《大学计算机教程》以计算思维理念为指导,兼顾计算机等级考试的需要,将课程内容按照数据编码思维、数据存储思维、数据组织思维、数据管理思维、算法设计思维、软件开发思维和数据安全思维等进行知识重构,突出计算思维能力的培养。
《大学计算机教程》共8章,内容包括计算机与计算思维概述、数据编码、数据存储、数据结构、算法设计与分析、数据库、软件开发、网络与信息安全等。每章结束,都附有计算思维启迪,并配有相应的思维导图,对本章的知识结构、思维过程进行梳理总结,以引导学生计算思维的养成。此外,每章还提供了阅读资料,以二维码形式呈现,展现了计算机界的风云人物、IT骨干企业和影响巨大的新技术新产品。
《大学计算机教程》配套实验指导书,精心设计了18个实验。
《大学计算机教程》可作为普通高校非计算机专业大学计算机基础课程教材,也可作为学生参加计算机等级考试的参考资料。
随着信息技术的飞速发展,计算机的应用已经融入到人类学习、工作和生活的方方面面。人们已不再满足于掌握计算机基础知识和基本操作的要求,进一步提出了“计算思维”培养的理念。计算思维和理论思维、实验思维一起构成了推动人类文明进步和科技发展的科学思维。美国卡内基·梅隆大学周以真教授认为,计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计,以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
计算思维无处不在,无时不在,它闪现在人类活动的整个过程之中。计算思维是一种根本技能,因此每一个人要在现代社会中发挥更好的作用,就必须进一步加强计算思维的培养和训练。
在高等教育中,大学计算机课程对培养学生的信息素养和计算思维具有重要的地位和作用。科学地设计大学计算机的教学内容,形成合理的知识体系,使计算思维的培养真正落到实处,是目前各高校计算机基础教学改革的热点问题。本书以计算思维为指导,分析总结了当前一般高校非计算机专业学生计算机应用的知识结构和认知规律,兼顾到大部分学生参加计算机等级考试的需要,将课程内容按照数据编码思维、数据存储思维、数据组织思维、数据管理思维、算法设计思维、软件开发思维和数据安全思维等进行知识重构,这样既顺应学生学习计算机的认知规律,又符合学生操作使用计算机的思维习惯,更适于学生计算思维能力的培养。
本书共包括8章。第1章主要介绍了计算机的软硬件组成、应用领域、计算模式和计算思维,使读者对计算机是什么、有什么用以及怎样工作形成一个基本认识,初步建立起运用计算机解决问题的计算思维意识。第2章从“数据只有经过编码才能在计算机中存储、加工和传输”的思维理念出发,着重介绍了数值、字符、音频、图像和视频等各种数据编码方案。第3章厘清了数据在计算机中的存储机制,并详细介绍了内存储器、磁盘、光盘、U盘和固态硬盘等常见的存储介质。第4章从数据结构的角度介绍了数据应如何进行组织。第5章从算法设计的角度出发,逐一介绍了迭代、枚举、递推、递归、回溯、贪心、分治和动态规划等常见算法以及查找和排序的基本算法,强化训练读者的算法思维。第6章以数据库技术为基础,介绍了计算机数据管理的思维方式。第7章以软件工程的思想为基础,介绍了软件开发的思维理念。第8章主要介绍计算机网络及信息安全,树立读者的安全意识。
本书每章结束,都附有计算思维启迪,对本章的知识结构、思维过程进行梳理总结,以引导学生计算思维的养成。与此同时,还配备了相应的思维导图。
为拓展学生的知识面,了解丰富的计算机文化,每章的最后都提供了阅读资料,以二维码的形式呈现,展现了计算机界的风云人物、IT骨干企业和影响巨大的新技术新产品。
本书由卢雪松、周彩英主编,殷新春主审。参加编写的有卢雪松(第1章和第5章)、周彩英(第3章和第4章)、楚红(第7章)、杨晓秋(第6章)、徐晶(第2章)、唐忠宽(第8章)等,最后由卢雪松统稿。
扬州大学教务处对大学计算机“计算思维”教学改革给予了大力支持。南京大学出版社的领导和编辑对本书的出版倾注了不少心血。书中部分内容和素材参考或改编自网络佚名作者。在此一并表示衷心的感谢!
