大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)：計(jì)算機(jī)科學(xué)概論

第一部分　計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)
第1章　計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史　1
1.1　計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代　1
1.1.1　石頭計(jì)算到算盤　1
1.1.2　計(jì)算尺和計(jì)算器　2
1.2　機(jī)械式計(jì)算機(jī)　4
1.2.1　契卡德計(jì)算機(jī)　4
1.2.2　帕斯卡加法機(jī)　4
1.2.3　萊布尼茲乘法機(jī)　5
1.2.4　“編織”的程序　5
1.2.5　差分機(jī)和分析機(jī)　7
1.2.6　手搖計(jì)算機(jī)　8
1.3　從機(jī)械到電子的進(jìn)程　9
1.3.1　穿孔制表機(jī)　9
1.3.2　電子文明的曙光——電子二極管、三極管　10
1.3.3　沖擊最后的技術(shù)壁壘　11
1.4　電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史　14
1.4.1　電子管計(jì)算機(jī)　14
1.4.2　晶體管計(jì)算機(jī)　16
1.4.3　集成電路計(jì)算機(jī)　17
1.4.4　大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)　19
1.4.5　第五代計(jì)算機(jī)　21
1.4.6　總結(jié)　21
1.5　奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想　22
1.5.1　布爾及邏輯代數(shù)　22
1.5.2　香農(nóng)及計(jì)算機(jī)開關(guān)電路　23
1.5.3　圖靈及圖靈機(jī)、圖靈測試　24
1.5.4　阿塔納索夫及ABC計(jì)算機(jī)　28
1.5.5　維納及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)五原則　29
1.5.6　馮·諾依曼及馮·諾依曼結(jié)構(gòu)　30
1.6　計(jì)算機(jī)在中國　32
1.7　計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢　35
1.7.1　高性能計(jì)算　36
1.7.2　普適計(jì)算　37
1.7.3　下一代計(jì)算機(jī)　41
1.8　小結(jié)　43
習(xí)題　44
第2章　計(jì)算機(jī)組成與工作原理　47
2.1　計(jì)算機(jī)常用的數(shù)制及機(jī)內(nèi)信息表示　47
2.1.1　數(shù)制及其轉(zhuǎn)換　47
2.1.2　計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的表示　49
2.2　門和電路　53
2.2.1　門　54
2.2.2　電路　57
2.3　計(jì)算機(jī)硬件組成　59
2.3.1　馮·諾依曼結(jié)構(gòu)　59
2.3.2　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成　60
2.3.3　總線訪問　65
2.4　計(jì)算機(jī)的工作過程　65
2.4.1　指令執(zhí)行過程　65
2.4.2　計(jì)算機(jī)工作過程　66
2.5　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成　68
2.5.1　計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)　69
2.5.2　計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)　77
2.6　小結(jié)　80
習(xí)題　80

第二部分　網(wǎng)絡(luò)與安全
第3章　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)　83
3.1　網(wǎng)絡(luò)的起源　83
3.1.1　聯(lián)機(jī)系統(tǒng)階段　83
3.1.2　網(wǎng)絡(luò)互連階段　83
3.1.3　標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段　84
3.1.4　網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)　85
3.2　網(wǎng)絡(luò)的定義　85
3.3　數(shù)據(jù)傳輸　85
3.3.1　傳輸介質(zhì)　85
3.3.2　帶寬　88
3.3.3　協(xié)議　88
3.4　網(wǎng)絡(luò)的分類　89
3.4.1　按距離劃分　89
3.4.2　按網(wǎng)絡(luò)的功能劃分　90
3.5　網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　91
3.5.1　拓?fù)涞母拍睢?1
3.5.2　鏈路與通路　91
3.5.3　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　91
3.6　服務(wù)模型　93
3.6.1　終端網(wǎng)絡(luò)模型　94
3.6.2　客戶機(jī)/服務(wù)器模型　94
3.6.3　對等網(wǎng)絡(luò)模型　94
3.7　網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)　95
3.8　網(wǎng)絡(luò)互連　97
3.9　Internet和TCP/IP　99
3.9.1　Internet的起源　99
3.9.2　TCP/IP　99
3.9.3　IP地址　100
3.9.4　Internet提供的主要服務(wù)　101
3.9.5　內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)　104
3.10　網(wǎng)絡(luò)管理　105
3.10.1　網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ)　105
3.10.2　網(wǎng)絡(luò)管理功能　106
3.10.3　Internet的管理信息庫　108
3.10.4　網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議　109
3.11　小結(jié)　110
習(xí)題　111
第4章　信息安全　113
4.1　信息安全的基本概念　113
4.1.1　信息安全特征　113
4.1.2　信息安全保護(hù)技術(shù)　114
4.2　密碼技術(shù)及應(yīng)用　115
4.2.1　基本概念　115
4.2.2　對稱密鑰密碼系統(tǒng)　116
4.2.3　公開密鑰密碼系統(tǒng)　116
4.2.4　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)加密　117
4.2.5　數(shù)字簽名　119
4.3　防火墻技術(shù)　119
4.3.1　防火墻的基本概念　119
4.3.2　防火墻的功能　120
4.3.3　防火墻的基本類型　120
4.3.4　防火墻的優(yōu)缺點(diǎn)　121
4.4　惡意軟件　122
4.4.1　病毒及相關(guān)的威脅　122
4.4.2　計(jì)算機(jī)病毒的防治　126
4.5　入侵檢測技術(shù)　128
4.5.1　入侵者　128
4.5.2　入侵檢測　129
4.6　小結(jié)　133
習(xí)題　133

