计算机科学导论（第6版） / 高等院校计算机教育系列教材
￥59.00定价
作者： 瞿中，刘玲，林丽丹等
出版时间：2021-07
出版社：清华大学出版社
- 清华大学出版社
- 9787302576471
- 6-1
- 422000
- 48246669-5
- 16开
- 2021-07
- 547
- 360
- 工学
- 计算机科学与技术
- 通用
- 本科
作者简介
内容简介
《计算机科学导论（第6版）》结合理论讲解和实际应用，参照美国计算机协会(Association for Computing Machinery, ACM)与美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers，IEEE)、计算机学会(Computer Society，CS)的《计算学科教程2020》(Computing Curricula 2020，CC 2020)，对计算机科学与技术进行系统化和科学化阐述。《计算机科学导论（第6版）》具体介绍了体系结构与组织、程序设计语言、软件开发基础、算法与复杂度、信息管理、基于平台的开发、软件工程、操作系统、网络与通信、系统基础、并行和分布式计算、信息保障与安全、离散结构、计算科学、图形学与可视化、人机交互、智能系统、社会问题与专业实践18个知识体，目的是让读者了解计算机科学与技术学科的全貌。《计算机科学导论（第6版）》每章后均配有一定量的习题，以便读者巩固所学知识。 《计算机科学导论（第6版）》既可作为高等学校计算机科学与技术专业学生的基础课程教材，也可作为网络工程、信息安全、智能科学与技术、数据科学与大数据技术、人工智能、空间信息与数字技术、物联网工程、通信工程、电子科学与技术、自动化等相关专业学生的计算机教材。
目录
目 录
第1章 概述 1
1.1 计算的起源 1
1.2 计算机的产生和发展阶段 3
1.2.1 计算机产生之前的计算历史 3
1.2.2 计算机的产生 7
1.2.3 计算机的发展阶段 10
1.2.4 我国计算机的发展历程 11
1.3 计算机的应用领域和发展趋势 14
1.3.1 计算机的应用领域 14
1.3.2 计算机的发展趋势 15
1.4 计算学科 16
1.4.1 计算学科的定义 16
1.4.2 计算学科的本质 16
1.4.3 计算学科的三个过程 17
1.4.4 计算学科新的应用领域 18
1.5 计算机科学与技术学科的知识体系 19
1.5.1 计算机科学与技术学科的形成
与发展 19
1.5.2 计算机科学与技术学科的
定义 19
1.5.3 计算机科学与技术学科的根本
问题及研究范畴 20
1.5.4 计算机科学与技术知识体系的
核心内容 20
1.6 计算机科学与技术学科的教育 23
1.6.1 教育的目的和基本要求 23
1.6.2 理论与实践相结合 24
1.6.3 学习方法 24
1.7 计算机产业 25
本章小结 25
习题 26
第2章 体系结构与组织 29
2.1 计算机体系结构的发展 29
2.2 数值数据 30
2.2.1 数的表示及数制转换 30
2.2.2 数的原码、反码和补码 35
2.2.3 定点数和浮点数 37
2.2.4 十进制数的编码 39
2.3 非数值数据 40
2.3.1 文字信息的编码 40
2.3.2 声音的编码 42
2.3.3 图形数据的编码 42
2.4 数据的机器级表示 43
2.4.1 数据的机器级编码 43
2.4.2 数据的汇编级编码 44
2.5 数字逻辑与数字系统 44
2.5.1 基本逻辑关系及逻辑门 44
2.5.2 逻辑代数与逻辑函数 46
2.6 计算机系统 48
2.6.1 图灵模型 48
2.6.2 冯·诺依曼机的基本组成 49
2.6.3 计算机系统的组成 50
2.6.4 计算机的硬件系统 51
2.6.5 计算机的软件系统 55
2.6.6 计算机的特点 55
2.6.7 计算机系统主要的技术指标 56
2.6.8 计算机的分类 57
2.6.9 计算机的基本工作方式 58
2.7 存储系统的组织与结构 58
2.7.1 存储器的分类 58
2.7.2 组织与结构 59
2.8 接口与通信 60
2.9 多核技术 62
2.10 高性能计算机 62
2.11 并行计算机 63
2.12 分布式系统 63
本章小结 64
习题 64
第3章 程序设计语言 67
3.1 程序设计语言概述 67
3.1.1 程序的概念 67
3.1.2 计算机程序设计语言 67
3.2 声明和类型 70
3.3 程序设计方法 70
3.3.1 结构化程序设计 70
3.3.2 面向对象程序设计 72
3.3.3 面向切面程序设计 73
3.3.4 函数式程序设计 74
3.3.5 事件驱动程序设计 74
3.3.6 程序设计风格 75
3.4 基本类型系统 75
3.5 编译原理 76
3.5.1 编译程序概述 76
3.5.2 词法分析 77
3.5.3 语法分析 78
3.5.4 语义处理 79
3.5.5 中间代码生成 79
3.5.6 中间代码优化 80
3.5.7 目标代码生成 80
3.5.8 编译技术的新发展 81
3.6 程序设计语言的设计 82
本章小结 82
习题 82
第4章 软件开发基础 85
4.1 程序设计基本概念 85
4.1.1 高级语言的基本语义和语法 85
4.1.2 变量和基本数据类型 87
4.1.3 简单输入输出 89
4.1.4 条件和循环控制结构 89
4.1.5 函数和参数传递 90
4.2 基本数据结构 91
4.2.1 基本概念 91
4.2.2 几种典型的数据结构 91
