“計算學科導論”課程是計算機類相關專業(yè)的學科入門指導課程。本書介紹了計算機的發(fā)展歷史、計算學科的知識體系、方法論及計算機專業(yè)人員應具備的業(yè)務素質和職業(yè)道德。對學生的知識學習、能力提高、素質培養(yǎng)和日后的學術研究、技術開發(fā)、經(jīng)營管理等工作起到了十分重要的引導性作用。
本書特色為在討論計算學科基本理論和技術的基礎上，引入了計算思維的概念，方便學生在掌握學科基礎知識的同時，提升計算思維意識，培養(yǎng)學生運用計算思維解決問題的能力。
本書既可作為高等學校計算機科學與技術、信息安全、網(wǎng)絡工程、軟件工程等相關專業(yè)的本/專科生教材，又適合作為計算機愛好者的自學讀物。
田俊峰，從事分布計算、網(wǎng)絡安全與可信計算等方向的教學和科研工作。已經(jīng)出版的著作：1、《主觀邏輯及其應用》9787030458070；2、《可信計算與信任管理》9787030418173；3、《網(wǎng)絡攻擊原理與實踐》9787040341621。 何欣楓，主要研究方向為網(wǎng)絡與信息安全、云計算安全、可信計算等。參編教材2部，主持河北省自然科學基金項目2項，河北省研究生教學案例庫項目一項。
第 1章 計算機科學概念辨識 1
1.1 計算機與計算科學 1
1.1.1 大眾眼中的計算機 1
1.1.2 計算機如何計算 2
1.1.3 計算科學及其研究領域 4
1.2 計算簡史 4
1.2.1 古典計算 4
1.2.2 機械計算 6
1.2.3 電子計算 8
1.3 電子計算機的分類 15
1.3.1 分類依據(jù)與方法 15
1.3.2 微型計算機 16
1.3.3 超級計算機 19
1.3.4 摩爾定律 22
1.4 計算機體系結構 23
1.4.1 馮·諾依曼式計算機 23
1.4.2 哈佛結構 25
1.4.3 非馮·諾依曼化計算機 26
1.5 計算機在中國 26
1.5.1 我國計算機技術的發(fā)展 26
1.5.2 國產(chǎn)微處理器 28
1.5.3 國產(chǎn)超級計算機 29
閱讀材料 33
練習題 33
第 2章 存儲程序 35
2.1 存儲 35
2.1.1 存儲概述 35
2.1.2 存儲的分類 35
2.1.3 存儲層次 38
2.2 程序 39
2.2.1 計算機程序 39
2.2.2 程序設計語言分類 40
2.2.3 常用程序設計語言 43
2.2.4 Debug與IDE 47
2.3 存儲程序 49
2.3.1 存儲程序原理 49
2.3.2 存儲程序的改進 51
2.4 計算機系統(tǒng) 54
2.4.1 計算機硬件 54
2.4.2 計算機軟件 56
2.4.3 硬件與軟件之間的關系 56
閱讀材料 59
練習題 59
第3章 算法 60
3.1 基本概念 60
3.1.1 算法的定義 60
3.1.2 算法的特征 60
3.1.3 算法的評價 61
3.1.4 算法的分類 61
3.1.5 算法的表示方法 62
3.2 解空間搜索 65
3.3 窮舉算法 66
3.4 分治算法 68
3.5 貪心算法 71
3.6 動態(tài)規(guī)劃 72
3.7 智能優(yōu)化算法 73
3.7.1 模擬退火算法 74
3.7.2 遺傳算法 75
3.7.3 蟻群算法 77
3.7.4 隨機算法 79
3.8 Online算法 81
3.9 算法與圖靈機 82
閱讀材料 84
練習題 84
第4章 計算機問題求解 87
4.1 量化的世界 87
4.1.1 量化的概念 87
4.1.2 量化世界 87
4.1.3 量化自我 90
4.2 科學思維 91
4.2.1 理論思維 92
4.2.2 實驗思維 94
4.2.3 計算思維 95
4.2.4 大數(shù)據(jù)思維 100
4.2.5 結構思維 102
4.2.6 歷史思維 102
4.3 抽象與推理 103
4.3.1 抽象 103
4.3.2 邏輯推理 105
閱讀材料 108
練習題 108
第5章 學科知識體系 110
5.1 專業(yè)規(guī)范 110
5.1.1 國外課程體系設計 110
5.1.2 國內培養(yǎng)方案簡介 112
5.2 信息與數(shù)據(jù) 119
5.2.1 數(shù)制系統(tǒng) 119
5.2.2 數(shù)值信息的二值化 122
5.2.3 文字的二值化 125
5.2.4 聲音的二值化 127
5.2.5 圖像、圖形的二值化 128
5.2.6 數(shù)據(jù)結構 130
5.2.7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 131
5.3 操作系統(tǒng) 135
5.3.1 概念及發(fā)展史 135
5.3.2 通用操作系統(tǒng) 137
5.3.3 操作系統(tǒng)的功能及組成 140
5.4 計算機網(wǎng)絡與Internet 141
5.4.1 數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡 141
5.4.2 因特網(wǎng) 142
5.4.3 網(wǎng)絡應用 143
5.5 信息安全 145
5.5.1 信息安全概念與目標 145
5.5.2 安全需求 146
5.5.3 信息安全事件分類 147
5.5.4 信息安全事件分級 160
5.5.5 信息安全方法 160
5.5.6 信息安全法規(guī) 161
5.6 軟件工程 163
5.6.1 軟件危機 163
5.6.2 軟件生命周期 164
5.6.3 軟件工程方法 165
5.6.4 人月神話 168
5.7 并行與分布式計算 169
5.7.1 并行計算 169
5.7.2 分布式計算 170
5.8 人工智能 174
5.8.1 基本概念 174
5.8.2 人工智能發(fā)展史 177
5.8.3 圖靈測試 178
5.8.4 基礎研究技術 179
閱讀材料 188
練習題 188
第6章 計算機學科的發(fā)展趨勢 189
6.1 云計算 189
6.1.1 基本概念 189
6.1.2 云計算服務模式 189
6.1.3 云計算核心技術 191
6.1.4 其他類型計算 192
6.2 大數(shù)據(jù) 193
6.2.1 基本概念 194
6.2.2 大數(shù)據(jù)特性 194
6.2.3 大數(shù)據(jù)關鍵技術 195
6.3 物聯(lián)網(wǎng) 197
6.3.1 基本概念 197
6.3.2 關鍵技術及典型應用 198
6.4 新興計算 201
6.4.1 量子計算 201
6.4.2 光子計算 202
6.4.3 生物計算 203
閱讀材料 204
練習題 204
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