《计算机科学导论》是国外计算机等IT相关专业本科生的一本基础课教材，也是一本非常经典的计算机入门读物。作为一本百科全书式的计算机专业基础入门读物，书中涉及计算机科学的方方面面。虽然读者对象是计算机专业的学生，但这本书深入浅出，引人入胜，勾画出计算机科学体系的框架，为有志于IT行业的学生奠定计算机科学知识的基础，架设进一步深入专业理论学习的桥梁。
出版者的话
译者序
前言
第1章 绪论1
1.1 图灵模型1
1.1.1 数据处理器1
1.1.2 可编程数据处理器2
1.1.3 通用图灵机3
1.2 冯·诺依曼模型3
1.2.1 4个子系统3
1.2.2 存储程序概念4
1.2.3 指令的顺序执行4
1.3 计算机组成部分4
1.3.1 计算机硬件4
1.3.2 数据4
1.3.3 计算机软件5
1.4 历史6
1.4.1 机械计算机器（1930年以前）6
1.4.2 电子计算机的诞生（1930～1950年）7
1.4.3 计算机的诞生（1950年至今）7
1.5 计算机科学作为一门学科8
1.6 课程纲要8
1.6.1 第一部分：数据的表示与运算8
1.6.2 第二部分：计算机硬件8
1.6.3 第三部分：计算机软件8
1.6.4 第四部分：数据组织与抽象9
1.6.5 第五部分：高级话题9
1.6.6 第六部分：社交媒体和社会话题9
1.7 章末材料9
1.8 练习10
第2章 数字系统11
2.1 引言11
2.2 位置化数字系统11
2.2.1 十进制系统12
2.2.2 二进制系统13
2.2.3 十六进制系统14
2.2.4 八进制系统15
2.2.5 4种位置化数字系统小结16
2.2.6 转换16
2.3 非位置化数字系统21
2.4 章末材料22
2.5 练习23
第3章 数据存储27
3.1 数据类型27
3.1.1 计算机内部的数据28
3.1.2 数据压缩28
3.1.3 错误检测和纠正29
3.2 存储数字29
3.2.1 存储整数29
3.2.2 3种系统的比较34
3.2.3 实数35
3.3 存储文本41
3.3.1 代码41
3.4 存储音频42
3.4.1 采样42
3.4.2 量化42
3.4.3 编码43
3.4.4 声音编码标准43
3.5 存储图像43
3.5.1 光栅图43
3.5.2 矢量图44
3.6 存储视频45
3.7 章末材料45
3.8 练习47
第4章 数据运算50
4.1 逻辑运算50
4.1.1 位层次上的逻辑运算 50
4.1.2 模式层次上的逻辑运算52
4.2 移位运算54
4.2.1 逻辑移位运算54
4.3 算术运算56
4.3.1 整数的算术运算56
4.3.2 实数的算术运算58
4.4 章末材料58
4.5 练习59
第5章 计算机组成61
5.1 引言61
5.2 中央处理单元61
5.2.1 算术逻辑单元62
5.2.2 寄存器62
5.2.3 控制单元63
5.3 主存储器63
5.3.1 地址空间63
5.3.2 存储器的类型64
5.3.3 存储器的层次结构65
5.3.4 高速缓冲存储器65
5.4 输入/输出子系统66
5.4.1 非存储设备66
5.4.2 存储设备66
5.5 子系统的互连70
5.5.1 CPU和存储器的连接70
5.5.2 I/O设备的连接71
5.5.3 输入／输出设备的寻址73
5.6 程序执行74
5.6.1 机器周期74
5.6.2 输入／输出操作75
5.7 不同的体系结构77
5.7.1 CISC77
5.7.2 RISC77
5.7.3 流水线77
5.7.4 并行处理78
5.8 简单计算机79
5.8.1 CPU80
5.8.2 主存80
5.8.3 输入/输出子系统80
5.8.4 指令集81
5.8.5 处理指令82
5.8.6 存储程序和数据83
5.8.7 指令周期83
5.8.8 另一个例子85
5.8.9 可重用性87
5.9 章末材料87
5.10 练习89
第6章 计算机网络和因特网92
6.1 引言92
6.1.1 网络92
6.1.2 因特网93
6.1.3 硬件和软件95
6.1.4 协议分层95
6.1.5 TCP/IP协议族97
6.2 应用层99
6.2.1 提供服务100
6.2.2 应用层模式100
6.2.3 标准客户机-服务器应用101
6.2.4 文件传输协议103
6.2.5 电子邮件104
6.2.6 TELNET105
6.2.7 安全外壳106
6.2.8 域名系统106
6.2.9 端到端模式108
6.3 传输层109
6.3.1 传输层服务110
6.3.2 传输层协议111
6.4 网络层111
6.4.1 网络层提供的服务112
6.4.2 网络层协议114
6.5 数据链路层116
6.5.1 节点和链接117
6.5.2 局域网118
6.5.3 广域网120
6.6 物理层122
6.6.1 数据和信号122
6.6.2 数字化传输124
6.6.3 模拟传输124
6.7 传输介质125
6.7.1 导向介质125
6.7.2 非导向介质：无线126
6.8 章末材料127
6.9 练习129
第7章 操作系统132
7.1 引言132
7.1.1 操作系统132
7.1.2 自举过程133
7.2 演化133
7.2.1 批处理系统133
7.2.2 分时系统133