4.2.3 查找 92
4.2.4 排序 93
4.3 软件开发方法 93
4.3.1 程序理解 93
4.3.2 程序正确性 94
4.3.3 统一建模语言 94
4.3.4 简单重构 95
4.3.5 现代编程环境 96
本章小结 97
习题 97
第5章 算法与复杂度 99
5.1 算法基础 99
5.1.1 算法 99
5.1.2 算法的特性 100
5.2 算法策略 100
5.3 算法描述工具 104
5.4 算法的评价 104
5.5 基础自动机的可计算性及复杂度 105
5.5.1 可计算理论基础 105
5.5.2 有限状态自动机 106
5.5.3 正则表达式 106
5.5.4 停机问题 107
5.5.5 上下文无关文法 107
5.5.6 NP问题 108
5.6 分布式算法 109
5.7 自动机理论 109
5.8 加密算法 110
5.9 几何算法 111
5.10 并行算法 111
本章小结 112
习题 112
第6章 信息管理 114
6.1 模型与信息系统 114
6.1.1 信息 114
6.1.2 信息模型 114
6.1.3 信息获取和表示 115
6.1.4 信息系统 115
6.2 信息存储与检索 115
6.2.1 信息存储 115
6.2.2 信息检索 116
6.2.3 网络信息挖掘 116
6.2.4 数字图书馆 117
6.3 数据库系统 117
6.3.1 数据库 117
6.3.2 数据管理技术阶段 118
6.3.3 数据库技术的发展趋势 119
6.4 常用数据库管理系统 120
6.5 数据库的新发展 121
6.5.1 分布式数据库 121
6.5.2 并行数据库 122
6.5.3 空间数据库 122
6.5.4 多媒体数据库 122
6.5.5 主动数据库 123
6.5.6 数据仓库 123
6.6 多媒体系统 123
6.6.1 超文本和超媒体 123
6.6.2 数字地球与智慧城市 124
本章小结 125
习题 125
第7章 基于平台的开发 126
7.1 平台概述 126
7.1.1 平台 126
7.1.2 基于指定平台API的编程 126
7.1.3 平台语言 127
7.1.4 平台约束编程 127
7.2 Web平台 128
7.2.1 Web编程语言 128
7.2.2 Web平台约束 129
7.2.3 软件即服务 129
7.2.4 Web标准 130
7.3 移动平台 130
7.3.1 移动编程语言 130
7.3.2 移动无线通信的挑战 131
7.3.3 位置感知的应用 131
7.4 工业平台 132
7.4.1 工业平台的类型 132
7.4.2 机器人软件及其架构 132
7.4.3 领域特定语言 133
7.5 游戏平台 133
7.5.1 游戏平台的类型 133
7.5.2 游戏平台的语言 134
本章小结 135
习题 136
第8章 软件工程 137
8.1 软件工程概述 137
8.1.1 软件危机 137
8.1.2 软件工程的基本概念 138
8.1.3 软件工程的起源和发展 139
8.1.4 软件工程标准 139
8.2 软件工程过程 140
8.2.1 软件过程 140
8.2.2 软件生命周期 141
8.3 软件项目管理 142
8.3.1 软件项目计划概要 142
8.3.2 软件项目计划的内容 142
8.3.3 软件工程规范 142
8.3.4 软件开发成本估算 142
8.3.5 风险分析 143
8.3.6 软件项目进度安排 143
8.4 需求工程 143
8.4.1 需求工程简介 143
8.4.2 需求获取 144
8.4.3 需求分析 145
8.4.4 需求建模 146
8.4.5 需求的确认与验证 147
8.4.6 需求管理 148
8.5 软件设计 148
8.5.1 软件设计概述 148
8.5.2 软件设计原理 149
8.5.3 体系结构设计 150
8.5.4 设计原则 150
8.5.5 指导方针 150
8.6 软件构建 150
8.6.1 编码实现 150
8.6.2 编码标准 151
8.6.3 调试 151
8.6.4 程序中潜在的安全问题 151
8.6.5 软件复杂性 152
8.7 软件验证与确认 153
8.7.1 基本概念 153
8.7.2 软件评审 153
8.7.3 软件测试 154
8.7.4 软件质量评估 154
8.8 软件可靠性 156
8.8.1 软件可靠性的定义 156
8.8.2 软件可靠性的模型 156
8.8.3 容错软件技术 156
8.9 形式化方法 157
8.9.1 形式化方法的起源及发展 157
8.9.2 形式化方法的分类 157
8.9.3 形式化方法的优点 158
8.10 软件演化 158
8.10.1 代码段 158
8.10.2 组件 158
8.10.3 重构 159
8.10.4 软件重用 159
8.10.5 变更管理 160
8.11 软件环境和工具 160
8.11.1 软件开发环境 160
8.11.2 软件工具的基本概念 161
8.11.3 计算机辅助软件工程 161
本章小结 162
习题 162
第9章 操作系统 164
9.1 操作系统概述 164
9.1.1 操作系统的概念 164
9.1.2 操作系统的角色和目标 167
9.1.3 操作系统的功能 168
9.1.4 网络操作系统和移动操作
系统 169
9.1.5 操作系统的基本组成 170
9.1.6 操作系统的设计要素 170
9.1.7 操作系统的启动 170
