本书用深入浅出的语言讲解了计算机科学的基础知识。主要内容包括计算机学什么、神奇的0与1、程序是如何执行的、学习Python语言与数据库知识、计算思维的核心——算法、操作系统、并行计算、计算机网络与物联网、信息**、机器学习等。本书不仅让读者能够清楚、完整地了解如何用计算机解决问题,而且通过Python程序的巧妙演绎与动手实践,让读者切实体会到计算机科学的广博与趣味,带领读者体会计算机科学之美。 本书可作为计算机科学入门课程的教科书,也可作为广大读者理解计算机科学基本知识的科普读物及学习Python语言的参考书。

第1章计算机学什么 1.1探索黑匣子——从一个程序谈起 1.1.1探索黑匣子之计算机硬件 1.1.2探索黑匣子之计算机软件 1.1.3探索黑匣子之操作系统 1.1.4计算机系统的层次 1.2计算机编程的基本概念 1.2.1初窥**语言 1.2.2乘Python之舟进入计算机语言的世界 1.2.3活学活用——运用Python的基本功能解决数学问题 小结 1.3计算机核心知识——算法 1.3.1算法的重要性 1.3.2解平方根算法一 1.3.3解平方根算法二 1.3.4解平方根算法三 小结 1.4什么是计算机 1.4.1历史上的计算机 1.4.2嵌入式系统 1.4.3未来的计算机 小结 1.5计算机前沿知识——大数据 1.5.1数据 1.5.2大数据 1.5.3大数据的应用 小结 1.5.4对数据和逻辑的正确态度——沙老师的话 1.6计算机科学之美 1.6.1无处不在的计算机 1.6.2计算机学科本身包含的知识面之广 本章总结 习题1 第2章神奇的0与1 2.1进位制的概念 小结 2.2不同进制间的转换 2.2.1二进制数转换为十进制数 2.2.2十进制数转换为二进制数 2.2.3��、八、十六进制的巧妙转换 小结 2.3计算中的二进制四则运算 2.3.1无符号整数与加法 2.3.2乘法与除法 2.3.3带符号整数的减法 2.3.4浮点数 小结 2.4一切都是逻辑 2.4.1什么是逻辑运算 2.4.2电路实现逻辑(课时不足时,可不讲本节) 2.4.3用逻辑做加法 2.4.4加法与控制语句 小结 2.5计算机中的存储 2.5.1数据的存储形式 2.5.2存储设备 小结 2.6谈0与1的美 2.6.1简单开关的无限大用 2.6.2二进制逻辑的神奇妙用 2.6.3“亢龙有悔”和“否极泰来” 2.6.4“若见诸相非相,即见如来” 习题2 第3章程序是如何执行的 3.1引例 3.2a=a 1的执行过程 3.2.1分解a=a 1的执行步骤 3.2.2CPU中的核心部件 3.2.3汇编指令的概念 3.2.4a=a 1的完整执行过程 小结 3.3控制结构的执行 3.3.1ifelse选择语句 3.3.2分支跳转指令 3.3.3ifelse选择语句的执行 3.3.4while循环语句的执行 3.3.5for循环语句的执行 小结 3.4关于Python的函数调用 3.4.1函数的基本概念 3.4.2Python函数入门 3.4.3局部变量与全局变量 小结 3.5函数调用过程的分析 3.5.1返回地址的存储 3.5.2函数调用时栈的管理 3.5.3SEAL中函数调用栈帧的建立 小结 3.6几种通用的编程语言 小结 3.7对计算机程序的领悟 3.7.1清晰的语义 3.7.2严谨的逻辑 3.7.3巧妙的结构 3.7.4智能是程序计算出来的 小结 习题3 第4章学习Python语言 4.1简洁的Python 4.2Python内置数据结构 4.2.1Python基本数据类型 4.2.2列表 4.2.3再谈字符串 4.2.4字典——类似数据库的结构 4.3Python赋值语句 4.3.1基本赋值语句 4.3.2序列赋值 4.3.3扩展序列赋值 4.3.4多目标赋值 4.3.5增强赋值语句 4.4Python控制结构 4.4.1if语句 4.4.2while循环语句 4.4.3for循环语句 4.5Python函数调用 4.6Python自定义数据结构 4.6.1面向过程与面向对象 4.6.2面向对象基本概念——类与对象 4.7基于Python面向对象编程实现数据库功能 