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内容大纲
本书覆盖了ACM/IEEE-CS CS2013中提出的计算科学核心课程知识点。内容分为两部分：第一部分主要讨论计算技术的发展历程、程序语言的基本结构、软件工程的基本方法、计算思维的基本概念、常用算法思想、计算科学基本理论等；第二部分讨论计算机的主要技术和工作原理，以及计算科学的热门技术等。本书介绍的内容是计算科学专业人员都应当掌握的基本核心知识，
本书在保持学科广度的同时，兼顾不同专业领域计算科学应用技术的讨论。本书力图使读者对计算科学有一个总体认识，并希望在此基础上，使读者可以了解和掌握计算思维的方法，并与他们的专业课程结合，理解和解决各自专业领域的问题。
本书可以作为高等院校计算科学基础课程的教材，主要读者对象是理工科专业学生。 -
作者介绍
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目录
第一部分 核心知识
第1章 计算工具和计算科学
1.1 计算机的发展
1.1.1 早期的计算工具
1.1.2 中世纪的计算机
1.1.3 现代计算机的发展
1.1.4 微型计算机的发展
1.2 计算机的类型
1.2.1 类型与特点
1.2.2 大型计算机
1.2.3 微型计算机
1.2.4 嵌入式计算机
1.3 计算技术的特征
1.3.1 计算技术的发展
1.3.2 软件特征与类型
1.3.3 计算机人机界面
1.3.4 计算机技术指标
1.4 计算科学的特征
1.4.1 计算学科的形态
1.4.2 学科的核心课程
1.4.3 计算科学的影响
1.4.4 知识产权保护
1.4.5 职业道德规范
1.4.6 职业卫生健康
习题1
第2章 程序语言和软件开发
2.1 程序语言的特征
2.1.1 程序语言的演化
2.1.2 程序语言的类型
2.1.3 编程环境与平台
2.1.4 程序解释与编译
2.2 Python编程基础
2.2.1 编程环境
2.2.2 程序组成
2.2.3 基本语法
2.2.4 数据类型
2.2.5 控制结构
2.2.6 函数设计
2.3 程序语言介绍
2.3.1 经典程序设计语言C
2.3.2 面向对象编程语言Java
2.3.3 数据统计编程语言R
2.3.4 逻辑推理编程语言Prolog
2.3.5 函数式编程语言Haskell
2.3.6 并行程序设计概述
2.3.7 事件驱动程序设计
2.4 软件开发方法
2.4.1 软件工程特征
2.4.2 程序设计原则
2.4.3 程序异常原因
2.4.4 软件测试方法
2.4.5 软件开发模型
习题2
第3章 计算思维和学科基础
3.1 计算思维
3.1.1 计算思维的特征
3.1.2 数学思维的概念
3.1.3 工程思维的概念
3.1.4 问题求解的方法
3.1.5 数学模型的构建
3.2 建模案例
3.2.1 囚徒困境：博弈策略建模
3.2.2 机器翻译：统计语言建模
3.2.3 平均收入：安全计算建模
3.2.4 网页搜索：布尔检索建模
3.2.5 生命游戏：细胞自动机建模
3.3 计算科学基础：可计算性
3.3.1 图灵机计算模型
3.3.2 停机问题：理论上不可计算的问题
3.3.3 汉诺塔：现实中难以计算的问题
3.3.4 不完备性与可计算性
3.3.5 P=NP？计算科学难题
3.4 学科经典问题：计算复杂性
3.4.1 哥尼斯堡七桥问题：图论
3.4.2 哈密尔顿回路：计算复杂性
3.4.3 旅行商问题：计算组合爆炸
3.4.4 单向函数：公钥密码的基础
3.4.5 哲学家就餐问题：死锁控制
3.4.6 两军通信：信号不可靠传输
习题3
第4章 常用算法和数据结构
4.1 算法的特征
