計算機導論

本書從計算機學科的整體構架出發，在重點介紹基礎理論、主要技術和學科發展趨勢的同時，注重實踐能力的培養和計算機素質的全面提高。本書分為10 章，內容包括：緒論，計算思維，簡單數據的表示，計算機硬件，操作系統基礎，語言、程序和軟件，Python 語言簡介，算法基礎，數據庫系統，Internet 和網頁製作。

第1 章緒 論................................................1

1.1 計算機概述 1

1.2 計算機系統 2

1.3 硬件系統.... 3

1.3.1 計算機的組成..................................3

1.3.2 程序存儲原理..................................4

1.4 計算機軟件 5

1.4.1 計算機程序與軟件..........................5

1.4.2 計算機系統軟件..............................5

1.4.3 計算機應用軟件............................11

1.5 計算機的運行............................................13

1.6 計算機科學...............................................16

1.6.1 計算機科學的概念及知識體系......16

1.6.2 計算機科學的應用........................17

1.7 計算機的發展....................................19

1.7.1 巨型計算機....................................19

1.7.2 微型計算機....................................20

1.7.3 網絡計算機....................................20

1.7.4 智能計算機....................................21

1.7.5 多媒體計算機................................21

1.7.6 計算機發展展望............................23

小結.................. 27

習題.................. 28

第2 章計算思維.............................................. 30

2.1 計算思維的概念及特徵.............................30

2.2 計算思維的基本原理................................32

2.2.1 可解釋性原理................................32

2.2.2 關聯性原理....................................33

2.2.3 可計算性原理................................33

2.3 計算思維解決問題的方法.........................34

2.3.1 計算思維能力................................34

2.3.2 計算機解題方法............................34

2.4 建模案例.. 37

2.4.1 安全多方計算問題的建模.............37

2.4.2 機器翻譯問題的建模.....................38

2.5 計算思維的應用........................................39

小結.................. 41

習題.................. 41

第3 章簡單數據的表示.................................... 43

3.1 概述......... 43

3.2 數值數據的表示........................................44

3.2.1 數制...............................................44

3.2.2 不同數制間的轉換........................46

3.2.3 計算機中數值數據的表示.............49

3.2.4 計算機中的基本運算.....................53

3.3 計算機中字符數據的表示.........................56

3.3.1 ASCII 碼........................................56

3.3.2 擴展ASCII 碼................................58

3.3.3 中文字符在計算機中的表示..........58

3.4 多媒體數據的表示....................................62

3.4.1 圖形...............................................63

3.4.2 圖像...............................................63

3.4.3 聲音...............................................67

3.4.4 視頻...............................................69

小結.................. 71

習題.................. 71

第4 章計算機硬件........................................... 73

4.1 計算機系統的硬件結構.............................73

4.1.1 現代計算機結構的特點.................73

4.1.2 計算機硬件的典型結構.................74

4.2 計算機系統的硬件組成.............................77

4.2.1 運算器...........................................77

4.2.2 控制器...........................................77

4.2.3 存儲器...........................................78

4.2.4 輸入設備.......................................79

4.2.5 輸出設備.......................................79

4.3 微型計算機系統的硬件配置.....................79

4.3.1 中央處理器....................................80

4.3.2 存儲器系統....................................85

4.3.3 主機板...........................................87

4.3.4 輸入/輸出設備...............................90

4.3.5 外存儲設備....................................91

4.3.6 網絡與多媒體設備........................92

小結.................. 93

習題.................. 93

第5 章操作系統基礎....................................... 95

5.1 操作系統概述............................................95

5.1.1 操作系統的目標............................95

5.1.2 操作系統的歷史............................96

5.1.3 操作系統的工作原理.....................97

5.1.4 操作系統的分類............................97

5.2 操作系統的功能......................................100

5.3 微機操作系統..........................................100

5.3.1 DOS 操作系統.............................100

5.3.2 Windows 操作系統......................105

5.3.3 UNIX 及Linux.............................115

5.3.4 Mac OS........................................ 121

5.4 其他類型的操作系統..............................121

5.4.1 移動終端操作系統......................121

5.4.2 雲操作系統..................................124

小結................ 126

習題................ 126

第6 章語言、程序和軟件.............................. 127

6.1 程序語言 127

6.1.1 程序語言概述..............................127

6.1.2 程序語言的類型..........................128

6.2 指令和程序.............................................130

6.2.1 概念.............................................130

6.2.2 程序控制結構..............................131

6.2.3 編譯和解釋..................................132

6.3 程序設計 133

6.4 軟件工程簡介..........................................136

6.4.1 軟件定義.....................................136

6.4.2 軟件開發.....................................137

6.4.3 軟件維護.....................................137

小結................ 137

習題................ 138

第7 章 Python 語言簡介................................. 139

