計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論

第1章  概述 1
1．1  計(jì)算機(jī)發(fā)展前史 1
1．2  計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 6
1．2．1　電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 6
1．2．2　計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 8
1．3  計(jì)算機(jī)模型 10
1．3．1　圖靈模型 10
1．3．2　馮?諾依曼模型 11
1．4  計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的計(jì)算模式 12
1．4．1　單主機(jī)計(jì)算模式 13
1．4．2　分布式客戶/服務(wù)器計(jì)算模式 13
1．4．3　瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算模式 14
1．4．4　新的計(jì)算模式 14
1．5  計(jì)算學(xué)科 17
1．5．1　計(jì)算學(xué)科的歷史背景 17
1．5．2　計(jì)算學(xué)科領(lǐng)域的分化及主要內(nèi)容 18
1．6  小結(jié) 20
第2章  計(jì)算基礎(chǔ) 23
2．1  數(shù)制 23
2．1．1　數(shù)制的定義 23
2．1．2　數(shù)制的規(guī)律 24
2．1．3　常用的數(shù)制 24
2．1．4　二進(jìn)制數(shù) 26
2．1．5　數(shù)制轉(zhuǎn)換 29
2．2  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的組織方式 32
2．2．1　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位 33
2．2．2　存儲(chǔ)設(shè)備結(jié)構(gòu) 33
2．2．3　編址與地址 34
2．3  數(shù)值在計(jì)算機(jī)中的表示 34
2．3．1　數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示 35
2．3．2　數(shù)的編碼表示 35
2．3．3　計(jì)算機(jī)中數(shù)的浮點(diǎn)表示 37
2．4  信息編碼 39
2．4．1　二―十進(jìn)制編碼（BCD碼） 39
2．4．2　字符編碼 39
2．4．3　漢字編碼 41
2．4．4　多媒體信息編碼 43
2．5  小結(jié) 45
第3章  計(jì)算機(jī)組成 48
3．1  計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成 48
3．1．1　計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng) 49
3．1．2　計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng) 55
3．1．3　計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之間的關(guān)系 57
3．2  計(jì)算機(jī)的工作原理 57
3．2．1　計(jì)算機(jī)指令 57
3．2．2　計(jì)算機(jī)的工作原理 58
3．3  計(jì)算機(jī)的性能評(píng)價(jià) 59
3．4  小結(jié) 60
第4章  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 61
4．1  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 61
4．1．1　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 61
4．1．2　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 62
4．1．3　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 62
4．1．4　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 63
4．1．5　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 64
4．1．6　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用模式 66
4．2  網(wǎng)絡(luò)中間系統(tǒng) 67
4．2．1　網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 67
4．2．2　網(wǎng)絡(luò)接口卡 70
4．2．3　集線器 70
4．2．4　交換機(jī) 71
4．2．5　路由器 71
4．3  計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 72
4．3．1　局域網(wǎng)概述 72
4．3．2　載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)協(xié)議 73
4．3．3　以太網(wǎng) 74
4．4  Internet的基礎(chǔ)知識(shí) 75
4．4．1　Internet的概述 75
4．4．2　Internet的接入 77
4．4．3　IP地址與MAC地址 78
4．4．4　WWW服務(wù) 85
4．4．5　域名系統(tǒng) 88
4．4．6　電子郵件 91
4．4．7　文件傳輸 91
4．4．8　遠(yuǎn)程登錄服務(wù) 92
4．4．9　Intranet 92
4．5  小結(jié) 92
第5章  程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 96
5．1  程序設(shè)計(jì)概述 96
5．1．1　什么是程序 96
5．1．2　程序設(shè)計(jì)的步驟 97
5．1．3　程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展 98
5．2  程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言模式 99
5．2．1　過(guò)程式模式 99
5．2．2　面向?qū)ο竽Ｊ?100
5．2．3　函數(shù)式模式 101
5．2．4　邏輯式模式 101
5．3  程序編譯過(guò)程 102
5．3．1　編譯過(guò)程概述 102
5．3．2　詞法分析 102
5．3．3　語(yǔ)法分析 103
