本書根據(jù)應(yīng)用型本科高校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)需求編寫，針對(duì)大學(xué)一年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，按照計(jì)算機(jī)發(fā)展的主線，系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)科學(xué)的主要理論和技術(shù)應(yīng)用。全書共10章，主要內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)發(fā)展史、計(jì)算機(jī)的組成與工作原理、數(shù)據(jù)的表示和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法、程序設(shè)計(jì)和軟件工程、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)與人工智能以及實(shí)驗(yàn)等。本書旨在幫助學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科進(jìn)行整體認(rèn)知，引發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的興趣，因此在內(nèi)容選擇上注重理論引導(dǎo)，兼顧動(dòng)手實(shí)踐，達(dá)到學(xué)以致用的目的。
本書可作為應(yīng)用型本科高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論或?qū)I(yè)導(dǎo)論教材，也可作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材，還可作為廣大計(jì)算機(jī)愛好者了解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的參考書。
“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)以及相關(guān)專業(yè)(包括數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、信息管理與信息系統(tǒng)等)的一門通識(shí)基礎(chǔ)課。課程的目的是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和前沿發(fā)展有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)建立良好的開端，打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
本書針對(duì)應(yīng)用型本科高校學(xué)生的特點(diǎn)，由淺入深地講解計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，在內(nèi)容的組織上緊緊把握3個(gè)主線：一是以計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史為時(shí)間主線，貫穿計(jì)算機(jī)科學(xué)的各個(gè)主要知識(shí)模塊；二是以計(jì)算機(jī)各種資源的虛擬化為空間主線，從具體到抽象、以模塊化的方式介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)的相關(guān)思想、理論和方法；三是以社會(huì)、道德與職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)為思政主線，將未來信息技術(shù)人才必備的道德、法律、文化、倫理等基本素質(zhì)和能力融入相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，并開展開放性的專題討論。
本書在內(nèi)容的選擇上，以計(jì)算思維的思想為指引，理論聯(lián)系實(shí)際，講解計(jì)算機(jī)的硬件、軟件、應(yīng)用等科學(xué)問題，兼顧知識(shí)性與趣味性。在知識(shí)點(diǎn)的選擇上，本書深度適中，更側(cè)重于廣度。每一章首先通過一個(gè)案例的導(dǎo)入，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；然后通過本章導(dǎo)讀，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考；最后通過一個(gè)應(yīng)用案例，將本章內(nèi)容的理論學(xué)習(xí)應(yīng)用于解決具體的實(shí)際問題，做到理論聯(lián)系實(shí)際。
全書共10章，編寫分工為：第一章和第十章由陳燕副教授編寫，第二章和第三章由吳煒煒教授編寫，第四章和第七章由汪紅霞副教授編寫，第五章和第六章由王德成教授編寫，第八章由呂騰教授編寫，第九章由刁艷玉老師編寫。全書由呂騰統(tǒng)稿，配套的幻燈片由姚靜同學(xué)制作完成。
本書為安徽省高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程一流教材建設(shè)項(xiàng)目(2021yljc063)。
由于編寫者水平有限，加之計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展一日千里，書中難免存在一些不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者?
2022年4月
第一章 計(jì)算機(jī)發(fā)展史 1
1.1 計(jì)算工具的發(fā)展 2
1.1.1 手動(dòng)式計(jì)算工具 2
1.1.2 機(jī)械式計(jì)算工具 3
1.2 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展 4
1.2.1 世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC 5
1.2.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主要特征 5
1.2.3 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 5
1.3 計(jì)算機(jī)的分類 6
1.3.1 按用途分類 6
1.3.2 按性能分類 7
1.4 微型機(jī)的發(fā)展 8
1.5 我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展 9
1.5.1 我國(guó)計(jì)算機(jī)的初創(chuàng)時(shí)期 9
1.5.2 我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 10
1.5.3 我國(guó)計(jì)算機(jī)的主要成就 11
1.6 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 13
本章小結(jié) 14
習(xí)題 14
第二章 計(jì)算機(jī)的組成與工作原理 16
2.1 馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu) 17
2.1.1 馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的基本特征 17
2.1.2 馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的基本部件 18
2.1.3 馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的工作原理 19
2.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 20
2.2.1 CPU 20
2.2.2 存儲(chǔ)器 21
2.2.3 輸入設(shè)備 25
2.2.4 輸出設(shè)備 27
2.2.5 主板 28
2.3 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 29
本章小結(jié) 31
習(xí)題 31
第三章 數(shù)據(jù)的表示和存儲(chǔ) 33
3.1 信息與數(shù)據(jù) 34
3.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制 36
3.2.1 十進(jìn)制(Decimal) 36
3.2.2 二進(jìn)制(Binary) 36
3.2.3 八進(jìn)制(Octal) 37
3.2.4 十六進(jìn)制(Hexadecimal) 37
3.3 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 38
3.3.1 二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六
進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 38
3.3.2 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)、
八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù) 38
3.3.3 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)和
十六進(jìn)制數(shù) 39
3.3.4 八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)
轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù) 40
