计算概论

目录 第1章 计算与计算思维 1 1.1 什么是计算 1 1.1.1 计算 1 1.1.2 计算机运算 2 1.2 计算（机）科学 2 1.2.1 计算科学 2 1.2.2 计算机科学 3 1.2.3 难题及其可计算性 4 1.3 计算思维概述 5 1.3.1 计算思维的定义 5 1.3.2 计算思维的本质 6 1.3.3 计算思维的特性 7 1.4 计算机发展简史 8 1.4.1 计算工具的演化 8 1.4.2 计算机的诞生 12 1.4.3 计算机的发展阶段 13 1.4.4 计算机的发展趋势 14 第2章 计算机中的0和1 21 2.1 0和1的神奇之处 21 2.1.1 问题的引出 21 2.1.2 完美的二进制 23 2.1.3 八进制和十六进制 25 2.1.4 不同进制之间的转换 25 2.2 计算机中的基本运算 30 2.2.1 算术运算 30 2.2.2 逻辑运算 31 2.3 数值信息的编码 33 2.3.1 浮点数的表示 33 2.3.2 定点小数和定点整数 34 2.3.3 原码、反码和补码 34 2.4 字符和汉字的编码 36 2.4.1 字符的编码 36 2.4.2 汉字的编码 39 2.5 多媒体的数据表示 40 2.5.1 多媒体类型及特点 41 2.5.2 多媒体数据压缩标准 42 第3章 计算机体系结构 45 3.1 图灵机和冯·诺依曼计算机 45 3.1.1 图灵机 45 3.1.2 冯·诺依曼计算机 46 3.2 计算机的系统构成 48 3.3 计算机的硬件系统 49 3.3.1 系统结构 49 3.3.2 主机箱和主板 52 3.3.3 处理器 53 3.3.4 存储器 56 3.3.5 输入/输出设备 63 3.4 计算机的软件系统 64 3.4.1 系统软件 65 3.4.2 应用软件 66 3.4.3 软件的安装与卸载 67 3.5 计算机的基本工作原理 68 3.5.1 指令的格式 68 3.5.2 指令的类型 70 3.5.3 寻址方式 71 3.5.4 计算机的工作原理 71 第4章 计算机操作系统 73 4.1 操作系统的基本概念 73 4.1.1 操作系统的定义 73 4.1.2 操作系统的作用 74 4.2 操作系统的发展 74 4.2.1 20世纪80年代前 74 4.2.2 20世纪80年代 75 4.2.3 20世纪90年代 76 4.2.4 今天 77 4.3 操作系统的分类 78 4.3.1 批处理操作系统 78 4.3.2 分时操作系统 78 4.3.3 实时操作系统 79 4.3.4 网络操作系统 79 4.3.5 分布式操作系统 80 4.3.6 嵌入式操作系统 80 4.3.7 桌面操作系统 80 4.3.8 服务器 80 4.4 操作系统的主要功能 81 4.4.1 资源管理 81 4.4.2 程序控制 82 4.4.3 人机交互 82 4.4.4 进程管理 82 4.4.5 内存管理 83 4.4.6 虚拟内存 83 4.4.7 用户接口 84 4.4.8 用户界面 84 4.5 典型操作系统 84 4.5.1 UNIX 84 4.5.2 Linux 85 4.5.3 Mac OS 85 4.5.4 Windows 86 4.5.5 iOS 86 4.5.6 Android 86 4.5.7 WP 86 4.5.8 Chrome OS 87 第5章 软件开发基础 88 5.1 软件生命周期 88 5.1.1 软件生命周期的阶段 89 5.1.2 软件生命周期模型概述 89 5.2 深入软件开发——以瀑布之名 95 5.2.1 制订计划 96 5.2.2 需求分析 97 5.2.3 软件设计 97 5.2.4 编码实现 101 5.2.5 软件测试 103 5.2.6 运行维护 105 5.3 面向对象 106 5.3.1 类与对象 106 5.3.2 面向对象的特性 107 5.3.3 面向对象程序设计原则 110 5.3.4 设计模式分类 111 5.4 流程图与流程设计 115 5.4.1 常见的流程图符号 115 5.4.2 流程图的绘制步骤 116 5.4.3 流程图的绘制要点 117 第6章 算法基础 119 6.1 算法概述 