计算机科学与程序设计导论

\n

\n

第一篇计算机科学核心知识

\n

第1章计算机模型和历史5

\n

1.1起源和驱动力5

\n

1.2图灵模型5

\n

1.2.1可编程数据处理机5

\n

1.2.2通用图灵机6

\n

1.3冯·诺依曼模型8

\n

1.3.1冯氏架构组成8

\n

1.3.2存储程序9

\n

1.3.3顺序执行9

\n

1.4计算机的发展历史10

\n

1.4.1机械计算机时代11

\n

1.4.2电子计算机诞生11

\n

1.4.3电子计算机的发展11

\n

1.4.4未来计算机12

\n

1.5术语表13

\n

1.6练习13

\n

第2章数据化和数据的运算15

\n

2.1现实世界和计算机世界15

\n

2.1.1对现实世界的思考15

\n

2.1.2现实世界和计算机世界的模型映射15

\n

2.1.3对数据化的思考16

\n

2.1.4数据类型16

\n

2.1.5比特和位模式存储16

\n

2.2数据化17

\n

2.2.1数值的数据化17

\n

2.2.2文本的数据化23

\n

2.2.3音频的数据化24

\n

2.2.4图像和视频的数据化26

\n

2.3数据的运算28

\n

2.3.1逻辑运算28

\n

2.3.2移位运算29

\n

2.3.3算术运算30

\n

2.4术语表31

\n

2.5练习31

\n

2.6附录33

\n

第3章程序的运行与硬件34

\n

3.1程序与硬件34

\n

3.1.1程序与指令34

\n

3.1.2硬件工作流程分析34

\n

3.2计算机硬件系统35

\n

3.2.1中央处理单元36

\n

3.2.2主存储器38

\n

3.2.3辅助存储器40

\n

3.2.4输入输出设备41

\n

3.3硬件子系统的互连41

\n

3.3.1存储器与CPU的连接41

\n

3.3.2设备的连接42

\n

3.3.3输入输出设备的寻址42

\n

3.4程序的执行42

\n

3.4.1内存空间分配42

\n

3.4.2装载44

\n

3.4.3运行44

\n

3.4.4结束45

\n

3.5简单计算机举例45

\n

3.5.1简单计算机架构46

\n

3.5.2指令和指令集46

\n

3.5.3一个程序例子的分析47

\n

3.5.4指令周期分解47

\n

3.6术语表50

\n

3.7练习50

\n

第4章操作系统53

\n

4.1操作系统的定义53

\n

4.1.1定义53

\n

4.1.2系统启动54

\n

4.2分类和常用操作系统54

\n

4.2.1主要分类54

\n

4.2.2常见操作系统56

\n

4.3操作系统内核组成57

\n

4.3.1进程管理57

\n

4.3.2内存管理60

\n

4.3.3文件管理61

\n

4.3.4设备管理62

\n

4.3.5用户界面64

\n

4.4术语表64

\n

4.5练习65

\n

第5章算法和程序设计语言67

\n

5.1算法67

\n

5.1.1算法定义和特征67

\n

5.1.23种结构67

\n

5.1.3算法的表示68

\n

5.1.4基本算法69

\n

5.1.5子程序74

\n

5.1.6迭代和递归74

\n

5.2程序设计语言76

\n

5.2.1演化和分类76

\n

5.2.2编译和解释77

\n

5.2.3程序设计模式78

\n

5.2.4编程的共同概念80

\n

5.3术语表81

\n

5.4练习82

\n

5.5附录83

\n

第6章数据结构85

\n

6.1抽象数据类型85

\n

6.1.1抽象数据类型定义85

\n

6.1.2抽象数据类型模型86

\n

6.1.3数据结构类型87

\n

6.2线性结构88

\n

6.2.1线性表88

\n

6.2.2队列91

\n

6.2.3栈93

\n

6.2.4字符串93

\n

6.2.5数组96

\n

6.3树结构98

\n

6.3.1树的定义98

\n

6.3.2二叉树的定义与存储99

\n

6.3.3二叉树应用——哈夫曼树100

\n

6.4图结构101

\n

6.5术语表104

\n

6.6练习106

\n

第7章数据库109

\n

7.1何谓数据库109

\n

7.1.1定义109

\n

7.1.2平面文件和数据库109

\n

7.1.3数据库管理系统110

\n

7.2数据库体系结构111

\n

7.2.1内层111

\n

7.2.2概念层111

\n

7.2.3外层111

\n

7.3数据库模型分类112

\n

7.3.1层次模型112

\n

7.3.2网状模型113

\n

7.3.3关系模型113

\n

7.4关系数据库模型114

\n

7.4.1关系定义114

\n

7.4.2关系的操作114

\n

7.4.3完整性约束115

\n

7.5SQL116

\n

7.5.1单关系的操作116

\n

7.5.2多关系的操作117

\n

7.6术语表118

\n

7.7练习118

\n

第8章软件工程121

\n

8.1软件危机和软件工程121

\n

8.1.1软件危机121

\n

8.1.2软件工程的定义122

\n

8.2软件生命周期122

\n

8.2.1瀑布模型122

\n

8.2.2增量模型123

\n

8.3系统分析与设计124

\n

8.3.1面向过程分析与设计124

\n

8.3.2面向对象分析与设计125

\n

8.4编码实现131

\n

8.4.1编码131

\n

8.4.2软件质量评估131

\n

8.5测试132

\n

8.5.1黑盒测试132

\n

8.5.2白盒测试132

\n

8.6文档133

\n

8.7术语表133

\n

8.8练习134

\n

第9章计算机网络136

\n

9.1基本概念136

\n

9.1.1定义136

\n

9.1.2分类137

\n

9.1.3网络的拓扑模型138

\n

9.1.4分组交换网142

