内容简介

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），计算机科学领域著名的教育家和作家。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，他获得很多奖励，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。

作品目录

出版者的话
译者序
前言
第一部分基础篇
第1章全景图2
1.1计算系统2
1.1.1计算系统的分层3
1.1.2抽象4
1.2计算的历史5
1.2.1计算硬件简史5
1.2.2计算软件简史12
1.2.3预言16
1.3计算工具与计算学科16
小结18
道德问题：the Tenth Strand18
练习19
思考题20
第二部分信息层
第2章二进制数值与记数系统22
2.1数字与计算22
2.2位置记数法23
2.2.1二进制、八进制和十六进制26
2.2.2其他记数系统中的运算27
2.2.3以2的幂为基数的记数系统27
2.2.4把十进制数转换成其他数制的数29
2.2.5二进制数值与计算机29
小结31
道德问题：the Tenth Strand的知识单元31
练习33
思考题34
第3章数据表示法35
3.1数据与计算机35
3.1.1模拟数据与数字数据36
3.1.2二进制表示法38
3.2数字数据表示法39
3.2.1负数表示法39
3.2.2实数表示法42
3.3文本表示法44
3.3.1ASCII字符集45
3.3.2Unicode字符集45
3.3.3文本压缩46
3.4音频数据表示法49
3.4.1音频格式50
3.4.2MP3音频格式50
3.5图像与图形表示法51
3.5.1颜色表示法51
3.5.2数字化图像与图形52
3.5.3图形的矢量表示法53
3.6视频表示法53
小结55
道德问题：道德准则55
练习56
思考题58
第三部分硬件层
第4章门和电路60
4.1计算机和电学60
4.2门62
4.2.1非门62
4.2.2与门63
4.2.3或门63
4.2.4异或门64
4.2.5与非门和或非门64
4.2.6门处理回顾65
4.2.7具有更多输入的门65
4.3门的构造66
4.4电路67
4.4.1组合电路68
4.4.2加法器70
4.4.3多路复用器71
4.5存储器电路72
4.6集成电路73
4.7CPU芯片73
小结74
道德问题：这些违反道德规范吗？74
练习75
思考题77
第5章计算部件78
5.1独立的计算机部件78
5.2存储程序的概念82
5.2.1冯·诺伊曼体系结构82
5.2.2读取—执行周期87
5.2.3RAM和ROM88
5.2.4二级存储设备89
5.2.5触摸屏92
5.3嵌入式系统93
5.4并行体系结构94
5.4.1并行计算94
5.4.2并行硬件分类95
小结96
道德问题：数字鸿沟96
练习97
思考题98
第四部分程序设计层
第6章低级程序设计语言与伪代码102
6.1计算机操作102
6.2机器语言103
6.3一个程序实例108
6.3.1手工模拟109
6.3.2Pep／8模拟程序109
6.4汇编语言111
6.4.1Pep／8汇编语言112
6.4.2汇编器指令112
6.4.3Hello程序的汇编语言版本113
6.4.4一个新程序113
6.4.5具有分支的程序115
6.4.6具有循环的程序116
6.5表达算法118
6.5.1伪代码的功能118
6.5.2执行伪代码算法121
6.5.3写伪代码算法123
6.5.4翻译伪代码算法124
6.6测试125
小结126
道德问题：版权与软件盗版127
练习127
思考题129
第7章问题求解与算法设计130
7.1如何解决问题130
7.1.1提出问题130
7.1.2寻找熟悉的情况132
7.1.3分治法132
7.1.4算法133
7.1.5计算机问题求解过程133
7.1.6方法总结134
7.1.7测试算法135
7.2有简单参数的算法135
7.2.1带有选择的算法135
7.2.2带有循环的算法136
7.3复杂变量139
7.3.1数组139
7.3.2记录140
7.4搜索算法141
7.4.1顺序搜索141
7.4.2有序数组中的顺序搜索141
7.4.3二分检索142
7.5排序144
7.5.1选择排序144
7.5.2冒泡排序145
7.5.3插入排序147
7.6递归算法147
7.6.1子程序语句148
7.6.2递归阶乘149
7.6.3递归二分检索149
7.6.4快速排序150
7.7几个重要思想153
7.7.1信息隐蔽153
7.7.2抽象154
7.7.3事物命名155
7.7.4测试155
小结155
道德问题：开源软件156
练习157
思考题159
第8章抽象数据类型与子程序160
8.1抽象数据类型160
8.2栈161
8.3队列161
8.4列表162
8.5树164
8.5.1二叉树164
8.5.2二叉检索树165
8.5.3其他操作169
8.6图169
8.6.1创建图171
8.6.2图算法171
8.7子程序176
8.7.1参数传递177
8.7.2值参与引用参数178
小结180
道德问题：工作场所监视180
练习181
思考题183
第9章面向对象设计与高级程序设计语言184
9.1面向对象方法184
9.1.1面向对象185
9.1.2设计方法185
9.1.3一个计算机示例187
9.2翻译过程189
9.2.1编译器190
9.2.2解释器190
9.3程序设计语言的范型192
9.3.1命令式范型192
9.3.2声明式范型193
9.4高级程序设计语言的功能性194
9.4.1布尔表达式194
9.4.2数据归类196
9.4.3输入／输出结构199
9.4.4控制结构200
9.5面向对象语言的功能性204
9.5.1封装204
9.5.2类205
9.5.3继承206
9.5.4多态207
9.6过程设计与面向对象设计的区别207
小结208
道德问题：恶作剧与诈骗209
练习210
思考题212
第五部分操作系统层
