包邮计算机科学概论(第13版)

第0章 绪 论 1 0.1 算法的作用 2 0.2 计算的历史 3 0.3 学习大纲 7 0.4 计算机科学的首要主题 8 0.4.1 算法 8 0.4.2 抽象 9 0.4.3 创新 10 0.4.4 数据 10 0.4.5 程序设计 10 0.4.6 因特网 11 0.4.7 影响 11 社会问题 12 课外阅读 13 第1章 数据存储 14 1.1 位和位存储 15 1.1.1 布尔运算 15 1.1.2 门和触发器 16 1.1.3 十六进制记数法 19 1.2 主存储器 20 1.2.1 存储器结构 20 1.2.2 存储器容量的度量 21 1.3 海量存储器 22 1.3.1 磁系统 22 1.3.2 光系统 24 1.3.3 闪存驱动器 25 1.4 用位模式表示信息 26 1.4.1 文本的表示 26 1.4.2 数值的表示 27 1.4.3 图像的表示 28 1.4.4 声音的表示 29 *1.5 二进制系统 31 1.5.1 二进制记数法 31 1.5.2 二进制加法 32 1.5.3 二进制中的分数 33 *1.6 整数的存储 34 1.6.1 二进制补码记数法 35 1.6.2 二进制补码记数法中的加法 36 1.6.3 溢出问题 37 1.6.4 余码记数法 37 *1.7 分数的存储 39 1.7.1 浮点记数法 39 1.7.2 截断误差 40 *1.8 数据与程序设计 43 1.8.1 Python入门 43 1.8.2 你好，Python 43 1.8.3 变量 44 1.8.4 运算符和表达式 45 1.8.5 货币转换 46 1.8.6 调试 47 *1.9 数据压缩 48 1.9.1 通用的数据压缩技术 48 1.9.2 图像压缩 50 1.9.3 音频和视频压缩 51 *1.10 通信差错 52 1.10.1 奇偶校验位 52 1.10.2 纠错码 53 复习题 55 社会问题 58 课外阅读 59 第2章 数据操控 60 2.1 计算机体系结构 61 2.1.1 CPU基础知识 61 2.1.2 存储程序概念 62 2.2 机器语言 63 2.2.1 指令系统 63 2.2.2 数据传输类 64 2.2.3 算术/逻辑类 64 2.2.4 控制类 64 2.2.5 Vole：一种演示用的机器语言 65 2.3 程序执行 68 2.3.1 程序执行的一个例子 69 2.3.2 程序与数据 71 *2.4 算术/逻辑指令 73 2.4.1 逻辑运算 73 2.4.2 循环移位运算及移位运算 74 2.4.3 算术运算 75 *2.5 与其他设备通信 76 2.5.1 控制器的作用 76 2.5.2 直接存储器存取 77 2.5.3 握手 78 2.5.4 流行的通信媒介 78 2.5.5 通信速率 79 *2.6 数据操控编程 80 2.6.1 逻辑运算和移位运算 80 2.6.2 控制结构 81 2.6.3 函数 82 2.6.4 输入和输出 83 2.6.5 马拉松训练助手 85 *2.7 其他体系结构 87 2.7.1 流水线 87 2.7.2 多处理器机器 87 复习题 88 社会问题 93 课外阅读 94 第3章 操作系统 95 3.1 操作系统的历史 96 3.2 操作系统的体系结构 99 3.2.1 软件概述 99 3.2.2 操作系统组件 100 3.2.3 系统启动 102 3.3 协调机器的活动 104 3.3.1 进程的概念 104 3.3.2 进程管理 104 *3.4 处理进程间的竞争 106 3.4.1 信号量 106 3.4.2 死锁 108 3.5 安全性 110 3.5.1 来自外部的攻击 110 3.5.2 来自内部的攻击 111 复习题 113 社会问题 115 课外阅读 116 第4章 组网及因特网 117 4.1 网络基础 118 4.1.1 网络分类 118 4.1.2 协议 119 4.1.3 组合网络 121 4.1.4 进程间通信的方法 122 4.1.5 分布式系统 124 4.2 因特网 124 4.2.1 因特网体系结构 125 4.2.2 因特网编址 127 4.2.3 因特网应用 129 4.3 万维网 132 4.3.1 万维网实现 133 4.3.2 HTML 134 4.3.3 XML 136 4.3.4 客户端活动和服务器端活动 137 *4.4 因特网协议 138 4.4.1 因特网软件的分层方法 138 4.4.2 TCP/IP协议簇 141 *4.5 简单的客户机服务器 143 4.6 网络安全 146 4.6.1 攻击的形式 146 4.6.2 防护和对策 148 4.6.3 密码学 149 4.6.4 网络安全的法律途径 151 复习题 153 社会问题 155 课外阅读 156 第5章 算法 158 5.1 算法的概念 159 5.1.1 非正式的回顾 159 5.1.2 算法的正式定义 159 5.1.3 算法的抽象本质 160 5.2 算法的表示 161 5.2.1 原语 161 5.2.2 伪代码 163 5.3 算法的发现 167 5.3.1 问题求解的艺术 167 5.3.2 迈出**步 169 5.4 迭代结构 172 5.4.1 顺序搜索算法 172 5.4.2 循环控制 173 5.4.3 插入排序算法 177 5.5 递归结构 180 5.5.1 二分搜索算法 181 5.5.2 递归控制 185 5.6 效率和正确性 187 5.6.1 算法效率 187 5.6.2 软件验证 190 复习题 194 社会问题 198 课外阅读 199 第6章 程序设计语言 200 6.1 历史回顾 201 6.1.1 早期程序设计语言 201 6.1.2 机器无关和超越机器无关 203 6.1.3 程序设计范型 204 6.2 传统的程序设计概念 208 6.2.1 变量和数据类型 209 6.2.2 数据结构 210 6.2.3 常量和字面量 