第1章 计算机技术与计算
思维基础　1
1.1　计算机技术　1
1.1.1　计算机的发展　1
1.1.2　计算机的特点　2
1.1.3　计算机的分类　3
1.1.4　计算机的应用　4
1.2　计算思维基础　6
1.2.1　计算思维的定义　6
1.2.2　计算思维的特征　7
1.2.3　计算思维的本质　8
1.2.4　计算思维的基本方法　9
1.2.5　计算思维与计算机的关系　9
1.2.6　计算思维的应用　9
本章小结　10
思考题　10
第2章　计算机中信息的表示　11
2.1　常用数制及进制数转换　11
2.1.1　常用数制　12
2.1.2　进制数转换　13
2.2　二进制数的运算　15
2.2.1　算术运算　15
2.2.2　逻辑运算　15
2.3　数值型数据的表示和处理　16
2.3.1　定点数表示　16
2.3.2　浮点数表示　19
2.4　文字的表示和处理　19
2.4.1　西文字符编码　19
2.4.2　汉字编码　20
2.4.3　汉字的输入和输出　23
2.5　音频信息的表示和处理　25
2.5.1　音频的数字化　25
2.5.2　声音合成技术　27
2.5.3　常用音频文件格式　28
2.5.4　声音处理软件　29
2.6　图形图像的表示和处理　29
2.6.1　图像的数字化　30
2.6.2　矢量图形表示　31
2.6.3　常用的图形图像文件格式　32
2.6.4　图形图像处理软件　33
本章小结　34
思考题　34
第3章　计算机系统的基本组成和
基本工作原理　37
3.1　计算机系统的基本组成　37
3.1.1　计算机系统的组成　37
3.1.2　计算机的逻辑组成　38
3.1.3　图灵机简介　40
3.2　微型计算机系统的组成　41
3.2.1　微型计算机系统的硬件基本
组成　41
3.2.2　微型计算机系统的主要性能
指标　42
3.3　微型计算机的主机系统　42
3.3.1　中央处理器　42
3.3.2　微机主板及其主要部件　45
3.3.3　内存储器　46
3.3.4　I/O操作、I/O控制器、I/O总线与
I/O接口　47
3.4　微型计算机的外部设备　50
3.4.1　外存储器及存储层次结构　50
3.4.2　输入输出设备　53
3.5　计算机软件　55
3.5.1　软件概述　55
3.5.2　操作系统基础　56
3.5.3　典型操作系统简介　61
3.6　计算机的基本工作原理　67
3.6.1　指令及指令系统　67
3.6.2　指令的执行过程　69
3.6.3　流水线技术　70
本章小结　71
思考题　71
第4章　互联网与物联网　75
4.1　计算机网络概述　75
4.1.1　计算机网络的发展　75
4.1.2　计算机网络的定义　76
4.1.3　计算机网络的分类　76
4.2　局域网　78
4.2.1　局域网硬件　78
4.2.2　局域网软件　80
4.3　互联网　81
4.3.1　IP地址　81
4.3.2　子网掩码　82
4.3.3　域名系统　82
4.3.4　基本服务　83
4.4　物联网　84
4.4.1　物联网的概念　84
4.4.2　物联网的关键技术　85
4.4.3　物联网的应用　86
本章小结　87
思考题　87
第5章　算法　89
5.1　算法和算法描述　89
5.1.1　算法基础　89
5.1.2　算法描述　90
5.2　RAPTOR流程图编程　94
5.2.1　RAPTOR简介　94
5.2.2　RAPTOR应用案例　98
5.3　算法设计　103
5.3.1　枚举法　103
5.3.2　递推法　110
5.3.3　递归法　114
5.4　排序算法　121
5.4.1　冒泡排序　121
5.4.2　选择排序　124
5.4.3　快速排序　127
本章小结　129
思考题　129
第6章　人工智能初探　130
6.1　认识人工智能　131
6.1.1　智能的概念　131
6.1.2　人工智能的概念　133
6.2　人工智能的起源和发展　133
6.2.1　孕育期　134
6.2.2　形成期　136
6.2.3　暗淡期　136
6.2.4　知识期　137
6.2.5　稳步增长期　138
6.3　人工智能的研究方法　139
6.3.1　符号主义　139
6.3.2　连接主义　140
6.3.3　行为主义　142
6.4　人工智能的应用领域　142
6.4.1　问题求解与博弈　142
6.4.2　专家系统　142
6.4.3　知识图谱　143
6.4.4　模式识别　145
6.4.5　智能决策支持系统　146
6.4.6　自然语言处理　146
6.4.7　智能检索　147
6.4.8　自动驾驶　147
6.4.9　机器人学　148
6.4.10　人工智能+　148
本章小结　149
