計算學科導論

“計算學科導論”課程是計算機類相關專業的學科入門指導課程。
本書介紹了計算機的發展歷史、計算學科的知識體系、方法論及計算機專業人員應具備的業務素質和職業道德。
對學生的知識學習、能力提高、素質培養和日後的學術研究、
技術開發、經營管理等工作起到了十分重要的引導性作用。
本書特色為在討論計算學科基本理論和技術的基礎上，引入了計算思維的概念，
方便學生在掌握學科基礎知識的同時，提升計算思維意識，培養學生運用計算思維解決問題的能力。
本書既可作為高等學校計算機科學與技術、信息安全、網絡工程、
軟件工程等相關專業的本/專科生教材，又適合作為計算機愛好者的自學讀物。

田俊峰

從事分佈計算、網絡安全與可信計算等方向的教學和科研工作。
已經出版的著作：
1、《主觀邏輯及其應用》9787030458070；
2、《可信計算與信任管理》9787030418173；
3、《網絡攻擊原理與實踐》9787040341621。

何欣楓

主要研究方向為網絡與信息安全、雲計算安全、可信計算等。
參編教材2部，主持河北省自然科學基金項目2項，河北省研究生教學案例庫項目一項。

第1章計算機科學概念辨識1 
1.1計算機與計算科學1 
1.1.1大眾眼中的計算機1 
1.1.2計算機如何計算2 
1.1.3計算科學及其研究領域4 
1.2計算簡史4 
1.2.1古典計算4 
1.2 .2機械計算6 
1.2.3電子計算8 
1.3電子計算機的分類15 
1.3.1分類依據與方法15 
1.3.2微型計算機16 
1.3.3級計算機19 
1.3.4摩爾定律22 
1.4計算機體系結構23 
1.4. 1馮·諾依曼式計算機23 
1.4.2哈結構25 
1.4.3非馮·諾依曼化計算機26 
1.5計算機在中國26 
1.5.1我國計算機技術的發展26 
1.5.2國產微處理器28 
1.5 .3國產級計算機29 
閱讀材料33 
練習題33 

第2章存儲程序35 
2.1存儲35 
2.1.1存儲概述35 
2.1.2存儲的分類35 
2.1.3存儲層次38 
2.2程序39 
2.2.1計算機程序39 
2.2.2程序設計語言分類40 
2.2.3常用程序設計語言43 
2.2.4 Debug與IDE 47 
2.3存儲程序49 
2.3.1存儲程序原理49 
2.3.2存儲程序的改進51 
2.4計算機系統54 
2.4.1計算機硬件54 
2.4.2計算機軟件56 
2.4.3硬件與軟件之間的關係56 
閱讀材料59 
練習題59 

第3章算法60 
3.1基本概念60 
3.1.1算法的定義60 
3.1.2算法的特徵60 
3.1.3算法的評價61 
3.1.4算法的分類61 
3.1.5算法的表示方法62 
3.2解空間搜索65 
3.3窮舉算法66 
3.4分治算法68 
3.5貪心算法71 
3.6動態規劃72 
3.7智能優化算法73 
3.7.1模擬火算法74 
3.7.2遺傳算法75 
3.7.3蟻算法77 
3.7.4隨機算法79 
3.8 Online算法81 
3.9算法與圖靈機82 
閱讀材料84 
練習題84 

第4章計算機問題求解87 
4.1量化的世界87 
4.1.1量化的概念87 
4.1.2量化世界87 
4.1.3量化自我90 
4.2科學思維91 
4.2.1理論思維92 
4.2.2實驗思維94 
4.2.3計算思維95 
4.2.4大數據思維100 
4.2.5結構思維102 
4.2.6歷史思維102 
4.3抽象與推理103 
4.3.1抽象103 
4.3.2邏輯推理105 
閱讀材料108 
練習題108 

第5章學科知識體系110 
5.1專業規範110 
5.1.1國外課程體系設計110 
5.1.2國內培養方案簡介112 
5.2信息與數據119 
5.2.1數制系統119 
5.2.2數值信息的二值化122 
5.2.3文字的二值化125 
5.2.4聲音的二值化127 
5.2.5圖像、圖形的二值化128 
5.2.6數據結構130 
5.2.7數據庫系統131 
5.3作系統135 
5.3.1概念及發展史135 
5.3.2通用作系統137 
5.3.3作系統的功能及組成140 
5.4計算機網絡與Internet 141 
5.4.1數據通信與計算機網絡141 
5.4.2因特網142 
5.4 .3網絡應用143 
5.5信息安全145 
5.5.1信息安全概念與目標145 
5.5.2安全需求146 
5.5.3信息安全事件分類147 
5.5.4信息安全事件分級160 
5.5.5信息安全方法160 
5.5.6信息安全法規161 
5.6軟件工程163 
5.6.1軟件危機163 
5.6.2軟件生命週期164 
5.6.3軟件工程方法165 
5.6.4人月神話168 
5.7並行與分佈式計算169 
5.7.1並行計算169 
5.7. 2分佈式計算170 
5.8人工智能174 
5.8.1基本概念174 
5.8.2人工智能發展史177 
5.8.3圖靈測試178 
5.8.4基礎研究技術179 
閱讀材料188 
練習題188
 
第6章計算機學科的發展趨勢189 
6.1雲計算189 
6.1.1基本概念189 
6.1.2雲計算服務模式189 
6.1.3雲計算核心技術191 
6.1.4其他類型計算192 
6.2大數據193 
6.2. 1基本概念194 
6.2.2大數據特性194 
6.2.3大數據關鍵技術195 
6.3物聯網197 
6.3.1基本概念197 
6.3.2關鍵技術及典型應用198 
6.4新興計算201 
6.4.1量子計算201 
6.4. 2光子計算202 
6.4.3生物計算203 
閱讀材料204 
練習題204