《計算機科學與計算思維導論》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是李雲峰、李婷、丁紅梅。
基本介紹
- 中文名：計算機科學與計算思維導論
- 作者：李雲峰、李婷、丁紅梅
- 出版時間：2023年3月1日
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302625919
- 定價：59.80 元
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書參照國際電氣與電子工程師學會計算機協會和美國計算機協會（IEEE-CS＆ACM）計算學科教程（CC2005）和中國計算機科學與技術學科教程（CCC2002）編寫，並按照“新工科”（新概念、新體系、新結構、新模式、新質量）建設思想，構建體現計算機學科基礎特性（基本概念、基本方法、基本技術），凸顯計算機學科方法（典型方法、學科形態、計算思維），突出計算機新技術（人工智慧、虛擬現實、移動網際網路、物聯網、雲計算、大數據）套用的課程知識體系。本書共10章，涵蓋了計算機學科知識主領域的全部內容。
圖書目錄
目 錄
緒論——課程導學 1
0.1 課程教學定位 1
0.2 課程教學思維 2
0.3 課程知識結構 4
0.4 課程教學輔導 6
基本概念——計算機與計算思維
第1章 計算機科學概述 10
1.1 人類計算工具的進步 10
1.1.1 手工時代 10
1.1.2 機械時代 12
1.1.3 機電時代 15
1.1.4 電子時代 16
1.2 計算機科學體系的形成 19
1.2.1 布爾提出的邏輯代數 19
1.2.2 香農提出的邏輯電路 19
1.2.3 維納提出的計算機設計原則 20
1.2.4 圖靈提出的圖靈機和圖靈測試 20
1.2.5 馮·諾依曼提出的EDVAC 23
1.3 基於Neumann結構的現代計算機 25
1.3.1 計算機的結構組成 25
1.3.2 計算機的主要特點 26
1.3.3 計算機的基本性能 27
1.3.4 計算機的主要套用 28
1.4 突破與超越Neumann結構 31
1.4.1 突破Neumann的體系結構 31
1.4.2 突破Neumann的組成結構 34
1.4.3 超越Neumann的體系結構 35
本章小結 37
習題1 37
第2章 計算機學科體系 39
2.1 計算機學科體系的構建 39
2.1.1 科學與學科的概念 39
2.1.2 計算作為一門學科 40
2.1.3 CC2005學科體系 42
2.1.4 CCC2002學科體系 45
2.2 計算機學科方法論 47
2.2.1 計算機學科方法論概念 47
2.2.2 計算機學科的3個形態 48
2.2.3 計算機學科的核心概念 49
2.2.4 計算機學科的典型方法 50
2.3 計算機學科的數學方法 52
2.3.1 數學方法及其作用體現 52
2.3.2 構造性數學與證明方法 54
2.3.3 計算機學科的根本問題 56
2.4 計算機學科的經典問題 57
2.4.1 理論意義上的不可計算問題——圖論問題 57
2.4.2 現實意義上的不可計算問題——計算的複雜性 59
2.4.3 理論意義上的可計算問題——計算機智慧型問題 63
2.4.4 現實意義上的可計算問題——並發控制問題 65
本章小結 66
習題2 67
第3章 計算思維及其作用體現 68
3.1 計算思維及其本質特性 68
3.1.1 人類思維的類別 68
3.1.2 計算思維的概念 71
3.1.3 計算思維的本質 72
3.1.4 計算思維的特性 73
3.2 計算思維的問題求解 75
3.2.1 問題求解的數學建模 75
3.2.2 問題求解的基本策略 76
3.2.3 問題求解的過程抽象 78
3.3 計算思維與計算機學科 82
3.3.1 計算思維本質與學科形態的關係 82
3.3.2 計算思維在計算機學科中的體現 84
3.4 計算思維的學科作用與能力培養 89
3.4.1 計算思維與計算機教育相互促進 89
3.4.2 計算思維有助於跨越專業鴻溝 90
3.4.3 計算思維有助於其他學科發展 91
3.4.4 計算思維能力培養的基本策略 93
本章小結 95
習題3 95
基本方法——機器計算的基本思維
第4章 數據表示的基本思維 98
4.1 數制及其轉換——“人機兼容”的基本思維 98
4.1.1 進位計數制 98
4.1.2 數制之間的轉換 100
4.2 數值數據的編碼表示——“語義符號數值化”的基本思維 104
4.2.1 整型數的編碼表示 104
4.2.2 實型數的編碼表示 109
4.3 字元數據的編碼表示——“字元信息數位化”的基本思維 111
4.3.1 西文字元的編碼表示 111
4.3.2 漢字字元的編碼表示 113
4.3.3 綜合實例——字元處理 116
4.4 邏輯數據的編碼表示——“邏輯符號數位化”的基本思維 117
4.4.1 邏輯代數概念 117
4.4.2 邏輯代數運算 118
4.5 多媒體數據的編碼表示——“動態信息數位化”的基本思維 120
4.5.1 多媒體的基本概念 120
4.5.2 音頻數位化的編碼表示 121
4.5.3 圖像數位化的編碼表示 122
4.5.4 視頻數位化的編碼表示 124
4.5.5 計算機動畫簡介 125
本章小結 126
習題4 126
第5章 計算系統的基本思維 128
5.1 計算系統的基本概念——“系統組成”的基本思維 128
5.1.1 計算機硬體系統 128
5.1.2 計算機軟體系統 129
5.1.3 計算機作業系統 130
5.1.4 軟體與硬體的關係 133
5.2 處理器系統——“控制執行”的基本思維 134
5.2.1 處理器的結構組成 134
5.2.2 計算機指令系統 136
5.2.3 作業系統對處理器的管理 137