211 6.2.4 赋值语句 212 6.2.5 控制语句 213 6.2.6 注释 216 6.3 过程单元 218 6.3.1 函数 218 6.3.2 参数 219 6.3.3 有返回值的函数 222 6.4 语言实现 224 6.4.1 翻译过程 224 6.4.2 软件开发包 230 6.5 面向对象程序设计 231 6.5.1 类和对象 231 6.5.2 构造器 233 6.5.3 附加特性 234 *6.6 程序设计并发活动 236 *6.7 说明性程序设计 238 6.7.1 逻辑推演 238 6.7.2 Prolog 240 复习题 242 社会问题 245 课外阅读 246 第7章 软件工程 247 7.1 软件工程学科 248 7.2 软件生命周期 250 7.2.1 周期是个整体 250 7.2.2 传统的开发阶段 251 7.3 软件工程方法学 253 7.4 模块化 254 7.4.1 模块化实现 255 7.4.2 耦合 257 7.4.3 内聚 258 7.4.4 信息隐藏 258 7.4.5 组件 259 7.5 行业工具 260 7.5.1 较老的工具 261 7.5.2 统一建模语言 261 7.5.3 设计模式 265 7.6 质量保证 266 7.6.1 质量保证的范围 266 7.6.2 软件测试 267 7.7 文档 268 7.8 人机界面 269 7.9 软件所有权和责任 271 复习题 273 社会问题 275 课外阅读 256 第8章 数据抽象 277 8.1 基本数据结构 278 8.1.1 数组和聚合 278 8.1.2 列表、栈和队列 278 8.1.3 树 280 8.2 相关概念 281 8.2.1 再谈抽象 281 8.2.2 静态结构与动态结构 282 8.2.3 指针 282 8.3 数据结构的实现 283 8.3.1 存储数组 283 8.3.2 存储聚合 285 8.3.3 存储列表 286 8.3.4 存储栈和队列 289 8.3.5 存储二叉树 291 8.3.6 操控数据结构 293 8.4 一个简短的案例研究 294 8.5 定制的数据类型 298 8.5.1 用户定义的数据类型 298 8.5.2 抽象数据类型 299 8.6 类和对象 301 *8.7 机器语言中的指针 302 复习题 304 社会问题 308 课外阅读 309 第9章 数据库系统 310 9.1 数据库基础 311 9.1.1 数据库系统的重要性 311 9.1.2 模式的作用 313 9.1.3 数据库管理系统 313 9.1.4 数据库模型 314 9.2 关系模型 315 9.2.1 关系设计中的问题 315 9.2.2 关系运算 318 9.2.3 SQL 321 *9.3 面向对象数据库 323 *9.4 维护数据库的完整性 325 9.4.1 提交/回滚协议 326 9.4.2 锁定 326 *9.5 传统的文件结构 328 9.5.1 顺序文件 328 9.5.2 索引文件 330 9.5.3 散列文件 331 9.6 数据挖掘 334 9.7 数据库技术的社会影响 335 复习题 337 社会问题 340 课外阅读 341 第10章 计算机图形学 342 10.1 计算机图形学的范围 343 10.2 3D图形学概述 344 10.3 建模 346 10.3.1 单个物体的建模 346 10.3.2 整个场景的建模 350 10.4 渲染 351 10.4.1 光－表面相互作用 351 10.4.2 裁剪、扫描转换和隐藏面消除 353 10.4.3 着色 356 10.4.4 渲染－流水线硬件 357 *10.5 处理全局光照 359 10.5.1 光线跟踪 359 10.5.2 辐射度 360 10.6 动画 361 10.6.1 动画基础 361 10.6.2 运动学和动力学 362 10.6.3 动画制作过程 363 复习题 364 社会问题 366 课外阅读 366 第11章 人工智能 368 11.1 智能与机器 368 11.1.1 智能体 368 11.1.2 研究方法 369 11.1.3 图灵测试 370 11.2 感知 371 11.2.1 理解图像 371 11.2.2 语言处理 373 11.3 推理 376 11.3.1 产生式系统 376 11.3.2 搜索树 378 11.3.3 启发式 379 11.4 其他研究领域 384 11.4.1 知识的表达和处理 384 11.4.2 学习 386 11.4.3 遗传算法 387 11.5 人工神经网络 388 11.5.1 基本特性 388 11.5.2 训练人工神经网络 390 11.6 机器人学 392 11.7 后果的思考 395 复习题 396 社会问题 399 课外阅读 401 第12章 计算理论 402 12.1 函数及其计算 403 12.2 图灵机 404 12.2.1 图灵机的原理 405 12.2.2 丘奇-图灵论题 407 12.3 通用程序设计语言 407 12.3.1 Bare Bones语言 408 12.3.2 用Bare Bones语言编程 409 12.3.3 Bare Bones的通用性 410 12.4 一个不可计算的函数 411 12.4.1 停机问题 411 12.4.2 停机问题的不可解性 413 12.5 问题的复杂性 415 12.5.1 问题复杂性的度量 416 12.5.2 多项式问题与非多项式问题 419 12.5.3 NP问题 420 *12.6 公钥密码学 423 12.6.1 模表示法 424 12.6.2 RSA公钥密码学 424 复习题 426 社会问题 429 课外阅读 429 附录A ASCII码 431 附录B 用于处理二进制补码表示的电路 432 附录C Vole：一种简单的机器语言 434 附录D 高级程序设计语言 436 附录E 迭代结构与递归结构的等价性 438 索引 440