7.1 Python 語言概述......................................139

7.1.1 Python 語言的發展歷史...............139

7.1.2 Python 語言的特點......................140

7.1.3 Python 的安裝..............................141

7.1.4 運行Python 程序.........................142

7.2 基本數據類型..........................................143

7.2.1 數值型數據..................................143

7.2.2 字符串類型..................................144

7.2.3 布爾類型數據..............................145

7.2.4 數據類型的轉換..........................145

7.2.5 空值.............................................146

7.3 常量與變量.............................................146

7.3.1 常量.............................................146

7.3.2 變量.............................................146

7.4 組合數據類型..........................................148

7.4.1 序列.............................................148

7.4.2 列表.............................................148

7.4.3 元組.............................................152

7.4.4 字典.............................................153

7.4.5 集合.............................................155

7.5 輸入/輸出語句........................................159

7.6 代碼塊與縮進..........................................159

7.7 控制結構 159

7.7.1 選擇結構.....................................159

7.7.2 while 循環結構............................162

7.7.3 for 循環結構................................163

7.7.4 break 語句和continue 語句..........165

小結................ 166

習題................ 166

第8 章算法基礎............................................ 168

8.1 算法概述 168

8.2 算法的描述.............................................170

8.3 算法評價 173

8.4 算法的設計.............................................176

8.4.1 貪心法.........................................176

8.4.2 分治法.........................................178

8.4.3 動態規劃.....................................179

8.4.4 回溯法.........................................180

8.5 常用的算法.............................................181

8.5.1 窮舉法.........................................181

8.5.2 迭代法.........................................182

8.5.3 遞歸法.........................................183

8.5.4 遞推法.........................................183

8.5.5 排序.............................................185

8.5.6 查找.............................................188

8.6 數據表達和數據結構..............................188

8.6.1 線性表.........................................189

8.6.2 棧................................................189

8.6.3 隊列.............................................190

8.6.4 樹................................................190

8.6.5 圖................................................191

8.6.6 文件.............................................192

8.6.7 計算思維教學..............................192

小結................ 194

習題................ 195

第9 章數據庫系統......................................... 196

9.1 概述....... 196

9.1.1 人工管理階段..............................196

9.1.2 文件系統階段..............................197

9.1.3 數據庫系統階段..........................198

9.1.4 大數據時代..................................199

9.2 數據庫系統的組成..................................200

9.2.1 數據庫系統..................................201

9.2.2 數據庫.........................................201

9.2.3 數據庫管理系統..........................201

9.2.4 數據庫管理員..............................203

9.3 其他類型的數據庫..................................204

9.3.1 分佈式數據庫系統......................204

9.3.2 並行數據庫系統..........................205

9.3.3 面向對象的數據庫系統...............205

9.3.4 面向應用領域的數據庫技術........206

小結................ 207

習題................ 207

第10 章 Internet 和網頁製作.......................... 209

10.1 Internet 概述..........................................209

10.1.1 TCP/IP....................................... 210

10.1.2 IP 網絡.......................................210

10.1.3 接入因特網................................211

10.1.4 Web 服務和移動互聯網.............214

10.2 因特網服務...........................................214

10.2.1 Internet 服務..............................214

10.2.2 搜索引擎...................................220

10.3 網頁製作...............................................222

10.3.1 概述...........................................222

10.3.2 URL........................................... 222

10.3.3 主頁...........................................223

10.3.4 HTML........................................ 223

小結................ 234

習題................ 235

附錄A 實驗指導............................................. 236

參考文獻......... 287

方誌軍:上海工程技術大學電子電氣工程學院院長，教授。上海交通大學工學博士。中共黨員。研究方向：圖像視頻分析、機器視覺、智能數據分析。中國計算機學會高級會員，IEEE高級會員，中國計算機學會多媒體技術專業委員會委員，中國管理科學與工程學會常務理事，全國高等院校計算機基礎教育研究會理事。2007年，被遴選為首屆“江西省青年科學家（井岡之星）”培養對象、江西省高校中青年學科帶頭人。2008年度推選為江西財經大學“十大傑出青年”、江西省百千萬人才工程人選。2011年推選為江西省“十大IT”青年。2012年入選為江西省“贛鄱555工程”領軍人才。2013年入選為公安部批公共安全視頻監控技術人才（全國共91名）、江西省主要學科學術與技術帶頭人。2015年入選江西財經大學“百人計劃”學科領軍人才，上海工程技術大學志宏學者計劃。2011年聘任江西財經大學信息管理學院院長，2013年聘任江西財經大學管理科學與工程（服務計算）專業博士生導師。兼任江西省數字媒體重點實驗室主任、江西省電子商務工程技術研究中心常務副主任、江西省公共安全視頻技術研究中心常務副主任。先後主持完成國家自然科學基金項目、公安部應用創新計劃項目、江西省對外科技合作項目、江西省高等學校科技落地計劃項目、上海市科委地方能力建設項目等，先後擔任多個學術會議的組織委員會主席或共同主席。