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出版者的话

前言

第一部分　基础篇

第1章　全景图 3

1.1　计算系统 4

计算系统的分层 4

抽象 6

1.2　计算的历史 9

计算硬件简史 9

计算软件简史 19

预言 25

1.3　计算工具与计算学科 26

计算的基本思想 27

小结 28

道德问题：数字鸿沟 30

关键术语 31

练习 31

思考题 33

第二部分　信息层

第2章　二进制数值与记数系统 35

2.1　数字与计算 36

2.2　位置记数法 36

二进制、八进制和十六进制 38

其他记数系统中的运算 41

以2的幂为基数的记数系统 42

将十进制数转换成其他数制的数 44

二进制数值与计算机 45

小结 48

道德问题：FISA法庭 49

关键术语 49

练习 50

思考题 53

第3章　数据表示法 55

3.1　数据与计算机 56

模拟数据与数字数据 57

二进制表示法 59

3.2　数字数据表示法 61

负数表示法 61

实数表示法 65

3.3　文本表示法 68

ASCII字符集 69

Unicode字符集 70

文本压缩 71

3.4　音频数据表示法 77

音频格式 79

MP3音频格式 79

3.5　图像与图形表示法 80

颜色表示法 80

数字化图像与图形 82

图形的矢量表示法 83

3.6　视频表示法 84

视频编译码器 84

小结 85

道德问题：Snowden事件的影响 86

关键术语 86

练习 87

思考题 91

第三部分　硬件层

第4章　门和电路 93

4.1　计算机和电学 94

4.2　门 96

非门 96

与门 97

或门 98

异或门 98

与非门和或非门 99

门处理回顾 100

具有更多输入的门 101

4.3　门的构造 101

晶体管 102

4.4　电路 104

组合电路 104

加法器 108

多路复用器 110

4.5　存储器电路 111

4.6　集成电路 112

4.7　CPU芯片 113

小结 113

道德问题：道德规范 114

关键术语 116

练习 116

思考题 119

第5章　计算部件 121

5.1　独立的计算机部件 122

5.2　存储程序的概念 126

冯·诺伊曼体系结构 128

读取–执行周期 132

RAM和ROM 134

二级存储设备 135

触摸屏 139

5.3　嵌入式系统 141

5.4　并行体系结构 142

并行计算 142

并行硬件分类 144

小结 145

道德问题：隐私是否已经是过去时？ 146

关键术语 146

练习 147

思考题 149

第四部分　程序设计层

第6章　低级程序设计语言与伪代码 151

6.1　计算机操作 152

6.2　机器语言 152

Pep/9：一台虚拟机 153

Pep/9的输入/输出 159

6.3　一个程序实例 159

Pep/9模拟器 160

另一个机器语言实例 162

6.4　汇编语言 163

Pep/9汇编语言 164

数字数据、分支、标签 166

汇编语言中的循环 170

6.5　表达算法 171

伪代码的功能 171

执行伪代码算法 175

写伪代码算法 177

翻译伪代码算法 180

6.6　测试 182

小结 183

道德问题：软件盗版 185

关键术语 186

练习 186

思考题 189

第7章　问题求解与算法设计 191

7.1　如何解决问题 192

提出问题 193

寻找熟悉的情况 193

分治法 194

算法 194

计算机问题求解过程 196

方法总结 197

测试算法 198

7.2　有简单变量的算法 199

带有选择的算法 199

带有循环的算法 200

7.3　复杂变量 206

数组 206

记录 207

7.4　搜索算法 208

顺序搜索 208

有序数组中的顺序搜索 209

二分检索 212

7.5　排序 214

选择排序 215

冒泡排序 218

插入排序 220

7.6　递归算法 221

子程序语句 221

递归阶乘 223

递归二分检索 224

快速排序 224

7.7　几个重要思想 228

信息隐蔽 228

抽象 229

事物命名 230

测试 231

小结 231

道德问题：开源软件 232

关键术语 234

练习 234

思考题 239

第8章　抽象数据类型与子程序 241

8.1　抽象数据类型 242

8.2　栈 242

8.3　队列 243

8.4　列表 244

8.5　树 247

二叉树 247

二叉检索树 249

其他操作 255

8.6　图 256

创建图 258

图算法 259

8.7　子程序 265

参数传递 266

值参与引用参数 268

小结 271

道德问题：工作场所监视 273

关键术语 274

练习 274

思考题 279

第9章　面向对象设计与高级程序设计语言 281

9.1　面向对象方法 282

面向对象 282

设计方法 283

示例 286

9.2　翻译过程 291

编译器 292

解释器 292

9.3　程序设计语言范型 295

命令式范型 295

声明式范型 296

9.4　高级程序设计语言的功能性 298

布尔表达式 299

数据归类 301

输入/输出结构 305

控制结构 307

9.5　面向对象语言的功能性 313

封装 313

类 314

继承 316

多态 317

9.6　过程设计与面向对象设计的区别 318

小结 319

道德问题：恶作剧与诈骗 321

关键术语 322

练习 323

思考题 327

第五部分　操作系统层

第10章　操作系统 329

10.1　操作系统的角色 330