4.7.1Python面向对象方式实现数据库的学生类 4.7.2Python面向对象方式实现数据库的课程类 4.7.3Python创建数据库的学生与课程类组 4.7.4Python实例功能模拟 4.8有趣的小乌龟——Python之绘图 4.8.1初识小乌龟 4.8.2小乌龟绘制基础图形 4.8.3小乌龟绘制迷宫 习题4 第5章计算思维的核心——算法 5.1计算思维是什么 小结 5.2递归的基本概念 小结 5.3分治法 小结 5.4贪心算法 小结 5.5动态规划 小结 5.6以老鼠走迷宫为例 小结 5.7谈计算思维的美 5.7.1递归思想的美 5.7.2计算思维求解问题的基本方式的美 5.7.3问题复杂度的研究之美 习题5 第6章操作系统简介 6.1计算机的启动 6.1.1启动自检阶段 6.1.2初始化启动阶段 6.1.3启动加载阶段 6.1.4内核装载阶段 6.1.5登录阶段 6.2认识操作系统 6.3操作系统对硬件资源的管理——硬件中断与异常 6.3.1操作系统对I/O设备的管理——硬件中断 6.3.2操作系统对CPU的管理——硬件中断 6.3.3操作系统对内存的管理——“异常”中断 6.4操作系统对应用程序提供较**可靠的服务——软件中断 6.4.1内核态与用户态 6.4.2系统调用——软件中断 6.4.3常用系统调用 6.4.4系统调用实例: read系统调用 6.5操作系统对多运行环境的管理 6.5.1进程 6.5.2进程状态 6.5.3进程调度 6.6文件系统 6.6.1文件基本概念 6.6.2目录树结构 6.6.3Python中的文件操作 6.6.4学生实例的扩展 习题6 第7章并行计算 7.1并行计算简介 7.1.1并行计算能加速程序执行 7.1.2并行计算的基本概念 7.1.3并行计算的难点——进程间通信 7.1.4并行计算能模拟现实中的复杂情况 7.2多进程编程 7.2.1多进程编程在Python中的实现 7.2.2牛刀小试——使用多进程加快求解问题的速度 7.3进程通信 7.3.1共享内存的基本概念 7.3.2共享内存的Python实现 7.4多进程编程实例 7.4.1方差计算的多进程实现 7.4.2N阶矩阵与N维向量相乘的多进程实现 7.4.3基于价格波动的生产者决策模拟 7.4.4电梯运行与调度模拟 7.5利用多核进行并行计算的思考 7.5.1没有智慧的计算就是浪费 7.5.2能自己做就自己做,不要总是请示协调 7.5.3让大家共享多核,有福同享就是云计算 7.5.4分布式计算也是多核计算 习题7 第8章计算机网络与物联网 8.1无远弗届的网络 小结 8.1.1物理层(Physical Layer) 小结 8.1.2数据链路层(Data Link Layer) 小结 8.1.3网络层(Network Layer) 小结 8.1.4传输层(Transport Layer) 小结 8.1.5应用层(Application Layer) 小结 8.2Web=? 8.2.1一个简单网页的代码 小结 8.2.2网页访问流程 小结 8.2.3网页的动静之分 8.2.4网站用什么说话 小结 8.2.5关于本地计算机上的一个小网页 8.3对计算机网络的领悟 8.4初窥物联网 8.4.1未来生活中的物联网 8.4.2智能家居 8.4.3智能交通 8.4.4**物联网 8.4.5物联网相关技术 小结 习题8 第9章信息** 9.1引言 9.2常见威胁 9.2.1网络的威胁 9.2.2恶意软件 小结 9.2.3拒绝服务 9.3措施和技术 9.3.1密码学 小结 9.3.2防火墙 9.3.3入侵检测 9.3.4网络** 9.3.5系统** 9.3.6杀毒软件 9.4手机病毒 9.5硬件**: 木马电路与旁道攻击 9.5.1硬件木马 9.5.2旁道攻击 9.6谈信息**之美 习题9 第10章机器学习概论 10.1人工智能与机器学习简介 10.1.1人工智能简介 10.1.2AlphaBeta剪枝搜索 10.1.3机器学习简介 10.2*小二乘分类器 10.3Logistic分类器 10.4朴素贝叶斯分类器 10.5人工神经网络 10.6深度学习 习题10 参考文献