9.2 操作系统的发展 170
9.3 操作系统的分类 172
9.4 操作系统的功能 173
9.4.1 资源管理功能 173
9.4.2 扩展的虚拟机功能 173
9.4.3 网络操作系统的功能 173
9.5 操作系统的体系结构 174
9.6 并发 175
9.7 调度和分发 175
9.8 安全和防护 175
9.9 文件系统 176
9.10 容错性 177
9.11 系统性能评估 177
9.12 脚本 177
9.13 主流操作系统 178
9.13.1 Windows操作系统 178
9.13.2 Unix操作系统 178
9.13.3 Linux操作系统 179
9.13.4 Mac OS操作系统 179
9.13.5 Android操作系统 180
9.14 操作系统的新发展 181
本章小结 181
习题 182
第10章 网络与通信 185
10.1 数据通信基础 185
10.1.1 数据通信的基本概念 185
10.1.2 数据通信的方式 186
10.1.3 数据传输的方式 187
10.2 计算机网络基础 188
10.2.1 互联网的组织 188
10.2.2 网络交换技术 188
10.2.3 网络物理组成 189
10.2.4 网络传输媒体 190
10.2.5 网络分层原理 191
10.2.6 网络体系结构 192
10.3 网络应用程序 193
10.3.1 命名和地址方案 193
10.3.2 分布式应用程序 196
10.3.3 HTTP协议 197
10.3.4 TCP和UDP 198
10.3.5 网络套接字 198
10.4 可靠数据传输 199
10.4.1 差错控制 199
10.4.2 流量控制 199
10.4.3 性能问题 200
10.5 路由和转发 200
10.5.1 路由器 200
10.5.2 路由协议 201
10.5.3 IP协议 201
10.6 局域网 202
10.6.1 局域网的起源与发展 202
10.6.2 局域网的分类 202
10.6.3 局域网拓扑结构 203
10.6.4 以太网 205
10.7 资源分配 205
10.7.1 资源分配的需求 205
10.7.2 资源分配的分类 206
10.7.3 拥塞控制与处理 207
10.8 移动性 207
10.8.1 蜂窝网 207
10.8.2 802.11网络 207
10.8.3 Wi-Fi 208
10.9 社交网络 208
10.9.1 社交网络概述 208
10.9.2 社交网络平台 209
10.9.3 社交网络安全性分析 209
10.10 区块链 210
10.10.1 区块链的起源 210
10.10.2 区块链的发展前景 210
10.11 5G/6G网络 211
本章小结 211
习题 211
第11章 系统基础 214
11.1 计算范式 214
11.1.1 计算范式简介 214
11.1.2 流水线技术 215
11.2 状态机 216
11.2.1 状态模式 216
11.2.2 状态机 216
11.3 并行性 217
11.3.1 提高并行性的途径 217
11.3.2 并发编程 218
11.4 评估技术 218
11.4.1 性能指标 218
11.4.2 性能分析 219
11.5 资源分配与调度技术 220
11.5.1 资源的种类 220
11.5.2 调度的种类 221
11.6 虚拟化与隔离 222
11.6.1 虚拟化技术 222
11.6.2 虚拟机的优势 223
11.7 冗余下的可靠性 224
11.7.1 缺陷和故障 224
11.7.2 冗余编码 225
11.8 定量评估 225
本章小结 226
习题 226
第12章 并行和分布式计算 228
12.1 并行基础 228
12.1.1 并行处理的应用 228
12.1.2 并行算法基本策略 228
12.1.3 并行软件 229
12.1.4 并行计算机的发展 230
12.2 并行分解 231
12.2.1 通信和协调/同步的
必要性 231
12.2.2 独立性和分割 231
12.3 并行算法 232
12.3.1 访存模型 232
12.3.2 计算模型 232
12.3.3 并行算法的模式 232
12.4 并行体系结构 233
12.5 分布式系统 233
12.5.1 分布式系统的分类 233
12.5.2 分布式系统的特征 234
12.5.3 分布式系统的优缺点 234
12.5.4 分布式系统设计难点 235
12.6 云计算 236
12.6.1 云计算的产生背景 236
12.6.2 云计算的特点 237
12.6.3 云计算的实现形式 238
12.6.4 云计算的应用 238
本章小结 239
习题 239
第13章 信息保障与安全 241
13.1 信息安全基本概念 241
13.1.1 信息保障与安全的历史 241
13.1.2 CIA三元组 242
13.1.3 信息安全保障面临的威胁 242
13.1.4 身份验证、授权与访问
控制 243
13.1.5 责任披露 244
13.2 安全性设计准则 244
13.2.1 最小权限原则 244
13.2.2 端到端原则 244
13.2.3 防御性编程 245
13.3 防错性程序设计 246
13.3.1 常见编程错误 246
13.3.2 防错性编程 247
13.4 网络安全 247
13.4.1 网络安全概念 247
13.4.2 网络安全面临的威胁 248
13.4.3 网络安全防护策略 249
13.5 密码学 251
