緒論課程導學 1
0.1 課程教學定位 1
0.2 課程教學思維 2
0.3 課程知識結構 4
0.4 課程教學輔導 6

基本概念計算機與計算思維
第1章 計算機科學概述 10
1.1 人類計算工具的進步 10
1.1.1 手工時代 10
1.1.2 機械時代 12
1.1.3 機電時代 15
1.1.4 電子時代 16
1.2 計算機科學體系的形成 19
1.2.1 布爾提出的邏輯代數(shù) 19
1.2.2 香農提出的邏輯電路 19
1.2.3 維納提出的計算機設計原則 20
1.2.4 圖靈提出的圖靈機和圖靈測試 20
1.2.5 馮·諾依曼提出的EDVAC 23
1.3 基于Neumann結構的現(xiàn)代計算機 25
1.3.1 計算機的結構組成 25
1.3.2 計算機的主要特點 26
1.3.3 計算機的基本性能 27
1.3.4 計算機的主要應用 28
1.4 突破與超越Neumann結構 31
1.4.1 突破Neumann的體系結構 31
1.4.2 突破Neumann的組成結構 34
1.4.3 超越Neumann的體系結構 35
本章小結 37
習題1 37
第2章 計算機學科體系 39
2.1 計算機學科體系的構建 39
2.1.1 科學與學科的概念 39
2.1.2 計算作為一門學科 40
2.1.3 CC2005學科體系 42
2.1.4 CCC2002學科體系 45
2.2 計算機學科方法論 47
2.2.1 計算機學科方法論概念 47
2.2.2 計算機學科的3個形態(tài) 48
2.2.3 計算機學科的核心概念 49
2.2.4 計算機學科的典型方法 50
2.3 計算機學科的數(shù)學方法 52
2.3.1 數(shù)學方法及其作用體現(xiàn) 52
2.3.2 構造性數(shù)學與證明方法 54
2.3.3 計算機學科的根本問題 56
2.4 計算機學科的經典問題 57
2.4.1 理論意義上的不可計算問題圖論問題 57
2.4.2 現(xiàn)實意義上的不可計算問題計算的復雜性 59
2.4.3 理論意義上的可計算問題計算機智能問題 63
2.4.4 現(xiàn)實意義上的可計算問題并發(fā)控制問題 65
本章小結 66
習題2 67
第3章 計算思維及其作用體現(xiàn) 68
3.1 計算思維及其本質特性 68
3.1.1 人類思維的類別 68
3.1.2 計算思維的概念 71
3.1.3 計算思維的本質 72
3.1.4 計算思維的特性 73
3.2 計算思維的問題求解 75
3.2.1 問題求解的數(shù)學建模 75
3.2.2 問題求解的基本策略 76
3.2.3 問題求解的過程抽象 78
3.3 計算思維與計算機學科 82
3.3.1 計算思維本質與學科形態(tài)的關系 82
3.3.2 計算思維在計算機學科中的體現(xiàn) 84
3.4 計算思維的學科作用與能力培養(yǎng) 89
3.4.1 計算思維與計算機教育相互促進 89
3.4.2 計算思維有助于跨越專業(yè)鴻溝 90
3.4.3 計算思維有助于其他學科發(fā)展 91
3.4.4 計算思維能力培養(yǎng)的基本策略 93
本章小結 95
習題3 95

