本書以計算為主線,以數(shù)據(jù)及其表示為獨特的視角,充分展示了計算機科學(xué)的全貌,包括其歷史發(fā)展、技術(shù)特點、科學(xué)基礎(chǔ)和未來前景。本書包括9章,主要內(nèi)容為:計算系統(tǒng),二進制和數(shù)字邏輯,數(shù)據(jù)表示,算法,編程語言和程序,數(shù)據(jù)庫,網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)計算,大數(shù)據(jù),先進計算。通俗的表達(dá)、生動的示例和大量的圖表有助于讀者對計算和數(shù)據(jù)相關(guān)抽象知識的理解。本書可以作為高等院校大學(xué)計算機及相關(guān)課程的教材,也可以作為計算機和相關(guān)專業(yè)的計算機入門課程的教材。
陸漢權(quán),男,浙江大學(xué)教授,長期從事全校計算機基礎(chǔ)教學(xué)工作,熱愛教學(xué),認(rèn)真負(fù)責(zé)。在教學(xué)過程中,注重因材施教,尤其是他強調(diào)的計算機方法學(xué)習(xí)與解決各專業(yè)問題相結(jié)合的理念,深受學(xué)生認(rèn)同,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)計算機基礎(chǔ)知識的興趣。主持了國家級教改項目,并獲得了國家和省級教學(xué)成果獎。
目 錄
第1章 計算系統(tǒng) 1
1.1 計算機系統(tǒng) 1
1.1.1 硬件 1
1.1.2 軟件 3
1.2 計算機簡史 3
1.2.1 硬件史 3
1.2.2 軟件史 4
1.3 計算機模型 5
1.3.1 數(shù)據(jù)處理機模型 5
1.3.2 現(xiàn)代計算機模型 6
1.4 計算機組成 8
1.4.1 CPU 8
1.4.2 存儲器 9
1.4.3 輸入和輸出 12
1.5 操作系統(tǒng) 13
1.5.1 計算機的核心 13
1.5.2 資源調(diào)度 14
1.5.3 文件系統(tǒng) 17
1.6 計算機網(wǎng)絡(luò) 18
1.7 數(shù)據(jù)和信息 19
本章小結(jié) 20
第2章 二進制和數(shù)字邏輯 26
2.1 數(shù)據(jù)的表示 26
2.2 數(shù)制 27
2.3 二進制數(shù) 29
2.4 二進制運算 30
2.5 數(shù)字邏輯 33
2.5.1 基本邏輯關(guān)系 33
2.5.2 邏輯代數(shù) 34
2.6 邏輯電路 36
2.6.1 門電路 36
2.6.2 加法器 37
2.6.3 存儲單元電路 38
2.6.4 集成電路 39
本章小結(jié) 40
習(xí)題2 41
第3章 數(shù)據(jù)表示 46
3.1 數(shù)據(jù)概述 46
3.2 文本和文檔 47
3.2.1 ASCII 48
3.2.2 Unicode編碼 48
3.2.3 漢字編碼 49
3.2.4 文檔 50
3.3 數(shù)據(jù)壓縮 50
3.3.1 霍夫曼編碼 51
3.3.2 行程長度編碼 52
3.3.3 有損壓縮 52
3.4 音頻數(shù)據(jù) 53
3.4.1 音頻數(shù)據(jù)采集 53
3.4.2 音頻數(shù)據(jù)格式 55
3.4.3 計算機語音 56
3.5 圖形和圖像 57
3.5.1 圖像的表示 57
3.5.2 3D技術(shù) 60
3.6 視頻和動畫 61
3.6.1 視頻數(shù)據(jù) 61
3.6.2 動畫 62
本章小結(jié) 63
習(xí)題3 64
第4章 算法 68
4.1 算法概述 68
4.2 算法的三種結(jié)構(gòu) 69
4.3 算法的表示和發(fā)現(xiàn) 71
4.4 算法舉例 73
4.4.1 基本算法 73
4.4.2 迭代 75
4.4.3 遞歸 75
4.4.4 排序 77
4.4.5 查找 78
4.4.6 搜索圖 79
4.5 算法的方法學(xué) 80
4.5.1 貪心法 80
4.5.2 分治法 82
4.5.3 動態(tài)規(guī)劃 83
4.5.4 回溯法 85
4.6 抽象數(shù)據(jù)表達(dá) 87
本章小結(jié) 88
習(xí)題4 89
第5章 編程語言和程序 93
5.1 程序概述 93
5.2 編程語言 94
5.2.1 機器語言和匯編語言 94
5.2.2 面向過程的高級語言 95
5.2.3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言 97
5.2.4 其他語言 99
5.3 程序的程序:翻譯系統(tǒng) 100
5.4 高級編程語言 101
5.4.1 數(shù)據(jù)類型 101
5.4.2 運算操作 103
5.4.3 基本語句 105
5.4.4 控制語句 106
5.4.5 函數(shù)和方法 107
5.5 程序編寫 108
