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第1章 计算与计算思维1

1.1 什么是计算1

1.1.1 计算1

1.1.2 计算机运算2

1.2 计算（机）科学2

1.2.1 计算科学2

1.2.2 计算机科学3

1.2.3 难题及其可计算性4

1.3 计算思维概述5

1.3.1 计算思维的定义5

1.3.2 计算思维的本质6

1.3.3 计算思维的特性7

1.4 计算机发展简史8

1.4.1 计算工具的演化8

1.4.2 计算机的诞生12

1.4.3 计算机的发展阶段13

1.4.4 计算机的发展趋势14

第2章 计算机中的0和121

2.1 0和1的神奇之处21

2.1.1 问题的引出21

2.1.2 完美的二进制23

2.1.3 八进制和十六进制25

2.1.4 不同进制之间的转换25

2.2 计算机中的基本运算30

2.2.1 算术运算30

2.2.2 逻辑运算31

2.3 数值信息的编码33

2.3.1 浮点数的表示33

2.3.2 定点小数和定点整数34

2.3.3 原码、反码和补码34

2.4 字符和汉字的编码36

2.4.1 字符的编码36

2.4.2 汉字的编码39

2.5 多媒体的数据表示40

2.5.1 多媒体类型及特点41

2.5.2 多媒体数据压缩标准42

第3章 计算机体系结构45

3.1 图灵机和冯·诺依曼计算机45

3.1.1 图灵机45

3.1.2 冯·诺依曼计算机46

3.2 计算机的系统构成48

3.3 计算机的硬件系统49

3.3.1 系统结构49

3.3.2 主机箱和主板52

3.3.3 处理器53

3.3.4 存储器56

3.3.5 输入／输出设备63

3.4 计算机的软件系统64

3.4.1 系统软件65

3.4.2 应用软件66

3.4.3 软件的安装与卸载67

3.5 计算机的基本工作原理68

3.5.1 指令的格式68

3.5.2 指令的类型70

3.5.3 寻址方式71

3.5.4 计算机的工作原理71

第4章 计算机操作系统73

4.1 操作系统的基本概念73

4.1.1 操作系统的定义73

4.1.2 操作系统的作用74

4.2 操作系统的发展74

4.2.1 20世纪80年代前74

4.2.2 20世纪80年代75

4.2.3 20世纪90年代76

4.2.4 今天77

4.3 操作系统的分类78

4.3.1 批处理操作系统78

4.3.2 分时操作系统78

4.3.3 实时操作系统79

4.3.4 网络操作系统79

4.3.5 分布式操作系统80

4.3.6 嵌入式操作系统80

4.3.7 桌面操作系统80

4.3.8 服务器80

4.4 操作系统的主要功能81

4.4.1 资源管理81

4.4.2 程序控制82

4.4.3 人机交互82

4.4.4 进程管理82

4.4.5 内存管理83

4.4.6 虚拟内存83

4.4.7 用户接口84

4.4.8 用户界面84

4.5 典型操作系统84

4.5.1 UNIX84

4.5.2 Linux85

4.5.3 Mac OS85

4.5.4 Windows86

4.5.5 iOS86

4.5.6 Android86

4.5.7 WP86

4.5.8 Chrome OS87

第5章 软件开发基础88

5.1 软件生命周期88

5.1.1 软件生命周期的阶段89

5.1.2 软件生命周期模型概述89

5.2 深入软件开发——以瀑布之名95

5.2.1 制订计划96

5.2.2 需求分析97

5.2.3 软件设计97

5.2.4 编码实现101

5.2.5 软件测试103

5.2.6 运行维护105

5.3 面向对象106

5.3.1 类与对象106

5.3.2 面向对象的特性107

5.3.3 面向对象程序设计原则110

5.3.4 设计模式分类111

5.4 流程图与流程设计115

5.4.1 常见的流程图符号115

5.4.2 流程图的绘制步骤116

5.4.3 流程图的绘制要点117

第6章 算法基础119

6.1 算法概述119

6.2 递归119

6.2.1 斐波那契数列120

6.2.2 汉诺塔问题120

6.2.3 树和二叉树122

6.3 算法设计的基本思路122

6.3.1 贪心算法123

6.3.2 分治法124

6.3.3 动态规划124

6.3.4 回溯法126

6.3.5 分支限界法126

6.4 排序算法127

6.4.1 常见排序算法128

6.4.2 快速排序128

6.5 经典算法129

6.5.1 傅里叶变换与快速傅里叶变换129

6.5.2 最短路径算法130

6.5.3 安全哈希算法131

6.5.4 整数因式分解131

6.5.5 链接分析132

6.5.6 随机数生成算法133

6.5.7 数据压缩算法134

6.6 算法的典型应用136

6.6.1 RSA算法136

6.6.2 Google Search谷歌搜索算法137

6.6.3 Facebook的News Feed（新闻提要）算法138

6.6.4 OKCupid的情侣匹配算法138

6.6.5 NSA的数据采集、解读和加密算法138

6.6.6 推荐算法138

6.7 算法与NP问题139

6.7.1 算法与算法复杂性139

6.7.2 NP问题139

6.7.3 NPC问题140

第7章 数据与数据分析141

7.1 数据141

7.1.1 数据与信息141

7.1.2 数据处理的基本概念141

7.2 数据库系统142

7.2.1 数据模型143

7.2.2 关系型数据库145

7.2.3 非关系型数据库147

7.3 数据分析148

7.3.1 数据分析的基本概念148

7.3.2 数据分析的分类148

7.3.3 数据分析的基本步骤148

7.4 理解数据150

7.4.1 字段与记录150

7.4.2 二维表和一维表151

7.4.3 把二维表转换成一维表151

7.4.4 把一维表转换为二维表154

7.5 数据分析的常用方法156

7.5.1 对比分析法156

7.5.2 分组分析法157

7.5.3 平均分析法159

7.5.4 交叉分析法159

7.5.5 综合评价分析法160

7.6 数据分析的常用工具161

7.7 大数据162

7.7.1 数据的价值162

7.7.2 数据与大数据162

7.7.3 大数据的精髓163

7.7.4 大数据与数据挖掘163

7.7.5 大数据与云计算164

第8章 计算机网络165

8.1 计算机网络概述165

8.1.1 计算机网络的定义165

8.1.2 介质将设备互连166

8.1.3 局域网、城域网和广域网168

8.1.4 计算机网络拓扑结构169

8.2 Internet和资源171

8.2.1 Internet的概念171

8.2.2 Internet的前世今生171

8.2.3 网络改变生活171

8.3 云计算和物联网175

8.3.1 一切都是云175

8.3.2 万物互连178

8.4 计算机网络中的计算思维188

8.4.1 网络协议189

8.4.2 抽象化与模块化189

8.4.3 计算机网络中的0和1192

8.4.4 通信194

8.4.5 排队论196

8.4.6 计算机网络中的路由算法196

第9章 信息素养201

9.1 信息素养概述201

9.1.1 信息素养的定义201

9.1.2 信息素养的构成与特点201

9.1.3 计算思维与信息素养202

9.2 信息资源检索202

9.2.1 检索原则203

9.2.2 检索工具——搜索引擎203

9.3 信息技术应用206

9.3.1 文字处理软件Word 2010206

9.3.2 表格处理软件Excel 2010227

9.3.3 演示文稿制作软件PowerPoint 2010239

9.3.4 图像处理软件Photoshop250

9.4 思维与创意257

9.4.1 思维与创意的关系257

9.4.2 创新学习与思维导图259

9.4.3 应用文写作与创意文案写作266

参考文献272