目    录
绪论——课程导学	1
0.1  课程教学定位	1
0.2  课程教学思维	2
0.3  课程知识结构	4
0.4  课程教学辅导	6

基本概念——计算机与计算思维
第1章  计算机科学概述	10
1.1  人类计算工具的进步	10
1.1.1  手工时代	10
1.1.2  机械时代	12
1.1.3  机电时代	15
1.1.4  电子时代	16
1.2  计算机科学体系的形成	19
1.2.1  布尔提出的逻辑代数	19
1.2.2  香农提出的逻辑电路	19
1.2.3  维纳提出的计算机设计原则	20
1.2.4  图灵提出的图灵机和图灵测试	20
1.2.5  冯·诺依曼提出的EDVAC	23
1.3  基于Neumann结构的现代计算机	25
1.3.1  计算机的结构组成	25
1.3.2  计算机的主要特点	26
1.3.3  计算机的基本性能	27
1.3.4  计算机的主要应用	28
1.4  突破与超越Neumann结构	31
1.4.1  突破Neumann的体系结构	31
1.4.2  突破Neumann的组成结构	34
1.4.3  超越Neumann的体系结构	35
本章小结	37
习题1	37
第2章  计算机学科体系	39
2.1  计算机学科体系的构建	39
2.1.1  科学与学科的概念	39
2.1.2  计算作为一门学科	40
2.1.3  CC2005学科体系	42
2.1.4  CCC2002学科体系	45
2.2  计算机学科方法论	47
2.2.1  计算机学科方法论概念	47
2.2.2  计算机学科的3个形态	48
2.2.3  计算机学科的核心概念	49
2.2.4  计算机学科的典型方法	50
2.3  计算机学科的数学方法	52
2.3.1  数学方法及其作用体现	52
2.3.2  构造性数学与证明方法	54
2.3.3  计算机学科的根本问题	56
2.4  计算机学科的经典问题	57
2.4.1  理论意义上的不可计算问题——图论问题	57
2.4.2  现实意义上的不可计算问题——计算的复杂性	59
2.4.3  理论意义上的可计算问题——计算机智能问题	63
2.4.4  现实意义上的可计算问题——并发控制问题	65
本章小结	66
习题2	67
第3章  计算思维及其作用体现	68
3.1  计算思维及其本质特性	68
3.1.1  人类思维的类别	68
3.1.2  计算思维的概念	71
3.1.3  计算思维的本质	72
3.1.4  计算思维的特性	73
3.2  计算思维的问题求解	75
3.2.1  问题求解的数学建模	75
3.2.2  问题求解的基本策略	76
3.2.3  问题求解的过程抽象	78
3.3  计算思维与计算机学科	82
3.3.1  计算思维本质与学科形态的关系	82
3.3.2  计算思维在计算机学科中的体现	84
3.4  计算思维的学科作用与能力培养	89
3.4.1  计算思维与计算机教育相互促进	89
3.4.2  计算思维有助于跨越专业鸿沟	90
3.4.3  计算思维有助于其他学科发展	91
3.4.4  计算思维能力培养的基本策略	93
本章小结	95
习题3	95


基本方法——机器计算的基本思维
第4章  数据表示的基本思维	98
4.1  数制及其转换——“人机兼容”的基本思维	98
4.1.1  进位计数制	98
4.1.2  数制之间的转换	100
4.2  数值数据的编码表示——“语义符号数值化”的基本思维	104
4.2.1  整型数的编码表示	104
4.2.2  实型数的编码表示	109
4.3  字符数据的编码表示——“字符信息数字化”的基本思维	111
4.3.1  西文字符的编码表示	111
4.3.2  汉字字符的编码表示	113
4.3.3  综合实例——字符处理	116
4.4  逻辑数据的编码表示——“逻辑符号数字化”的基本思维	117
4.4.1  逻辑代数概念	117
4.4.2  逻辑代数运算	118
4.5  多媒体数据的编码表示——“动态信息数字化”的基本思维	120
4.5.1  多媒体的基本概念	120
4.5.2  音频数字化的编码表示	121
4.5.3  图像数字化的编码表示	122
4.5.4  视频数字化的编码表示	124
4.5.5  计算机动画简介	125
本章小结	126
习题4	126
第5章  计算系统的基本思维	128
5.1  计算系统的基本概念——“系统组成”的基本思维	128
5.1.1  计算机硬件系统	128
5.1.2  计算机软件系统	129
5.1.3  计算机操作系统	130
5.1.4  软件与硬件的关系	133
5.2  处理器系统——“控制执行”的基本思维	134
5.2.1  处理器的结构组成	134
5.2.2  计算机指令系统	136
5.2.3  操作系统对处理器的管理	137
5.3  存储器系统——“存储优化组合”的基本思维	141
5.3.1  内存储器	141
5.3.2  外存储器	143
5.3.3  存储体系	144
5.3.4  操作系统对存储器的管理	146
5.3.5  综合实例——计算机的工作过程	148
5.4  文件管理系统——“长治久安”的基本思维	150
5.4.1  文件与文件系统	150
5.4.2  文件组织与结构	151
5.4.3  文件目录与目录结构	152
5.5  总线系统与输入输出系统——“组织与协调”的基本思维	154
5.5.1  总线系统	154
5.5.2  输入输出设备	155
5.5.3  输入输出接口	157
5.5.4  操作系统对I/O的管理	158
本章小结	160
习题5	161
第6章  程序设计的基本思维	162
6.1  程序设计概念——“问题抽象”的基本思维	162
6.1.1  程序设计与问题求解	162
6.1.2  程序设计的基本抽象	164
6.2  程序设计语言——“语言抽象”的基本思维	165
6.2.1  程序设计语言的演化	165
6.2.2  程序设计语言的构成	169
6.2.3  计算机源程序的翻译	173
6.3  程序设计方法——“方法抽象”的基本思维	176
6.3.1  面向过程程序设计方法	176
6.3.2  面向对象程序设计方法	178
6.3.3  程序与软件的关系	181
6.4  软件工程方法——“过程抽象”的基本思维	181
6.4.1  软件工程概念	182
6.4.2  软件生存周期	183
6.4.3  软件开发模型	183
6.4.4  软件开发方法	186
本章小结	188
习题6	189
第7章  算法构建的基本思维	190
7.1  算法——问题求解的核心	190
7.1.1  算法的基本概念	190
7.1.2  算法的设计要求	191
7.1.3  算法的复杂性	192
7.1.4  算法的描述方法	194
7.2  数值数据求解——算法策略	196
7.2.1  穷举算法	196
7.2.2  回溯算法	197
7.2.3  递推算法	199
7.2.4  迭代算法	200
7.2.5  递归算法	201
7.2.6  分治算法	202
7.2.7  贪心算法	203
7.2.8  动态规划	204
7.3  非数值数据处理——数据结构	205
7.3.1  线性表结构	205
7.3.2  栈结构	207
7.3.3  队列结构	208
7.3.4  树结构	208
7.3.5  图结构	210
7.4  数据元素操作——排序和查找	212
7.4.1  排序算法	213
7.4.2  查找算法	217
本章小结	218
习题7	219

