本書以信息處理的過程為主線, 以信息的處理方法為重點(diǎn), 從信息的表示、存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)确矫嬷v述了計(jì)算機(jī)加工信息的主要過程、基本技術(shù)和重要思想方法。本書體系完整, 內(nèi)容全面, 以問題為導(dǎo)向, 通過啟發(fā)、類比引導(dǎo)學(xué)生分析問題、求解問題。本書具有較強(qiáng)的可讀性和實(shí)用性, 能夠讓學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi), 掌握基本原理和方法, 培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和分析、求解問題的能力。
本書第4版于2011年出版。當(dāng)時(shí)計(jì)算思維正在引入教學(xué),編寫第4版的目標(biāo)是基于計(jì)算機(jī)信息處理的基本技能,培養(yǎng)計(jì)算思維能力,應(yīng)用6年,收到了較好的效果。從對(duì)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程做的調(diào)查看,學(xué)完本課,95%的同學(xué)認(rèn)為本課程的收獲很大或較大,90%以上的同學(xué)認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)是有趣的,80%的同學(xué)認(rèn)為本課程對(duì)思考問題的能力有較大啟發(fā)和很大啟發(fā),50%以上的同學(xué)認(rèn)為對(duì)綁定、效率、記憶、遞歸、糾錯(cuò)、學(xué)習(xí)、按時(shí)間排序、計(jì)算、分解、冗余等計(jì)算思維的基本概念理解較好。本書第4版獲2014年西安交通大學(xué)第十三屆優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)暨全國(guó)高校出版社優(yōu)秀暢銷書獎(jiǎng),也是“國(guó)家精品課程”主講教材。當(dāng)然,本書也有很多不足,比如原來(lái)的組織結(jié)構(gòu)不盡合理,內(nèi)容偏多,部分內(nèi)容講得不夠細(xì)致,例題、習(xí)題還不夠豐富等。
在多年教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上,參考教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》(2016版),本書主要作了如下修改:
。1)調(diào)整了內(nèi)容的順序。將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的講解放到了第1章,這樣先讓同學(xué)們了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是什么樣的;將數(shù)據(jù)的組織和數(shù)據(jù)管理分開,也調(diào)整了順序,這樣邏輯上更合理些。
。2)增加了部分內(nèi)容。如Python語(yǔ)言編程基礎(chǔ),這樣就容易實(shí)現(xiàn)以后的基于Python的編程實(shí)驗(yàn);增加了加法器的介紹,便于理解龐大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由基本電路組成的。
。3)刪除和精簡(jiǎn)了部分內(nèi)容。如信息傳輸部分刪除了同步技術(shù)、復(fù)用技術(shù);信息表示部分刪除了圖像和音視頻的壓縮等。精簡(jiǎn)了算法策略和信息傳輸?shù)拇蟛糠謨?nèi)容。
。4)增加了例題和習(xí)題。大部分要求掌握的內(nèi)容,都增補(bǔ)了例題,同時(shí)增補(bǔ)了類型豐富的習(xí)題,這使學(xué)生更容易把握教學(xué)的目的和目標(biāo),便于練習(xí)掌握。
。5)增加了計(jì)算機(jī)科學(xué)家的簡(jiǎn)介。對(duì)本書中出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家,出于敬仰和敬意,大部分列出了簡(jiǎn)短介紹,同時(shí)也方便同學(xué)們了解知識(shí)、技術(shù)的背景,更好地掌握,學(xué)習(xí)內(nèi)容。
。6)增加了課堂提問。這樣方便學(xué)生進(jìn)行階段性思考,而不總是低頭學(xué)習(xí)。
本書第5版組織更合理,內(nèi)容更精練,講解更細(xì)致,邏輯更緊密,習(xí)題更豐富,目標(biāo)更明確,教學(xué)內(nèi)容涵蓋《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》列出的8類42個(gè)計(jì)算思維核心概念。
本書第1~3章由趙英良編寫和修訂,第5章由仇國(guó)巍編寫和修訂,第1、7章由夏秦編寫和修訂,第4、6章由賈應(yīng)智編寫和修訂,全書由趙英良統(tǒng)稿。本書獲西安交通大學(xué)本科“十三五”規(guī)劃教材建設(shè)項(xiàng)目支持。在修訂過程中衛(wèi)顏俊、喬亞男等老師也提出了許多寶貴意見,在此表示感謝。
由于編者水平有限,書中難免有不足甚至是錯(cuò)誤,懇請(qǐng)專家、同行和同學(xué)們批評(píng)指正,更希望提出意見和建議,謝謝。
第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述
1.1 計(jì)算和計(jì)算工具
1.1.1 計(jì)算
1.1.2 早期計(jì)算工具
1.1.3 機(jī)械式計(jì)算機(jī)
1.1.4 電子計(jì)算機(jī)
1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成