13.5.1 密码学的发展过程 251
13.5.2 密码体制的分类 252
13.5.3 密码协议 253
本章小结 254
习题 255
第14章 离散结构 257
14.1 离散结构的研究对象及主要内容 257
14.1.1 离散结构的研究对象 257
14.1.2 离散结构研究的主要内容 257
14.2 集合论 258
14.2.1 集合的基本概念 258
14.2.2 函数 258
14.3 数理逻辑 259
14.3.1 命题逻辑 259
14.3.2 谓词逻辑 260
14.4 证明方法 261
14.4.1 证明的基本概念 261
14.4.2 基本证明的方法 262
14.5 计数基础 263
14.5.1 计数论及其应用 263
14.5.2 鸽巢原理 264
14.5.3 排列与组合 264
14.5.4 求解递推关系 264
14.5.5 模运算基础 265
14.6 图和树 265
14.6.1 图的基本概念 266
14.6.2 树 267
14.7 离散概率 267
本章小结 268
习题 269
第15章 计算科学 270
15.1 建模与仿真引言 270
15.1.1 建模与仿真的概念 270
15.1.2 建模与仿真的评价指标 271
15.1.3 仿真过程 272
15.1.4 建立模型 272
15.2 处理 273
15.2.1 基本的编程概念 273
15.2.2 数值方法 273
15.2.3 并行与分布式计算的基本
属性 274
15.3 数值分析 275
15.3.1 数值分析中的误差 276
15.3.2 函数逼近 277
15.3.3 数值积分与微分 277
15.3.4 微分方程 277
本章小结 278
习题 278
第16章 图形学与可视化 279
16.1 图形学的基本概念 279
16.1.1 计算机图形信息的处理 279
16.1.2 计算机图形学的起源
和发展 280
16.1.3 计算机图形学的主要研究
内容 280
16.1.4 计算机图形学的应用 281
16.1.5 计算机图形的标准化 282
16.2 图形系统 284
16.2.1 图形系统的处理器 284
16.2.2 图形系统的存储器 284
16.2.3 图形系统的输入设备 284
16.2.4 图形系统的输出设备 285
16.3 计算机视觉和可视化 285
16.3.1 人的视觉 285
16.3.2 计算机视觉 286
16.3.3 可视化 286
16.4 图形用户界面 286
16.5 图形绘制 287
16.5.1 基本绘制 287
16.5.2 高级绘制 287
16.6 图像通信 288
16.7 几何建模 289
16.7.1 线框建模 289
16.7.2 曲面建模 289
16.7.3 实体建模 290
16.8 计算机动画 290
16.8.1 动画序列的创建 290
16.8.2 动画序列的设计 291
16.8.3 动画技术 291
16.8.4 计算机动画应用 291
本章小结 291
习题 292
第17章 人机交互 293
17.1 人机交互技术基础 293
17.2 人机交互模型 294
17.3 人机系统交互界面的构架 295
17.4 人机界面的设计 298
17.5 数据交互 298
17.6 语音交互 299
17.7 图像交互 300
17.8 行为交互 300
17.9 人机交互新发展 301
17.10 3D打印 302
17.11 4D打印 303
17.12 人机交互的发展趋势 303
本章小结 304
习题 304
第18章 智能系统 306
18.1 人工智能系统 306
18.1.1 人工智能 306
18.1.2 智能行为 308
18.2 知识表达及推理方法 309
18.2.1 知识与知识表示 309
18.2.2 一阶谓词逻辑表示法 309
18.2.3 经典推理技术 310
18.2.4 高级知识推理方法 311
18.2.5 不确定性推理方法 312
18.3 搜索技术 313
18.3.1 问题空间与状态空间 314
18.3.2 基本搜索策略 314
18.3.3 高级搜索方法 315
18.4 自然语言处理 316
18.4.1 自然语言的发展 316
18.4.2 句法和语义的分析 318
18.4.3 机器翻译 319
18.4.4 语音识别 320
18.5 计算智能 321
18.5.1 计算智能概述 321
18.5.2 群体智能 322
18.5.3 人工神经网络 322
18.6 机器学习方法 323
18.6.1 机器学习简介 323
18.6.2 机器学习的方法与任务 325
18.6.3 简单统计学习 326
18.6.4 拟合问题 327
18.7 机器人学 328
18.7.1 机器人学简介 328
18.7.2 智能机器人的研究领域 329
18.7.3 代理 330
18.8 人工智能的应用 330
18.8.1 智能家居 330
18.8.2 智能零售 331
18.8.3 智能出行 331
18.8.4 人工智能改变生活 331
本章小结 331
习题 332
第19章 社会问题与专业实践 334
19.1 社会环境 334
19.1.1 计算的社会寓意 334
19.1.2 社交媒体 334
19.2 分析工具 335
19.2.1 伦理的论证 335
19.2.2 伦理学理论 335
19.3 职业道德 336
19.3.1 道德的哲学含义 336
19.3.2 职业道德的概念及作用 336
19.3.3 计算机专业人员的职业道德
准则 336
