《計算機科學概論（第13版）》是2022年人民郵電出版社出版的圖書，作者是[美] J. 格倫。
基本介紹
- 中文名：計算機科學概論（第13版）
- 作者：[美] J. 格倫
- 出版時間：2022年9月
- 出版社：人民郵電出版社
- ISBN：9787115582638
- 類別：圖書>計算機/網路>計算機理論
- 開本：128 開
- 裝幀：平裝-膠訂
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書是計算機科學概論課程教材，全書對計算機科學做了百科全書式的精彩闡述，充分展現了計算機科學的歷史背景、發展歷程和新的技術趨勢。本書首先介紹的是信息編碼及計算機體系結構的基本原理，進而介紹作業系統和組網及網際網路的相關內容，接著探討算法、程式設計語言及軟體工程，然後討論數據抽象和資料庫方面的問題，講述圖形學的主要套用以及人工智慧，後以計算理論的介紹結束全書。本書在內容編排上由具體到抽象逐步推進，很適合教學安排，每一個主題自然而然地引導出下一個主題。此外，書中還包含大量的圖、表和示例，有助於讀者對知識的了解與把握。
第13版的全彩色列印策略允許我們製作許多更具描述性的圖和圖表，使用語法著色對闡明本書中的代碼和偽代碼段有更好的效果。
本書非常適合作為高等院校計算機以及相關專業本科生教材，也可以供有意在計算機方面發展的非計算機專業讀者作為入門參考。
圖書目錄
第0章 緒 論 1
0.1 算法的作用 2
0.2 計算的歷史 3
0.3 學習大綱 7
0.4 計算機科學的首要主題 8
0.4.1 算法 8
0.4.2 抽象 9
0.4.3 創新 10
0.4.4 數據 10
0.4.5 程式設計 10
0.4.6 網際網路 11
0.4.7 影響 11
社會問題 12
課外閱讀 13
第 1章 數據存儲 14
1.1 位和位存儲 15
1.1.1 布爾運算 15
1.1.2 門和觸發器 16
1.1.3 十六進制記數法 19
1.2 主存儲器 20
1.2.1 存儲器結構 20
1.2.2 存儲器容量的度量 21
1.3 海量存儲器 22
1.3.1 磁系統 22
1.3.2 光系統 24
1.3.3 快閃記憶體驅動器 25
1.4 用位模式表示信息 26
1.4.1 文本的表示 26
1.4.2 數值的表示 27
1.4.3 圖像的表示 28
1.4.4 聲音的表示 29
*1.5 二進制系統 31
1.5.1 二進制記數法 31
1.5.2 二進制加法 32
1.5.3 二進制中的分數 33
*1.6 整數的存儲 34
1.6.1 二進制補碼記數法 35
1.6.2 二進制補碼記數法中的加法 36
1.6.3 溢出問題 37
1.6.4 余碼記數法 37
*1.7 分數的存儲 39
1.7.1 浮點記數法 39
1.7.2 截斷誤差 40
*1.8 數據與程式設計 43
1.8.1 Python入門 43
1.8.2 你好，Python 43
1.8.3 變數 44
1.8.4 運算符和表達式 45
1.8.5 貨幣轉換 46
1.8.6 調試 47
*1.9 數據壓縮 48
1.9.1 通用的數據壓縮技術 48
1.9.2 圖像壓縮 50
1.9.3 音頻和視頻壓縮 51
*1.10 通信差錯 52
1.10.1 奇偶校驗位 52
1.10.2 糾錯碼 53
複習題 55
社會問題 58
課外閱讀 59
第 2章 數據操控 60
2.1 計算機體系結構 61
2.1.1 CPU基礎知識 61
2.1.2 存儲程式概念 62
2.2 機器語言 63
2.2.1 指令系統 63
2.2.2 數據傳輸類 64
2.2.3 算術/邏輯類 64
2.2.4 控制類 64
2.2.5 Vole：一種演示用的機器語言 65
2.3 程式執行 68
2.3.1 程式執行的一個例子 69
2.3.2 程式與數據 71
*2.4 算術/邏輯指令 73
2.4.1 邏輯運算 73
2.4.2 循環移位運算及移位運算 74
2.4.3 算術運算 75
*2.5 與其他設備通信 76
2.5.1 控制器的作用 76
2.5.2 直接存儲器存取 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 數據操控編程 80
2.6.1 邏輯運算和移位運算 80
2.6.2 控制結構 81
2.6.3 函式 82
2.6.4 輸入和輸出 83
2.6.5 馬拉松訓練助手 85
*2.7 其他體系結構 87
2.7.1 流水線 87
2.7.2 多處理器機器 87
複習題 88
社會問題 93
