內容簡介
本書依據浙江大學計算機科學基礎課程的教學改革和實踐基礎編寫而成。本書圍繞相關數據和處理方法，通過計算系統、計算基礎、數據表示、算法基礎、語言和程式、資料庫、大數據及先進計算等內容，以“計算系統”的全新視角介紹計算機科學基礎知識。本書較為全面地介紹了各種類型的數據及其處理方法。本書的目標仍然是讓讀者系統地、全面地理解計算機及其科學基礎，理解計算機的計算對象，以及計算機能夠做什麼、不能做什麼、如何做到等，讓讀者站在一個新的高度去認識作為科學的計算機學科和作為工具的計算機的特點，領略計算機科學的無窮魅力。本書有配套的實驗指導，以幫助讀者通過自主學習提升使用計算機的技能。本書為教師和學生提供相關教案、習題參考答案以及書中用到的數據檔案。本書既可以作為大學本科的計算機科學基礎課程的教材，也可以作為計算機專業的導論課教材，也希望能夠為更全面了解計算機及計算系統的讀者所參考。
目錄
第1章 計算機系統概述 1
1.1 計算機 1
1.1.1 計算機設備 2
1.1.2 程式和軟體 2
1.2 計算機簡史 3
1.2.1 硬體史 3
1.2.2 軟體進化 4
1.3 計算機模型 5
1.4 計算機組成 8
1.4.1 處理器系統 8
1.4.2 存儲器系統 9
1.4.3 輸入、輸出系統 11
1.4.4 計算機是如何運行的 12
1.5 作業系統 13
1.5.1 計算機系統的核心 13
1.5.2 作業系統的功能和結構 14
1.5.3 檔案系統 15
1.6 計算機網路 16
1.7 數據和信息 17
1.8 計算思維 18
本章小結 19
習題1 21
第2章 計算的基礎 25
2.1 數和數據概述 25
2.2 數制 26
2.2.1 常用進制 26
2.2.2 二進制的基本運算 27
2.2.3 數制轉換 28
2.3 計算機中的數 30
2.2.1 機器數和原碼 30
2.2.2 反碼和補碼 31
2.2.3 定點和浮點數 32
2.4 計算機邏輯 33
2.4.1 數理邏輯 33
2.4.2 基本邏輯關係 34
2.4.3 邏輯代數 36
2.5 邏輯電路 37
2.5.1 門電路 37
2.5.2 加法器 38
2.5.3 存儲單元電路 39
2.5.4 積體電路 40
本章小結 41
習題2 41
第3章 數據表示 46
3.1 數據表示概述 46
3.2 文本和文檔 47
3.2.1 ASCII 47
3.2.2 Unicode編碼 48
3.2.3 漢字編碼 49
3.2.4 文檔 49
3.3 數據壓縮 50
3.3.1 霍夫曼編碼 50
3.3.2 行程長度編碼 51
3.3.3 有損壓縮 52
3.4 音頻數據 52
3.4.1 音頻數據採集 53
3.4.2 音頻數據格式 54
3.4.3 MP3 55
3.4.4 計算機語音 55
3.5 圖形和圖像 56
3.5.1 圖像的表示 56
3.5.2 3D技術 59
3.6 視頻和動畫 59
3.6.1 視頻數據 60
3.6.2 動畫 60
本章小結 61
習題3 62
第4章 算法基礎 66
4.1 算法概述 66
4.2 算法的三種結構 67
4.3 算法的表示和發現 68
4.4 算法舉例 70
4.4.1 基本算法 70
4.4.2 疊代 72
4.4.3 遞歸 72
4.4.4 排序 74
4.4.5 查找 75
4.5 算法的方法學 75
4.5.1 貪心法 76
4.5.2 分治法 76
4.5.3 動態規劃 77
4.5.4 回溯法 78
4.6 抽象數據表達 79
本章小結 81
習題4 82
第5章 計算機語言和程式 85
5.1 概述 85
5.2 程式語言 86
5.2.1 機器語言 86
5.2.2 彙編語言 87
5.2.3 面向過程的高級語言 88
5.2.4 面向對象的程式設計語言 89
5.2.5 其他語言 90
5.3 程式的程式：翻譯系統 91
5.4 高級程式語言 92
5.4.1 數據類型 92
5.4.2 基本語句 94
5.4.3 分支語句 95
5.4.4 循環語句 96
5.4.5 函式和方法 97
5.5 怎樣編寫程式 98
5.6 軟體工程 99
本章小結 101
習題5 102
第6章 資料庫 106
6.1 資料庫概述 106
6.1.1 非結構化數據 106
6.1.2 結構化數據 107
6.2 資料庫系統 108
6.3 關係資料庫 110
6.3.1 關係模型 110
6.3.2 關係運算 111
6.3.3 SQL 113
6.4 構建資料庫系統 114
6.4.1 資料庫設計 114
6.4.2 C/S結構 115
6.5 其他類型的資料庫 116
本章小結 117
習題6 118
第7章 網路與網路計算 121
7.1 通信基礎 121
7.1.1 通信介質和傳輸 121
7.1.2 調製與解調 123
7.2 網路技術 124
7.2.1 網路傳輸 124
7.2.2 網路類型和設備 125
7.2.3 網路協定 128
7.2.4 網路伺服器 129
7.3 網際網路 130
7.3.1 TCP/IP 130
7.3.2 IP網 131
7.3.3 網際網路服務 134
7.3.4 未來的網路 137
7.4 網路數據 137
7.5 雲計算 140
7.6 網路安全 141
本章小結 142
習題7 143
第8章 大數據 147
8.1 大數據概述 147
8.2 R簡介 148
8.3 大數據預處理 150
8.4 數據分析方法 151
8.4.1 聚類分析 151
8.4.2 關聯分析 153
8.4.3 回歸分析 156
8.5 數據挖掘 160
8.5.1 分類 160
8.5.2 時間序列分析 163
8.5.3 文本分析 164
8.6 大數據處理工具 166
8.6.1 Hadoop 167
8.6.2 MapRuduce 168
本章小結 169
習題8 169
第9章 先進計算 171
9.1 高性能計算 171
9.2 人工智慧 173
9.2.1 圖靈測試 173
9.2.2 推理：知識表達 174
9.2.3 神經網路 175
9.2.4 機器人 177
9.2.5 自然語言處理 177
9.3 機器學習和深度學習 178
9.3.1 機器學習 178
9.3.2 深度學習 179
9.4 虛擬現實 180
9.5 可計算理論 181
9.5.1 可計算函式 181
9.5.2 哥德爾數 182
9.5.3 圖靈機 183
9.5.3 計算複雜性 184
9.5.4 停機問題 186
本章小結 186
習題9 187
附錄A ASCII表 190