基本技术——数据共享与前沿技术
第8章  数据库技术	222
8.1  数据库技术概述——抽象（Ⅰ）	222
8.1.1  数据与信息	222
8.1.2  数据库	224
8.1.3  数据库管理系统	225
8.1.4  数据库系统	226
8.2  数据模型——抽象（Ⅱ）	228
8.2.1  数据模型概念	228
8.2.2  概念数据模型	230
8.2.3  关系数据模型	232
8.2.4  关系数据模式	234
8.3  关系数据库——理论	236
8.3.1  关系代数查询运算	236
8.3.2  关系数据查询优化	240
8.3.3  关系模式的规范化	241
8.3.4  关系数据的一致性	242
8.4  构建数据库应用系统——设计	243
8.4.1  数据库应用系统设计要求	244
8.4.2  数据库应用系统设计过程	245
本章小结	249
习题8	250
第9章  计算机网络技术	251
9.1  计算机网络概述——抽象	251
9.1.1  网络的基本概念	251
9.1.2  网络的基本类型	252
9.1.3  OSI/RM体系结构	254
9.1.4  TCP/IP体系结构	255
9.2  网络数据传输——理论	256
9.2.1  网络数据通信	257
9.2.2  数据传输方式	258
9.2.3  多路复用传输	259
9.2.4  数据调制编码	260
9.2.5  数据分组交换	262
9.3  网络结构组成——设计（Ⅰ）	262
9.3.1  网络的拓扑结构	263
9.3.2  网络的逻辑结构	265
9.3.3  计算机网络互连	266
9.4  Internet应用——设计（Ⅱ）	268
9.4.1  Internet的IP地址	268
9.4.2  Internet的域名系统	269
9.4.3  Internet提供的服务	271
9.5  信息安全技术——设计（Ⅲ）	272
9.5.1  防病毒技术	273
9.5.2  防黑客技术	274
9.5.3  防火墙技术	274
9.5.4  信息加密技术	276
9.5.5  数字认证技术	279
本章小结	280
习题9	280
第10章  计算机前沿技术	282
10.1  人工智能技术	282
10.1.1  人工智能的基本概念	282
10.1.2  人工智能的关键技术	284
10.1.3  人工智能的技术应用	285
10.2  虚拟现实技术	287
10.2.1  虚拟现实的基本概念	288
10.2.2  虚拟现实的关键技术	291
10.2.3  虚拟现实的技术应用	291
10.3  移动互联网技术	293
10.3.1  移动互联网的基本概念	293
10.3.2  移动互联网的关键技术	294
10.3.3  移动互联网的技术应用	295
10.4  物联网技术	296
10.4.1  物联网的基本概念	297
10.4.2  物联网的关键技术	298
10.4.3  物联网的技术应用	299
10.5  云计算技术	301
10.5.1  云计算的基本概念	301
10.5.2  云计算的关键技术	303
10.5.3  云计算的技术应用	304
10.6  大数据技术	305
10.6.1  大数据的基本概念	305
10.6.2  大数据的关键技术	307
10.6.3  大数据的技术应用	308
本章小结	308
习题10	309
参考文献	311


- VI -
计算机科学与计算思维导论

- VII -
目??录