基本方法機器計算的基本思維
第4章 數(shù)據(jù)表示的基本思維 98
4.1 數(shù)制及其轉換人機兼容的基本思維 98
4.1.1 進位計數(shù)制 98
4.1.2 數(shù)制之間的轉換 100
4.2 數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼表示語義符號數(shù)值化的基本思維 104
4.2.1 整型數(shù)的編碼表示 104
4.2.2 實型數(shù)的編碼表示 109
4.3 字符數(shù)據(jù)的編碼表示字符信息數(shù)字化的基本思維 111
4.3.1 西文字符的編碼表示 111
4.3.2 漢字字符的編碼表示 113
4.3.3 綜合實例字符處理 116
4.4 邏輯數(shù)據(jù)的編碼表示邏輯符號數(shù)字化的基本思維 117
4.4.1 邏輯代數(shù)概念 117
4.4.2 邏輯代數(shù)運算 118
4.5 多媒體數(shù)據(jù)的編碼表示動態(tài)信息數(shù)字化的基本思維 120
4.5.1 多媒體的基本概念 120
4.5.2 音頻數(shù)字化的編碼表示 121
4.5.3 圖像數(shù)字化的編碼表示 122
4.5.4 視頻數(shù)字化的編碼表示 124
4.5.5 計算機動畫簡介 125
本章小結 126
習題4 126
第5章 計算系統(tǒng)的基本思維 128
5.1 計算系統(tǒng)的基本概念系統(tǒng)組成的基本思維 128
5.1.1 計算機硬件系統(tǒng) 128
5.1.2 計算機軟件系統(tǒng) 129
5.1.3 計算機操作系統(tǒng) 130
5.1.4 軟件與硬件的關系 133
5.2 處理器系統(tǒng)控制執(zhí)行的基本思維 134
5.2.1 處理器的結構組成 134
5.2.2 計算機指令系統(tǒng) 136
5.2.3 操作系統(tǒng)對處理器的管理 137
5.3 存儲器系統(tǒng)存儲優(yōu)化組合的基本思維 141
5.3.1 內存儲器 141
5.3.2 外存儲器 143
5.3.3 存儲體系 144
5.3.4 操作系統(tǒng)對存儲器的管理 146
5.3.5 綜合實例計算機的工作過程 148
5.4 文件管理系統(tǒng)長治久安的基本思維 150
5.4.1 文件與文件系統(tǒng) 150
5.4.2 文件組織與結構 151
5.4.3 文件目錄與目錄結構 152
5.5 總線系統(tǒng)與輸入輸出系統(tǒng)組織與協(xié)調的基本思維 154
5.5.1 總線系統(tǒng) 154
5.5.2 輸入輸出設備 155
5.5.3 輸入輸出接口 157
5.5.4 操作系統(tǒng)對I/O的管理 158
本章小結 160
習題5 161
第6章 程序設計的基本思維 162
6.1 程序設計概念問題抽象的基本思維 162
6.1.1 程序設計與問題求解 162
6.1.2 程序設計的基本抽象 164
6.2 程序設計語言語言抽象的基本思維 165
6.2.1 程序設計語言的演化 165
6.2.2 程序設計語言的構成 169
6.2.3 計算機源程序的翻譯 173
6.3 程序設計方法方法抽象的基本思維 176
6.3.1 面向過程程序設計方法 176
6.3.2 面向對象程序設計方法 178
6.3.3 程序與軟件的關系 181
6.4 軟件工程方法過程抽象的基本思維 181
6.4.1 軟件工程概念 182
6.4.2 軟件生存周期 183
6.4.3 軟件開發(fā)模型 183
6.4.4 軟件開發(fā)方法 186
本章小結 188
習題6 189
第7章 算法構建的基本思維 190
7.1 算法問題求解的核心 190
7.1.1 算法的基本概念 190
7.1.2 算法的設計要求 191
7.1.3 算法的復雜性 192
7.1.4 算法的描述方法 194
7.2 數(shù)值數(shù)據(jù)求解算法策略 196
7.2.1 窮舉算法 196
7.2.2 回溯算法 197
7.2.3 遞推算法 199
7.2.4 迭代算法 200
7.2.5 遞歸算法 201
7.2.6 分治算法 202
7.2.7 貪心算法 203
7.2.8 動態(tài)規(guī)劃 204
7.3 非數(shù)值數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)結構 205
7.3.1 線性表結構 205
7.3.2 棧結構 207
7.3.3 隊列結構 208
7.3.4 樹結構 208
7.3.5 圖結構 210
7.4 數(shù)據(jù)元素操作排序和查找 212
7.4.1 排序算法 213
7.4.2 查找算法 217
本章小結 218
習題7 219

