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第0章 绪论1

0.1算法的作用1

0.2计算机器的由来3

0.3算法的科学7

0.4抽象8

0.5学习大纲8

0.6社会影响9

社会问题11

课外阅读12

第1章 数据存储13

1.1位和位存储13

1.1.1布尔运算13

1.1.2门和触发器14

1.1.3十六进制记数法17

1.2主存储器18

1.2.1存储器结构18

1.2.2存储器容量的度量19

1.3海量存储器20

1.3.1磁学系统20

1.3.2光学系统22

1.3.3闪存驱动器23

1.3.4文件存储及检索24

1.4用位模式表示信息25

1.4.1文本的表示25

1.4.2数值的表示26

1.4.3图像的表示27

1.4.4声音的表示28

1.5二进制系统29

1.5.1二进制记数法29

1.5.2二进制加法31

1.5.3二进制中的小数32

1.6整数存储33

1.6.1二进制补码记数法33

1.6.2余码记数法36

1.7小数的存储37

1.7.1浮点记数法37

1.7.2截断误差39

1.8数据压缩41

1.8.1通用的数据压缩技术41

1.8.2图像压缩43

1.8.3音频和视频压缩44

1.9通信差错45

1.9.1奇偶校验位45

1.9.2纠错编码46

复习题47

社会问题50

课外阅读51

第2章 数据操控52

2.1计算机体系结构52

2.1.1 CPU基础知识52

2.1.2存储程序概念53

2.2机器语言54

2.2.1指令系统54

2.2.2一种演示用的机器语言56

2.3程序执行58

2.3.1程序执行的一个例子60

2.3.2程序与数据62

2.4算术／逻辑指令63

2.4.1逻辑运算63

2.4.2循环移位及移位运算65

2.4.3算术运算66

2.5与其他设备通信67

2.5.1控制器的作用67

2.5.2直接内存存取68

2.5.3握手69

2.5.4流行的通信媒介69

2.5.5通信速率70

2.6其他体系结构70

2.6.1流水线70

2.6.2多处理器计算机71

复习题72

社会问题77

课外阅读77

第3章 操作系统79

3.1操作系统的历史79

3.2操作系统的体系结构82

3.2.1软件概述82

3.2.2操作系统组件84

3.2.3系统启动86

3.3协调机器的活动88

3.3.1进程的概念88

3.3.2进程管理88

3.4处理进程间的竞争90

3.4.1信号量90

3.4.2死锁91

3.5安全性93

3.5.1来自机器外部的攻击93

3.5.2来自机器内部的攻击94

复习题95

社会问题98

课外阅读98

第4章 组网及因特网99

4.1网络基础99

4.1.1网络分类99

4.1.2协议100

4.1.3网络互连102

4.1.4进程间通信的方法104

4.1.5分布式系统105

4.2因特网106

4.2.1因特网体系结构106

4.2.2因特网编址108

4.2.3因特网应用109

4.3万维网113

4.3.1万维网实现113

4.3.2 HTML114

4.3.3 XML117

4.3.4客户端和服务器端的活动118

4.4因特网协议119

4.4.1因特网软件的分层方法119

4.4.2 TCP/IP协议簇122

4.5安全性123

4.5.1入侵的形式124

4.5.2防护和对策125

4.5.3加密126

4.5.4网络安全的法律途径128

复习题130

社会问题131

课外阅读132

第5章 算法134

5.1算法的概念134

5.1.1概览134

5.1.2算法的正式定义135

5.1.3算法的抽象本质136

5.2算法的表示136

5.2.1原语137

5.2.2伪代码139

5.3算法的发现142

5.3.1问题求解的艺术142

5.3.2入门144

5.4迭代结构146

5.4.1顺序搜索法147

5.4.2循环控制148

5.4.3插入排序算法151

5.5递归结构154

5.5.1二分搜索算法154

5.5.2递归控制159

5.6有效性和正确性160

5.6.1算法有效性160

5.6.2软件验证163

复习题167

社会问题171

课外阅读171

第6章 程序设计语言172

6.1历史回顾172

6.1.1早期程序设计语言172

6.1.2独立并超越机器174

6.1.3程序设计范型175

6.2传统的程序设计概念179

6.2.1变量和数据类型180

6.2.2数据结构181

6.2.3常量和字面量182

6.2.4赋值语句183

6.2.5控制语句184

6.2.6注释187

6.3过程单元188

6.3.1过程188

6.3.2参数189

6.3.3函数192

6.4语言实现193

6.4.1翻译过程193

6.4.2软件开发包198

6.5面向对象程序设计199

6.5.1类和对象199