課外閱讀 94
第3章 作業系統 95
3.1 作業系統的歷史 96
3.2 作業系統的體系結構 99
3.2.1 軟體概述 99
3.2.2 作業系統組件 100
3.2.3 系統啟動 102
3.3 協調機器的活動 104
3.3.1 進程的概念 104
3.3.2 進程管理 104
*3.4 處理進程間的競爭 106
3.4.1 信號量 106
3.4.2 死鎖 108
3.5 安全性 110
3.5.1 來自外部的攻擊 110
3.5.2 來自內部的攻擊 111
複習題 113
社會問題 115
課外閱讀 116
第4章 組網及網際網路 117
4.1 網路基礎 118
4.1.1 網路分類 118
4.1.2 協定 119
4.1.3 組合網路 121
4.1.4 進程間通信的方法 122
4.1.5 分散式系統 124
4.2 網際網路 124
4.2.1 網際網路體系結構 125
4.2.2 網際網路編址 127
4.2.3 網際網路套用 129
4.3 全球資訊網 132
4.3.1 全球資訊網實現 133
4.3.2 HTML 134
4.3.3 XML 136
4.3.4 客戶端活動和伺服器端活動 137
*4.4 網際網路協定 138
4.4.1 網際網路軟體的分層方法 138
4.4.2 TCP/IP協定簇 141
*4.5 簡單的客戶機伺服器 143
4.6 網路安全 146
4.6.1 攻擊的形式 146
4.6.2 防護和對策 148
4.6.3 密碼學 149
4.6.4 網路安全的法律途徑 151
複習題 153
社會問題 155
課外閱讀 156
第5章 算法 158
5.1 算法的概念 159
5.1.1 非正式的回顧 159
5.1.2 算法的正式定義 159
5.1.3 算法的抽象本質 160
5.2 算法的表示 161
5.2.1 原語 161
5.2.2 偽代碼 163
5.3 算法的發現 167
5.3.1 問題求解的藝術 167
5.3.2 邁出第 一步 169
5.4 疊代結構 172
5.4.1 順序搜尋算法 172
5.4.2 循環控制 173
5.4.3 插入排序算法 177
5.5 遞歸結構 180
5.5.1 二分搜尋算法 181
5.5.2 遞歸控制 185
5.6 效率和正確性 187
5.6.1 算法效率 187
5.6.2 軟體驗證 190
複習題 194
社會問題 198
課外閱讀 199
第6章 程式設計語言 200
6.1 歷史回顧 201
6.1.1 早期程式設計語言 201
6.1.2 機器無關和超越機器無關 203
6.1.3 程式設計范型 204
6.2 傳統的程式設計概念 208
6.2.1 變數和數據類型 209
6.2.2 數據結構 210
6.2.3 常量和字面量 211
6.2.4 賦值語句 212
6.2.5 控制語句 213
6.2.6 注釋 216
6.3 過程單元 218
6.3.1 函式 218
6.3.2 參數 219
6.3.3 有返回值的函式 222
6.4 語言實現 224
6.4.1 翻譯過程 224
6.4.2 軟體開發包 230
6.5 面向對象程式設計 231
6.5.1 類和對象 231
6.5.2 構造器 233
6.5.3 附加特性 234
*6.6 程式設計並發活動 236
*6.7 說明性程式設計 238
6.7.1 邏輯推演 238
6.7.2 Prolog 240
複習題 242
社會問題 245
課外閱讀 246
第7章 軟體工程 247
7.1 軟體工程學科 248
7.2 軟體生命周期 250
7.2.1 周期是個整體 250
7.2.2 傳統的開發階段 251
7.3 軟體工程方法學 253
7.4 模組化 254
7.4.1 模組化實現 255
7.4.2 耦合 257
7.4.3 內聚 258
7.4.4 信息隱藏 258
7.4.5 組件 259
7.5 行業工具 260
7.5.1 較老的工具 261
7.5.2 統一建模語言 261
7.5.3 設計模式 265
7.6 質量保證 266
7.6.1 質量保證的範圍 266
7.6.2 軟體測試 267
7.7 文檔 268
7.8 人機界面 269
7.9 軟體所有權和責任 271
複習題 273
社會問題 275
課外閱讀 256
第8章 數據抽象 277
8.1 基本數據結構 278
8.1.1 數組和聚合 278
8.1.2 列表、棧和佇列 278
8.1.3 樹 280
8.2 相關概念 281
8.2.1 再談抽象 281
8.2.2 靜態結構與動態結構 282