7.2.3 个人系统134
7.2.4 并行系统134
7.2.5 分布式系统134
7.2.6 实时系统134
7.3 组成部分134
7.3.1 用户界面135
7.3.2 内存管理器135
7.3.3 进程管理器138
7.3.4 文件管理器142
7.4 主流操作系统142
7.4.1 UNIX143
7.4.2 Linux144
7.4.3 Windows144
7.5 章末材料145
7.6 练习147
第8章 算法149
8.1 概念149
8.1.1 非正式定义149
8.1.2 示例149
8.1.3 定义动作151
8.1.4 细化151
8.1.5 泛化152
8.2 三种结构152
8.2.1 顺序152
8.2.2 判断152
8.2.3 循环152
8.3 算法的表示153
8.3.1 UML153
8.3.2 伪代码153
8.4 更正式的定义155
8.4.1 定义良好156
8.4.2 明确步骤156
8.4.3 产生结果156
8.4.4 在有限的时间内终止156
8.5 基本算法156
8.5.1 求和156
8.5.2 乘积157
8.5.3 最大和最小157
8.5.4 排序157
8.5.5 查找161
8.6 子算法163
8.6.1 结构图163
8.7 递归164
8.7.1 迭代的定义164
8.7.2 递归的定义164
8.8 章末材料166
8.9 练习167
第9章 程序设计语言170
9.1 演化170
9.1.1 机器语言170
9.1.2 汇编语言171
9.1.3 高级语言171
9.2 翻译172
9.2.1 编译172
9.2.2 解释172
9.2.3 翻译过程173
9.3 编程模式173
9.3.1 过程式模式174
9.3.2 面向对象模式176
9.3.3 函数式模式177
9.3.4 声明式模式179
9.4 共同概念179
9.4.1 标识符179
9.4.2 数据类型179
9.4.3 变量180
9.4.4 字面值180
9.4.5 常量181
9.4.6 输入和输出181
9.4.7 表达式181
9.4.8 语句182
9.4.9 子程序184
9.5 章末材料187
9.6 练习188
第10章 软件工程191
10.1 软件生命周期191
10.1.1 开发过程模型191
10.2 分析阶段192
10.2.1 面向过程分析192
10.2.2 面向对象分析193
10.3 设计阶段194
10.3.1 面向过程设计194
10.3.2 面向对象设计195
10.4 实现阶段195
10.4.1 语言的选择196
10.4.2 软件质量196
10.5 测试阶段197
10.5.1 白盒测试197
10.5.2 黑盒测试199
10.6 文档199
10.6.1 用户文档199
10.6.2 系统文档199
10.6.3 技术文档200
10.7 章末材料200
10.8 练习201
第11章 数据结构203
11.1 数组203
11.1.1 数组名与元素名205
11.1.2 多维数组205
11.1.3 存储配置205
11.1.4 数组操作206
11.1.5 字符串207
11.1.6 数组的应用207
11.2 记录208
11.2.1 记录名与域名208
11.2.2 记录与数组的比较208
11.2.3 记录数组209
11.2.4 数组与记录数组209
11.3 链表209
11.3.1 数组与链表210
11.3.2 链表名与节点名211
11.3.3 链表操作211
11.3.4 链表的应用218
11.4 章末材料218
11.5 练习219
第12章 抽象数据类型221
12.1 背景221
12.1.1 简单抽象数据类型221
12.1.2 复杂抽象数据类型222
12.1.3 定义222
12.1.4 抽象数据类型的模型222
12.1.5 实现223
12.2 栈223
12.2.1 栈的操作223
12.2.2 栈的抽象数据类型224
12.2.3 栈的应用224
12.2.4 栈的实现226
12.3 队列227
12.3.1 队列的操作227
12.3.2 队列的抽象数据类型228
12.3.3 队列的应用229
12.3.4 队列的实现230
12.4 广义线性表230
12.4.1 广义线性表的操作231
12.4.2 广义线性表的抽象数据类型232
12.4.3 广义线性表的应用233
12.4.4 广义线性表的实现234
12.5 树234
12.5.1 二叉树235
12.5.2 二叉树的操作236
12.5.3 二叉树的应用237
12.5.4 二叉树的实现238
12.5.5 二叉搜索树238
12.6 图240
12.7 章末材料240
12.8 练习242
第13章 文件结构244
13.1 引言244
13.1.1 顺序存取244
13.1.2 随机存取244
13.2 顺序文件245
13.2.1 更新顺序文件245
13.3 索引文件246
13.3.1 倒排文件247
13.4 散列文件247
13.4.1 散列方法248
13.4.2 冲突249
13.5 目录251
13.5.1 UNIX操作系统中的目录251
13.6 文本文件与二进制文件252
13.6.1 文本文件253
13.6.2 二进制文件253
