目 錄
第1章 計算系統 1
1.1 計算機系統 1
1.1.1 硬件 1
1.1.2 軟件 3
1.2 計算機簡史 3
1.2.1 硬件史 3
1.2.2 軟件史 4
1.3 計算機模型 5
1.3.1 數據處理機模型 5
1.3.2 現代計算機模型 6
1.4 計算機組成 8
1.4.1 CPU 8
1.4.2 存儲器 9
1.4.3 輸入和輸出 12
1.5 操作系統 13
1.5.1 計算機的核心 13
1.5.2 資源調度 14
1.5.3 文件系統 17
1.6 計算機網絡 18
1.7 數據和信息 19
本章小結 20
第2章 二進制和數字邏輯 26
2.1 數據的表示 26
2.2 數制 27
2.3 二進制數 29
2.4 二進制運算 30
2.5 數字邏輯 33
2.5.1 基本邏輯關系 33
2.5.2 邏輯代數 34
2.6 邏輯電路 36
2.6.1 門電路 36
2.6.2 加法器 37
2.6.3 存儲單元電路 38
2.6.4 集成電路 39
本章小結 40
習題2 41
第3章 數據表示 46
3.1 數據概述 46
3.2 文本和文檔 47
3.2.1 ASCII 48
3.2.2 Unicode編碼 48
3.2.3 漢字編碼 49
3.2.4 文檔 50
3.3 數據壓縮 50
3.3.1 霍夫曼編碼 51
3.3.2 行程長度編碼 52
3.3.3 有損壓縮 52
3.4 音頻數據 53
3.4.1 音頻數據采集 53
3.4.2 音頻數據格式 55
3.4.3 計算機語音 56
3.5 圖形和圖像 57
3.5.1 圖像的表示 57
3.5.2 3D技術 60
3.6 視頻和動畫 61
3.6.1 視頻數據 61
3.6.2 動畫 62
本章小結 63
習題3 64
第4章 算法 68
4.1 算法概述 68
4.2 算法的三種結構 69
4.3 算法的表示和發現 71
4.4 算法舉例 73
4.4.1 基本算法 73
4.4.2 迭代 75
4.4.3 遞歸 75
4.4.4 排序 77
4.4.5 查找 78
4.4.6 搜索圖 79
4.5 算法的方法學 80
4.5.1 貪心法 80
4.5.2 分治法 82
4.5.3 動態規劃 83
4.5.4 回溯法 85
4.6 抽象數據表達 87
本章小結 88
習題4 89
第5章 編程語言和程序 93
5.1 程序概述 93
5.2 編程語言 94
5.2.1 機器語言和匯編語言 94
5.2.2 面向過程的高級語言 95
5.2.3 面向對象的程序設計語言 97
5.2.4 其他語言 99
5.3 程序的程序：翻譯系統 100
5.4 高級編程語言 101
5.4.1 數據類型 101
5.4.2 運算操作 103
5.4.3 基本語句 105
5.4.4 控制語句 106
5.4.5 函數和方法 107
5.5 程序編寫 108
本章小結 110
習題5 111
第6章 數據庫 114
6.1 數據庫概述 114
6.1.1 文件管理 114
6.1.2 數據庫方法 115
6.1.3 數據庫管理系統 116
6.2 關系數據庫 117
6.2.1 關系 117
6.2.2 關系運算 119
6.2.3 SQL 120
6.2.4 事務 122
6.3 非關系數據庫 122
6.4 其他數據庫技術 124
6.5 構建信息系統 125
6.5.1 數據庫設計 125
6.5.2 訪問接口和數據轉換 126
6.5.3 訪問結構 127
本章小結 128
習題6 129
第7章 網絡與網絡計算 132
7.1 通信基礎 132
7.1.1 調制解調 132
7.1.2 網絡介質 133
7.1.3 無線通信 134
7.1.4 帶寬 136
7.1.5 壓縮和校驗 137
7.2 網絡技術 137
7.2.1 網絡訪問 138
7.2.2 網絡類型 139
7.2.3 網絡硬件 141
7.2.4 網絡協議 142
7.3 互聯網 143
7.3.1 TCP/IP 144
7.3.2 互聯網基本概念 146
7.3.3 萬維網Web 149
7.3.4 互聯網服務 152
7.3.5 5G和物聯網 154
7.4 網絡數據 155
7.5 云計算 158
7.6 網絡安全 160
7.6.1 病毒和黑客 160
7.6.2 隱私保護 162
7.6.3 密碼保護 163
7.6.4 電子簽名 165
本章小結 166
習題7 168
第8章 大數據 173
8.1 大數據概述 173
8.2 R簡介 174
8.3 大數據預處理 176
8.4 數據分析方法 177
8.4.1 聚類分析 177
8.4.2 關聯分析 179
8.4.3 回歸分析 182
8.5 數據挖掘 185
8.5.1 分類 186
8.5.2 時間序列分析 188
8.5.3 文本分析 190
8.6 大數據處理工具 192
8.6.1 Hadoop 192
8.6.2 MapReduce 193
本章小結 194
習題8 195
第9章 先進計算 197
9.1 高性能計算 197
9.2 人工智能 198
9.2.1 圖靈測試 198
9.2.2 強人工智能和弱人工智能 199
9.2.3 哪些問題需要智能計算 200
9.2.4 啟發法 201
9.2.5 知識表達 202
9.2.6 神經網絡 203
9.2.7 機器人 204
9.2.8 自然語言處理 205
9.2.9 人工智能算法簡介 206
9.3 機器學習和深度學習 207
9.3.1 機器學習 208
9.3.2 深度學習 208
9.4 虛擬現實 209
9.5 計算理論 210
9.5.1 圖靈機 210
9.5.2 停機問題 212
9.5.3 P和NP問題 213
本章小結 215
習題9 215
附錄A ASCII表 218