8.2.3 指針 282
8.3 數據結構的實現 283
8.3.1 存儲數組 283
8.3.2 存儲聚合 285
8.3.3 存儲列表 286
8.3.4 存儲棧和佇列 289
8.3.5 存儲二叉樹 291
8.3.6 操控數據結構 293
8.4 一個簡短的案例研究 294
8.5 定製的數據類型 298
8.5.1 用戶定義的數據類型 298
8.5.2 抽象數據類型 299
8.6 類和對象 301
*8.7 機器語言中的指針 302
複習題 304
社會問題 308
課外閱讀 309
第9章 資料庫系統 310
9.1 資料庫基礎 311
9.1.1 資料庫系統的重要性 311
9.1.2 模式的作用 313
9.1.3 資料庫管理系統 313
9.1.4 資料庫模型 314
9.2 關係模型 315
9.2.1 關係設計中的問題 315
9.2.2 關係運算 318
9.2.3 SQL 321
*9.3 面向對象資料庫 323
*9.4 維護資料庫的完整性 325
9.4.1 提交/回滾協定 326
9.4.2 鎖定 326
*9.5 傳統的檔案結構 328
9.5.1 順序檔案 328
9.5.2 索引檔案 330
9.5.3 散列檔案 331
9.6 數據挖掘 334
9.7 資料庫技術的社會影響 335
複習題 337
社會問題 340
課外閱讀 341
第 10章 計算機圖形學 342
10.1 計算機圖形學的範圍 343
10.2 3D圖形學概述 344
10.3 建模 346
10.3.1 單個物體的建模 346
10.3.2 整個場景的建模 350
10.4 渲染 351
10.4.1 光－表面相互作用 351
10.4.2 裁剪、掃描轉換和隱藏面消除 353
10.4.3 著色 356
10.4.4 渲染－流水線硬體 357
*10.5 處理全局光照 359
10.5.1 光線跟蹤 359
10.5.2 輻射度 360
10.6 動畫 361
10.6.1 動畫基礎 361
10.6.2 運動學和動力學 362
10.6.3 動畫製作過程 363
複習題 364
社會問題 366
課外閱讀 366
第 11章 人工智慧 368
11.1 智慧型與機器 368
11.1.1 智慧型體 368
11.1.2 研究方法 369
11.1.3 圖靈測試 370
11.2 感知 371
11.2.1 理解圖像 371
11.2.2 語言處理 373
11.3 推理 376
11.3.1 產生式系統 376
11.3.2 搜尋樹 378
11.3.3 啟發式 379
11.4 其他研究領域 384
11.4.1 知識的表達和處理 384
11.4.2 學習 386
11.4.3 遺傳算法 387
11.5 人工神經網路 388
11.5.1 基本特性 388
11.5.2 訓練人工神經網路 390
11.6 機器人學 392
11.7 後果的思考 395
複習題 396
社會問題 399
課外閱讀 401
第 12章 計算理論 402
12.1 函式及其計算 403
12.2 圖靈機 404
12.2.1 圖靈機的原理 405
12.2.2 丘奇-圖靈論題 407
12.3 通用程式設計語言 407
12.3.1 Bare Bones語言 408
12.3.2 用Bare Bones語言編程 409
12.3.3 Bare Bones的通用性 410
12.4 一個不可計算的函式 411
12.4.1 停機問題 411
12.4.2 停機問題的不可解性 413
12.5 問題的複雜性 415
12.5.1 問題複雜性的度量 416
12.5.2 多項式問題與非多項式問題 419
12.5.3 NP問題 420
*12.6 公鑰密碼學 423
12.6.1 模表示法 424
12.6.2 RSA公鑰密碼學 424
複習題 426
社會問題 429
課外閱讀 429
附錄A ASCII碼 431
附錄B 用於處理二進制補碼錶示的電路 432
附錄C Vole：一種簡單的機器語言 434
附錄D 高級程式設計語言 436
附錄E 疊代結構與遞歸結構的等價性 438
索引 440
作者簡介
J. Glenn Brookshear 世界聞名的計算機科學教育家。他在1975年獲得新墨西哥州立大學博士後，創辦了Marquette大學的計算機科學學位項目，並在該校任教至今。他的主要研究方向是計算理論。除了本書之外，他還著有《Theory of Computationr: Formal Languages, Automata, and Complexity》。