13.7 章末材料253
13.8 练习255
第14章 数据库257
14.1 引言257
14.1.1 定义257
14.1.2 数据库的优点257
14.1.3 数据库管理系统258
14.2 数据库体系结构259
14.2.1 内层259
14.2.2 概念层259
14.2.3 外层259
14.3 数据库模型259
14.3.1 层次模型259
14.3.2 网状模型260
14.3.3 关系模型260
14.4 关系数据库模型260
14.4.1 关系260
14.4.2 关系的操作261
14.5 数据库设计265
14.5.1 实体关系模型266
14.5.2 从E-R图到关系266
14.5.3 规范化267
14.6 其他数据库模型268
14.6.1 分布式数据库268
14.6.2 面向对象数据库269
14.7 章末材料269
14.8 练习271
第15章 数据压缩273
15.1 引言273
15.2 无损压缩方法273
15.2.1 游程长度编码274
15.2.2 赫夫曼编码275
15.2.3 Lempel Ziv编码276
15.3 有损压缩方法279
15.3.1 图像压缩：JPEG280
15.3.2 视频压缩：MPEG282
15.3.3 音频压缩283
15.4 章末材料283
15.5 练习285
第16章 安全287
16.1 引言287
16.1.1 安全目标287
16.1.2 攻击288
16.1.3 服务和技术289
16.2 机密性289
16.2.1 对称密钥密码术290
16.2.2 非对称密钥密码术295
16.3 其他安全服务299
16.3.1 消息完整性299
16.3.2 消息验证300
16.3.3 数字签名301
16.3.4 实体验证304
16.3.5 密钥管理306
16.4 防火墙309
16.4.1 包过滤防火墙310
16.4.2 代理防火墙311
16.5 章末材料311
16.6 练习313
第17章 计算理论316
17.1 简单语言316
17.1.1 递增语句316
17.1.2 递减语句316
17.1.3 循环语句317
17.1.4 简单语言的威力317
17.2 图灵机319
17.2.1 图灵机组成部件319
17.2.2 对简单语言的模拟321
17.2.3 邱奇-图灵论题323
17.3 歌德尔数324
17.3.1 表示一个程序324
17.3.2 翻译一个数字324
17.4 停机问题325
17.4.1 停机问题是不可解的325
17.5 问题的复杂度326
17.5.1 不可解问题327
17.5.2 可解问题327
17.6 章末材料328
17.7 练习329
第18章 人工智能331
18.1 引言331
18.1.1 什么是人工智能331
18.1.2 人工智能简史331
18.1.3 图灵测试332
18.1.4 智能体332
18.1.5 编程语言332
18.2 知识表示332
18.2.1 语义网333
18.2.2 框架333
18.2.3 谓词逻辑334
18.2.4 基于规则的系统338
18.3 专家系统339
18.3.1 抽取知识339
18.3.2 抽取事实340
18.3.3 体系结构340
18.4 感知341
18.4.1 图像处理341
18.4.2 语言理解343
18.5 搜索345
18.5.1 搜索方法345
18.6 神经网络348
18.6.1 生物神经元348
18.6.2 感知器349
18.6.3 多层网络350
18.6.4 应用350
18.7 章末材料350
18.8 练习351
第19章 社交媒体导论354
19.1 引言354
19.2 Facebook355
19.2.1 梗概355
19.2.2 网页356
19.2.3 成员357
19.2.4 获取Facebook的服务358
19.2.5 朋友358
19.2.6 交换信息359
19.3 Twitter360
19.3.1 梗概360
19.3.2 页面361
19.3.3 成员361
19.3.4 获取Twitter的服务362
19.3.5 跟随以及被跟随362
19.3.6 发送推文363
19.3.7 接收推文364
19.4 章末材料364
19.5 练习365
第20章 社会和道德问题366
20.1 道德原则366
20.1.1 道德规则366
20.1.2 使用366
20.1.3 社会契约366
20.2 知识产权367
20.2.1 知识产权的类型367
20.3 隐私368
20.4 计算机犯罪368
20.4.1 攻击的类型368
20.4.2 动机369
20.4.3 攻击保护369
20.4.4 花费369
20.5 黑客369
20.6 章末材料369
20.7 练习370
附录A Unicode372
附录B UML376
附录C 伪代码384
附录D 结构图387
附录E 布尔代数和逻辑电路390
附录F C、C++和Java程序示例403
附录G 数学知识410
附录H 错误检测和纠正417
附录I 符号加绝对值整数的加减法428
附录J 实数的加减法431
缩略语434
术语表436
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