119 6.2 递归 119 6.2.1 斐波那契数列 120 6.2.2 汉诺塔问题 120 6.2.3 树和二叉树 122 6.3 算法设计的基本思路 122 6.3.1 贪心算法 123 6.3.2 分治法 124 6.3.3 动态规划 124 6.3.4 回溯法 126 6.3.5 分支限界法 126 6.4 排序算法 127 6.4.1 常见排序算法 128 6.4.2 快速排序 128 6.5 经典算法 129 6.5.1 傅里叶变换与快速傅里叶 变换 129 6.5.2 *短路径算法 130 6.5.3 安全哈希算法 131 6.5.4 整数因式分解 131 6.5.5 链接分析 132 6.5.6 随机数生成算法 133 6.5.7 数据压缩算法 134 6.6 算法的典型应用 136 6.6.1 RSA算法 136 6.6.2 Google Search谷歌搜索 算法 137 6.6.3 Facebook的News Feed （新闻提要）算法 138 6.6.4 OKCupid的情侣匹配 算法 138 6.6.5 NSA的数据采集、解读和 加密算法 138 6.6.6 推荐算法 138 6.7 算法与NP问题 139 6.7.1 算法与算法复杂性 139 6.7.2 NP问题 139 6.7.3 NPC问题 140 第7章 数据与数据分析 141 7.1 数据 141 7.1.1 数据与信息 141 7.1.2 数据处理的基本概念 141 7.2 数据库系统 142 7.2.1 数据模型 143 7.2.2 关系型数据库 145 7.2.3 非关系型数据库 147 7.3 数据分析 148 7.3.1 数据分析的基本概念 148 7.3.2 数据分析的分类 148 7.3.3 数据分析的基本步骤 148 7.4 理解数据 150 7.4.1 字段与记录 150 7.4.2 二维表和一维表 151 7.4.3 把二维表转换成一维表 151 7.4.4 把一维表转换为二维表 154 7.5 数据分析的常用方法 156 7.5.1 对比分析法 156 7.5.2 分组分析法 157 7.5.3 平均分析法 159 7.5.4 交叉分析法 159 7.5.5 综合评价分析法 160 7.6 数据分析的常用工具 161 7.7 大数据 162 7.7.1 数据的价值 162 7.7.2 数据与大数据 162 7.7.3 大数据的精髓 163 7.7.4 大数据与数据挖掘 163 7.7.5 大数据与云计算 164 第8章 计算机网络 165 8.1 计算机网络概述 165 8.1.1 计算机网络的定义 165 8.1.2 介质将设备互连 166 8.1.3 局域网、城域网和 广域网 168 8.1.4 计算机网络拓扑结构 169 8.2 Internet和资源 171 8.2.1 Internet的概念 171 8.2.2 Internet 的前世今生 171 8.2.3 网络改变生活 171 8.3 云计算和物联网 175 8.3.1 一切都是云 175 8.3.2 万物互连 178 8.4 计算机网络中的计算思维 188 8.4.1 网络协议 189 8.4.2 抽象化与模块化 189 8.4.3 计算机网络中的0和1 192 8.4.4 通信 194 8.4.5 排队论 196 8.4.6 计算机网络中的路由 算法 196 第9章 信息素养 201 9.1 信息素养概述 201 9.1.1 信息素养的定义 201 9.1.2 信息素养的构成与特点 201 9.1.3 计算思维与信息素养 202 9.2 信息资源检索 202 9.2.1 检索原则 203 9.2.2 检索工具——搜索引擎 203 9.3 信息技术应用 206 9.3.1 文字处理软件 Word 2010 206 9.3.2 表格处理软件 Excel 2010 227 9.3.3 演示文稿制作软件 PowerPoint 2010 239 9.3.4 图像处理软件Photoshop 250 9.4 思维与创意 257 9.4.1 思维与创意的关系 257 9.4.2 创新学习与思维导图 259 9.4.3 应用文写作与创意文案 写作 266 参考文献 272