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第一部分 基础知识 1

第1章 计算思维导论 1

1.1 计算机科学 1

1.2 计算与计算思维 2

1.2.1 计算的含义 2

1.2.2 思维概述 4

1.2.3 计算思维的概念 5

1.3 数与计算工具 7

1.3.1 数与计算 7

1.3.2 计算工具 9

1.3.3 计算机的雏形 13

1.3.4 计算机的理论基础 15

1.3.5 电子计算机的诞生 17

1.3.6 计算机的分代 19

1.3.7 现代计算机在中国的发展 21

1.3.8 计算机的特点和应用 23

1.4 计算理论 26

1.4.1 可计算性问题 26

1.4.2 计算复杂性 27

1.4.3 计算模型——图灵机 29

1.4.4 求解问题过程 30

1.5 典型问题的思维与算法 32

1.5.1 数据有序排列——排序算法 32

1.5.2 汉诺塔求解——递归思想 33

1.5.3 国王婚姻问题——并行计算 34

1.5.4 旅行商问题——最优化思想 35

1.5.5 计算思维的应用 36

1.6 信息社会与知识社会 38

1.6.1 信息和信息社会 38

1.6.2 信息社会特征 40

1.6.3 个人素质与信息素养 41

小结 42

习题 43

第2章 计算机中的信息表示 45

2.1 数制与转换 45

2.1.1 进位计数制 45

2.1.2 数制间的转换 47

2.1.3 二进制数的运算规则 49

2.2 数据的存储单位 50

2.3 数值数据的表示 51

2.3.1 定点数与浮点数 51

2.3.2 带符号数的表示 54

2.4 信息编码 55

2.4.1 十进制数的编码 56

2.4.2 ASCII编码 57

2.4.3 汉字编码 58

2.4.4 Unicode编码 60

2.4.5 多媒体信息的表示 61

小结 61

习题 62

第3章 计算机硬件系统 63

3.1 计算机系统组成 63

3.2 计算机硬件基础 64

3.2.1 图灵机的理论模型 64

3.2.2 冯·诺依曼体系结构 64

3.2.3 计算机实现 64

3.2.4 计算机硬件构成 66

3.2.5 计算机的指令系统与工作原理 67

3.3 微型计算机概述 69

3.3.1 微型计算机的硬件组成 69

3.3.2 微型计算机的类型 69

3.4 主机系统和外围设备 71

3.4.1 中央处理器 71

3.4.2 主板 74

3.4.3 存储器 77

3.4.4 I/O总线与I/O接口 83

3.4.5 其他外围设备 86

3.5 微型计算机配置参考 89

小结 90

习题 90

第4章 计算机操作系统 91

4.1 计算机软件系统 91

4.1.1 计算机软件的概念 91

4.1.2 计算机程序的工作机制 92

4.1.3 专有软件、自由软件和开源软件 93

4.1.4 计算机软件与硬件的关系 95

4.1.5 计算机软件的分类与层次结构 95

4.2 操作系统的定义和类型 97

4.2.1 操作系统的概念 97

4.2.2 操作系统的分类 98

4.2.3 操作系统的特征 101

4.3 常见的操作系统 101

4.4 操作系统的结构和组成 106

4.4.1 操作系统的层次结构 106

4.4.2 操作系统的功能组成 107

4.4.3 进程管理 107

4.4.4 存储器管理 110

4.4.5 设备管理 113

4.4.6 文件管理 117

4.5 Windows操作系统 129

4.5.1 概述 129

4.5.2 系统结构 131

4.5.3 系统管理 131

4.5.4 启动和停机 132

小结 133

习题 134

第二部分 应用技术 135

第5章 办公软件基础知识与功能设计 135

5.1 办公软件包 135

5.2 文字处理软件 137

5.2.1 文字处理概述 137

5.2.2 文字处理的基本概念 137

5.2.3 Word 2010的功能设计与操作原理 145

5.2.4 Word 2010的文档制作流程 151

5.2.5 案例分析 152

5.3 电子表格软件 154

5.3.1 电子表格概述 154

5.3.2 电子表格的基本概念 155

5.3.3 Excel 2010的功能设计与操作原理 161

5.3.4 Excel 2010表格的制作流程 166

5.3.5 案例分析 167

5.4 演示文稿软件 169

5.4.1 演示文稿概述 170

5.4.2 演示文稿基本概念 170

5.4.3 PowerPoint 2010的功能设计与操作原理 171

5.4.4 PowerPoint 2010的演示文稿制作流程 174

5.4.5 案例分析 174

小结 176

习题 176

第6章 数据库技术基础 178

6.1 数据库技术基础知识 178

6.1.1 数据库的基本概念 178

6.1.2 数据管理技术的发展 180

6.1.3 数据库系统的特点 182

6.2 数据库系统的内部体系结构 182

6.2.1 三级模式 183

6.2.2 两级映射 184

6.3 数据模型 184

6.3.1 数据模型的基本类型 184

6.3.2 E-R模型 185

6.3.3 常用的逻辑数据模型 187

6.4 关系数据库 189

6.4.1 关系术语 189

6.4.2 关系的完整性 190

6.4.3 关系运算 191

6.5 数据库设计 191

6.5.1 数据库设计概述 192

6.5.2 需求分析 192

