计算机科学与计算思维导论（书有折印）

图书标准信息

• 作者 李云峰；李婷；丁红梅
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2023-03
• 版次 1
• ISBN 9787302625919
• 定价 59.80元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 328页
• 字数 498千字

【内容简介】

本书参照国际电气与电子工程师学会计算机协会和美国计算机协会（IEEE-CS＆ACM）计算学科教程（CC2005）和中国计算机科学与技术学科教程（CCC2002）编写，并按照“新工科”（新概念、新体系、新结构、新模式、新质量）建设思想，构建体现计算机学科基础特性（基本概念、基本方法、基本技术），凸显计算机学科方法（典型方法、学科形态、计算思维），突出计算机新技术（人工智能、虚拟现实、移动互联网、物联网、云计算、大数据）应用的课程知识体系。本书共10章，涵盖了计算机学科知识主领域的全部内容。 　　本书从学科认知科学化、系统化和逻辑化出发，站在学科的高度阐述计算机科学与技术知识，注重学科知识体系的完整性、逻辑性、创新性和时代性，具有结构新颖、层次分明、由浅入深、循序渐进的特点。 　　本书可作为高等院校计算机类、电子信息类和电气信息类“计算机（科学）导论”课程教材，也可作为相关专业的教师和从事计算机科学与技术工作的工程技术人员的参考书。

【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 -

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