19.3.4 计算机用户的道德 337
19.4 知识产权 338
19.4.1 知识产权的概念 338
19.4.2 知识产权的法律基础 339
19.4.3 计算机软件的版权 339
19.4.4 发明专利权 340
19.4.5 商业秘密 340
19.4.6 商标权 340
19.4.7 剽窃 341
19.5 隐私和公民自由 341
19.5.1 隐私权 341
19.5.2 隐私保护的法律基础 341
19.5.3 隐私保护技术 341
19.6 专业交流 342
19.7 可持续性 343
19.8 历史 343
19.9 计算经济性 343
19.10 安全政策、法律和计算机犯罪 344
19.10.1 安全政策、法律 344
19.10.2 计算机犯罪 345
19.10.3 计算机犯罪预防策略 345
本章小结 346
习题 346
参考文献 348
第1章 概述 1
1.1 计算的起源 1
1.2 计算机的产生和发展阶段 3
1.2.1 计算机产生之前的计算历史 3
1.2.2 计算机的产生 7
1.2.3 计算机的发展阶段 10
1.2.4 我国计算机的发展历程 11
1.3 计算机的应用领域和发展趋势 14
1.3.1 计算机的应用领域 14
1.3.2 计算机的发展趋势 15
1.4 计算学科 16
1.4.1 计算学科的定义 16
1.4.2 计算学科的本质 16
1.4.3 计算学科的三个过程 17
1.4.4 计算学科新的应用领域 18
1.5 计算机科学与技术学科的知识体系 19
1.5.1 计算机科学与技术学科的形成
与发展 19
1.5.2 计算机科学与技术学科的
定义 19
1.5.3 计算机科学与技术学科的根本
问题及研究范畴 20
1.5.4 计算机科学与技术知识体系的
核心内容 20
1.6 计算机科学与技术学科的教育 23
1.6.1 教育的目的和基本要求 23
1.6.2 理论与实践相结合 24
1.6.3 学习方法 24
1.7 计算机产业 25
本章小结 25
习题 26
第2章 体系结构与组织 29
2.1 计算机体系结构的发展 29
2.2 数值数据 30
2.2.1 数的表示及数制转换 30
2.2.2 数的原码、反码和补码 35
2.2.3 定点数和浮点数 37
2.2.4 十进制数的编码 39
2.3 非数值数据 40
2.3.1 文字信息的编码 40
2.3.2 声音的编码 42
2.3.3 图形数据的编码 42
2.4 数据的机器级表示 43
2.4.1 数据的机器级编码 43
2.4.2 数据的汇编级编码 44
2.5 数字逻辑与数字系统 44
2.5.1 基本逻辑关系及逻辑门 44
2.5.2 逻辑代数与逻辑函数 46
2.6 计算机系统 48
2.6.1 图灵模型 48
2.6.2 冯·诺依曼机的基本组成 49
2.6.3 计算机系统的组成 50
2.6.4 计算机的硬件系统 51
2.6.5 计算机的软件系统 55
2.6.6 计算机的特点 55
2.6.7 计算机系统主要的技术指标 56
2.6.8 计算机的分类 57
2.6.9 计算机的基本工作方式 58
2.7 存储系统的组织与结构 58
2.7.1 存储器的分类 58
2.7.2 组织与结构 59
2.8 接口与通信 60
2.9 多核技术 62
2.10 高性能计算机 62
2.11 并行计算机 63
2.12 分布式系统 63
本章小结 64
习题 64
第3章 程序设计语言 67
3.1 程序设计语言概述 67
3.1.1 程序的概念 67
3.1.2 计算机程序设计语言 67
3.2 声明和类型 70
3.3 程序设计方法 70
3.3.1 结构化程序设计 70
3.3.2 面向对象程序设计 72
3.3.3 面向切面程序设计 73
3.3.4 函数式程序设计 74
3.3.5 事件驱动程序设计 74
3.3.6 程序设计风格 75
3.4 基本类型系统 75
3.5 编译原理 76
3.5.1 编译程序概述 76
3.5.2 词法分析 77
3.5.3 语法分析 78
3.5.4 语义处理 79
3.5.5 中间代码生成 79
3.5.6 中间代码优化 80
3.5.7 目标代码生成 80
3.5.8 编译技术的新发展 81
3.6 程序设计语言的设计 82
本章小结 82
习题 82
第4章 软件开发基础 85
4.1 程序设计基本概念 85
4.1.1 高级语言的基本语义和语法 85
4.1.2 变量和基本数据类型 87
4.1.3 简单输入输出 89
4.1.4 条件和循环控制结构 89
4.1.5 函数和参数传递 90
4.2 基本数据结构 91
4.2.1 基本概念 91
4.2.2 几种典型的数据结构 91
4.2.3 查找 92
4.2.4 排序 93
4.3 软件开发方法 93
4.3.1 程序理解 93
4.3.2 程序正确性 94
4.3.3 统一建模语言 94
4.3.4 简单重构 95
4.3.5 现代编程环境 96
本章小结 97
习题 97
第5章 算法与复杂度 99
5.1 算法基础 99
5.1.1 算法 99
5.1.2 算法的特性 100
5.2 算法策略 100
5.3 算法描述工具 104
5.4 算法的评价 104
5.5 基础自动机的可计算性及复杂度 105
5.5.1 可计算理论基础 105
5.5.2 有限状态自动机 106
5.5.3 正则表达式 106
5.5.4 停机问题 107
5.5.5 上下文无关文法 107
5.5.6 NP问题 108
5.6 分布式算法 109
5.7 自动机理论 109