本章小結(jié) 110
習(xí)題5 111
第6章 數(shù)據(jù)庫 114
6.1 數(shù)據(jù)庫概述 114
6.1.1 文件管理 114
6.1.2 數(shù)據(jù)庫方法 115
6.1.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 116
6.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 117
6.2.1 關(guān)系 117
6.2.2 關(guān)系運算 119
6.2.3 SQL 120
6.2.4 事務(wù) 122
6.3 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫 122
6.4 其他數(shù)據(jù)庫技術(shù) 124
6.5 構(gòu)建信息系統(tǒng) 125
6.5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 125
6.5.2 訪問接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 126
6.5.3 訪問結(jié)構(gòu) 127
本章小結(jié) 128
習(xí)題6 129
第7章 網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)計算 132
7.1 通信基礎(chǔ) 132
7.1.1 調(diào)制解調(diào) 132
7.1.2 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì) 133
7.1.3 無線通信 134
7.1.4 帶寬 136
7.1.5 壓縮和校驗 137
7.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 137
7.2.1 網(wǎng)絡(luò)訪問 138
7.2.2 網(wǎng)絡(luò)類型 139
7.2.3 網(wǎng)絡(luò)硬件 141
7.2.4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 142
7.3 互聯(lián)網(wǎng) 143
7.3.1 TCP/IP 144
7.3.2 互聯(lián)網(wǎng)基本概念 146
7.3.3 萬維網(wǎng)Web 149
7.3.4 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù) 152
7.3.5 5G和物聯(lián)網(wǎng) 154
7.4 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 155
7.5 云計算 158
7.6 網(wǎng)絡(luò)安全 160
7.6.1 病毒和黑客 160
7.6.2 隱私保護 162
7.6.3 密碼保護 163
7.6.4 電子簽名 165
本章小結(jié) 166
習(xí)題7 168
第8章 大數(shù)據(jù) 173
8.1 大數(shù)據(jù)概述 173
8.2 R簡介 174
8.3 大數(shù)據(jù)預(yù)處理 176
8.4 數(shù)據(jù)分析方法 177
8.4.1 聚類分析 177
8.4.2 關(guān)聯(lián)分析 179
8.4.3 回歸分析 182
8.5 數(shù)據(jù)挖掘 185
8.5.1 分類 186
8.5.2 時間序列分析 188
8.5.3 文本分析 190
8.6 大數(shù)據(jù)處理工具 192
8.6.1 Hadoop 192
8.6.2 MapReduce 193
本章小結(jié) 194
習(xí)題8 195
第9章 先進計算 197
9.1 高性能計算 197
9.2 人工智能 198
9.2.1 圖靈測試 198
9.2.2 強人工智能和弱人工智能 199
9.2.3 哪些問題需要智能計算 200
9.2.4 啟發(fā)法 201
9.2.5 知識表達(dá) 202
9.2.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 203
9.2.7 機器人 204
9.2.8 自然語言處理 205
9.2.9 人工智能算法簡介 206
9.3 機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí) 207
9.3.1 機器學(xué)習(xí) 208
9.3.2 深度學(xué)習(xí) 208
9.4 虛擬現(xiàn)實 209
9.5 計算理論 210
9.5.1 圖靈機 210
9.5.2 停機問題 212
9.5.3 P和NP問題 213
本章小結(jié) 215
習(xí)題9 215
附錄A ASCII表 218