第10章操作系统214
10.1操作系统的角色214
10.1.1内存、进程与CPU管理216
10.1.2批处理216
10.1.3分时217
10.1.4其他OS要素218
10.2内存管理218
10.2.1单块内存管理219
10.2.2分区内存管理220
10.2.3页式内存管理221
10.3进程管理223
10.3.1进程状态223
10.3.2进程控制块224
10.4CPU调度224
10.4.1先到先服务225
10.4.2最短作业优先226
10.4.3轮询法226
小结227
道德问题：医疗隐私——健康保险携带与责任法案228
练习229
思考题231
第11章文件系统和目录232
11.1文件系统232
11.1.1文本文件和二进制文件233
11.1.2文件类型233
11.1.3文件操作234
11.1.4文件访问235
11.1.5文件保护236
11.2目录237
11.2.1目录树237
11.2.2路径名239
11.3磁盘调度241
11.3.1先到先服务磁盘调度法242
11.3.2最短寻道时间优先磁盘调度法242
11.3.3SCAN磁盘调度法242
小结243
道德问题：选择加入和选择退出243
练习244
思考题246
第六部分应用程序层
第12章信息系统248
12.1信息管理248
12.2电子制表软件249
12.2.1电子数据表公式250
12.2.2循环引用254
12.2.3电子数据表分析254
12.3数据库管理系统255
12.3.1关系模型256
12.3.2关系257
12.3.3结构化查询语言258
12.3.4数据库设计260
12.4电子商务261
小结262
道德问题：从竞选来看政治与网络262
练习263
思考题265
第13章人工智能266
13.1思维机266
13.1.1图灵测试267
13.1.2AI问题的各个方面268
13.2知识表示268
13.2.1语义网268
13.2.2检索树271
13.3专家系统273
13.4神经网络275
13.4.1生物神经网络275
13.4.2人工神经网络276
13.5自然语言处理277
13.5.1语音合成277
13.5.2语音识别278
13.5.3自然语言理解279
13.6机器人学280
13.6.1感知—规划—执行范型280
13.6.2包孕体系结构282
13.6.3物理部件283
小结283
道德问题：从民众来看政治与网络284
练习284
思考题286
第14章模拟、图形学、游戏和其他应用287
14.1什么是模拟287
14.1.1复杂系统287
14.1.2模型288
14.1.3构造模型288
14.2特殊模型289
14.2.1排队系统289
14.2.2气象模型292
14.2.3计算生物学295
14.2.4其他模型295
14.2.5必要的计算能力296
14.3计算机图形学296
14.3.1光的工作原理297
14.3.2物体形状298
14.3.3光模拟298
14.3.4复杂对象的建模299
14.3.5让物体动起来303
14.4游戏304
14.4.1游戏的历史304
14.4.2创建虚拟世界305
14.4.3游戏设计与开发305
14.4.4游戏编程306
小结307
道德问题：游戏成瘾307
练习308
思考题309
第七部分通信层
第15章网络312
15.1连网312
15.1.1网络的类型313
15.1.2Internet连接315
15.1.3包交换317
15.2开放式系统与协议318
15.2.1开放式系统318
15.2.2网络协议319
15.2.3TCP／IP319
15.2.4高层协议320
15.2.5MIME类型321
15.2.6防火墙321
15.3网络地址322
15.4云计算324
小结325
道德问题：社交网络的影响326
练习327
思考题328
第16章万维网329
16.1Web简介329
16.1.1搜索引擎331
16.1.2即时消息331
16.1.3博客331
16.1.4cookie332
16.2HTML333
16.2.1基本的HTML格式335
16.2.2图像与链接335
16.2.3HTML5337
16.3交互式网页337
16.3.1Java小程序337
16.3.2Java服务器页338
16.4XML339
16.5社交网络341
小结342
道德问题：赌博与互联网344
练习344
思考题346
第17章计算机安全347
17.1各级安全347
17.2阻止未授权访问349
17.2.1密码349
17.2.2验证码351
17.2.3指纹分析352
17.3恶意代码352
17.3.1杀毒软件353
17.3.2安全攻击353
17.4密码学355
17.5保护你的在线信息357
17.5.1安全与可移动设备359
17.5.2维基解密359
小结360
道德问题：博客361
练习362
思考题363
第八部分总结
第18章计算的限制366
18.1硬件366
18.1.1算术运算的限制366
18.1.2部件的限制370
18.1.3通信的限制371
18.2软件372
18.2.1软件的复杂度372
18.2.2当前提高软件质量的方法373
18.2.3臭名昭著的软件错误376
18.3问题377
18.3.1算法比较377
18.3.2图灵机382
18.3.3停机问题384
18.3.4算法分类386
小结387
道德问题：Therac—25灾难剖析387
练习388
思考题389
参考文献390
索引396
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作者简介

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），计算机科学领域著名的教育家和作家。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，他获得很多奖励，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。