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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2

0.3　算法的科学6

0.4　抽象6

0.5 学习大纲7

0.6　社会影响8

0.7　社会问题9

课外阅读10

第1章　数据存储11

1.1　位和位存储11

1.1.1　布尔运算11

1.1.2　门和触发器12

1.1.3　十六进制记数法15

1.2　主存储器16

1.2.1　存储器结构16

1.2.2　存储器容量的度量17

1.3　海量存储器18

1.3.1　磁学系统19

1.3.2　光学系统21

1.3.3　闪存驱动器21

1.3.4　文件存储及检索22

1.4　用位模式表示信息23

1.4.1　文本的表示23

1.4.2　数值的表示24

1.4.3 图像的表示25

1.4.4　声音的表示26

1.5　二进制系统27

1.5.1　二进制记数法28

1.5.2　二进制加法29

1.5.3　二进制中的小数30

1.6　整数存储31

1.6.1　二进制补码记数法31

1.6.2　余码记数法34

1.7　小数的存储35

1.7.1　浮点记数法35

1.7.2　截断误差37

1.8　数据压缩39

1.8.1　通用的数据压缩技术39

1.8.2　图像压缩40

1.8.3　音频和视频压缩41

1.9　通信差错42

1.9.1　奇偶校验位42

1.9.2　纠错编码43

复习题45

社会问题48

课外阅读49

第2章　数据操控50

2.1　计算机体系结构50

2.2　机器语言52

2.2.1　指令系统52

2.2.2　一种演示用的机器语言53

2.3　程序执行56

2.3.1　程序执行的一个例子58

2.3.2　程序与数据60

2.4　算术／逻辑指令62

2.4.1　逻辑运算62

2.4.2　循环移位及移位运算63

2.4.3　算术运算64

2.5　与其他设备的通信65

2.5.1　控制器的作用65

2.5.2　直接内存存取67

2.5.3　握手67

2.5.4　流行的通信媒介67

2.5.5　通信速率68

2.6　其他体系结构69

2.6.1　流水线69

2.6.2　多处理器计算机69

复习题70

社会问题75

课外阅读76

第3章　操作系统77

3.1 操作系统的历史77

3.2　操作系统的体系结构80

3.2.1　软件概述80

3.2.2　操作系统组件81

3.2.3 系统启动83

3.3　协调机器的活动85

3.3.1 进程的概念85

3.3.2 进程管理85

3.4　处理进程间的竞争87

3.4.1　信号量87

3.4.2 死锁88

3.5　安全性90

3.5.1　来自机器外部的攻击90

3.5.2　来自机器内部的攻击91

复习题92

社会问题94

课外阅读95

第4章　组网及因特网96

4.1 网络基础96

4.1.1　网络分类96

4.1.2　协议97

4.1.3 网络互连99

4.1.4　进程间通信101

4.1.5　分布式系统102

4.2　因特网102

4.2.1 因特网体系结构103

4.2.2　连接到因特网104

4.2.3　因特网编址104

4.2.4　因特网应用105

4.3　万维网108

4.3.1 万维网实现108

4.3.2　HTML109

4.3.3　XML112

4.3.4　客户端和服务器端的活动113

4.4　因特网协议114

4.4.1 因特网软件的分层方法114

4.4.2　TCP/IP协议簇117

4.5　安全性119

4.5.1　入侵的形式119

4.5.2　防护和对策120

4.5.3　加密121

4.5.4　网络安全的法律途径123

复习题125

社会问题127

课外阅读128

第5章　算法129

5.1　算法的概念129

5.1.1　概览129

5.1.2　算法的正式定义129

5.1.3　算法的抽象本质130

5.2　算法的表示131

5.2.1　原语131

5.2.2　伪代码133

5.3　算法的发现137

5.3.1 问题求解的艺术137

5.3.2　入门139

5.4　迭代结构141

5.4.1　顺序搜索法141

5.4.2　循环控制143

5.4.3　插入排序算法146

5.5　递归结构149

5.5.1　二分搜索算法149

5.5.2　递归控制154

5.6　有效性和正确性155

5.6.1　算法有效性155

5.6.2　软件验证158

复习题161

社会问题165

课外阅读166

第6章　程序设计语言167

6.1　历史回顾167

6.1.1　早期程序设计语言167

6.1.2　独立并超越机器169

6.1.3　程序设计范型170

6.2　传统的程序设计概念173

6.2.1 变量和数据类型174

6.2.2　数据结构176