思考题　149
第7章　搜索与博弈　150
7.1　引言　150
7.2　基于状态空间图的搜索技术　151
7.2.1　状态空间图　152
7.2.2　问题的状态空间表示法　153
7.2.3　状态空间搜索的基本思想　155
7.3　盲目搜索　156
7.3.1　盲目搜索的概念　157
7.3.2　深度优先搜索和宽度优先
搜索　157
7.3.3　有界深度搜索和迭代加深
搜索　159
7.4　启发式搜索　161
7.4.1　启发性信息和评价函数　161
7.4.2　A算法和A*算法　162
7.5　博弈　168
7.5.1　极大极小过程　172
7.5.2　α-β剪枝　174
7.5.3　蒙特卡洛树搜索　175
本章小结　177
思考题　178
第8章　机器学习　179
8.1　机器学习概述　179
8.1.1　机器学习的定义　179
8.1.2　机器学习的发展历程　180
8.1.3　学习系统的基本模型　181
8.1.4　机器学习的分类　182
8.1.5　机器学习与人类思考的类比　183
8.2　距离函数及相似度度量函数　183
8.2.1　距离函数　184
8.2.2　相似度度量函数　185
8.3　分类算法分析　186
8.3.1　分类概述　186
8.3.2　分类分析方法　188
8.3.3　决策树算法　189
8.3.4　K近邻算法　192
8.4　聚类算法分析　195
8.4.1　聚类分析方法　195
8.4.2　K均值聚类算法　196
8.5　深度学习的发展与应用　199
8.5.1　卷积神经网络　199
8.5.2　循环神经网络　201
8.5.3　自编码网络　203
8.5.4　生成式对抗网络　204
8.5.5　深度学习的发展趋势　205
8.5.6　深度学习的应用　207
本章小结　208
思考题　208
第9章　网络空间安全　210
9.1　网络空间安全概述　210
9.1.1　网络空间的定义　210
9.1.2　网络空间安全的定义　211
9.1.3　信息安全法律法规　211
9.2　物理安全　212
9.2.1　物理设备安全　212
9.2.2　芯片安全　213
9.3　网络安全　214
9.3.1　密码学　214
9.3.2　防火墙　216
9.3.3　入侵检测　217
9.4　恶意代码及防护　219
9.4.1　计算机病毒　219
9.4.2　木马与网页木马　220
9.4.3　僵尸网络与后门　221
本章小结　222
思考题　222
第10章　大数据　223
10.1　大数据概念　223
10.1.1　大数据发展历程　223
10.1.2　大数据特点　224
10.1.3　大数据影响　225
10.2　大数据技术　227
10.2.1　大数据感知与获取　228
10.2.2　大数据存储与管理　230
10.2.3　大数据分析与处理　231
10.2.4　大数据可视化　232
10.3　大数据行业应用　235
10.3.1　大数据在生物医学领域的
应用　235
10.3.2　大数据在物流行业的应用　235
10.3.3　大数据在城市管理领域的
应用　236
10.3.4　大数据在体育和娱乐领域的
应用　237
10.3.5　大数据在商业领域的应用　237
本章小结　238
思考题　238
第11章　云计算　239
11.1　云计算的概念　239
11.2　云计算的服务模式　240
11.2.1　IaaS　240
11.2.2　PaaS　241
11.2.3　SaaS　242
11.3　云计算的关键技术　243
11.3.1　虚拟化技术　243
11.3.2　分布式存储　243
11.3.3　分布式计算　245
11.4　云计算的解决方案　246
11.4.1　亚马逊云　246
11.4.2　微软云　247
11.4.3　阿里云　247
本章小结　248
思考题　248
第12章　区块链　249
12.1　区块链初窥　249
12.1.1　区块链概念　249
12.1.2　区块链特点　250
12.1.3　区块链发展阶段　251
12.2　区块链架构与关键技术　253
12.2.1　数据层　253
12.2.2　网络层　254
12.2.3　共识层　254
12.2.4　合约层　255
12.2.5　应用层　255
12.3　区块链类型　256
12.3.1　分类　256
12.3.2　比较　257
12.4　区块链应用　258
12.4.1　金融服务　258
12.4.2　智能制造　260
12.4.3　政企服务　262
12.4.4　公共服务　265
12.5　区块链挑战与未来　267
12.5.1　现存挑战　267
12.5.2　未来展望　269
本章小结　269
思考题　269
参考文献　270