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第0章　绪论 1

0.1　算法的作用 1

0.2　计算机器的由来 2

0.3　算法的科学 6

0.4　抽象 6

0.5 学习大纲 7

0.6　社会影响 8

0.7　社会问题 9

课外阅读 10

第1章　数据存储 11

1.1　位和位存储 11

1.1.1　布尔运算 11

1.1.2　门和触发器 12

1.1.3　十六进制记数法 15

1.2　主存储器 16

1.2.1　存储器结构 16

1.2.2　存储器容量的度量 17

1.3　海量存储器 18

1.3.1　磁学系统 19

1.3.2　光学系统 21

1.3.3　闪存驱动器 21

1.3.4　文件存储及检索 22

1.4　用位模式表示信息 23

1.4.1　文本的表示 23

1.4.2　数值的表示 24

1.4.3 图像的表示 25

1.4.4　声音的表示 26

1.5　二进制系统 27

1.5.1　二进制记数法 28

1.5.2　二进制加法 29

1.5.3　二进制中的小数 30

1.6　整数存储 31

1.6.1　二进制补码记数法 31

1.6.2　余码记数法 34

1.7　小数的存储 35

1.7.1　浮点记数法 35

1.7.2　截断误差 37

1.8　数据压缩 39

1.8.1　通用的数据压缩技术 39

1.8.2　图像压缩 40

1.8.3　音频和视频压缩 41

1.9　通信差错 42

1.9.1　奇偶校验位 42

1.9.2　纠错编码 43

复习题 45

社会问题 48

课外阅读 49

第2章　数据操控 50

2.1　计算机体系结构 50

2.2　机器语言 52

2.2.1　指令系统 52

2.2.2　一种演示用的机器语言 53

2.3　程序执行 56

2.3.1　程序执行的一个例子 58

2.3.2　程序与数据 60

2.4　算术／逻辑指令 62

2.4.1　逻辑运算 62

2.4.2　循环移位及移位运算 63

2.4.3　算术运算 64

2.5　与其他设备的通信 65

2.5.1　控制器的作用 65

2.5.2　直接内存存取 67

2.5.3　握手 67

2.5.4　流行的通信媒介 67

2.5.5　通信速率 68

2.6　其他体系结构 69

2.6.1　流水线 69

2.6.2　多处理器计算机 69

复习题 70

社会问题 75

课外阅读 76

第3章　操作系统 77

3.1 操作系统的历史 77

3.2　操作系统的体系结构 80

3.2.1　软件概述 80

3.2.2　操作系统组件 81

3.2.3 系统启动 83

3.3　协调机器的活动 85

3.3.1 进程的概念 85

3.3.2 进程管理 85

3.4　处理进程间的竞争 87

3.4.1　信号量 87

3.4.2 死锁 88

3.5　安全性 90

3.5.1　来自机器外部的攻击 90

3.5.2　来自机器内部的攻击 91

复习题 92

社会问题 94

课外阅读 95

第4章　组网及因特网 96

4.1 网络基础 96

4.1.1　网络分类 96

4.1.2　协议 97

4.1.3 网络互连 99

4.1.4　进程间通信 101

4.1.5　分布式系统 102

4.2　因特网 102

4.2.1 因特网体系结构 103

4.2.2　连接到因特网 104

4.2.3　因特网编址 104

4.2.4　因特网应用 105

4.3　万维网 108

4.3.1 万维网实现 108

4.3.2　HTML 109

4.3.3　XML 112

4.3.4　客户端和服务器端的活动 113

4.4　因特网协议 114

4.4.1 因特网软件的分层方法 114

4.4.2　TCP/IP协议簇 117

4.5　安全性 119

4.5.1　入侵的形式 119

4.5.2　防护和对策 120

4.5.3　加密 121

4.5.4　网络安全的法律途径 123

复习题 125

社会问题 127

课外阅读 128

第5章　算法 129

5.1　算法的概念 129

5.1.1　概览 129

5.1.2　算法的正式定义 129

5.1.3　算法的抽象本质 130

5.2　算法的表示 131

5.2.1　原语 131

5.2.2　伪代码 133

5.3　算法的发现 137

5.3.1 问题求解的艺术 137

5.3.2　入门 139

5.4　迭代结构 141

5.4.1　顺序搜索法 141

5.4.2　循环控制 143

5.4.3　插入排序算法 146

5.5　递归结构 149

5.5.1　二分搜索算法 149

5.5.2　递归控制 154

5.6　有效性和正确性 155

5.6.1　算法有效性 155

5.6.2　软件验证 158

复习题 161

社会问题 165

课外阅读 166

第6章　程序设计语言 167

6.1　历史回顾 167

6.1.1　早期程序设计语言 167

6.1.2　独立并超越机器 169

6.1.3　程序设计范型 170

6.2　传统的程序设计概念 173

6.2.1 变量和数据类型 174

6.2.2　数据结构 176

6.2.3　常量和字面量 177

6.2.4　赋值语句 178

