電腦科學導論（第2版）

目錄Contents第1章電腦科學概貌1

1.1電腦科學領域現狀1

1.2電腦科學的發展脈絡8

1.2.1巴貝奇問題——如何構建電腦9

1.2.2布什問題——如何使用電腦11

1.2.3圖靈問題——如何構建智能應用13

1.2.4電腦科學的3個奇妙之處17

1.3計算思維的特徵22

1.3.1離散化與數字化22

1.3.2電腦的馮·諾依曼模型24

1.3.3電腦科學解題思路26

1.3.4對計算思維的10種理解38

1.4科學計算的創新故事43

1.4.1地球系統數值模擬的創新故事43

1.4.2蛋白質結構預測的創新故事44

1.5習題47

第2章程序的設計與執行50

2.1如何表示數和字符50

2.2初識電腦編程55

2.2.1編寫第一個Go程序56

2.2.2初識數據類型59

2.2.3運算流與簡單控制流62

2.2.4初識模塊化編程66

2.3初識電腦設計73

2.3.1斐波那契電腦的硬件74

2.3.2斐波那契電腦的軟件74

2.3.3斐波那契電腦的狀態轉移75

2.4電腦程序的創新故事852.4.1Ada的故事: 第一個電腦程序85

2.4.2霍爾悖論: 快速排序程序為什麽難以理解88

2.5習題89

第3章邏輯思維94

3.1布爾邏輯94

3.1.1命題邏輯94

3.1.2謂詞邏輯108

3.2圖靈機模型110

3.2.1定理機器證明與吳方法110

3.2.2有窮自動機111

3.2.3圖靈機112

3.2.4邱奇圖靈論題117

3.2.5悖論與不完備定理118

3.3計算邏輯的創新故事119

3.3.1布爾的故事119

3.3.2圖靈的故事122

3.4習題123

◆電腦科學導論（第2版）目錄第4章算法思維127

4.1什麽是算法127

4.2算法思維的要點129

4.2.1分治算法範式129

4.2.2其他算法範式136

4.3算法的創新故事144

4.3.1算法復雜度的故事144

4.3.2平穩復雜度146

4.4習題148

第5章系統思維152

5.1系統思維一覽152

5.1.1周到性153

5.1.2整體性155

5.1.3應對復雜性158

5.2抽象化161

5.2.1抽象三性質161

5.2.2數據抽象164

5.2.3文件與文件系統173

5.2.4控制抽象181

5.2.5模塊抽象186

5.2.6（）操作系統簡介191

5.3模塊化191

5.3.1邏輯門與組合電路192

5.3.2信息隱藏原理193

5.3.3時序電路198

5.4無縫銜接204

5.4.1揚雄周期原理204

5.4.2電路的無縫銜接: 寬進嚴出原理實例211

5.4.3指令的無縫銜接: 馮·諾依曼窮舉原理實例213

5.4.4阿姆達爾定律214

5.5計算系統的創新故事216

5.5.1IBM S/360216

5.5.2關系數據庫220

5.6習題223

第6章網絡思維229

6.1初識因特網230

6.1.1初識萬維網編程230

6.1.2網絡名詞術語233

6.1.3網絡思維的價值235

6.2連通性238

6.2.1名字空間238

6.2.2網絡拓撲243

6.3協議棧245

6.3.1分組交換246

6.3.2因特網協議棧247

6.4專業素養254

6.4.1性能意識254

6.4.2安全意識258

6.4.3專業規範264

6.5網絡的創新故事266

6.5.1第一個電腦網絡266

6.5.2因特網與萬維網268

6.5.3大數據計算273

6.5.4臭蟲與病毒274

6.6習題279

第7章電腦學科展望284

7.1學科研究對象與研究問題285

7.1.1研究對象285

7.1.2研究方法285

7.1.3格雷12問題287

7.1.4主要進步288

7.2學科演變與主要研究方向293

7.2.1學科演化樹293

7.2.2電腦科學與技術296

7.2.3新型電腦300

致謝303

第8章課程實驗304

8.1編程基礎實驗304

8.1.1實驗目的304

8.1.2實驗內容與步驟305

8.2加法圖靈機實驗310

8.2.1實驗目的和原理310

8.2.2實驗內容和步驟311

8.3信息隱藏實驗312

8.3.1實驗目的和原理312

8.3.2實驗內容和步驟314

8.4個人作品實驗314

8.4.1實驗目的和原理314

8.4.2實驗內容和步驟315

8.5進階實驗315

8.5.1班級快速排序實驗316

8.5.2斐波那契大數實驗316

8.5.3哈希查找實驗317

附錄A電腦科學技術中常用的倍數和分數318

參考文獻320