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第1章 计算思维概述1

1.1 三大科学思维1

1.2 计算思维初探2

1.2.1 计算思维概念2

1.2.2 计算思维特征3

1.2.3 计算思维内涵4

1.3 计算思维的广泛应用4

1.3.1 自然科学中的应用4

1.3.2 人文社会科学中的应用7

1.3.3 计算机课程教学中的应用9

1.3.4 公检法司等特殊领域中的应用10

思考与练习11

第2章 信息与信息处理技术12

2.1 信息与信息处理技术概述12

2.1.1 信息12

2.1.2 信息处理技术14

2.2 计算机硬件组成17

2.2.1 计算机体系结构17

2.2.2 计算机硬件组成要素18

2.2.3 计算机硬件发展20

2.3 计算机软件基础22

2.3.1 进制22

2.3.2 编码23

2.3.3 软件分类及功能23

2.4 信息处理技术实务25

2.4.1 操作系统的基本操作25

2.4.2 文字排版28

2.4.3 电子表格30

2.4.4 演示文稿34

思考与练习37

第3章 数学与数学模型38

3.1 图灵机模型38

3.1.1 图灵的贡献38

3.1.2 图灵奖39

3.1.3 图灵机历史40

3.1.4 图灵机模型原理41

3.2 逻辑符号化43

3.2.1 数学符号化思想的含义43

3.2.2 数学逻辑符号在人文社科中的应用45

3.3 图论模型49

3.3.1 图的基本概念50

3.3.2 哥尼斯堡七桥问题51

3.3.3 四色问题52

3.3.4 平面图理论53

3.3.5 比赛图论理论53

思考与练习54

第4章 计算与计算方法55

4.1 符号计算55

4.1.1 符号计算概念55

4.1.2 符号计算和数值计算的区别55

4.1.3 符号计算示例56

4.2 数值计算57

4.2.1 数值计算概念及特点57

4.2.2 常见的数值计算方法58

4.2.3 数值计算中应注意问题61

4.3 可计算性61

4.4 计算的复杂性62

4.4.1 基本概念62

4.4.2 大O记号63

4.4.3 时间复杂度63

4.4.4 空间复杂度64

4.4.5 性质64

4.5 数据结构65

4.5.1 数据的逻辑结构65

4.5.2 数据的存储结构66

4.5.3 数据运算68

4.5.4 数据类型和抽象数据类型68

思考与练习69

第5章 计算文化70

5.1 计算社会背景70

5.1.1 计算社会发展基础70

5.1.2 计算社会现状71

5.1.3 计算社会未来发展71

5.2 计算文化发展历程72

5.2.1 计算文化概念72

5.2.2 计算文化发展与影响73

5.3 网络文化74

5.3.1 网络文化概述74

5.3.2 网络文化现象76

5.4 知识产权80

5.4.1 知识产权含义80

5.4.2 知识产权特征80

5.4.3 计算机与网络领域的知识产权问题80

5.5 隐私和自由82

5.5.1 隐私问题82

5.5.2 自由问题83

5.6 信息犯罪84

5.6.1 信息犯罪概念84

5.6.2 信息犯罪特征85

5.6.3 信息犯罪分类88

5.6.4 信息犯罪内容89

思考与练习91

第6章 程序设计思想与算法基础92

6.1 初识Python92

6.2 系统安装93

6.2.1 安装环境93

6.2.2 安装步骤93

6.3 编写第一个应用程序Hello World96

6.3.1 程序的执行方式96

6.3.2 Python语言的基本成分98

6.4 模块化编程初步101

6.4.1 模块化编程101

6.4.2 Python语言中的函数101

6.4.3 自顶向下设计103

6.4.4 Python模块104

6.5 程序设计思想与方法106

6.5.1 函数106

6.5.2 面向对象方法110

6.6 算法与程序120

6.6.1 排序算法120

6.6.2 查找算法122

6.6.3 递归方法124

思考与练习126

第7章 网络与网络通信127

7.1 计算机网络概述127

7.1.1 计算机网络概念127

7.1.2 计算机网络系统组成127

7.1.3 计算机网络分类131

7.1.4 计算机网络体系结构与参考模型134

7.2 数据通信基础136

7.2.1 信息量136

7.2.2 编码与解码137

7.2.3 信息加密139

7.2.4 校验与纠错140

7.3 网络模型与协议141

7.3.1 网络协议概念142

7.3.2 网络参考模型142

7.4 无线传感器网络基础145

7.4.1 无线传感器网络发展历史146

7.4.2 无线传感器关键技术146

7.4.3 无线传感器网络的网络协议栈148

7.4.4 无线传感器网络的特征149

7.4.5 无线传感器网络的应用150

思考与练习151

第8章 互联网与新型网络152

8.1 互联网152

8.1.1 传统互联网152

8.1.2 移动互联网157

8.2 新型网络及相关技术159

8.2.1 物联网159

8.2.2 云计算164

8.2.3 大数据166

8.2.4 社交媒体相关技术169

8.3 网络数据科学与工程170

8.3.1 网络数据科学与工程产生的背景170

8.3.2 网络数据科学与工程的主要研究内容170

8.3.3 网络数据科学与工程的研究方法和目标171

8.3.4 网络数据科学与工程的最新研究进展172

思考与练习173

第9章 数据分析与科学决策174

9.1 数据组织与管理174

9.2 数据挖掘177

9.2.1 数据挖掘的定义177

9.2.2 数据挖掘的起源179

9.2.3 一个数据挖掘的简单例子180

9.3 分析与决策182

9.3.1 统计分析182

9.3.2 决策支持系统185

9.3.3 关联规则188

思考与练习190

第10章 人工智能与智能计算191

10.1 图灵与人工智能191

10.1.1 知识表示与推理191

10.1.2 搜索与博弈技术197

10.1.3 自然语言处理200

10.1.4 机器学习与神经网络202

10.2 模式识别与智能计算205

10.2.1 模式识别的分类与应用205

10.2.2 智能计算简介207

10.2.3 Siri智能系统介绍209

思考与练习212

第11章 案例与实践213

11.1 趣味密码学213

11.2 同步问题214

11.2.1 条件变量214

11.2.2 同步队列216

思考与练习222

参考文献223