電腦科學導論(第2版)

本書是學習電腦專業知識的導引教材，以計算思維為導向，從不同層次和角度體現計算思維和電腦科學的核心概念與問題 。通過本書，學生可以在掌握知識的過程中，以知識、技能、能力為載體，逐步理解和掌握計算思維的基本內容和方法，領會知識背後對學科發展有深刻作用的偉大思想，激發學習興趣； 同時可以瞭解完整的專業知識體系、較深入地瞭解電腦學科的根本問題、核心概念和方法論，在後續課程中，自覺搭建整個知識體系，為提高綜合素質和能力奠定良好的基礎。 本書可以作為高等學校電腦科學與技術專業及相關專業“電腦導論”課程的教材，也可以作為對電腦專業感興趣的教師和學生的自學教材。

王文劍，女，博士，教授，博導，山西大學計算機與信息技術學院/大數據學院院長。長期從事計算機專業相關課程的教學工作，承擔“計算機導論”、“新生研討課”、“人工智能”,“高級人工智能”、“機器學習”等本科生、研究生課程的教學任務；指導國家級、省級大學生創新性實驗項目多項；承擔山西省高校教改項目6項,發表教改論文多篇；出版專著2部、教材4部；獲山西省教學成果一等獎(當年最高獎)1項，是《人工智能》山西省研究生教育精品課程負責人；在全國人才培養論壇中做大會報告2次。近年來主要從事人工智能、機器學習與數據挖掘等方面的研究，先後主持國家自然科學基金項目5項、聯合基金重點項目子課題1項，省部級項目及企事業委託項目20餘項，作為主要成員參與國家自然科學基金重點項目1項、國家863計劃項目2項。在《Journal of Machine Learning Research》、《IEEE Trans. on Knowledge and Data Engineering》、《IEEE Trans. on Service Computing》、《Pattern Recognition》、《中國科學》等國內外學術期刊發表學術論文190餘篇；作為主要成員獲山西省自然科學一等獎2項、科技進步二等獎1項。

第1章 計算科學概貌
1．1 計算科學的定義
1．2 計算工具的發展
1．2．1 手動式計算工具
1．2．2 機械式計算工具
1．2．3 機電式計算工具
1．2．4 電子計算機
1．2．5 新型計算工具
1．3 計算模式的演變
1．4 計算的泛在化
1．4．1 計算+X學科
1．4．2 計算的延伸
1．5 計算技術的應用
1．5．1 搜索
1．5．2 推薦
1．5．3 智能駕駛
1．5．4 機器人
1．5．5 智慧出行
習題1

第2章 IT產業、社會與職業道德
2．1 著名的IT公司
2．1．1 著名的計算機公司
2．1．2 著名的互聯網公司
2．1．3 其他著名IT公司
2．2 著名的計算機科學家
2．3 計算機領域著名的學術組織與獎項
2．3．1 著名的學術組織
2．3．2 著名的計算機獎項
2．4 計算機的社會影響
2．4．1 計算機相關的知識產權
2．4．2 隱私問題
2．4．3 計算機系統的安全和防護
2．4．4 社會職業的影響
2．5 職業道德
習題2

第3章 數據表示
3．1 數據的分層表示
3．2 物理層的數據表示
3．2．1 數字信號
3．2．2 數字系統
3．3 機器層的數據表示
3．3．1 數值型數據的表示
3．3．2 非數值型數據的表示
3．4 高級語言層的數據表示
3．4．1 常量
3．4．2 變量
3．4．3 函數
3．4．4 表達式
3．4．5 數據類型
3．5 信息世界層的數據表示
3．5．1 數據結構的定義
3．5．2 數據抽象
3．5．3 線性結構
3．5．4 樹形結構
3．5．5 圖形結構
習題3

第4章 計算機系統
4．1 計算機組成及工作原理
4．2 計算機的主要硬件組成
4．2．1 CPU
4．2．2 存儲器
4．2．3 輸入輸出設備
4．2．4 總線
4．2．5 主板
4．3 計算機主要軟件組成
4．3．1 軟件定義與分類
4．3．2 軟件安裝、升級和卸載
4．4 操作系統與文件
4．4．1 操作系統
4．4．2 文件
4．5 軟件開發基礎
4．5．1 語言
4．5．2 平台及組件開發
4．5．3 軟件生命週期
4．6 並行計算系統
4．6．1 分佈式系統
4．6．2 機群系統
4．6．3 雲計算平台
習題4

第5章 問題求解
5．1 問題求解的一般過程
5．2 計算機領域的典型問題
5．2．1 圖論問題
5．2．2 算法複雜性問題
5．2．3 計算智能問題
5．2．4 並發控制問題
5．2．5 分佈式計算問題
5．2．6 搜索排序問題
習題5

第6章 計算與算法理論
6．1 計算理論
6．1．1 計算的定義
6．1．2 計算模型
6．2 算法理論
6．2．1 算法的基本概念
6．2．2 算法的表示
6．2．3 算法分析
6．3 程序設計
6．3．1 程序設計的基本概念
6．3．2 程序的基本結構
6．3．3 程序的過程單元
6．4 常用算法
習題6

第7章 計算機科學中的思維方式
7．1 計算思維
7．1．1 計算思維的產生
7．1．2 計算思維的定義
7．1．3 計算思維的特性和作用
7．1．4 計算思維的培養
7．2 新時代的思維方式
7．2．1 互聯網思維
7．2．2 大數據思維
7．2．3 智能化思維
習題7

第8章 計算機專業知識體系
8．1 計算機專業大學生應具備的素質和能力
8．2 計算機專業理論知識體系和實踐教學體系
8．2．1 計算機學科的發展
8．2．2 計算機學科教學規範
8．2．3 計算機專業理論知識體系
8．2．4 計算機科學與技術專業實踐教學體系
習題8

第9章 計算機學科方法論
9．1 計算機學科的根本問題和核心概念
9．1．1 計算的本質
9．1．2 計算機學科的根本問題
9．2 計算機學科的方法論
9．2．1 計算機學科方法論的定義
9．2．2 計算機學科方法論的主要內容
9．3 計算機學科的三個過程
9．4 計算機學科的核心概念
9．5 計算機學科中的數學方法
9．5．1 數學的基本特徵
9．5．2 數學方法的作用
9．5．3 遞歸方法和迭代方法
9．5．4 形式化方法
9．5．5 公理化方法
9．5．6 其他數學方法
9．6 計算機學科中的系統科學方法
9．6．1 系統科學的基本概念
9．6．2 系統科學遵循的一般原則
9．6．3 常用的幾種系統科學方法
習題9

參考文獻