本书以计算为主线,以数据及其表示为独特的视角,充分展示了计算机科学的全貌,包括其历史发展、技术特点、科学基础和未来前景。本书包括9章,主要内容为:计算系统,二进制和数字逻辑,数据表示,算法,编程语言和程序,数据库,网络与网络计算,大数据,先进计算。通俗的表达、生动的示例和大量的图表有助于读者对计算和数据相关抽象知识的理解。本书可以作为高等院校大学计算机及相关课程的教材,也可以作为计算机和相关专业的计算机入门课程的教材。

目 录
第1章 计算系统 1
1.1 计算机系统 1
1.1.1 硬件 1
1.1.2 软件 3
1.2 计算机简史 3
1.2.1 硬件史 3
1.2.2 软件史 4
1.3 计算机模型 5
1.3.1 数据处理机模型 5
1.3.2 现代计算机模型 6
1.4 计算机组成 8
1.4.1 CPU 8
1.4.2 存储器 9
1.4.3 输入和输出 12
1.5 操作系统 13
1.5.1 计算机的核心 13
1.5.2 资源调度 14
1.5.3 文件系统 17
1.6 计算机网络 18
1.7 数据和信息 19
本章小结 20
第2章 二进制和数字逻辑 26
2.1 数据的表示 26
2.2 数制 27
2.3 二进制数 29
2.4 二进制运算 30
2.5 数字逻辑 33
2.5.1 基本逻辑关系 33
2.5.2 逻辑代数 34
2.6 逻辑电路 36
2.6.1 门电路 36
2.6.2 加法器 37
2.6.3 存储单元电路 38
2.6.4 集成电路 39
本章小结 40
习题2 41
第3章 数据表示 46
3.1 数据概述 46
3.2 文本和文档 47
3.2.1 ASCII 48
3.2.2 Unicode编码 48
3.2.3 汉字编码 49
3.2.4 文档 50
3.3 数据压缩 50
3.3.1 霍夫曼编码 51
3.3.2 行程长度编码 52
3.3.3 有损压缩 52
3.4 音频数据 53
3.4.1 音频数据采集 53
3.4.2 音频数据格式 55
3.4.3 计算机语音 56
3.5 图形和图像 57
3.5.1 图像的表示 57
3.5.2 3D技术 60
3.6 视频和动画 61
3.6.1 视频数据 61
3.6.2 动画 62
本章小结 63
习题3 64
第4章 算法 68
4.1 算法概述 68
4.2 算法的三种结构 69
4.3 算法的表示和发现 71
4.4 算法举例 73
4.4.1 基本算法 73
4.4.2 迭代 75
4.4.3 递归 75
4.4.4 排序 77
4.4.5 查找 78
4.4.6 搜索图 79
4.5 算法的方法学 80
4.5.1 贪心法 80
4.5.2 分治法 82
4.5.3 动态规划 83
4.5.4 回溯法 85
4.6 抽象数据表达 87
本章小结 88
习题4 89
第5章 编程语言和程序 93
5.1 程序概述 93
5.2 编程语言 94
5.2.1 机器语言和汇编语言 94
5.2.2 面向过程的**语言 95
5.2.3 面向对象的程序设计语言 97
5.2.4 其他语言 99
5.3 程序的程序:翻译系统 100
5.4 **编程语言 101
5.4.1 数据类型 101
5.4.2 运算操作 103
5.4.3 基本语句 105
5.4.4 控制语句 106
5.4.5 函数和方法 107
5.5 程序编写 108
本章小结 110
习题5 111
第6章 数据库 114
6.1 数据库概述 114
6.1.1 文件管理 114
6.1.2 数据库方法 115
6.1.3 数据库管理系统 116
6.2 关系数据库 117
6.2.1 关系 117
6.2.2 关系运算 119
6.2.3 SQL 120
6.2.4 事务 122
6.3 非关系数据库 122
6.4 其他数据库技术 124
6.5 构建信息系统 125
6.5.1 数据库设计 125
6.5.2 访问接口和数据转换 126
6.5.3 访问结构 127
本章小结 128
习题6 129
第7章 网络与网络计算 132
7.1 通信基础 132
7.1.1 调制解调 132
7.1.2 网络介质 133
7.1.3 无线通信 134
7.1.4 带宽 136
7.1.5 压缩和校验 137
7.2 网络技术 137
7.2.1 网络访问 138
7.2.2 网络类型 139
7.2.3 网络硬件 141
7.2.4 网络协议 142
7.3 互联网 143
7.3.1 TCP/IP 144
7.3.2 互联网基本概念 146
7.3.3 万维网Web 149
7.3.4 互联网服务 152
7.3.5 5G和物联网 154
7.4 网络数据 155
7.5 云计算 158
7.6 网络** 160
7.6.1 病毒和黑客 160
7.6.2 隐私保护 162
7.6.3 密码保护 163
7.6.4 电子签名 165
本章小结 166
习题7 168
第8章 大数据 173
8.1 大数据概述 173
8.2 R简介 174
8.3 大数据预处理 176
8.4 数据分析方法 177
8.4.1 聚类分析 177
8.4.2 关联分析 179
8.4.3 回归分析 182
8.5 数据挖掘 185
8.5.1 分类 186
8.5.2 时间序列分析 188
8.5.3 文本分析 190
8.6 大数据处理工具 192
8.6.1 Hadoop 192
8.6.2 MapReduce 193
本章小结 194
习题8 195
第9章 先进计算 197
9.1 高性能计算 197
9.2 人工智能 198
9.2.1 图灵测试 198
9.2.2 强人工智能和弱人工智能 199
9.2.3 哪些问题需要智能计算 200
9.2.4 启发法 201
9.2.5 知识表达 202
9.2.6 神经网络 203
9.2.7 机器人 204
9.2.8 自然语言处理 205
9.2.9 人工智能算法简介 206
9.3 机器学习和深度学习 207
9.3.1 机器学习 208
9.3.2 深度学习 208
9.4 虚拟现实 209
9.5 计算理论 210
9.5.1 图灵机 210
9.5.2 停机问题 212
9.5.3 P和NP问题 213
本章小结 215
习题9 215
附录A ASCII表 218