内存、进程与CPU管理 332

批处理 333

分时 334

其他OS要素 335

10.2　内存管理 336

单块内存管理 338

分区内存管理 339

页式内存管理 341

10.3　进程管理 344

进程状态 344

进程控制块 345

10.4　CPU调度 346

先到先服务 347

最短作业优先 348

轮询法 348

小结 350

道德问题：医疗隐私—健康保险携带与责任法案（HIPAA） 352

关键术语 353

练习 354

思考题 359

第11章　文件系统和目录 361

11.1　文件系统 362

文本文件和二进制文件 362

文件类型 363

文件操作 365

文件访问 366

文件保护 367

11.2　目录 368

目录树 369

路径名 371

11.3　磁盘调度 373

先到先服务磁盘调度法 375

最短寻道时间优先磁盘调度法 375

SCAN磁盘调度法 376

小结 378

道德问题：选择加入和选择退出 380

关键术语 381

练习 381

思考题 385

第六部分　应用层

第12章　信息系统 387

12.1　信息管理 388

12.2　电子制表软件 389

电子数据表公式 391

循环引用 396

电子数据表分析 397

12.3　数据库管理系统 399

关系模型 399

关系 403

结构化查询语言 404

数据库设计 405

12.4　电子商务 407

12.5　大数据 408

小结 409

道德问题：政治与网络 411

关键术语 413

练习 413

思考题 417

第13章　人工智能 419

13.1　思维机 420

图灵测试 421

AI问题的各个方面 423

13.2　知识表示 423

语义网 425

检索树 427

13.3　专家系统 430

13.4　神经网络 432

生物神经网络 432

人工神经网络 433

13.5　自然语言处理 435

语音合成 437

语音识别 438

自然语言理解 439

13.6　机器人学 440

感知–规划–执行范型 441

包孕体系结构 441

物理部件 443

小结 445

道德问题：首次公开发行 447

关键术语 448

练习 448

思考题 451

第14章　模拟、图形学、游戏和其他应用 453

14.1　什么是模拟 454

复杂系统 454

模型 455

构造模型 455

14.2　特殊模型 457

排队系统 457

气象模型 461

计算生物学 466

其他模型 467

必要的计算能力 467

14.3　计算机图形学 468

光的工作原理 470

物体形状 472

光模拟 472

复杂对象的建模 474

让物体动起来 480

14.4　游戏 482

游戏的历史 483

创建虚拟世界 484

游戏设计与开发 485

游戏编程 486

小结 487

道德问题：游戏成瘾 489

关键术语 490

练习 490

思考题 493

第七部分　通信层

第15章　网络 495

15.1　连网 496

网络的类型 497

Internet连接 500

包交换 502

15.2　开放式系统与协议 504

开放式系统 504

网络协议 505

TCP/IP 506

高层协议 507

MIME类型 508

防火墙 509

15.3　网络地址 510

域名系统 511

谁控制因特网 514

15.4　云计算 515

15.5　区块链 516

小结 517

道德问题：社交网络的影响 519

关键术语 520

练习 521

思考题 523

第16章　万维网 525

16.1　Web简介 526

搜索引擎 527

即时消息 528

博客 529

cookie 530

Web分析 530

16.2　HTML和CSS 531

基本的HTML元素 535

标记的属性 536

关于CSS的更多内容 537

更多HTML5的元素 540

16.3　交互式网页 541

Java小程序 541

Java服务器页 542

16.4　XML 543

16.5　社交网络演化 547

小结 548

道德问题：赌博与互联网 551

关键术语 552

练习 552

思考题 555

第17章　计算机安全 557

17.1　各级安全 558

信息安全 558

17.2　阻止未授权访问 560

密码 561

验证码 563

指纹分析 564

17.3　恶意代码 565

杀毒软件 566

安全攻击 567

17.4　密码学 569

17.5　保护你的在线信息 572

共同的责任 574

安全与可移动设备 574

维基解密 575

小结 578

道德问题：博客和新闻 580

关键术语 581

练习 582

思考题 585

网上资料

术语表

参考文献

索引

内尔·黛尔（Nell Dale） 计算机科学领域广受推崇的教育家。在得克萨斯大学奥斯汀分校执教的二十多年中，她编写了四十多本计算机科学方面的本科生教材。她于得克萨斯大学奥斯汀分校获得了硕士学位和计算机科学博士学位。由于在计算机科学领域做出了卓越贡献，她于1996年获得了ACM SIGCSE计算机科学教育杰出贡献奖，于2001年获得了ACM Karl Karlston杰出教师奖。她于2010年被选为ACM会士。

约翰·路易斯（John Lewis） 计算机科学领域的教育家和作家。他编写的Java软件及程序设计教材十分畅销。他于弗吉尼亚理工大学获得博士学位，并曾在维拉诺瓦大学计算机科学系执教14年，现任教于弗吉尼亚理工大学。执教期间，他获奖无数，包括大学卓越教学奖和Goff杰出教学奖。他的研究兴趣包括面向对象技术、多媒体和软件工程。

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