計算機科學(xué)導(dǎo)論（第7版 微課版）

目    錄

第1章  概述 1

1.1  計算的起源 1

1.2  計算機的產(chǎn)生和發(fā)展階段 2

1.2.1  計算機產(chǎn)生之前的計算歷史 3

1.2.2  計算機的產(chǎn)生 7

1.2.3  計算機的發(fā)展階段 9

1.2.4  我國計算機的發(fā)展歷程 11

1.3  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系 14

1.3.1  計算學(xué)科 14

1.3.2  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科 15

1.3.3  計算機科學(xué)與技術(shù)知識體系的

核心內(nèi)容 16

1.4  計算機的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢 19

1.4.1  計算機的應(yīng)用領(lǐng)域 19

1.4.2  計算機的發(fā)展趨勢 21

1.5  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育 22

1.6  計算機產(chǎn)業(yè) 23

本章小結(jié) 24

習題 24

第2章  體系結(jié)構(gòu)與組織 26

2.1  計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 26

2.2  數(shù)據(jù)的機器級表示 27

2.2.1  數(shù)的表示及數(shù)制轉(zhuǎn)換 27

2.2.2  數(shù)的原碼、反碼和補碼 31

2.2.3  定點數(shù)和浮點數(shù) 34

2.2.4  數(shù)據(jù)的機器級編碼和匯編

編碼 36

2.3  非數(shù)值數(shù)據(jù) 37

2.3.1  文字信息的編碼 38

2.3.2  聲音的編碼 39

2.3.3  圖形數(shù)據(jù)的編碼 40

2.4  數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng) 40

2.4.1  基本邏輯關(guān)系及邏輯門 40

2.4.2  邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù) 42

2.5  匯編級計算機組成 44

2.5.1  圖靈模型 44

2.5.2  馮·諾依曼機的基本組成 45

2.5.3  指令集和類型 46

2.5.4  計算機系統(tǒng)的組成 46

2.5.5  計算機的硬件系統(tǒng) 47

2.5.6  計算機的軟件系統(tǒng) 51

2.5.7  計算機的分類 51

2.5.8  計算機的特點 52

2.5.9  計算機系統(tǒng)主要的技術(shù)指標 53

2.5.10  計算機的基本工作方式 54

2.6  存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組織 54

2.6.1  存儲器的分類 54

2.6.2  結(jié)構(gòu)與組織 55

2.6.3  緩存 56

2.6.4  虛擬存儲 56

2.7  接口與通信 56

本章小結(jié) 58

習題 58

第3章  程序設(shè)計語言 61

3.1  程序設(shè)計語言概述 61

3.1.1  程序的概念 61

3.1.2  程序設(shè)計語言的種類 61

3.2  程序設(shè)計方法 64

3.2.1  結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 64

3.2.2  面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 65

3.2.3  面向切面程序設(shè)計 66

3.2.4  函數(shù)式程序設(shè)計 67

3.2.5  事件驅(qū)動程序設(shè)計和反應(yīng)性

程序設(shè)計 67

3.3  類型系統(tǒng) 68

3.4  編譯技術(shù) 69

3.4.1  編譯技術(shù)概述 69

3.4.2  詞法分析 71

3.4.3  語法分析 71

3.4.4  語義處理 72

3.4.5  中間代碼生成 73

3.4.6  中間代碼優(yōu)化 73

3.4.7  目標代碼生成 74

3.4.8  編譯技術(shù)的發(fā)展 74

3.5  運行時系統(tǒng) 75

3.6  靜態(tài)分析 76

3.7  高級程序結(jié)構(gòu) 77

3.8  邏輯式程序設(shè)計 78

本章小結(jié) 79

習題 79

第4章  軟件開發(fā)基礎(chǔ) 82

4.1  程序設(shè)計的基本概念 82

4.1.1  高級語言的基本語法和語義 82

4.1.2  變量和基本數(shù)據(jù)類型 83

4.1.3  簡單輸入輸出 85

4.1.4  條件和循環(huán)控制結(jié)構(gòu) 85

4.1.5  函數(shù)和參數(shù)傳遞 86

4.2  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 87

4.2.1  基本概念 87

4.2.2  抽象數(shù)據(jù)類型 88

4.2.3  幾種典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 88

4.2.4  串類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 89

4.2.5  高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 90