6.2.3　常量和字面量177

6.2.4　赋值语句178

6.2.5　控制语句179

6.2.6　注释181

6.3　过程单元182

6.3.1 过程182

6.3.2　参数183

6.3.3 函数186

6.4　语言实现188

6.4.1　翻译过程188

6.4.2　软件开发包193

6.5　面向对象程序设计194

6.5.1　类和对象194

6.5.2　构造器196

6.5.3　附加特性197

6.6　程序设计中的并发活动198

6.7　说明性程序设计200

6.7.1　逻辑推演200

6.7.2　Prolog202

复习题204

社会问题207

课外阅读208

第7章　软件工程209

7.1　软件工程学科209

7.2　软件生命周期211

7.2.1　周期是个整体211

7.2.2　传统的开发阶段212

7.3　软件工程方法214

7.4　模块化215

7.4.1　模块的实现215

7.4.2　耦合218

7.4.3　内聚219

7.4.4　构件220

7.5　行业工具220

7.5.1　较老的工具221

7.5.2　统一建模语言223

7.5.3　设计模式225

7.6　测试226

7.7　文档编制227

7.8　软件所有权和责任228

复习题230

社会问题232

课外阅读233

第8章　数据抽象234

8.1　数据结构基础234

8.1.1　基本数据结构234

8.1.2　抽象236

8.1.3　静态结构与动态结构236

8.1.4　指针237

8.2　数据结构的实现238

8.2.1　数组的存储238

8.2.2　表的存储241

8.2.3　栈和队列的存储243

8.2.4　二叉树的存储245

8.2.5　数据结构的操作247

8.3　一个简短案例的研究248

8.4　定制的数据类型252

8.4.1　用户自定义数据类型252

8.4.2　抽象数据类型253

8.5　类和对象255

8.6　机器语言中的指针256

复习题258

社会问题262

课外阅读263

第9章　数据库系统264

9.1　数据库基础264

9.1.1　模式的作用264

9.1.2　数据库管理系统265

9.1.3　数据库模型267

9.2　关系模型267

9.2.1　关系设计中的问题268

9.2.2　关系运算270

9.2.3　SQL274

9.3　面向对象数据库276

9.4　维护数据库的完整性278

9.4.1　提交／回滚协议278

9.4.2　锁定279

9.5　传统的文件结构280

9.5.1 顺序文件280

9.5.2　索引文件283

9.5.3　散列文件283

9.6　数据挖掘286

9.7　数据库技术的社会影响288

复习题289

社会问题292

课外阅读293

第10章　人工智能294

10.1　智能与机器294

10.1.1　智能体294

10.1.2　性能与模拟296

10.1.3　图灵测试296

10.2　感知298

10.2.1　理解图像298

10.2.2　语言处理299

10.3　推理302

10.3.1　产生式系统302

10.3.2　搜索树305

10.3.3　启发306

10.4　其他研究领域&310

10.4.1　知识的表达和处理310

10.4.2　学习311

10.5　人工神经网络313

10.5.1　基本特性313

10.5.2　训练人工神经网络315

10.5.3　联想记忆317

10.6　机器人学320

10.7　后果的思考321

复习题323

社会问题326

课外阅读327

第11章　计算理论328

11.1　函数及其计算328

11.2　图灵机330

11.2.1 图灵机原理330

11.2.2　丘奇-图灵论题332

11.3　通用程序设计语言333

11.3.1 Bare Bones语言333

11.3.2　用Bare Bones语言编程335

11.3.3　Bare Bones的通用性336

11.4　一个不可计算的函数338

11.4.1　停机问题338

11.4.2　停机问题的不可解性339

11.5　问题复杂性342

11.5.1 问题复杂性的度量342

11.5.2　多项式问题与非多项式问题345

11.5.3　NP问题346

11.6　公钥密码学348

11.6.1　模表示法349

11.6.2　RSA公钥密码系统350

复习题351

社会问题354

课外阅读355

附录A　ASCII码356

附录B　处理二进制补码表示的电路357

附录C　一种简单的机器语言359

C.1　机器体系结构359

C.2　机器语言359

附录D　高级语言程序示例361

D.1　Ada语言361

D.2　C语言361

D.3　C++语言361

D.4　C＃语言363

D.5　FORTRAN语言363

D.6 Java语言364

附录E　迭代结构与递归结构的等价性366

索引368