5.3 存儲器系統——“存儲最佳化組合”的基本思維 141
5.3.1 記憶體儲器 141
5.3.2 外存儲器 143
5.3.3 存儲體系 144
5.3.4 作業系統對存儲器的管理 146
5.3.5 綜合實例——計算機的工作過程 148
5.4 檔案管理系統——“長治久安”的基本思維 150
5.4.1 檔案與檔案系統 150
5.4.2 檔案組織與結構 151
5.4.3 檔案目錄與目錄結構 152
5.5 匯流排系統與輸入輸出系統——“組織與協調”的基本思維 154
5.5.1 匯流排系統 154
5.5.2 輸入輸出設備 155
5.5.3 輸入輸出接口 157
5.5.4 作業系統對I/O的管理 158
本章小結 160
習題5 161
第6章 程式設計的基本思維 162
6.1 程式設計概念——“問題抽象”的基本思維 162
6.1.1 程式設計與問題求解 162
6.1.2 程式設計的基本抽象 164
6.2 程式設計語言——“語言抽象”的基本思維 165
6.2.1 程式設計語言的演化 165
6.2.2 程式設計語言的構成 169
6.2.3 計算機源程式的翻譯 173
6.3 程式設計方法——“方法抽象”的基本思維 176
6.3.1 面向過程程式設計方法 176
6.3.2 面向對象程式設計方法 178
6.3.3 程式與軟體的關係 181
6.4 軟體工程方法——“過程抽象”的基本思維 181
6.4.1 軟體工程概念 182
6.4.2 軟體生存周期 183
6.4.3 軟體開發模型 183
6.4.4 軟體開發方法 186
本章小結 188
習題6 189
第7章 算法構建的基本思維 190
7.1 算法——問題求解的核心 190
7.1.1 算法的基本概念 190
7.1.2 算法的設計要求 191
7.1.3 算法的複雜性 192
7.1.4 算法的描述方法 194
7.2 數值數據求解——算法策略 196
7.2.1 窮舉算法 196
7.2.2 回溯算法 197
7.2.3 遞推算法 199
7.2.4 疊代算法 200
7.2.5 遞歸算法 201
7.2.6 分治算法 202
7.2.7 貪心算法 203
7.2.8 動態規劃 204
7.3 非數值數據處理——數據結構 205
7.3.1 線性表結構 205
7.3.2 棧結構 207
7.3.3 佇列結構 208
7.3.4 樹結構 208
7.3.5 圖結構 210
7.4 數據元素操作——排序和查找 212
7.4.1 排序算法 213
7.4.2 查找算法 217
本章小結 218
習題7 219
基本技術——數據共享與前沿技術
第8章 資料庫技術 222
8.1 資料庫技術概述——抽象（Ⅰ） 222
8.1.1 數據與信息 222
8.1.2 資料庫 224
8.1.3 資料庫管理系統 225
8.1.4 資料庫系統 226
8.2 數據模型——抽象（Ⅱ） 228
8.2.1 數據模型概念 228
8.2.2 概念數據模型 230
8.2.3 關係數據模型 232
8.2.4 關係數據模式 234
8.3 關係資料庫——理論 236
8.3.1 關係代數查詢運算 236
8.3.2 關係數據查詢最佳化 240
8.3.3 關係模式的規範化 241
8.3.4 關係數據的一致性 242
8.4 構建資料庫套用系統——設計 243
8.4.1 資料庫套用系統設計要求 244
8.4.2 資料庫套用系統設計過程 245
本章小結 249
習題8 250
第9章 計算機網路技術 251
9.1 計算機網路概述——抽象 251
9.1.1 網路的基本概念 251
9.1.2 網路的基本類型 252
9.1.3 OSI/RM體系結構 254
9.1.4 TCP/IP體系結構 255
9.2 網路數據傳輸——理論 256
9.2.1 網路數據通信 257
9.2.2 數據傳輸方式 258
9.2.3 多路復用傳輸 259
9.2.4 數據調製編碼 260
9.2.5 數據分組交換 262
9.3 網路結構組成——設計（Ⅰ） 262
9.3.1 網路的拓撲結構 263
9.3.2 網路的邏輯結構 265
9.3.3 計算機網路互連 266
9.4 Internet套用——設計（Ⅱ） 268
9.4.1 Internet的IP位址 268
9.4.2 Internet的域名系統 269
9.4.3 Internet提供的服務 271
9.5 信息安全技術——設計（Ⅲ） 272
9.5.1 防病毒技術 273
9.5.2 防黑客技術 274
9.5.3 防火牆技術 274
9.5.4 信息加密技術 276
9.5.5 數字認證技術 279
本章小結 280
習題9 280
第10章 計算機前沿技術 282
10.1 人工智慧技術 282
10.1.1 人工智慧的基本概念 282
10.1.2 人工智慧的關鍵技術 284
10.1.3 人工智慧的技術套用 285
10.2 虛擬現實技術 287
10.2.1 虛擬現實的基本概念 288
10.2.2 虛擬現實的關鍵技術 291
10.2.3 虛擬現實的技術套用 291
10.3 移動網際網路技術 293
10.3.1 移動網際網路的基本概念 293
10.3.2 移動網際網路的關鍵技術 294
10.3.3 移動網際網路的技術套用 295
10.4 物聯網技術 296
10.4.1 物聯網的基本概念 297
10.4.2 物聯網的關鍵技術 298
10.4.3 物聯網的技術套用 299
10.5 雲計算技術 301
10.5.1 雲計算的基本概念 301
10.5.2 雲計算的關鍵技術 303
10.5.3 雲計算的技術套用 304
10.6 大數據技術 305
10.6.1 大數據的基本概念 305
10.6.2 大數據的關鍵技術 307
10.6.3 大數據的技術套用 308
本章小結 308
習題10 309
參考文獻 311