4.1.1 算法的定义
4.1.2 算法的表示
4.1.3 算法的评估
4.1.4 算法复杂度
4.2 常用算法
4.2.1 迭代法
4.2.2 递归法
4.2.3 枚举法
4.2.4 分治法
4.2.5 贪心法
4.2.6 动态规划
4.2.7 筛法求素数
4.2.8 随机化算法
4.2.9 遗传算法
4.3 排序与查找
4.3.1 冒泡排序
4.3.2 插入排序
4.3.3 快速排序
4.3.4 二分查找
4.3.5 分块查找
4.4 数据结构
4.4.1 基本概念
4.4.2 线性结构
4.4.3 树形结构
4.4.4 图形结构
习题4
第二部分 基础知识
第5章 信息编码和逻辑运算
5.1 数值信息编码
5.1.1 二进制数的编码
5.1.2 不同数制的转换
5.1.3 二进制整数编码
5.1.4 二进制小数编码
5.1.5 二进制补码运算
5.2 非数值信息编码
5.2.1 字符的早期编码
5.2.2 国际字符统一码Unicode
5.2.3 音频数据编码
5.2.4 点阵图像编码
5.2.5 矢量图形编码
5.3 压缩与纠错编码
5.3.1 信息熵的度量
5.3.2 无损压缩编码
5.3.3 有损压缩技术
5.3.4 信号纠错编码
5.3.5 信道传输编码
5.4 数理逻辑与应用
5.4.1 数理逻辑概述
5.4.2 基本逻辑运算
5.4.3 命题逻辑演算
5.4.4 谓词逻辑演算
5.4.5 逻辑运算应用
习题5
第6章 组成原理和操作系统
6.1 计算机系统结构
6.1.1 计算机层次模型
6.1.2 冯·诺依曼结构
6.1.3 计算机集群结构
6.2 计算机工作原理
6.2.1 数据存储
6.2.2 数据传输
6.2.3 数据运算
6.2.4 指令系统
6.3 计算机硬件组成
6.3.1 主机结构
6.3.2 CPU部件
6.3.3 主板部件
6.3.4 存储设备
6.3.5 集成电路
6.4 计算机操作系统
6.4.1 操作系统概述
6.4.2 操作系统功能
6.4.3 桌面操作系统Windows
6.4.4 网络操作系统Linux
6.4.5 移动操作系统Android
6.4.6 系统引导过程
习题6
第7章 网络通信和信息安全
7.1 网络原理
7.1.1 网络的基本类型
7.1.2 网络通信协议
7.1.3 网络体系结构
7.1.4 互联网通信技术
7.1.5 软件定义网络
7.1.6 无线局域网技术
7.1.7 移动通信技术
7.2 安全防护
7.2.1 安全问题
7.2.2 黑客攻击
7.2.3 安全体系
7.2.4 物理隔离
7.2.5 防火墙技术
7.3 信息加密
7.3.1 加密原理
7.3.2 RSA加密
7.3.3 密码破解
7.3.4 .数字认证
7.3.5 安全计算
习题7
第8章 计算领域的技术热点
8.1 人工智能技术
8.1.1 图灵测试
8.1.2 研究流派
8.1.3 机器学习
8.1.4 核心技术
8.1.5 存在的问题
8.2 大数据技术
8.2.1 大数据的特点
8.2.2 数据获取技术
8.2.3 数据清洗技术
8.2.4 数据挖掘技术
8.2.5 大数据的应用案例
8.3 数据库技术
8.3.1 数据库的组成
8.3.2 数据库的操作
8.3.3 数据库语言SQL
8.3.4 新型数据库NoSQL
8.3.5 嵌入式数据库SQLite
8.4 计算领域的新技术
8.4.1 物联网技术
8.4.2 云计算技术
8.4.3 量子计算机
8.4.4 区块链技术
8.4.5 计算社会学
习题8
附录A 常用数学运算符号
附录B 常用英文缩写及说明
参考文献
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