第三部分　算法與程序設(shè)計(jì)
第5章　算法　135
5.1　算法的概念　135
5.1.1　概述　135
5.1.2　算法的定義　136
5.1.3　算法的基本性質(zhì)　138
5.1.4　算法的基本結(jié)構(gòu)　138
5.2　算法的表示　141
5.2.1　自然語言　142
5.2.2　流程圖　143
5.2.3　偽碼　145
5.3　基本算法　149
5.3.1　求和　149
5.3.2　求積　150
5.3.3　求最大值和最小值　150
5.3.4　排序　151
5.3.5　查找　152
5.4　算法效率　153
5.4.1　算法的規(guī)?！?54
5.4.2　時(shí)間復(fù)雜度　154
5.4.3　空間復(fù)雜度　155
5.5　小結(jié)　156
習(xí)題　156
第6章　程序設(shè)計(jì)語言　158
6.1　程序設(shè)計(jì)語言概述　158
6.1.1　什么是程序語言　158
6.1.2　程序語言的發(fā)展歷史　158
6.1.3　程序語言的分類　160
6.1.4　機(jī)器語言　161
6.1.5　匯編語言　163
6.1.6　高級語言　164
6.2　高級程序語言的類型　165
6.2.1　常用高級程序語言　165
6.2.2　過程化語言　167
6.2.3　函數(shù)式語言　168
6.2.4　邏輯式語言　169
6.2.5　面向?qū)ο笳Z言　169
6.2.6　專用語言　170
6.3　程序設(shè)計(jì)的基本概念　171
6.3.1　標(biāo)識符　172
6.3.2　變量與數(shù)據(jù)類型　172
6.3.3　常量和文字　174
6.3.4　表達(dá)式和賦值語句　174
6.3.5　控制語句　176
6.3.6　注釋　178
6.4　程序單元　178
6.4.1　過程　179
6.4.2　參數(shù)　179
6.4.3　函數(shù)　180
6.4.4　輸入與輸出　181
6.5　程序設(shè)計(jì)語言的執(zhí)行　181
6.5.1　程序翻譯　182
6.5.2　鏈接程序　183
6.5.3　集成開發(fā)環(huán)境　184
6.6　高級話題　184
6.6.1　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)　185
6.6.2　程序語言的發(fā)展趨勢　187
6.7　小結(jié)　187
習(xí)題　188

第四部分　數(shù)據(jù)組織
第7章　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　191
7.1　概述　191
7.1.1　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義　191
7.1.2　數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)　192
7.1.3　數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)　192
7.1.4　數(shù)據(jù)的運(yùn)算　193
7.2　線性表　193
7.2.1　基于數(shù)組的實(shí)現(xiàn)　193
7.2.2　基于鏈表的實(shí)現(xiàn)　194
7.2.3　基于線性表的檢索　195
7.3　堆?！?97
7.3.1　堆棧的基本概念　197
7.3.2　棧的實(shí)現(xiàn)　197
7.3.3　棧的操作　197
7.3.4　棧的應(yīng)用　198
7.4　隊(duì)列　199
7.4.1　隊(duì)列的定義　199
7.4.2　隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)　199
7.4.3　隊(duì)列的基本操作　200
7.4.4　隊(duì)列的應(yīng)用　201
7.5　樹　201
7.5.1　二叉樹的基本概念　202
7.5.2　二叉樹的實(shí)現(xiàn)　203
7.5.3　二叉樹的遍歷　203
7.5.4　二叉檢索樹　205
7.6　圖　206
7.6.1　圖的定義和術(shù)語　206
7.6.2　圖的實(shí)現(xiàn)　207
7.6.3　圖的基本操作　208
7.6.4　圖的應(yīng)用　209
7.7　小結(jié)　210
習(xí)題　210
第8章　文件結(jié)構(gòu)　213
8.1　文件系統(tǒng)　213
8.1.1　文件命名　213
8.1.2　文件訪問　214
8.2　文件結(jié)構(gòu)　215
8.2.1　順序文件　215
8.2.2　索引文件　216
8.2.3　散列文件　216
8.3　小結(jié)　217
習(xí)題　218
第9章　數(shù)據(jù)庫概述　220
9.1　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)　220
9.1.1　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述　220
9.1.2　數(shù)據(jù)庫模式　220
9.1.3　數(shù)據(jù)模型　221
9.2　關(guān)系數(shù)據(jù)庫　222
9.2.1　關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)　223
9.2.2　關(guān)系的操作　225
9.2.3　結(jié)構(gòu)化查詢語言　227
9.3　數(shù)據(jù)庫應(yīng)用　229
9.3.1　決策支持系統(tǒng)　230
9.3.2　空間數(shù)據(jù)庫　230
9.3.3　多媒體數(shù)據(jù)庫　230
9.3.4　移動數(shù)據(jù)庫　231
9.3.5　信息檢索系統(tǒng)　231
9.3.6　分布式信息系統(tǒng)　232
9.4　小結(jié)　232
習(xí)題　232
參考文獻(xiàn)　234