3.4 數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示 40
3.4.1 定點(diǎn)數(shù)的表示方法 40
3.4.2 浮點(diǎn)數(shù)的表示方法 41
3.5 字符型數(shù)據(jù)的編碼表示 41
3.5.1 ASCII碼 41
3.5.2 大端法和小端法 42
3.6 漢字的編碼表示 44
3.7 應(yīng)用案例——查看和修改操作
?系統(tǒng)的文字編碼 45
本章小結(jié) 48
習(xí)題 48
第四章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法 49
4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 50
4.1.1 線性結(jié)構(gòu) 52
4.1.2 樹形結(jié)構(gòu) 56
4.1.3 圖形結(jié)構(gòu) 59
4.2 算法 61
4.2.1 算法概述 61
4.2.2 搜索 66
4.2.3 排序 67
4.2.4 并行算法 70
4.3 應(yīng)用案例——排序算法的實(shí)現(xiàn) 73
本章小結(jié) 76
習(xí)題 76
第五章 程序設(shè)計(jì)和軟件工程 79
5.1 程序設(shè)計(jì)語言 80
5.1.1 程序的概念 80
5.1.2 程序設(shè)計(jì)語言的分類 80
5.1.3 程序設(shè)計(jì)語言的選擇 82
5.2 程序設(shè)計(jì)方法 83
5.2.1 程序設(shè)計(jì)的基本過程 83
5.2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 83
5.2.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法 85
5.3 軟件工程 87
5.3.1 軟件危機(jī) 88
5.3.2 軟件工程 89
5.3.3 軟件生命周期 91
5.3.4 軟件工程方法學(xué) 93
5.3.5 軟件測(cè)試 97
5.4 設(shè)計(jì)模式 100
5.4.1 設(shè)計(jì)模式的原則 101
5.4.2 設(shè)計(jì)模式的類型 102
5.5 應(yīng)用案例——九九乘法表 106
本章小結(jié) 107
習(xí)題 107
第六章 操作系統(tǒng) 109
6.1 操作系統(tǒng)概述 110
6.1.1 操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用 110
6.1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展史 115
6.2 操作系統(tǒng)的功能 122
6.2.1 處理機(jī)管理功能 122
6.2.2 存儲(chǔ)器管理功能 125
6.2.3 設(shè)備管理功能 126
6.2.4 文件管理功能 128
6.2.5 操作系統(tǒng)與用戶之間的接口 129
6.3 常用操作系統(tǒng)介紹 130
6.4 應(yīng)用案例——Windows的使用 132
6.4.1 桌面、圖標(biāo)和任務(wù)欄 133
6.4.2 窗口 134
6.4.3 對(duì)話框 136
6.4.4 控制面板 137
本章小結(jié) 141
習(xí)題 141
第七章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng) 143
7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 144
7.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 144
7.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 144
7.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 146
7.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與分類 147
7.1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo) 149
7.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 151
7.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成 151
7.2.2 劃分層次的必要性 152
7.2.3 具有七層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 152
7.2.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和
服務(wù)訪問點(diǎn) 153
7.2.5 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 154
7.3 因特網(wǎng)介紹 155
7.3.1 因特網(wǎng)概述 155
7.3.2 Internet的接入 162
7.3.3 IP地址與MAC地址 163
7.3.4 WWW服務(wù) 168
7.3.5 域名系統(tǒng) 173
7.3.6 電子郵件 175
7.3.7 文件傳輸 176
7.4 應(yīng)用案例——計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的
?簡(jiǎn)單配置和測(cè)試 177
本章小結(jié) 185
習(xí)題 186
第八章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 188
8.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展概況 189
8.1.1 人工管理階段 190
8.1.2 文件系統(tǒng)管理階段 190
8.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段 192
8.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展概況 194
8.2.1 網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 194
8.2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 196
8.2.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和
方法的新進(jìn)展 197
8.2.4 我國(guó)數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展概況 203
8.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡(jiǎn)述 205
8.3.1 數(shù)據(jù)庫 206
8.3.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 206
8.3.3 系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和
使用人員 207
8.3.4 管理信息系統(tǒng) 207
8.4 數(shù)據(jù)模型 208
8.4.1 概念模型 208
8.4.2 邏輯模型 209
8.4.3 物理模型 209
8.5 關(guān)系模型和關(guān)系代數(shù) 209
8.5.1 基本術(shù)語 210
8.5.2 關(guān)系的性質(zhì) 211
8.5.3 關(guān)系完整性約束 212
8.5.4 關(guān)系代數(shù) 212
8.6 關(guān)系模式的規(guī)范化 218
8.6.1 函數(shù)依賴 219
8.6.2 范式 221
8.7 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 224
8.7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟 225
8.7.2 需求分析 225
8.7.3 概念設(shè)計(jì) 226
8.7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 227
8.7.5 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 229
8.8 應(yīng)用案例——學(xué)籍管理系統(tǒng)的
?實(shí)現(xiàn) 229
本章小結(jié) 233
習(xí)題 233
第九章 大數(shù)據(jù)與人工智能 235
9.1 大數(shù)據(jù) 236
9.1.1 大數(shù)據(jù)概述 236
9.1.2 數(shù)據(jù)科學(xué)和數(shù)據(jù)思維 237
9.1.3 大數(shù)據(jù)處理與可視化 239
9.2 人工智能 249
9.2.1 人工智能概述 249
9.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí) 256
9.2.3 機(jī)器人 270
9.3 大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系 272
9.4 大數(shù)據(jù)與人工智能的應(yīng)用
?及社會(huì)問題 273
9.5 應(yīng)用案例——手寫數(shù)字識(shí)別 275
本章小結(jié) 277
習(xí)題 278
第十章 實(shí)驗(yàn) 279
參考文獻(xiàn) 280
書單推薦
