大学计算机基础教程

第1章 计算与计算思维 1.1 计算与计算机科学 1.1.1 计算与计算机 1.1.2 计算科学、计算学科和计算机科学 1.2 计算思维 1.2.1 计算思维的概念 1.2.2 计算思维的本质 1.2.3 计算过程和计算思维 1.2.4 学科交叉与融合 小结 习题1 第2章 信息的数字化表示 2.1 符号化、计算化与自动化 2.1.1 符号化与计算化 2.1.2 逻辑与自动化 2.2 存储数据的组织方式 2.3 数制与运算 2.3.1 数制及其表示 2.3.2 数制间的转换 2.4 数据类型和数据编码 2.4.1 数值 2.4.2 字符 2.4.3 数字图像 2.4.4 数字音频 2.4.5 数字视频 2.5 数据压缩 2.5.1 数据压缩概要 2.5.2 行程编码 2.5.3 LZ编码 小结 习题2 第3章 可计算问题求解 3.1 计算学科的基本问题 3.1.1 可计算与算法复杂性问题 3.1.2 并发控制问题 3.1.3 计算机智能问题 3.2 问题求解模型 3.2.1 解决客观世界问题的思维过程 3.2.2 通用的问题求解策略 3.2.3 计算机的问题求解过程 3.2.4 计算思维中的问题求解方式 3.3 算法类问题求解框架 3.3.1 算法的概念和特征 3.3.2 计算机求解算法类问题过程 3.3.3 抽象与建模 3.3.4 数据结构的设计 3.3.5 算法的实现——程序设计 3.3.6 算法分析 3.4 算法设计 3.4.1 穷举法 3.4.2 回溯法 3.4.3 递推法与递归法 3.4.4 分治法 3.4.5 贪心法 3.4.6 动态规划法 3.4.7 搜索问题与查找算法 3.4.8 排序问题与排序算法 3.5 数据结构 3.5.1 数据结构及其表示 3.5.2 线性表与线性链表 3.5.3 栈和队列 3.5.4 树与二叉树 3.5.5 图 小结 习题3 第4章 计算机科学中的系统与设计 4.1 系统科学与系统科学方法 4.1.1 系统科学术语 4.1.2 系统科学方法要解决的问题 4.2 硬件系统 4.2.1 图灵测试与图灵机 4.2.2 冯·诺依曼机 4.2.3 计算机工作原理 4.2.4 微型计算机的系统层次 4.2.5 子系统 4.3 软件系统 4.3.1 指令、程序和软件 4.3.2 不同层级计算机语言及语言处理程序 4.3.3 操作系统对设备的分层控制 4.3.4 软件系统的生命周期 4.3.5 软件系统的测试、部署与运行 4.3.6 系统结构性问题 4.3.7 系统的可靠性和安全性问题 4.4 数据库系统 4.4.1 数据库系统的基本术语 4.4.2 数据库系统的结构 4.4.3 数据模型 4.4.4 数据集合运算与关系运算 4.4.5 数据的查询 4.4.6 数据的维度 4.4.7 数据的挖掘 4.5 网络系统 4.5.1 计算机网络的概念 4.5.2 典型的网络结构 4.5.3 网络协议与TCP/IP网络模型 4.5.4 网络连接 4.5.5 因特网 4.5.6 网络搜索引擎 4.5.7 云计算、大数据与人工智能 4.5.8 网络安全 4.6 系统设计 4.6.1 系统设计的原则 4.6.2 可利用的系统设计方法 小结 习题4 第5章 计算思维的跨学科应用案例 5.1 科赫雪花的分形问题 5.1.1 科赫雪花的形式化描述 5.1.2 科赫雪花的问题模型 5.1.3 科赫雪花的进一步优化 5.1.4 科赫雪花的算法描述 5.1.5 使用Raptor软件模拟科赫雪花 5.2 小世界网络模型的计算问题 5.2.1 小世界网络的形式化描述 5.2.2 小世界网络的问题模型 5.2.3 小世界网络模型的进一步优化 5.2.4 小世界网络的算法描述 5.2.5 小世界网络的实例 5.3 俄罗斯方块游戏 5.3.1 俄罗斯方块的形式化描述 5.3.2 俄罗斯方块的问题模型 5.3.3 俄罗斯方块模型的进一步优化 5.3.4 俄罗斯方块模型的算法描述 小结 习题5 参考文献