基本技術數(shù)據(jù)共享與前沿技術
第8章 數(shù)據(jù)庫技術 222
8.1 數(shù)據(jù)庫技術概述抽象（Ⅰ） 222
8.1.1 數(shù)據(jù)與信息 222
8.1.2 數(shù)據(jù)庫 224
8.1.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 225
8.1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 226
8.2 數(shù)據(jù)模型抽象（Ⅱ） 228
8.2.1 數(shù)據(jù)模型概念 228
8.2.2 概念數(shù)據(jù)模型 230
8.2.3 關系數(shù)據(jù)模型 232
8.2.4 關系數(shù)據(jù)模式 234
8.3 關系數(shù)據(jù)庫理論 236
8.3.1 關系代數(shù)查詢運算 236
8.3.2 關系數(shù)據(jù)查詢優(yōu)化 240
8.3.3 關系模式的規(guī)范化 241
8.3.4 關系數(shù)據(jù)的一致性 242
8.4 構建數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計 243
8.4.1 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計要求 244
8.4.2 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計過程 245
本章小結 249
習題8 250
第9章 計算機網絡技術 251
9.1 計算機網絡概述抽象 251
9.1.1 網絡的基本概念 251
9.1.2 網絡的基本類型 252
9.1.3 OSI/RM體系結構 254
9.1.4 TCP/IP體系結構 255
9.2 網絡數(shù)據(jù)傳輸理論 256
9.2.1 網絡數(shù)據(jù)通信 257
9.2.2 數(shù)據(jù)傳輸方式 258
9.2.3 多路復用傳輸 259
9.2.4 數(shù)據(jù)調制編碼 260
9.2.5 數(shù)據(jù)分組交換 262
9.3 網絡結構組成設計（Ⅰ） 262
9.3.1 網絡的拓撲結構 263
9.3.2 網絡的邏輯結構 265
9.3.3 計算機網絡互連 266
9.4 Internet應用設計（Ⅱ） 268
9.4.1 Internet的IP地址 268
9.4.2 Internet的域名系統(tǒng) 269
9.4.3 Internet提供的服務 271
9.5 信息安全技術設計（Ⅲ） 272
9.5.1 防病毒技術 273
9.5.2 防黑客技術 274
9.5.3 防火墻技術 274
9.5.4 信息加密技術 276
9.5.5 數(shù)字認證技術 279
本章小結 280
習題9 280
第10章 計算機前沿技術 282
10.1 人工智能技術 282
10.1.1 人工智能的基本概念 282
10.1.2 人工智能的關鍵技術 284
10.1.3 人工智能的技術應用 285
10.2 虛擬現(xiàn)實技術 287
10.2.1 虛擬現(xiàn)實的基本概念 288
10.2.2 虛擬現(xiàn)實的關鍵技術 291
10.2.3 虛擬現(xiàn)實的技術應用 291
10.3 移動互聯(lián)網技術 293
10.3.1 移動互聯(lián)網的基本概念 293
10.3.2 移動互聯(lián)網的關鍵技術 294
10.3.3 移動互聯(lián)網的技術應用 295
10.4 物聯(lián)網技術 296
10.4.1 物聯(lián)網的基本概念 297
10.4.2 物聯(lián)網的關鍵技術 298
10.4.3 物聯(lián)網的技術應用 299
10.5 云計算技術 301
10.5.1 云計算的基本概念 301
10.5.2 云計算的關鍵技術 303
10.5.3 云計算的技術應用 304
10.6 大數(shù)據(jù)技術 305
10.6.1 大數(shù)據(jù)的基本概念 305
10.6.2 大數(shù)據(jù)的關鍵技術 307
10.6.3 大數(shù)據(jù)的技術應用 308
本章小結 308
習題10 309
參考文獻 311

- VI -
計算機科學與計算思維導論

- VII -
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