信息與智能科學導論

本書從計算思維的角度介紹電腦硬件和軟件系統、電腦網絡、信息安全、Python程序設計、文檔處理與排版、數據處理與分析、數據庫技術和演示文稿設計等內容，以及物聯網、雲計算、大數據和人工智能等新一代信息技術。本書還配有相應的實驗和課後習題。

作者任教於天津科技大學，講授《大學計算機基礎》、《C語言程序設計》、《visual Basic語言》、《visual Foxpro語言》等課程。多年來主編出版教材十餘部。

第1章計算機系統概述\t1

1.1計算思維與計算1

1.1.1計算思維概述1

1.1.2計算思維與各學科的關係2

1.1.3信息技術與智能科學2

1.1.4計算工具的發展3

1.1 .5元器件的發展5

1.2數據編碼6

1.2.1進位計數制6

1.2.2不同進制數的轉換7

1.2.3二進制與元器件9

1.2.4存儲單位關係10

1.2.5二進制與數字的表示10

1.2.6計算機中的字符編碼11

1.2.7計算機中的漢字編碼12

1.2.8圖像的數字化編碼14

1.2.9聲音的數字化編碼15

1.2.10數據壓縮技術15

1.3計算機體系結構17

1.3.1圖靈與圖靈機17

1.3.2馮諾依曼計算機結構18

1.3.3存儲程序控制原理20

1.4現代計算機結構20

1.4.1微型計算機結構20

1.4.2主板21

1.4.3微處理器21

1.4.4計算機存儲體系23

1.4 .5輸入設備和輸出設備28

1.4.6選購計算機策略32

小結33

習題33

第2章計算機軟件系統38

2.1軟件系統概述38

2.1.1軟件與硬件的關係38

2.1.2系統軟件38

2.1.3應用軟件40

2.2操作系統40

2.2.1進程管理40

2.2.2存儲管理42

2.2.3磁盤和文件管理42

2.2.4設備管理44

2.3操作系統的高級應用45

2.3.1單機多系統45

2.3.2備份和還原操作系統45

2.4虛擬機和Linux操作系統46

2.4.1虛擬機46

2.4.2 Linux操作系統47

2.4.3使用虛擬機安裝Linux操作系統50

2.4.4優麒麟操作系統的使用54

小結60

實驗1 60

實驗2 61

習題62

第3章計算機網絡技術64

3.1網絡概述64

3.1.1網絡的定義64

3.1.2網絡的主要功能64

3.1.3網絡的發展歷史64

3.2網絡分類65

3.2.1從網絡地理範圍分類65

3.2.2從網絡使用範圍分類66

3.2.3從網絡拓撲結構分類67

3.3網絡體系結構和協議69

3.3.1網絡體系結構69

3.3.2 TCP/IP 70

3.4 TCP/IP的網絡訪問層71

3.4.1網絡傳輸介質71

3.4.2數據傳輸與控制74

3.4.3硬件設備76

3.5 TCP/IP的網絡層77

3.5.1 IP地址77

3.5.2 IP地址的分層結構78

3.5.3特殊IP地址78

3.5.4 Ping命令78

3.5.5路由器80

3.6 TCP/IP的傳輸層80

3.7 TCP/IP的應用層80

3.7.1客戶機/服務器工作模式81

3.7. 2端口號81

3.7.3 DNS域名82

3.7.4 WWW服務84

3.7.5電子郵件85

3.7.6 FTP與文件的上傳下載86

3.7.7遠程登錄與遠程桌面87

3.8局域網接入Internet 89

3.9信息檢索93

3.9.1光盤數據庫檢索系統93

3.9.2聯機信息檢索系統94

3.9.3網絡信息檢索95

3.10互聯網+創新創業96

小結97

實驗97

習題98

第4章信息安全技術102

4.1信息安全概述102

4.1.1信息安全的含義102

4.1.2信息安全的風險來源103

4.2信息安全防範措施104

4.2.1數據備份104

4.2.2雙機熱備份106

4.2.3數據加密107

4.2. 4數字簽名111

4.2.5身份認證113

4.2.6防火牆115

4.2.7漏洞、後門、補丁程序和安全衛士118

4.2.8提高物理安全119

4.3計算機病毒和木馬120

4.3.1病毒概述120

4.3.2病毒的傳播途徑122

4.3.3病毒防治122

4.3.4木馬123

4.4信息社會的道德規範124

4.5知識產權保護124

小結125

實驗126

習題126

第5章Python語言程序設計130

5.1 Python語言簡介130

5.2 Python語言編程基礎131

5.2.1標識符和關鍵字131

5.2.2變量132

5.2.3數據類型133

5.2.4運算符和表達式133

5.3程序設計137

5.3.1順序結構137

5.3.2選擇結構139

5.3.3循環結構142

5.3.4海龜圖形程序設計146

小結148

習題148

第6章物聯網導論153

6.1物聯網概述153

6.1.1物聯網的定義153

6.1.2物聯網的體系結構153

6.2感知層相關技術155

6.2.1無線射頻識別技術155

6.2.2二維條形碼156

6.2.3傳感器技術157

6.2 .4定位技術157

6.3網絡層相關技術159

6.3.1.移動通信系統159

6.3.2 ZigBee 160

6.4物聯網應用案例161

6.4.1智能家居161

6.4.2智能交通163

小結164

習題164

第7章云計算導論166

7.1雲計算概述166

7.1.1雲計算的由來166

7.1.2身邊的雲計算166

7.1.3雲計算概念及特徵168

7.1.4雲計算業務模型169

7.1.5國內外知名云171

7.2雲計算技術基礎172

7.2.1雲計算硬件技術基礎172

7.2.2分佈式技術173

7.2.3虛擬化技術174

