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第1章 计算系统概述1

1.1 计算机1

1.1.1 计算机设备2

1.1.2 程序和软件2

1.2 计算机简史3

1.2.1 硬件史3

1.2.2 软件进化4

1.3 计算机模型5

1.4 计算机组成8

1.4.1 处理器系统8

1.4.2 存储器系统9

1.4.3 输入、输出系统11

1.4.4 计算机是如何运行的12

1.5 操作系统13

1.5.1 计算机系统的核心13

1.5.2 操作系统的功能和结构14

1.5.3 文件系统15

1.6 计算机网络16

1.7 数据和信息17

1.8 计算思维18

本章小结19

习题121

第2章 计算的基础25

2.1 数和数据概述25

2.2 数制26

2.2.1 常用进制26

2.2.2 二进制的基本运算27

2.2.3 数制转换28

2.3 计算机中的数30

2.2.1 机器数和原码30

2.2.2 反码和补码31

2.2.3 定点和浮点数32

2.4 计算机逻辑33

2.4.1 数理逻辑33

2.4.2 基本逻辑关系34

2.4.3 逻辑代数36

2.5 逻辑电路37

2.5.1 门电路37

2.5.2 加法器38

2.5.3 存储单元电路39

2.5.4 集成电路40

本章小结41

习题241

第3章 数据表示46

3.1 数据表示概述46

3.2 文本和文档47

3.2.1 ASCII47

3.2.2 Unicode编码48

3.2.3 汉字编码49

3.2.4 文档49

3.3 数据压缩50

3.3.1 霍夫曼编码50

3.3.2 行程长度编码51

3.3.3 有损压缩52

3.4 音频数据52

3.4.1 音频数据采集53

3.4.2 音频数据格式54

3.4.3 MP3格式55

3.4.4 计算机语音55

3.5 图形和图像56

3.5.1 图像的表示56

3.5.2 3D技术59

3.6 视频和动画59

3.6.1 视频数据60

3.6.2 动画60

本章小结61

习题362

第4章 算法基础66

4.1 算法概述66

4.2 算法的三种基本结构67

4.3 算法的表示和发现68

4.4 算法举例70

4.4.1 基本算法70

4.4.2 迭代72

4.4.3 递归72

4.4.4 排序74

4.4.5 查找75

4.5 算法的方法学75

4.5.1 贪心法76

4.5.2 分治法76

4.5.3 动态规划77

4.5.4 回溯法78

4.6 抽象数据表达79

本章小结81

习题482

第5章 计算机语言和程序85

5.1 概述85

5.2 编程语言86

5.2.1 机器语言86

5.2.2 汇编语言87

5.2.3 面向过程的高级语言88

5.2.4 面向对象的程序设计语言89

5.2.5 其他语言90

5.3 程序的程序：翻译系统91

5.4 高级编程语言92

5.4.1 数据类型92

5.4.2 基本语句94

5.4.3 分支语句95

5.4.4 循环语句96

5.4.5 函数和方法97

5.5 怎样编写程序98

5.6 软件工程99

本章小结101

习题5102

第6章 数据库106

6.1 数据库概述106

6.1.1 非结构化数据106

6.1.2 结构化数据107

6.2 数据库系统108

6.3 关系数据库110

6.3.1 关系模型110

6.3.2 关系运算111

6.3.3 SQL113

6.4 构建数据库系统114

6.4.1 数据库设计114

6.4.2 C/S结构115

6.5 其他类型的数据库116

本章小结117

习题6118

第7章 网络与网络计算121

7.1 通信基础121

7.1.1 通信介质和传输121

7.1.2 调制与解调123

7.2 网络技术124

7.2.1 网络传输124

7.2.2 网络类型和设备125

7.2.3 网络协议128

7.2.4 网络服务器129

7.3 联网130

7.3.1 TCP/IP130

7.3.2 IP网131

7.3.3 互联网服务134

7.3.4 未来的网络137

7.4 网络数据137

7.5 云计算140

7.6 网络安全141

本章小结142

习题7143

第8章 大数据147

8.1 大数据概述147

8.2 R简介148

8.3 大数据预处理150

8.4 数据分析方法151

8.4.1 聚类分析151

8.4.2 关联分析153

8.4.3 回归分析156

8.5 数据挖掘160

8.5.1 分类160

8.5.2 时间序列分析163

8.5.3 文本分析164

8.6 大数据处理工具166

8.6.1 Hadoop167

8.6.2 MapRuduce168

本章小结169

习题8169

第9章 先进计算171

9.1 高性能计算171

9.2 人工智能173

9.2.1 图灵测试173

9.2.2 推理：知识表达174

9.2.3 神经网络175

9.2.4 机器人177

9.2.5 自然语言处理177

9.3 机器学习和深度学习178

9.3.1 机器学习178

9.3.2 深度学习179

9.4 虚拟现实180

9.5 可计算理论181

9.5.1 可计算函数181

9.5.2 哥德尔数182

9.5.3 图灵机183

9.5.3 计算复杂性184

9.5.4 停机问题186

本章小结186

习题9187

附录A ASCII表190