6.2.5　控制语句 179

6.2.6　注释 181

6.3　过程单元 182

6.3.1 过程 182

6.3.2　参数 183

6.3.3 函数 186

6.4　语言实现 188

6.4.1　翻译过程 188

6.4.2　软件开发包 193

6.5　面向对象程序设计 194

6.5.1　类和对象 194

6.5.2　构造器 196

6.5.3　附加特性 197

6.6　程序设计中的并发活动 198

6.7　说明性程序设计 200

6.7.1　逻辑推演 200

6.7.2　Prolog 202

复习题 204

社会问题 207

课外阅读 208

第7章　软件工程 209

7.1　软件工程学科 209

7.2　软件生命周期 211

7.2.1　周期是个整体 211

7.2.2　传统的开发阶段 212

7.3　软件工程方法 214

7.4　模块化 215

7.4.1　模块的实现 215

7.4.2　耦合 218

7.4.3　内聚 219

7.4.4　构件 220

7.5　行业工具 220

7.5.1　较老的工具 221

7.5.2　统一建模语言 223

7.5.3　设计模式 225

7.6　测试 226

7.7　文档编制 227

7.8　软件所有权和责任 228

复习题 230

社会问题 232

课外阅读 233

第8章　数据抽象 234

8.1　数据结构基础 234

8.1.1　基本数据结构 234

8.1.2　抽象 236

8.1.3　静态结构与动态结构 236

8.1.4　指针 237

8.2　数据结构的实现 238

8.2.1　数组的存储 238

8.2.2　表的存储 241

8.2.3　栈和队列的存储 243

8.2.4　二叉树的存储 245

8.2.5　数据结构的操作 247

8.3　一个简短案例的研究 248

8.4　定制的数据类型 252

8.4.1　用户自定义数据类型 252

8.4.2　抽象数据类型 253

8.5　类和对象 255

8.6　机器语言中的指针 256

复习题 258

社会问题 262

课外阅读 263

第9章　数据库系统 264

9.1　数据库基础 264

9.1.1　模式的作用 264

9.1.2　数据库管理系统 265

9.1.3　数据库模型 267

9.2　关系模型 267

9.2.1　关系设计中的问题 268

9.2.2　关系运算 270

9.2.3　SQL 274

9.3　面向对象数据库 276

9.4　维护数据库的完整性 278

9.4.1　提交／回滚协议 278

9.4.2　锁定 279

9.5　传统的文件结构 280

9.5.1 顺序文件 280

9.5.2　索引文件 283

9.5.3　散列文件 283

9.6　数据挖掘 286

9.7　数据库技术的社会影响 288

复习题 289

社会问题 292

课外阅读 293

第10章　人工智能 294

10.1　智能与机器 294

10.1.1　智能体 294

10.1.2　性能与模拟 296

10.1.3　图灵测试 296

10.2　感知 298

10.2.1　理解图像 298

10.2.2　语言处理 299

10.3　推理 302

10.3.1　产生式系统 302

10.3.2　搜索树 305

10.3.3　启发 306

10.4　其他研究领域&3 10

10.4.1　知识的表达和处理 310

10.4.2　学习 311

10.5　人工神经网络 313

10.5.1　基本特性 313

10.5.2　训练人工神经网络 315

10.5.3　联想记忆 317

10.6　机器人学 320

10.7　后果的思考 321

复习题 323

社会问题 326

课外阅读 327

第11章　计算理论 328

11.1　函数及其计算 328

11.2　图灵机 330

11.2.1 图灵机原理 330

11.2.2　丘奇-图灵论题 332

11.3　通用程序设计语言 333

11.3.1 Bare Bones语言 333

11.3.2　用Bare Bones语言编程 335

11.3.3　Bare Bones的通用性 336

11.4　一个不可计算的函数 338

11.4.1　停机问题 338

11.4.2　停机问题的不可解性 339

11.5　问题复杂性 342

11.5.1 问题复杂性的度量 342

11.5.2　多项式问题与非多项式问题 345

11.5.3　NP问题 346

11.6　公钥密码学 348

11.6.1　模表示法 349

11.6.2　RSA公钥密码系统 350

复习题 351

社会问题 354

课外阅读 355

附录A　ASCII码 356

附录B　处理二进制补码表示的电路 357

附录C　一种简单的机器语言 359

C.1　机器体系结构 359

C.2　机器语言 359

附录D　高级语言程序示例 361

D.1　Ada语言 361

D.2　C语言 361

D.3　C++语言 361

D.4　C＃语言 363

D.5　FORTRAN语言 363

D.6 Java语言 364

附录E　迭代结构与递归结构的等价性 366

索引 368

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