\n

9.2TCP/IP体系结构143

\n

9.2.1TCP/IP模型144

\n

9.2.2数据分组的传递145

\n

9.3TCP、UDP和端口146

\n

9.3.1TCP147

\n

9.3.2UDP147

\n

9.3.3端口148

\n

9.4WWW服务原理149

\n

9.4.1World Wide Web149

\n

9.4.2Web的运行方式149

\n

9.4.3Web浏览器149

\n

9.4.4URL150

\n

9.5Socket编程模型150

\n

9.5.1基于Socket的TCP编程模型151

\n

9.5.2基于Socket的UDP编程模型152

\n

9.6术语表153

\n

9.7练习154

\n

第二篇程序设计核心知识

\n

第10章程序之道159

\n

10.1什么是程序159

\n

10.1.1可编程处理机模型和IPO159

\n

10.1.2第一个程序160

\n

10.2自然语言和形式语言161

\n

10.2.1自然语言161

\n

10.2.2形式语言161

\n

10.3程序的结构161

\n

10.3.1生活中事情的分解162

\n

10.3.2概念抽象和映射163

\n

10.3.3程序结构模型164

\n

10.4Python简介164

\n

10.4.1Python发展历程和特性164

\n

10.4.2Python安装165

\n

10.4.3运行Python166

\n

10.5术语表169

\n

10.6练习169

\n

第11章语句、表达式和变量171

\n

11.1语句171

\n

11.1.1Python中的语句171

\n

11.1.2赋值语句172

\n

11.2表达式173

\n

11.2.1何谓表达式173

\n

11.2.2表达式的构成173

\n

11.3变量与常量173

\n

11.3.1变量和常量定义173

\n

11.3.2标识符174

\n

11.3.3数值类型174

\n

11.3.4字符串类型175

\n

11.4运算符175

\n

11.4.1算术运算符176

\n

11.4.2关系运算符177

\n

11.4.3逻辑运算符177

\n

11.4.4赋值运算符178

\n

11.4.5其他运算符179

\n

11.4.6运算符的优先级180

\n

11.5术语表181

\n

11.6练习181

\n

第12章函数183

\n

12.1对函数的思考183

\n

12.1.1事情、函数、过程和算法183

\n

12.1.2函数的结构183

\n

12.2参数和参数传递184

\n

12.2.1形式参数和实际参数184

\n

12.2.2参数传递185

\n

12.2.3参数分类186

\n

12.3变量的作用域189

\n

12.4子函数与函数调用193

\n

12.4.1子函数193

\n

12.4.2函数调用和栈193

\n

12.5语句的3种结构196

\n

12.5.1过程、步骤和语句之间的关系196

\n

12.5.2选择结构196

\n

12.5.3循环结构198

\n

12.6术语表199

\n

12.7练习200

\n

第13章常用数据结构201

\n

13.1列表201

\n

13.1.1列表定义201

\n

13.1.2列表的主要操作202

\n

13.1.3多维列表205

\n

13.2元组205

\n

13.2.1元组的定义205

\n

13.2.2元组的主要操作205

\n

13.2.3列表和元组的区别206

\n

13.3集合207

\n

13.3.1集合的定义207

\n

13.3.2集合的主要操作207

\n

13.4字典209

\n

13.4.1字典的定义209

\n

13.4.2字典的主要操作209

\n

13.5术语表210

\n

13.6练习210

\n

第14章模块、文件、输入和输出212

\n

14.1Python程序的组织结构212

\n

14.1.1模块和文件212

\n

14.1.2import语句212

\n

14.1.3from…import语句213

\n

14.1.4基于包和模块的程序组织214

\n

14.2输入和输出215

\n

14.3文件216

\n

14.3.1数据的持久化216

\n

14.3.2Python中的文件操作216

\n

14.4术语表219

\n

14.5练习219

\n

第15章面向对象编程221

\n

15.1面向对象思想221

\n

15.1.1面向对象和面向过程221

\n

15.1.2use a、has a和is a关系223

\n

15.2类和对象225

\n

15.2.1类、对象、属性和方法225

\n

15.2.2类的定义225

\n

15.3继承227

\n

15.3.1Python继承实现227

\n

15.3.2多继承229

\n

15.4多态230

\n

15.4.1方法重载230

\n

15.4.2方法覆盖231

\n

15.5术语表232

\n

15.6练习232

\n

第16章异常和调试233

\n

16.1异常233

\n

16.1.1异常处理233

\n

16.1.2抛出异常235

\n

16.1.3try…finally236

\n

16.1.4with语句236

\n

16.1.5自定义异常237

\n

16.2测试概念237

\n

16.3调试概念238

\n

16.4术语表239

\n

16.5练习239

\n

第17章综合应用案例241

\n

17.1需求分析241

\n

17.1.1用户需求241

\n

17.1.2系统需求分析241

\n

17.2系统设计248

\n

17.2.1设计决策和技术选择248

\n

17.2.2系统设计概述248

\n

17.2.3核心算法描述256

\n

17.3编码实现259

\n

17.3.1面向过程259

\n

17.3.2面向对象259

\n