1.2.1 硬件系統(tǒng)
1.2.2 軟件系統(tǒng)
1.3 本章小結(jié)
習(xí)題1
第2章 Python語(yǔ)言編程入門
2.1 算法的描述和評(píng)價(jià)
2.1.1 算法的特征
2.1.2 算法的描述
2.1.3 算法的評(píng)價(jià)
2.2 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言及其發(fā)展
2.3 Python語(yǔ)言編程入門
2.3.1 Python語(yǔ)言環(huán)境的安裝和使用
2.3.2 Python語(yǔ)法初步
2.3.3 運(yùn)算符
2.3.4 控制結(jié)構(gòu)
2.3.5 列表和字符串
2.3.6 函數(shù)
2.4 本章小結(jié)
習(xí)題2
第3章 信息的表示與存儲(chǔ)
3.1 信息和信息的表示
3.1.1 計(jì)算機(jī)中的信息和信息的表示形式
3.1.2 數(shù)的表示
3.1.3 非數(shù)值信息的表示
3.2 信息的存儲(chǔ)
3.2.1 布爾運(yùn)算
3.2.2 門電路
3.2.3 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)
3.2.4 簡(jiǎn)單的加法器
3.3 數(shù)據(jù)壓縮
3.3.1 信息量和信息熵
3.3.2 基本壓縮方法
3.4 本章小結(jié)
習(xí)題3
第4章 數(shù)據(jù)的組織
4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述
4.1.1 數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)項(xiàng)
4.1.2 數(shù)據(jù)元素之間的聯(lián)系
4.1.3 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)
4.1.4 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
4.1.5 數(shù)據(jù)的運(yùn)算
4.2 線性表
4.2.1 順序表
4.2.2 線性鏈表
4.2.3 棧
4.2.4 隊(duì)列
4.3 樹型結(jié)構(gòu)
4.3.1 樹
4.3.2 二叉樹
4.3.3 樹轉(zhuǎn)化為二叉樹
4.4 圖結(jié)構(gòu)
4.4.1 圖的定義和基本術(shù)語(yǔ)
4.4.2 圖的存儲(chǔ)
4.4.3 圖的遍歷
習(xí)題4
第5章 查找、排序和算法策略
5.1 查找算法
5.1.1 查找的基本概念
5.1.2 順序查找
5.1.3 二分查找
5.1.4 哈希表及哈希查找
5.1.5 二叉排序樹查找
5.2 排序算法
5.2.1 直接插入排序
5.2.2 簡(jiǎn)單選擇排序
5.2.3 冒泡排序
5.3 算法策略
5.3.1 枚舉法
5.3.2 遞歸法
5.3.3 分治法
5.3.4 回溯法
5.3.5 貪心算法
習(xí)題5
第6章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)
6.1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的概念
6.1.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展
6.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
6.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)
6.2.1 數(shù)據(jù)模型
6.2.2 關(guān)系模型
6.3 結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言
6.3.1 什么是結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言
6.3.2 數(shù)據(jù)表的操作
6.3.3 數(shù)據(jù)更新
6.3.4 數(shù)據(jù)查詢
6.4 在Python中操作SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)
6.4.1 SQLite和PySQLite簡(jiǎn)介
6.4.2 打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)
6.4.3 執(zhí)行SQL語(yǔ)句
習(xí)題6
第7章 信息的傳輸
7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
7.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成
7.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
7.1.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
7.1.4 傳輸介質(zhì)
7.1.5 常見網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
7.1.6 編址方法
7.1.7 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)
7.2 數(shù)據(jù)通信
7.2.1 基本概念
7.2.2 信號(hào)編碼
7.2.3 檢錯(cuò)和糾錯(cuò)
7.3 網(wǎng)絡(luò)安全
7.3.1 基本概念
7.3.2 加密解密
7.3.3 用戶認(rèn)證
7.3.4 數(shù)字簽名
習(xí)題7
附錄 ASCII字符表
參考文獻(xiàn)