5.8 加密算法 110
5.9 几何算法 111
5.10 并行算法 111
本章小结 112
习题 112
第6章 信息管理 114
6.1 模型与信息系统 114
6.1.1 信息 114
6.1.2 信息模型 114
6.1.3 信息获取和表示 115
6.1.4 信息系统 115
6.2 信息存储与检索 115
6.2.1 信息存储 115
6.2.2 信息检索 116
6.2.3 网络信息挖掘 116
6.2.4 数字图书馆 117
6.3 数据库系统 117
6.3.1 数据库 117
6.3.2 数据管理技术阶段 118
6.3.3 数据库技术的发展趋势 119
6.4 常用数据库管理系统 120
6.5 数据库的新发展 121
6.5.1 分布式数据库 121
6.5.2 并行数据库 122
6.5.3 空间数据库 122
6.5.4 多媒体数据库 122
6.5.5 主动数据库 123
6.5.6 数据仓库 123
6.6 多媒体系统 123
6.6.1 超文本和超媒体 123
6.6.2 数字地球与智慧城市 124
本章小结 125
习题 125
第7章 基于平台的开发 126
7.1 平台概述 126
7.1.1 平台 126
7.1.2 基于指定平台API的编程 126
7.1.3 平台语言 127
7.1.4 平台约束编程 127
7.2 Web平台 128
7.2.1 Web编程语言 128
7.2.2 Web平台约束 129
7.2.3 软件即服务 129
7.2.4 Web标准 130
7.3 移动平台 130
7.3.1 移动编程语言 130
7.3.2 移动无线通信的挑战 131
7.3.3 位置感知的应用 131
7.4 工业平台 132
7.4.1 工业平台的类型 132
7.4.2 机器人软件及其架构 132
7.4.3 领域特定语言 133
7.5 游戏平台 133
7.5.1 游戏平台的类型 133
7.5.2 游戏平台的语言 134
本章小结 135
习题 136
第8章 软件工程 137
8.1 软件工程概述 137
8.1.1 软件危机 137
8.1.2 软件工程的基本概念 138
8.1.3 软件工程的起源和发展 139
8.1.4 软件工程标准 139
8.2 软件工程过程 140
8.2.1 软件过程 140
8.2.2 软件生命周期 141
8.3 软件项目管理 142
8.3.1 软件项目计划概要 142
8.3.2 软件项目计划的内容 142
8.3.3 软件工程规范 142
8.3.4 软件开发成本估算 142
8.3.5 风险分析 143
8.3.6 软件项目进度安排 143
8.4 需求工程 143
8.4.1 需求工程简介 143
8.4.2 需求获取 144
8.4.3 需求分析 145
8.4.4 需求建模 146
8.4.5 需求的确认与验证 147
8.4.6 需求管理 148
8.5 软件设计 148
8.5.1 软件设计概述 148
8.5.2 软件设计原理 149
8.5.3 体系结构设计 150
8.5.4 设计原则 150
8.5.5 指导方针 150
8.6 软件构建 150
8.6.1 编码实现 150
8.6.2 编码标准 151
8.6.3 调试 151
8.6.4 程序中潜在的安全问题 151
8.6.5 软件复杂性 152
8.7 软件验证与确认 153
8.7.1 基本概念 153
8.7.2 软件评审 153
8.7.3 软件测试 154
8.7.4 软件质量评估 154
8.8 软件可靠性 156
8.8.1 软件可靠性的定义 156
8.8.2 软件可靠性的模型 156
8.8.3 容错软件技术 156
8.9 形式化方法 157
8.9.1 形式化方法的起源及发展 157
8.9.2 形式化方法的分类 157
8.9.3 形式化方法的优点 158
8.10 软件演化 158
8.10.1 代码段 158
8.10.2 组件 158
8.10.3 重构 159
8.10.4 软件重用 159
8.10.5 变更管理 160
8.11 软件环境和工具 160
8.11.1 软件开发环境 160
8.11.2 软件工具的基本概念 161
8.11.3 计算机辅助软件工程 161
本章小结 162
习题 162
第9章 操作系统 164
9.1 操作系统概述 164
9.1.1 操作系统的概念 164
9.1.2 操作系统的角色和目标 167
9.1.3 操作系统的功能 168
9.1.4 网络操作系统和移动操作
系统 169
9.1.5 操作系统的基本组成 170
9.1.6 操作系统的设计要素 170
9.1.7 操作系统的启动 170
9.2 操作系统的发展 170
9.3 操作系统的分类 172
9.4 操作系统的功能 173
9.4.1 资源管理功能 173
9.4.2 扩展的虚拟机功能 173
9.4.3 网络操作系统的功能 173
9.5 操作系统的体系结构 174
9.6 并发 175
9.7 调度和分发 175
9.8 安全和防护 175
9.9 文件系统 176
9.10 容错性 177
9.11 系统性能评估 177
9.12 脚本 177
9.13 主流操作系统 178
9.13.1 Windows操作系统 178
9.13.2 Unix操作系统 178
9.13.3 Linux操作系统 179
9.13.4 Mac OS操作系统 179
9.13.5 Android操作系统 180
9.14 操作系统的新发展 181
本章小结 181
习题 182
第10章 网络与通信 185