宥于作者水平有限,加之编写时间仓促,书中难免有不当之处,敬请读者批评指证。
第1章 计算机与计算思维概述
1.1 计算机系统组成
1.1.1 硬件系统
1.1.2 软件系统
1.2 计算机的应用
1.2.1 计算机在商业中的应用
1.2.2 计算机在制造业中的应用
1.2.3 计算机在交通运输业中的应用
1.2.4 计算机在农业上的应用
1.2.5 计算机在医学中的应用
1.3 计算模式
1.3.1 高性能计算
1-3.2 分布式计算
1.3.3 网格计算
1.3.4 云计算
1.3.5 普适计算
1.4 计算思维
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第2章 数据编码
2.1 数制
2.2 常见编码方案
2.2.1 数值编码
2.2.2 字符编码
2.2.3 音频编码
2.2.4 图像编码
2.2.5 视频编码
2.3 一维条形码与二维码
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第3章 数据存储
3.1 存储系统
3.1.1 总线存储阶段
3.1.2 网络存储阶段
3.1.3 虚拟存储阶段
3.2 存储介质
3.2.1 半导体存储介质
3.2.2 磁介质
3.2.3 光介质
3.3 文件管理
3.3.1 文件的逻辑结构和物理结构
3.3.2 文件目录
3.3.3 文件的删除与恢复
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第4章 数据结构
4.1 数据结构的基本概念
4.1.1 数据结构的概念
4.1.2 数据的逻辑结构和物理结构
4.1.3 数据的运算
4.2 线性表
4.2.1 线性表的逻辑结构
4.2.2 线性表的存储结构
4.3 栈和队列
4.3.1 栈
4.3.2 队列
4.4 树
4.4.1 树的基本概念
4.4.2 二叉树
4.4.3 二叉树的遍历
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第5章 算法设计与分析
5.1 算法的概念
5.1.1 算法的特征
5.1.2 算法描述
5.1.3 算法分析
5.2 算法设计的基本思想
5.2.1 迭代法
5.2.2 枚举法
5.2.3 递推法
5.2.4 递归法
5.2.5 回溯法
5.2.6 贪心法
5.2.7 分治法
5.2.8 动态规划法
5.3 查找算法
5.3.1 顺序查找
5.3.2 二分查找
5.4 排序算法
5.4.1 简单选择排序
5.4.2 冒泡排序法
5.4.3 直接插入排序
5.4.4 快速排序
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第6章 数据库
6.1 数据库系统的基本概念
6.1.1 数据、数据库、数据库管理系统
6.1.2 数据库系统的基本特点
6.1.3 数据库系统的内部结构体系
6.1.4 数据模型
6.2 关系数据库
6.2.1 关系模型的数据结构
6.2.2 关系运算
6.2.3 关系的完整性约束
6.3 数据库设计
6.3.1 数据库需求分析
6.3.2 数据库概念设计
6.3.3 数据库的逻辑设计
6.3.4 数据库的物理设计
6.4 大数据与数据挖掘
6.4.1 大数据
6.4.2 数据挖掘
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第7章 软件开发
7.1 程序设计
7.1.1 程序设计语言
7.1.2 程序设计方法
7.2 软件工程
7.2.1 、软件工程基本概念
7.2.2 软件开发过程
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第8章 网络与信息安全
8.1 计算机网络概述
8.1.1 网络的定义与分类
8.1.2 常用的组网设备
8.2 无线局域网与移动通信
8.2.1 无线网概述
8.2.2 无线局域网
8.2.3 移动通信
8.3 Internet
8.3.1 Internet的应用
8.3.2 IP地址和域名系统
8.3.3 Internet接入方式
8.4 信息安全
8.4.1 计算机病毒
8.4.2 计算机木马
8.4.3 网络安全技术
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参考文献