計算思維與智能計算基礎（微課版）

本書是由長期從事電腦基礎教學和科研並具有豐富教學實踐經驗的一線教師編寫的。

全書以計算思維為導向，凝練了電腦科學與技術中相關的基本理論、基本方法和新一代智能計算技術的基本概念及應用。全書內容分為10章，介紹了計算、電腦與計算思維的基礎知識，電腦的計算基礎，電腦系統，電腦網絡與信息安全，應用電腦進行問題求解的算法設計，Python語言程序設計，以及數據庫與大數據、雲計算、人工智能和物聯網等智能計算技術。

楊麗鳳：太原理工大學計算機學院計算機基礎教學部教師。多年來，一直從事信息管理系統、數據挖掘、Web智能信息處理、系統集成等方面的科研與教學工作，取得多項重要成果。承擔了《大學計算機基礎與計算思維》等本科生課程。參與編寫了多本教材，發表了數十篇論文。

第1章 計算、計算機與計算思維　1
1．1　計算　1
1．1．1　計算的基本概念　2
1．1．2　計算工具的探索　3
1．1．3　計算模型　6
1．2　計算機　8
1．2．1　計算機的發展　8
1．2．2　計算機基礎知識　10
1．2．3　計算機的基本工作原理　15
1．3　計算思維　17
1．3．1　計算思維概述　18
1．3．2　計算思維的方法與案例　20
1．3．3　計算思維的實現　20
1．3．4　計算思維的應用　23
本章小結　25
習題1　25
第2章　計算基礎　26
2．1　0和1的思維　26
2．1．1　中國古代的0和1的思維　26
2．1．2　計算機中0和1 的思維　27
2．2　計算機中的數制與運算　28
2．2．1　數制與數制間的轉換　28
2．2．2　二進制數的運算　30
2．3　信息編碼　32
2．3．1　數值信息的表示　32
2．3．2　字符信息的編碼　35
2．3．3　漢字信息的編碼　37
2．3．4　多媒體信息的編碼　39
2．4　數據的組織與壓縮　42
2．4．1　數據的組織　42
2．4．2　數據的壓縮　43
本章小結　44
習題2　44
第3章　計算機系統　45
3．1　計算機系統概述　45
3．1．1　計算機系統的組成　45
3．1．2　計算機系統的層次結構　47
3．1．3　軟件和硬件的關係　48
3．2　硬件系統　48
3．2．1　計算機硬件組成　48
3．2．2　主機系統　50
3．2．3　外部設備　57
3．3　軟件系統　67
3．3．1　操作系統　67
3．3．2　應用軟件　76
本章小結　78
習題3　78
第4章　計算機網絡與信息安全　79
4．1　計算機網絡概述　79
4．1．1　計算機網絡的產生與發展　79
4．1．2　計算機網絡的分類與功能　81
4．1．3　計算機網絡的組成　81
4．1．4　計算機網絡的應用　86
4．2　Internet　87
4．2．1　Internet概述　87
4．2．2　Internet網絡模型　87
4．2．3　Internet接入技術　90
4．2．4　Internet基本服務　91
4．3　信息安全　93
4．3．1　信息安全概述　94
4．3．2　信息安全防護措施　95
4．3．3　計算機病毒　96
4．3．4　網絡詐騙的防範　99
本章小結　99
習題4　100
第5章　算法設計基礎　101
5．1　問題求解　102
5．2　算法概述　104
5．2．1　算法定義及其特徵　104
5．2．2　算法的描述　105
5．2．3　算法的基本結構　108
5．2．4　算法的評價標準　111
5．3　算法設計基礎　112
5．3．1　經典算法策略　112
5．3．2　常見問題算法舉例　117
本章小結　121
習題5　122
第6章　Python語言程序設計　123
6．1　程序及程序設計語言　123
6．1．1　計算機程序及程序設計　123
6．1．2　程序設計語言　124
6．1．3　Python語言簡介　125
6．2　Python語言編程基礎　128
6．2．1　Python語言書寫規範　128
6．2．2　變量、常量　128
6．2．3　數據類型　129
6．2．4　賦值語句　130
6．2．5　運算符與表達式　130
6．3　程序設計　132
6．3．1　流程控制　132
6．3．2　函數式編程　138
6．3．3　turtle繪圖程序設計　139
本章小結　142
習題6　143
第7章　數據庫與大數據　144
7．1　數據　144
7．1．1　數據　144
7．1．2　數據管理　145
7．2　數據庫　148
7．2．1　數據庫概述　149
7．2．2　數據模型　150
7．2．3　數據庫的基本操作　151
7．3　大數據　156
7．3．1　大數據概述　156
7．3．2　大數據的處理過程　157
7．3．3　大數據的典型應用　160
7．3．4　大數據Python分析實例　162
本章小結　163
習題7　164
第8章　雲計算基礎　165
8．1　雲計算概述　165
8．1．1　雲計算的概念　166
8．1．2　雲計算的發展簡史　167
8．1．3　雲計算的主要特點　167
8．1．4　雲平台的介紹　168
8．2　雲計算的基本模式　169
8．2．1　雲計算的服務模式　169
8．2．2　雲計算的核心技術　173
8．2．3　雲計算的部署模式　175
8．2．4　雲計算平台的常見服務　176
8．3　雲計算的典型應用案例　176
8．3．1　機場信息系統中的雲計算　176
8．3．2　醫院信息化建設的雲計算　178
8．3．3　廣電發展中的雲計算　179
本章小結　181
習題8　181
第9章　人工智能基礎　182
9．1　人工智能概述　182
9．1．1　人工智能的概念和判定　182
9．1．2　人工智能的發展歷程　183
9．1．3　人工智能的主流研究學派　186
9．2　人工智能的研究領域　187
9．2．1　知識表示　187
9．2．2　搜索技術　189
9．2．3　機器學習　191
9．2．4　專家系統　192
9．2．5　人工神經網絡和深度學習　193
9．3　人工智能的典型應用案例　195
9．3．1　語音識別　195
9．3．2　智能無人車　196
9．3．3　機器翻譯　197
9．3．4　圖像風格遷移　197
9．3．5　人臉識別　198
本章小結　201
習題9　202
第10章　物聯網　203
10．1　物聯網概述　203
10．1．1　身邊的物聯網　203
10．1．2　物聯網的概念　205
10．1．3　物聯網的起源和發展　205
10．1．4　物聯網的特徵　206
10．2　物聯網的體系結構　207
10．2．1　物聯網的技術體系　207
10．2．2　物聯網的工作流程　214
10．3　物聯網的典型應用　218
10．3．1　智能交通　218
10．3．2　智能物流　221
10．3．3　智能醫療　223
本章小結　226
習題10　226
參考文獻　227