6.5.2构造器202

6.5.3附加特性202

6.6程序设计中的并发活动204

6.7说明性程序设计206

6.7.1逻辑推演206

6.7.2 Prolog208

复习题210

社会问题213

课外阅读214

第7章 软件工程215

7.1软件工程学科215

7.2软件生命周期217

7.2.1周期是个整体217

7.2.2传统的开发阶段218

7.3软件工程方法220

7.4模块化221

7.4.1模块式实现222

7.4.2耦合224

7.4.3内聚225

7.4.4信息隐藏225

7.4.5构件226

7.5行业工具227

7.5.1较老的工具227

7.5.2统一建模语言228

7.5.3设计模式232

7.6质量保证233

7.6.1质量保证的范围233

7.6.2软件测试234

7.7文档编制235

7.8人机界面236

7.9软件所有权和责任238

复习题240

社会问题242

课外阅读243

第8章 数据抽象244

8.1数据结构基础244

8.1.1数组244

8.1.2列表、栈和队列245

8.1.3树245

8.2相关概念247

8.2.1抽象247

8.2.2静态结构与动态结构247

8.2.3指针248

8.3数据结构的实现248

8.3.1数组的存储248

8.3.2列表的存储251

8.3.3栈和队列的存储254

8.3.4二叉树的存储255

8.3.5数据结构的操作257

8.4.个简短案例259

8.5定制的数据类型263

8.5.1用户自定义数据类型263

8.5.2抽象数据类型264

8.6类和对象266

8.7机器语言中的指针267

复习题269

社会问题273

课外阅读274

第9章 数据库系统275

9.1数据库基础275

9.1.1数据库系统的重要性275

9.1.2模式的作用276

9.1.3数据库管理系统277

9.1.4数据库模型278

9.2关系模型279

9.2.1关系设计中的问题279

9.2.2关系运算282

9.2.3 SQL285

9.3面向对象数据库287

9.4维护数据库的完整性289

9.4.1提交／回滚协议289

9.4.2锁定290

9.5传统的文件结构291

9.5.1顺序文件291

9.5.2索引文件294

9.5.3散列文件294

9.6数据挖掘297

9.7数据库技术的社会影响299

复习题300

社会问题303

课外阅读304

第10章 计算机图形学305

10.1计算机图形学的范围305

10.2 3D图形概述307

10.3建模308

10.3.1单个物体的建模308

10.3.2整个场景的建模313

10.4渲染314

10.4.1光-表面交互314

10.4.2裁剪、扫描转换和隐藏面的消除316

10.4.3着色319

10.4.4渲染-流水线硬件320

10.5处理全局照明321

10.5.1光线跟踪321

10.5.2辐射度323

10.6动画323

10.6.1动画基础323

10.6.2运动学和动力学325

10.6.3动画制作过程326

复习题326

社会问题328

课外阅读329

第11章 人工智能330

11.1智能与机器330

11.1.1智能体330

11.1.2研究方法332

11.1.3图灵测试332

11.2感知333

11.2.1理解图像333

11.2.2语言处理335

11.3推理338

11.3.1产生式系统338

11.3.2搜索树340

11.3.3启发式搜索342

11.4其他研究领域346

11.4.1知识的表达和处理346

11.4.2学习347

11.4.3遗传算法349

11.5人工神经网络349

11.5.1基本特性350

11.5.2训练人工神经网络351

11.5.3联想记忆353

11.6机器人学356

11.7后果的思考358

复习题359

社会问题363

课外阅读364

第12章 计算理论365

12.1函数及其计算365

12.2图灵机367

12.2.1图灵机的原理367

12.2.2丘奇-图灵论题369

12.3通用程序设计语言370

12.3.1 Bare Bones语言370

12.3.2用Bare Bones语言编程372

12.3.3 Bare Bones的通用性373

12.4一个不可计算的函数375

12.4.1停机问题375

12.4.2停机问题的不可解性376

12.5问题的复杂性379

12.5.1问题复杂性的度量379

12.5.2多项式问题与非多项式问题382

12.5.3 NP问题383

12.6公钥密码学386

12.6.1模表示法386

12.6.2 RSA公钥加密系统387

复习题389

社会问题392

课外阅读392

附录A ASCII码394

附录B 处理二进制补码表示的电路395

附录C 一种简单的机器语言397

附录D 高级编程语言399

附录E 迭代结构与递归结构的等价性401

索引403