10.1 数据通信基础 185
10.1.1 数据通信的基本概念 185
10.1.2 数据通信的方式 186
10.1.3 数据传输的方式 187
10.2 计算机网络基础 188
10.2.1 互联网的组织 188
10.2.2 网络交换技术 188
10.2.3 网络物理组成 189
10.2.4 网络传输媒体 190
10.2.5 网络分层原理 191
10.2.6 网络体系结构 192
10.3 网络应用程序 193
10.3.1 命名和地址方案 193
10.3.2 分布式应用程序 196
10.3.3 HTTP协议 197
10.3.4 TCP和UDP 198
10.3.5 网络套接字 198
10.4 可靠数据传输 199
10.4.1 差错控制 199
10.4.2 流量控制 199
10.4.3 性能问题 200
10.5 路由和转发 200
10.5.1 路由器 200
10.5.2 路由协议 201
10.5.3 IP协议 201
10.6 局域网 202
10.6.1 局域网的起源与发展 202
10.6.2 局域网的分类 202
10.6.3 局域网拓扑结构 203
10.6.4 以太网 205
10.7 资源分配 205
10.7.1 资源分配的需求 205
10.7.2 资源分配的分类 206
10.7.3 拥塞控制与处理 207
10.8 移动性 207
10.8.1 蜂窝网 207
10.8.2 802.11网络 207
10.8.3 Wi-Fi 208
10.9 社交网络 208
10.9.1 社交网络概述 208
10.9.2 社交网络平台 209
10.9.3 社交网络安全性分析 209
10.10 区块链 210
10.10.1 区块链的起源 210
10.10.2 区块链的发展前景 210
10.11 5G/6G网络 211
本章小结 211
习题 211
第11章 系统基础 214
11.1 计算范式 214
11.1.1 计算范式简介 214
11.1.2 流水线技术 215
11.2 状态机 216
11.2.1 状态模式 216
11.2.2 状态机 216
11.3 并行性 217
11.3.1 提高并行性的途径 217
11.3.2 并发编程 218
11.4 评估技术 218
11.4.1 性能指标 218
11.4.2 性能分析 219
11.5 资源分配与调度技术 220
11.5.1 资源的种类 220
11.5.2 调度的种类 221
11.6 虚拟化与隔离 222
11.6.1 虚拟化技术 222
11.6.2 虚拟机的优势 223
11.7 冗余下的可靠性 224
11.7.1 缺陷和故障 224
11.7.2 冗余编码 225
11.8 定量评估 225
本章小结 226
习题 226
第12章 并行和分布式计算 228
12.1 并行基础 228
12.1.1 并行处理的应用 228
12.1.2 并行算法基本策略 228
12.1.3 并行软件 229
12.1.4 并行计算机的发展 230
12.2 并行分解 231
12.2.1 通信和协调/同步的
必要性 231
12.2.2 独立性和分割 231
12.3 并行算法 232
12.3.1 访存模型 232
12.3.2 计算模型 232
12.3.3 并行算法的模式 232
12.4 并行体系结构 233
12.5 分布式系统 233
12.5.1 分布式系统的分类 233
12.5.2 分布式系统的特征 234
12.5.3 分布式系统的优缺点 234
12.5.4 分布式系统设计难点 235
12.6 云计算 236
12.6.1 云计算的产生背景 236
12.6.2 云计算的特点 237
12.6.3 云计算的实现形式 238
12.6.4 云计算的应用 238
本章小结 239
习题 239
第13章 信息保障与安全 241
13.1 信息安全基本概念 241
13.1.1 信息保障与安全的历史 241
13.1.2 CIA三元组 242
13.1.3 信息安全保障面临的威胁 242
13.1.4 身份验证、授权与访问
控制 243
13.1.5 责任披露 244
13.2 安全性设计准则 244
13.2.1 最小权限原则 244
13.2.2 端到端原则 244
13.2.3 防御性编程 245
13.3 防错性程序设计 246
13.3.1 常见编程错误 246
13.3.2 防错性编程 247
13.4 网络安全 247
13.4.1 网络安全概念 247
13.4.2 网络安全面临的威胁 248
13.4.3 网络安全防护策略 249
13.5 密码学 251
13.5.1 密码学的发展过程 251
13.5.2 密码体制的分类 252
13.5.3 密码协议 253
本章小结 254
习题 255
第14章 离散结构 257
14.1 离散结构的研究对象及主要内容 257
14.1.1 离散结构的研究对象 257
14.1.2 离散结构研究的主要内容 257
14.2 集合论 258
14.2.1 集合的基本概念 258
14.2.2 函数 258
14.3 数理逻辑 259
14.3.1 命题逻辑 259
14.3.2 谓词逻辑 260
14.4 证明方法 261
14.4.1 证明的基本概念 261
14.4.2 基本证明的方法 262
14.5 计数基础 263
14.5.1 计数论及其应用 263
14.5.2 鸽巢原理 264
14.5.3 排列与组合 264
14.5.4 求解递推关系 264
14.5.5 模运算基础 265