5．3．4　語(yǔ)義分析和中間代碼生成 103
5．3．5　目標(biāo)代碼優(yōu)化 103
5．3．6　目標(biāo)代碼生成 104
5．3．7　表格管理和出錯(cuò)管理 104
5．4  過(guò)程式語(yǔ)言的共同概念 104
5．4．1　基本數(shù)據(jù)類型 104
5．4．2　變量和常量 105
5．4．3　運(yùn)算符與表達(dá)式 105
5．4．4　控制結(jié)構(gòu) 105
5．4．5　函數(shù) 107
5．5  面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的特性 107
5．5．1　面向?qū)ο蟮幕靖拍?108
5．5．2　面向?qū)ο蟮奶卣?108
5．5．3　面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn) 109
5．6  當(dāng)下主流語(yǔ)言的介紹 109
5．6．1?。谜Z(yǔ)言 109
5．6．6　C++ 110
5．6．3　Java 111
5．6．4　Python 111
5．6．5　C# 112
5．6．6　PHP 113
5．6．7　JavaScript 113
5．6．8　Perl 114
5．6．9　Visual Basic．NET 114
5．6．10　Ruby 115
5．7  小結(jié) 115
第6章  算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 116
6．1  算法概述 116
6．1．1  算法及特性 116
6．1．2  算法的描述方式 117
6．1．3  算法的度量 119
6．2  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述 120
6．2．1  什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 120
6．2．2  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本術(shù)語(yǔ) 120
6．3  線性結(jié)構(gòu) 121
6．3．1  線性表 121
6．3．2  棧 123
6．3．3  隊(duì)列 123
6．3．4  串 123
6．4  樹(shù)狀結(jié)構(gòu) 124
6．4．1  樹(shù) 124
6．4．2  二叉樹(shù) 125
6．4．3  樹(shù)的存儲(chǔ) 127
6．4．4  樹(shù)和森林的遍歷 128
6．5  圖 128
6．5．1  圖的定義與術(shù)語(yǔ) 128
6．5．2  圖的存儲(chǔ) 129
5．5．3  圖的遍歷 130
6．5．4  最小生成樹(shù) 131
6．5．5  最短路徑 132
6．6  排序 132
6．7  計(jì)算思維與算法設(shè)計(jì)技巧 134
6．7．1  計(jì)算思維 134
6．7．2  貪心算法 134
6．7．3  分治算法 135
6．7．4  動(dòng)態(tài)規(guī)劃 136
6．7．5  回溯算法 136
6．7．6  分支界限法 137
6．6  小結(jié) 138
第7章  數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)概述 140
7．1  數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 140
7．1．1  數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念 140
7．1．2  數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展 142
7．1．3  數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成 144
7．1  數(shù)據(jù)模型 145
7．2．1  數(shù)據(jù)模型的三要素 145
7．2．2  數(shù)據(jù)模型的分類 146
7．2．3  概念模型與邏輯模型 146
7．2．4  實(shí)體聯(lián)系模型 147
7．2．5  常見(jiàn)邏輯模型介紹 147
7．3  關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念 148
7．3．1  關(guān)系模型基本概念 149
7．3．2  關(guān)系模型的規(guī)范化 150
7．4  關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 151
7．4．1  系統(tǒng)規(guī)劃 151
7．4．2  需求分析 152
7．4．3  概念設(shè)計(jì) 152
7．4．4  邏輯設(shè)計(jì) 153
7．4．5  物理設(shè)計(jì) 153
7．4．6  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 154
7．4．7  運(yùn)行與維護(hù) 154
7．5  結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言 155
7．5．1  數(shù)據(jù)定義 156
7．5．2  數(shù)據(jù)查詢 157
7．5．3  數(shù)據(jù)操縱 158
7．5．4  數(shù)據(jù)控制 158
7．6  數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件介紹 159
7．7  小結(jié) 161
第8章  軟件工程 163
8．1  軟件工程概述 163
8．1．1  軟件的定義 163
8．1．2  軟件危機(jī) 164
8．1．1  軟件工程的定義 165
8．2  軟件開(kāi)發(fā)模型 166
8．2．1  軟件生存周期 166
8．2．2  瀑布模型 167
8．2．3  原型模型 168
8．2．4  增量模型 168
8．2．5  螺旋模型 168
8．3  軟件開(kāi)發(fā)方法 169
8．3．1  結(jié)構(gòu)化方法 169
8．3．2  面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法 170
8．4  軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程 170
8．4．1  可行性研究 170
8．4．2  需求分析 171
7．4．3  總體設(shè)計(jì) 174
8．4．4  詳細(xì)設(shè)計(jì) 177
8．4．5  編碼實(shí)現(xiàn) 180
8．5  軟件質(zhì)量 180
8．5．1  軟件可靠性 180
8．5．2  軟件質(zhì)量的度量 181