4.2.6  引用和別名 90

4.2.7  查找 90

4.2.8  排序 90

4.3  軟件開發(fā)方法 91

4.3.1  程序理解 91

4.3.2  程序正確性 91

4.3.3  統(tǒng)一建模語言 93

4.3.4  簡單重構(gòu) 93

4.3.5  調(diào)試策略 94

4.3.6  編寫文檔和編程風格 94

4.3.7  現(xiàn)代編程環(huán)境 95

本章小結(jié) 96

習題 96

第5章  算法與復(fù)雜度 98

5.1  算法基礎(chǔ)與設(shè)計 98

5.1.1  算法 98

5.1.2  算法的特性 98

5.1.3  算法描述工具 99

5.1.4  算法的評估 100

5.1.5  問題求解過程中算法的

角色 100

5.1.6  問題求解策略 100

5.1.7  設(shè)計的基本概念和原理 101

5.2  基礎(chǔ)分析 102

5.3  算法策略 103

5.4  基礎(chǔ)算法 106

5.5  基礎(chǔ)自動機的可計算性及復(fù)雜度 108

5.6  高級計算復(fù)雜度 110

5.7  高級自動機理論及可計算性 111

5.8  高級算法及分析 113

本章小結(jié) 115

習題 115

第6章  信息管理 117

6.1  模型與信息系統(tǒng) 117

6.1.1  信息 117

6.1.2  信息模型 117

6.1.3  信息獲取和表示 118

6.1.4  信息系統(tǒng) 118

6.2  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 118

6.2.1  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的演變 119

6.2.2  數(shù)據(jù)管理技術(shù)階段 119

6.2.3  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 120

6.2.4  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 121

6.2.5  數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 121

6.3  數(shù)據(jù)模型 122

6.4  索引 123

6.5  關(guān)系數(shù)據(jù)庫 123

6.6  查詢語言 124

6.7  事務(wù)處理 125

6.7.1  事務(wù) 125

6.7.2  故障和恢復(fù) 125

6.7.3  數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的并發(fā)

控制 126

6.8  物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計 127

6.9  常用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 127

6.10  數(shù)據(jù)庫的發(fā)展 128

6.11  信息存儲和檢索 131

6.12  多媒體系統(tǒng) 131

本章小結(jié) 133

習題 133

第7章  基于平臺的開發(fā) 135

7.1  平臺 135

7.1.1  平臺概述 135

7.1.2  基于指定平臺API的編程 135

7.1.3  平臺語言 135

7.1.4  平臺約束編程 136

7.2  Web平臺 136

7.3  移動平臺 138

7.4  工業(yè)平臺 140

7.5  游戲平臺 142

本章小結(jié) 143

習題 144

第8章  軟件工程 145

8.1  軟件工程概述 145

8.2  軟件工程過程 147

8.2.1  軟件過程 147

8.2.2  軟件生命周期 148

8.3  軟件項目管理 148

8.4  軟件工具和環(huán)境 150

8.5  需求工程 152

8.5.1  需求工程概述 152

8.5.2  需求獲取 152

8.5.3  需求分析 154

8.5.4  需求建模 155

8.5.5  需求的確認與驗證 155

8.5.6  需求管理 156

8.6  軟件設(shè)計 157

8.6.1  軟件設(shè)計概述 157

8.6.2  軟件設(shè)計的原理 157

8.6.3  軟件設(shè)計范例和模式 158

8.6.4  軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計 159

8.6.5  需求和設(shè)計的關(guān)系 159

8.7  軟件構(gòu)建 159

8.7.1  編碼實現(xiàn) 159

8.7.2  編碼標準 160

8.7.3  程序中潛在的安全問題 160

8.7.4  軟件復(fù)雜性 161

8.8  軟件驗證與確認 161

8.8.1  基本概念 161

8.8.2  軟件評審 162

8.8.3  軟件測試 163

8.8.4  軟件調(diào)試 163

8.8.5  軟件質(zhì)量評估 164

8.9  軟件演化 165

8.9.1  軟件演化的概念 165

8.9.2  軟件重構(gòu) 165

8.9.3  軟件重用 165

8.9.4  變更管理 166

8.10  軟件可靠性 167

8.10.1  軟件可靠性的相關(guān)概念 167

8.10.2  軟件可靠性的模型 167

8.10.3  容錯軟件技術(shù) 168

8.10.4  軟件可靠性度量 168

8.11  形式化方法 168

本章小結(jié) 170

習題 171