6.5.3 概念设计 193

6.5.4 逻辑设计 194

6.5.5 物理设计 195

6.6 SQL 195

6.6.1 SQL的概念 195

6.6.2 SQL的特点 196

6.6.3 一个使用SQL的例子 197

小结 199

习题 199

第7章 计算机网络基础 200

7.1 计算机网络概述 200

7.1.1 计算机网络的组成与分类 200

7.1.2 计算机网络通信基础 206

7.1.3 计算机网络工作模式 211

7.2 组建网络：硬件、软件、协议与体系结构 213

7.2.1 网络硬件 213

7.2.2 网络软件 217

7.2.3 计算机网络协议与体系结构 218

7.3 网络的网络：因特网 222

7.3.1 因特网的历史 223

7.3.2 因特网的组成及常用专业术语 224

7.3.3 因特网的IP地址及域名系统 225

7.3.4 网络命令 230

7.3.5 接入因特网的上网方式 230

7.4 因特网的资源 233

7.4.1 WWW和网站 233

7.4.2 电子邮件服务 235

7.4.3 搜索引擎 236

7.4.4 文件传输 238

7.4.5 社交媒体 239

7.5 发展中的因特网 241

7.5.1 第二代互联网Web 2.0和第三代互联网Web 3.0 241

7.5.2 GPS和智能手机 242

7.5.3 电子商务和电子支付 242

小结 243

习题 243

第8章 多媒体技术基础 245

8.1 多媒体概述 245

8.1.1 多媒体技术的基本概念 245

8.1.2 多媒体信息处理的关键技术 248

8.1.3 多媒体技术的应用领域 249

8.1.4 多媒体技术的发展方向 250

8.2 多媒体系统 251

8.2.1 多媒体系统简介 251

8.2.2 多媒体硬件系统 251

8.2.3 多媒体软件系统 252

8.3 数字图形图像处理 253

8.3.1 图形与图像的基本参数 253

8.3.2 图形和图像概念 254

8.3.3 数字图像的获取 255

8.3.4 数字图像的压缩 256

8.3.5 数字图像的存储格式或压缩标准 257

8.3.6 数字图像处理软件 258

8.4 数字声音处理 259

8.4.1 声音基本概念 260

8.4.2 声音信号数字化 261

8.4.3 常见数字声音的文件格式 263

8.4.4 声音处理软件 264

8.5 数字视频处理 265

8.5.1 数字视频基本概念 265

8.5.2 视频信号数字化和压缩 266

8.5.3 数字视频的文件格式 267

8.5.4 数字视频的处理软件与应用 269

小结 270

习题 271

第9章 信息社会与安全 273

9.1 社会影响 273

9.1.1 社会问题 273

9.1.2 计算机犯罪 274

9.2 计算机与环境 274

9.3 计算机与人类健康 275

9.4 信息安全基础 275

9.4.1 计算机安全工程 276

9.4.2 因特网面临的攻击 277

9.4.3 常见网络安全技术 278

9.4.4 计算机病毒 279

9.4.5 反病毒软件的机制与防治 279

9.4.6 网络黑客及防范 280

小结 281

习题 281

第三部分 提高能力 282

第10章 问题求解的算法基础与程序设计 282

10.1 计算机求解问题过程 282

10.2 算法的概念&. 283

10.3 算法的分类、特性和评价方法 284

10.3.1 算法的分类 284

10.3.2 算法的特性 284

10.3.3 算法的评价方法 284

10.4 算法的三种结构 285

10.4.1 顺序结构 285

10.4.2 分支结构 285

10.4.3 循环结构 286

10.5 算法的表示 286

10.5.1 自然语言 287

10.5.2 传统流程图 287

10.5.3 N-S图 287

10.5.4 伪代码 288

10.6 算法的发现 288

10.7 算法举例 289

10.7.1 基本算法 290

10.7.2 迭代 291

10.7.3 递归 291

10.7.4 排序 292

10.7.5 查找 294

10.8 程序设计基础 295

10.8.1 程序设计语言分类 295

10.8.2 程序设计语言的基本元素 296

10.8.3 面向过程与面向对象的语言 297

小结 298

习题 299

第11章 计算机发展前沿技术 300

11.1 交互新技术 300

11.1.1 动作识别人机交互 300

11.1.2 声音识别人机交互 301

11.1.3 情感识别交互 301

11.1.4 可穿戴的交互设备 302

11.2 高性能计算 303

11.2.1 新型计算机 303

11.2.2 大规模并行计算技术 306

11.2.3 大数据智能处理 307

11.2.4 虚拟现实和3D打印 309

11.3 人工智能 311

11.3.1 人工智能技术求解问题的独到之处 311

11.3.2 人工智能的应用领域 313

11.3.3 人工智能的未来 316

11.4 数字化生存 317

11.4.1 数字化地球 317

11.4.2 物联网 321

11.4.3 智慧地球 323

11.4.4 区块链 323

11.4.5 自动驾驶 323

11.4.6 云计算 324

小结 324

习题 324

参考文献 326

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