14.6 图和树 265
14.6.1 图的基本概念 266
14.6.2 树 267
14.7 离散概率 267
本章小结 268
习题 269
第15章 计算科学 270
15.1 建模与仿真引言 270
15.1.1 建模与仿真的概念 270
15.1.2 建模与仿真的评价指标 271
15.1.3 仿真过程 272
15.1.4 建立模型 272
15.2 处理 273
15.2.1 基本的编程概念 273
15.2.2 数值方法 273
15.2.3 并行与分布式计算的基本
属性 274
15.3 数值分析 275
15.3.1 数值分析中的误差 276
15.3.2 函数逼近 277
15.3.3 数值积分与微分 277
15.3.4 微分方程 277
本章小结 278
习题 278
第16章 图形学与可视化 279
16.1 图形学的基本概念 279
16.1.1 计算机图形信息的处理 279
16.1.2 计算机图形学的起源
和发展 280
16.1.3 计算机图形学的主要研究
内容 280
16.1.4 计算机图形学的应用 281
16.1.5 计算机图形的标准化 282
16.2 图形系统 284
16.2.1 图形系统的处理器 284
16.2.2 图形系统的存储器 284
16.2.3 图形系统的输入设备 284
16.2.4 图形系统的输出设备 285
16.3 计算机视觉和可视化 285
16.3.1 人的视觉 285
16.3.2 计算机视觉 286
16.3.3 可视化 286
16.4 图形用户界面 286
16.5 图形绘制 287
16.5.1 基本绘制 287
16.5.2 高级绘制 287
16.6 图像通信 288
16.7 几何建模 289
16.7.1 线框建模 289
16.7.2 曲面建模 289
16.7.3 实体建模 290
16.8 计算机动画 290
16.8.1 动画序列的创建 290
16.8.2 动画序列的设计 291
16.8.3 动画技术 291
16.8.4 计算机动画应用 291
本章小结 291
习题 292
第17章 人机交互 293
17.1 人机交互技术基础 293
17.2 人机交互模型 294
17.3 人机系统交互界面的构架 295
17.4 人机界面的设计 298
17.5 数据交互 298
17.6 语音交互 299
17.7 图像交互 300
17.8 行为交互 300
17.9 人机交互新发展 301
17.10 3D打印 302
17.11 4D打印 303
17.12 人机交互的发展趋势 303
本章小结 304
习题 304
第18章 智能系统 306
18.1 人工智能系统 306
18.1.1 人工智能 306
18.1.2 智能行为 308
18.2 知识表达及推理方法 309
18.2.1 知识与知识表示 309
18.2.2 一阶谓词逻辑表示法 309
18.2.3 经典推理技术 310
18.2.4 高级知识推理方法 311
18.2.5 不确定性推理方法 312
18.3 搜索技术 313
18.3.1 问题空间与状态空间 314
18.3.2 基本搜索策略 314
18.3.3 高级搜索方法 315
18.4 自然语言处理 316
18.4.1 自然语言的发展 316
18.4.2 句法和语义的分析 318
18.4.3 机器翻译 319
18.4.4 语音识别 320
18.5 计算智能 321
18.5.1 计算智能概述 321
18.5.2 群体智能 322
18.5.3 人工神经网络 322
18.6 机器学习方法 323
18.6.1 机器学习简介 323
18.6.2 机器学习的方法与任务 325
18.6.3 简单统计学习 326
18.6.4 拟合问题 327
18.7 机器人学 328
18.7.1 机器人学简介 328
18.7.2 智能机器人的研究领域 329
18.7.3 代理 330
18.8 人工智能的应用 330
18.8.1 智能家居 330
18.8.2 智能零售 331
18.8.3 智能出行 331
18.8.4 人工智能改变生活 331
本章小结 331
习题 332
第19章 社会问题与专业实践 334
19.1 社会环境 334
19.1.1 计算的社会寓意 334
19.1.2 社交媒体 334
19.2 分析工具 335
19.2.1 伦理的论证 335
19.2.2 伦理学理论 335
19.3 职业道德 336
19.3.1 道德的哲学含义 336
19.3.2 职业道德的概念及作用 336
19.3.3 计算机专业人员的职业道德
准则 336
19.3.4 计算机用户的道德 337
19.4 知识产权 338
19.4.1 知识产权的概念 338
19.4.2 知识产权的法律基础 339
19.4.3 计算机软件的版权 339
19.4.4 发明专利权 340
19.4.5 商业秘密 340
19.4.6 商标权 340
19.4.7 剽窃 341
19.5 隐私和公民自由 341
19.5.1 隐私权 341
19.5.2 隐私保护的法律基础 341
19.5.3 隐私保护技术 341
19.6 专业交流 342
19.7 可持续性 343
19.8 历史 343
19.9 计算经济性 343
19.10 安全政策、法律和计算机犯罪 344
19.10.1 安全政策、法律 344
19.10.2 计算机犯罪 345
19.10.3 计算机犯罪预防策略 345
本章小结 346
习题 346
参考文献 348
