結(jié)
3.3控制結(jié)構(gòu)的執(zhí)行
3.3.1ifelse選擇語句
3.3.2分支跳轉(zhuǎn)指令
3.3.3ifelse選擇語句的執(zhí)行
3.3.4while循環(huán)語句的執(zhí)行
3.3.5for循環(huán)語句的執(zhí)行
小結(jié)
3.4關(guān)于Python的函數(shù)調(diào)用
3.4.1函數(shù)的基本概念
3.4.2Python函數(shù)入門
3.4.3局部變量與全局變量
小結(jié)
3.5函數(shù)調(diào)用過程的分析
3.5.1返回地址的存儲
3.5.2函數(shù)調(diào)用時棧的管理
小結(jié)
3.6幾種通用的編程語言
小結(jié)
3.7對計算機程序的領(lǐng)悟
3.7.1清晰的語義
3.7.2嚴謹?shù)倪壿?br />3.7.3巧妙的結(jié)構(gòu)
3.7.4智能是程序計算出來的
小結(jié)
習題3
第4章學習Python語言
4.1簡潔的Python
4.2Python內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.2.1Python基本數(shù)據(jù)類型
4.2.2列表
4.2.3再談字符串
4.2.4字典——類似數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)
4.3Python賦值語句
4.3.1基本賦值語句
4.3.2序列賦值
4.3.3擴展序列賦值
4.3.4多目標賦值
4.3.5增強賦值語句
4.4Python控制結(jié)構(gòu)
4.4.1if語句
4.4.2while循環(huán)語句
4.4.3for循環(huán)語句
4.5Python函數(shù)調(diào)用
4.6Python自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.6.1面向過程與面向?qū)ο?br />4.6.2面向?qū)ο蠡靖拍睢惻c對象
4.7基于Python面向?qū)ο缶幊虒崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫功能
4.7.1Python面向?qū)ο蠓绞綄崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的學生類
4.7.2Python面向?qū)ο蠓绞綄崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的課程類
4.7.3Python創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的學生與課程類組
4.7.4Python實例功能模擬
4.8有趣的小烏龜——Python之繪圖
4.8.1初識小烏龜
4.8.2小烏龜繪制基礎(chǔ)圖形
4.8.3小烏龜繪制迷宮
習題4
第5章計算思維的核心——算法
5.1計算思維是什么
小結(jié)
5.2遞歸的基本概念
小結(jié)
5.3分治法
小結(jié)
5.4貪心算法
小結(jié)
5.5動態(tài)規(guī)劃
小結(jié)
5.6以老鼠走迷宮為例
小結(jié)
5.7談計算思維的美
5.7.1遞歸思想的美
5.7.2計算思維求解問題的基本方式的美
5.7.3問題復雜度的研究之美
習題5
第6章操作系統(tǒng)簡介
6.1計算機的啟動
6.1.1啟動自檢階段
6.1.2初始化啟動階段
6.1.3啟動加載階段
6.1.4內(nèi)核裝載階段
6.1.5登錄階段
6.2認識操作系統(tǒng)
6.3操作系統(tǒng)對硬件資源管理——硬件中斷與異常
6.3.1操作系統(tǒng)對I/O設(shè)備管理——硬件中斷
6.3.2操作系統(tǒng)對CPU的管理——硬件中斷
6.3.3操作系統(tǒng)對內(nèi)存的管理——“異常”中斷
6.4操作系統(tǒng)對應(yīng)用程序提供較安全可靠的服務(wù)——軟件中斷
6.4.1內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)
6.4.2系統(tǒng)調(diào)用——軟件中斷
6.4.3常用系統(tǒng)調(diào)用
6.4.4系統(tǒng)調(diào)用實例： read系統(tǒng)調(diào)用
6.5操作系統(tǒng)對多運行環(huán)境的管理
6.5.1進程
6.5.2進程狀態(tài)
6.5.3進程調(diào)度
6.6文件系統(tǒng)
6.6.1文件基本概念
6.6.2目錄樹結(jié)構(gòu)
6.6.3Python中的文件操作
6.6.4學生實例的擴展
習題6
第7章并行計算
7.1并行計算簡介
7.1.1并行計算能加速程序執(zhí)行
7.1.2并行計算的基本概念
7.1.3并行計算的難點——進程間通信
7.1.4并行計算能模擬現(xiàn)實中的復雜情況
7.2多進程編程
7.2.1多進程編程在Python中的實現(xiàn)
7.2.2牛刀小試——使用多進程加快求解問題的速度
7.3進程通信
7.3.1共享內(nèi)存的基本概念
7.3.2共享內(nèi)存的Python實現(xiàn)
7.4多進程編程實例
7.4.1方差計算的多進程實現(xiàn)
7.4.2N階矩陣與N維向量相乘的多進程實現(xiàn)
7.4.3基于價格波動的生產(chǎn)者決策模擬
7.4.4電梯運行與調(diào)度模擬
7.5利用多核進行并行計算的思考
7.5.1沒有智慧的計算就是浪費
7.5.2能自己做就自己做，不要總是請示協(xié)調(diào)
7.5.3讓大家共享多核，有福同享就是云計算
7.5.4分布式計算也是多核計算
習題7
第8章計算機網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
8.1無遠弗屆的網(wǎng)絡(luò)
小結(jié)
8.1.1物理層(Physical Layer)
小結(jié)
8.1.2數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)
小結(jié)
8.1.3網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)
小結(jié)
8.1.4傳輸層(Transport Layer)
小結(jié)
8.1.5應(yīng)用層(Application Layer)
小結(jié)
8.2Web=?
8.2.1一個簡單的網(wǎng)頁代碼
小結(jié)
8.2.2網(wǎng)頁訪問流程
小結(jié)
8.2.3網(wǎng)頁的動靜之分
8.2.4網(wǎng)站用什么說話
小結(jié)
8.2.5關(guān)于本地計算機上的一個小網(wǎng)頁
8.3對計算機網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)悟
8.4初窺物聯(lián)網(wǎng)
8.4.1未來生活中的物聯(lián)網(wǎng)
8.4.2智能家居
8.4.3智能交通
8.4.4醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)
8.4.5物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)
小結(jié)
習題8
第9章信息安全
9.1引言
9.2常見威脅
9.2.1網(wǎng)絡(luò)的威脅
9.2.2惡意軟件
小結(jié)
9.2.3拒絕服務(wù)
9.3措施和技術(shù)
9.3.1密碼學
小結(jié)
9.3.2防火墻
9.3.3入侵檢測
9.3.4網(wǎng)絡(luò)安全
9.3.5系統(tǒng)安全
9.3.6殺毒軟件
9.4手機病毒
9.5硬件安全： 木馬電路與旁道攻擊
9.5.1硬件木馬
9.5.2旁道攻擊
9.6談信息安全之美
習題9
參考文獻