7.3雲計算應用實踐176

7.3.1雲計算典型案例176

7.3.2雲計算應用實踐178

7.3.3虛擬機與虛擬操作系統180

小結181

習題181

第8章大數據導論183

8.1大數據概論183

8.1.1數據的類型183

8.1.2大數據產生的背景186

8.1.3大數據概念和特徵186

8.2大數據的處理流程187

8.2.1數據採集與預處理187

8.2.2數據管理192

8.2 .3數據處理193

8.2.4數據可視化196

8.3大數據的應用領域197

小結200

實驗1 200

實驗2 203

實驗3 205

習題206

第9章人工智能導論209

9.1人工智能概述209

9.1.1人工智能的起源209

9.1.2人工智能的定義210

9.1.3人工智能的三次浪潮210

9.1.4人工智能的發展趨勢211

9.2人工智能的流派212

9.2.1符號主義212

9.2.2連接主義213

9.2.3行為主義214

9.2.4其他流派214

9.3人工智能的研究領域215

9.3.1概念表示215

9.3.2知識表示216

9.3.3專家系統218

9.3.4知識圖譜219

9.3.5搜索技術220

9.3.6機器學習222

9.3.7人工神經網絡與深度學習224

9.4機器學習算法及其在Python中的應用228

9.4.1機器學習、深度學習、強化學習228

9.4.2使用Python進行機器學習229

9.4.3有監督學習的K-近鄰算法229

9.4.4無監督學習的K-均值算法230

9.5雲計算、大數據與人工智能的關係231

小結232

實驗1 232

實驗2 233

習題234

第10章文檔處理與排版237

10.1樣式237

10.1.1套用內置樣式237

10.1.2創建新樣式237

10.1.３管理樣式239

10.2項目符號、編號與多級列表239

10.2.1項目符號239

10.2.2編號240

10.2.3多級列表241

10.3題註和交叉引用244

10.3.1插入題註244

10.3.2交叉引用245

10.4腳註與尾註246

10.4.1添加腳註246

10.4.2添加尾註247

10.4.3管理腳註和尾註247

10.5分欄248

10.6頁眉、頁腳和頁碼248

10.6.1設置頁眉、頁腳和頁碼249

10.6.2分節設置不同的頁眉和頁腳251

10.7編制目錄252

10.7.1根據樣式自動生成目錄252

10.7.2大綱目錄253

10.7.3管理目錄254

10.8郵件合併255

10.9使用Visio繪製流程圖256

小結258

實驗1 258

實驗2 259

實驗3 261

習題262

第11章數據處理與分析266

11.1輸入特殊數據266

11.1.1文本型數據266

11.1.2數值型數據266

11.1.3日期型數據266

11.2高級編輯技巧267

11.2.1填充267

11.2.2選擇性粘貼269

11.2.3查找和替換269

11.2.4條件格式271

11.3 Excel中的公式272

11.3.1運算符與表達式272

11.3.2輸入公式272

11.4單元格引用273

11.4.1相對地址引用273

11.4.2絕對地址引用273

11.4.3混合地址引用273

11.4.4跨表引用274

11.5函數274

11.5.1 MAX函數274

11.5.2 MIN函數274

11.5.3 AVERAGE函數275

11.5.4 SUM函數275

11.5.5 IF函數275

11.5.6 SUMIF函數276

11.5.7 AVERAGEIF函數276

11.5.8 COUNT函數277

11.5.9 COUNTA函數277

11.5.10 COUNTIF函數277

11.6圖表278

11.6.1創建圖表278

11.6.2編輯圖表279

11.7數據分析282

11.7.1數據的排序282

11.7.2數據篩選284

11.7.3數據有效性286

11.7.4分類匯總287

11.7.5數據透視表289

小結292

實驗1 292

實驗2 294

習題297

第12章數據庫技術基礎303

12.1數據庫概述303

12.1.1數據庫體系結構303

12.1.2概念模型304

12.1.3關係模型306

12.2關係數據庫306

12.2.1關係術語307

12.2.2關係完整性308

12.3 Microsoft Access 2010簡介308

12.4數據庫的基本操作309

12.4.1創建數據庫309

12.4.2創建表310

12.4.3數據記錄操作315

12.4.4定義表之間的關係316

12.5查詢317

12.5.1選擇查詢317

12.5.2交叉表查詢318

12.5.3 SQL語言319

小結323

實驗323

習題326

第13章演示文稿設計329

13.1幻燈片版式329

13.2幻燈片主題和母版329

13.2.1主題329

13.2.2幻燈片母版330

13.3添加元素331

13.3.1添加音頻331

13.3.2添加視頻332

13.3.3添加SmartArt圖示332

13.3.4添加圖表333

13.4幻燈片動畫333

13.5動畫刷335

13.6創建交互式演示文稿336

13.6.1創建超鏈接336

13.6.2添加動作按鈕336

13.7幻燈片放映337

13.7 .1幻燈片的切換方式337

13.7.2設置放映方式338

13.7.3控制幻燈片放映338

13.7.4設置排練計時339

13.8演示文稿的設計理念340

小結340

實驗341

習題341