第 1 章 计算、计算机与计算思维 ........................1
1.1 计算..............................................1
1.1.1 计算的基本概念.............................. 1
1.1.2 计算工具的探索.............................. 3
1.1.3 计算模型.......................................... 5
1.2 计算机 ..........................................9
1.2.1 计算机的发展.................................. 9
1.2.2 计算机基础知识............................11
1.2.3 计算机的基本工作原理 ................16
1.3 计算思维 .....................................17
1.3.1 计算思维概述................................18
1.3.2 计算思维的方法与案例 ................20
1.3.3 计算思维的实现 ............................21
1.3.4 计算思维的应用............................23
习题 1.................................................25
第2章 计算基础.................26
2.1 0 和 1 的思维...............................26
2.1.1 中国古代的 0 和 1 的思维............26
2.1.2 计算机中 0 和 1 的思维...............27
2.2 计算机中的数制与运算 ..................27
2.2.1 数制与数制间的转换 ....................27
2.2.2 二进制数的运算............................30
2.3 信息编码 .....................................32
2.3.1 数值信息的表示............................ 32
2.3.2 字符信息的编码............................ 34
2.3.3 汉字信息的编码............................ 35
2.3.4 多媒体信息的编码........................ 37
2.4 数据的组织与压缩 ....................... 41
2.4.1 数据的组织.................................... 41
2.4.2 数据的压缩.................................... 42
习题 2 .................................................43
第3章 计算机系统与云计算... 44
3.1 计算机系统概述........................... 44
3.1.1 计算机系统的组成........................ 44
3.1.2 计算机系统的层次结构................ 46
3.2 硬件系统 .................................... 46
3.2.1 计算机硬件系统的组成................ 46
3.2.2 主机系统........................................ 48
3.2.3 外部设备........................................ 54
3.3 软件系统 .................................... 61
3.3.1 操作系统........................................ 61
3.3.2 系统虚拟化.................................... 69
3.4 云计算 ........................................70
3.4.1 云计算的概述................................ 70
3.4.2 云计算技术.................................... 72
3.4.3 云计算的应用案例........................ 73
习题 3 .................................................74
第4章 计算机网络与物联网...75
4.1 计算机网络..................................75
4.1.1 计算机网络概述............................75
4.1.2 计算机网络的组成........................ 77
4.1.3 互联网............................................80
4.2 物联网 ........................................86
4.2.1 物联网概述....................................87
4.2.2 物联网的体系结构........................87
4.2.3 物联网的典型应用 ........................96
4.3 信息安全 .....................................97
4.3.1 信息安全概述................................97
4.3.2 计算机病毒....................................98
4.3.3 信息安全防护措施 ..................... 100
习题 4...............................................102
第5章 算法设计基础 ......... 103
5.1 问题求解 ...................................103
5.2 算法概述 ...................................106
5.2.1 算法定义及其特征 ......................106
5.2.2 算法的描述..................................107
5.2.3 算法的基本结构 ..........................109
5.2.4 算法的评价标准..........................112
5.3 算法设计基础.............................113
5.3.1 经典算法策略..............................113
5.3.2 常见问题算法举例 ......................117
习题 5...............................................121
第6章 Python 程序设计.... 122
6.1 程序及程序设计语言 ...................122
6.1.1 计算机程序及程序设计 ..............122
6.1.2 程序设计语言..............................123
6.1.3 Python 简介 ................................124
6.2 Python 编程基础 .......................127
6.2.1 Python 书写规范 ........................127
6.2.2 变量、常量..................................127
6.2.3 数据类型...................................... 128
6.2.4 赋值语句......................................130
6.2.5 运算符与表达式..........................130
6.3 程序设计 ...................................132
6.3.1 流程控制...................................... 132
6.3.2 函数式编程.................................. 137
6.3.3 Python 标准库及扩展库............ 139
习题 6...............................................147
第7章 数据库与大数据 ...... 148
7.1 数据概述 ...................................148
7.1.1 数据.............................................. 148
7.1.2 数据管理...................................... 149
7.2 数据库 ......................................152
7.2.1 数据库概述.................................. 152
7.2.2 数据模型...................................... 154
7.2.3 数据库的基本操作...................... 155
7.3 大数据 ......................................159
7.3.1 大数据概述.................................. 159
7.3.2 大数据的处理过程......................160
7.3.3 大数据的典型应用...................... 162
7.3.4 大数据 Python 分析实例........... 165
习题 7 ...............................................167
第8章 人工智能概述 ......... 168
8.1 人工智能简介.............................168
8.1.1 人工智能的概念.......................... 169
8.1.2 人工智能的发展历程.................. 171
8.1.3 人工智能的基本研究内容.......... 174
8.2 人工智能的组成要素与产业框架体系..........................................177
8.2.1 人工智能的 4 个要素.................. 177
8.2.2 人工智能产业体系与产业链框架 ............................................. 178
8.2.3 人工智能的三层核心技术..........180
8.3 人工智能的发展趋势与伦理
问题..........................................181
8.3.1 人工智能的发展趋势 ..................181
8.3.2 人工智能伦理问题 ......................184
8.3.3 针对人工智能的安全举措 ..........185
习题 8...............................................187
第9章 人工智能基础 ......... 188
9.1 知识和知识表示 .........................188
9.1.1 知识的概念和分类 ......................188
9.1.2 产生式表示法..............................190
9.1.3 框架表示法..................................191
9.1.4 知识图谱......................................192
9.2 机器学习 ...................................194
9.2.1 机器学习概述..............................194
9.2.2 线性回归实例..............................197
9.2.3 k 最近邻分类...............................198
9.3 深度学习 ...................................200
9.3.1 人工神经网络............................. 200
9.3.2 从浅层学习到深度学习 ..............202
9.3.3 卷积神经网络原理与实例 ..........203
习题 9...............................................208
第 10 章 人工智能技术 ....... 209
10.1 计算机视觉..............................209
10.1.1 计算机视觉定义与发展............210
10.1.2 计算机视觉在人工智能应用中的
案例..............................................211
10.2 自然语言处理...........................213
10.2.1 自然语言处理概述....................214
10.2.2 自然语言处理在人工智能应用中的案例..........................................216
10.3 大模型 ....................................217
10.3.1 大模型的产生和发展................ 217
10.3.2 大模型的基本特点.................... 219
10.3.3 大模型的构建与训练................ 221
10.3.4 大模型的应用 ........................... 224
10.4 人工智能生成内容 ....................228
10.4.1 AIGC 的产生和发展................. 229
10.4.2 AIGC 与大模型的交互关系.....230
10.4.3 常用的 AIGC 工具.................... 231
10.4.4 AIGC 工具应用实例................. 235
习题 10 .............................................237
第 11 章 人工智能应用......... 238
11.1 工业领域 .................................239
11.1.1 工业领域的应用概述................ 239
11.1.2 智能工业机器人........................ 239
11.1.3 智能制造.................................... 241
11.2 医疗领域 .................................242
11.2.1 医疗领域的应用概述................ 242
11.2.2 医学影像诊断............................ 243
11.2.3 机器人辅助手术........................244
11.2.4 医疗健康管理............................244
11.3 交通领域 .................................245
11.3.1 交通领域的应用概述................ 245
11.3.2 自动驾驶.................................... 246
11.3.3 智慧交通.................................... 248
11.3.4 智慧停车.................................... 249
11.4 教育领域 .................................250
11.4.1 教育领域的应用概述................250
11.4.2 智能教学....................................250
11.4.3 智能评价.................................... 251
11.4.4 智能教室.................................... 252
习题 11 .............................................253
参考文献 .......................... 254