8．5．3  軟件評(píng)審 182
8．6  軟件維護(hù) 182
8．6．1  軟件維護(hù)的定義 182
8．6．2  軟件維護(hù)的分類 182
8．7  軟件項(xiàng)目管理 183
8．7．1  軟件開(kāi)發(fā)成本估算 183
8．7．2  風(fēng)險(xiǎn)分析 184
8．7．3  軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)度安排 184
8．7．4  軟件項(xiàng)目的組織 184
8．8  小結(jié) 185
第9章  操作系統(tǒng) 186
9．1  操作系統(tǒng)概述 186
9．2  操作系統(tǒng)的發(fā)展史 187
9．1．2  手工操作（無(wú)操作系統(tǒng)） 187
9．2．2  批處理系統(tǒng) 187
9．2．3  多道程序系統(tǒng)（多道批處理系統(tǒng)） 188
9．2．4  分時(shí)系統(tǒng) 189
9．2．5  實(shí)時(shí)系統(tǒng) 189
9．2．6  通用操作系統(tǒng) 190
9．2．7  操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展 190
9．3  操作系統(tǒng)的特征 191
9．4  操作系統(tǒng)的功能 192
9．4．1  處理機(jī)管理 192
9．4．2  存儲(chǔ)管理 195
9．4．3  設(shè)備管理 198
9．4．4  文件管理 199
9．4．5  用戶接口 201
9．5  操作系統(tǒng)的分類 201
9．6  主流操作系統(tǒng) 202
9．7  未來(lái)操作系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 204
9．8  小結(jié) 204

第10章  多媒體技術(shù)概述 207
10．1  多媒體的基本概念 207
10．1．1  媒體 207
10．1．2  多媒體 208
10．1．3  多媒體系統(tǒng) 208
10．1．4  多媒體技術(shù) 209
10．2  音頻處理技術(shù) 209
10．2．1  聲音的本質(zhì)與聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng) 210
10．2．2  聲音信號(hào)的數(shù)字化 211
10．2．3  聲音文件的存儲(chǔ)格式 213
10．2．4  音頻處理軟件 214
10．3  色彩信息的表示 216
10．3．1  視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)顏色的感知特點(diǎn) 217
10．3．2  顏色的數(shù)字化 217
10．3．3  常見(jiàn)顏色模型 219
10．3．4  顏色模型之間的轉(zhuǎn)換 221
10．4  圖像處理技術(shù) 222
10．4．1  圖像處理概述 222
10．4．2  數(shù)字圖像的屬性 223
10．4．3  圖像的種類 226
10．4．4  數(shù)字圖像處理常用的 方法 228
10．4．5  圖像文件的存儲(chǔ)格式 228
10．6  視頻處理技術(shù) 230
10．6．1  視頻概述 230
10．6．2  彩色視頻的編碼方法 231
10．6．3  視頻技術(shù)相關(guān)術(shù)語(yǔ) 231
10．6．4  視頻文件的存儲(chǔ)格式 232
10．7  計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 234
10．7．1  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述 234
10．7．2  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用 236
10．7．3  光柵圖形學(xué)概述 238
10．7．4  OpenGL簡(jiǎn)介 240
10．8  多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 241
10．8．1  多媒體信息的冗余性 242
10．8．2  數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù) 242
10．8．3  常見(jiàn)多媒體壓縮算法 243
10．9  小結(jié) 245
第11章  社會(huì)和職業(yè)問(wèn)題 247
11．1  計(jì)算機(jī)與社會(huì) 247
11．1．1  計(jì)算機(jī)對(duì)社會(huì)的影響 247
11．1．2  社會(huì)計(jì)算 249
11．2  計(jì)算機(jī)與道德 249
11．2．1  計(jì)算機(jī)從業(yè)人員職業(yè)道德 249
11．2．2  計(jì)算機(jī)用戶道德 251
11．2．3  計(jì)算機(jī)犯罪 252
11．2．4  隱私與言論自由 253
11．3  知識(shí)產(chǎn)權(quán) 254
11．4  個(gè)人與團(tuán)隊(duì) 255
11．4．1  個(gè)人在團(tuán)隊(duì)中的作用 255
11．4．2  個(gè)人與團(tuán)隊(duì)的合作 256
11．5  計(jì)算機(jī)與哲學(xué) 257
11．5．1  計(jì)算機(jī)哲學(xué) 257
11．5．2  計(jì)算機(jī)教育哲學(xué) 257
11．6  小結(jié) 258
第12章  計(jì)算機(jī)新技術(shù) 260
12．1  人工智能 260
12．1．1  人工智能的概念 260
12．1．2  人工智能的發(fā)展階段 261
12．1．3  人工智能的研究領(lǐng)域 261
12．1．4  人工智能的研究方法 262
12．2  物聯(lián)網(wǎng) 263
12．2．1  物聯(lián)網(wǎng)概述 263
12．2．2  物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì) 263
12．2．3  物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 264
13．3  大數(shù)據(jù) 265
12．3．1  大數(shù)據(jù)的基本概念和特征 265
12．3．2  大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì) 265
12．3．3  大數(shù)據(jù)的處理技術(shù) 266
12．4  云計(jì)算與云平臺(tái) 268
12．4．1  云計(jì)算 268
12．4．2  云平臺(tái) 270
12．5  小結(jié) 271