高等学校计算机科学与技术专业系列教材 计算机科学导论：思想与方法PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

高等学校计算机科学与技术专业系列教材 计算机科学导论：思想与方法PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.1.1 计算学科命名的背景1

1.1.2 计算学科的定义1

1.1.3 计算学科的根本问题2

1.2 学科专业名称的演变、学科描述及培养侧重点2

1.2.1 演变中的学科专业名称3

1.2.2 分支学科（专业）描述及培养侧重点3

1.3 学科知识体和核心课程4

1.3.1 计算机科学知识体及专业核心课程5

1.3.2 计算机工程知识体及专业核心课程8

1.3.3 软件工程知识体及专业核心课程12

1.3.4 信息技术知识体及专业核心课程15

1.4 如何构建“计算机导论”课程17

1.4.1 “计算机导论”课程的构建是计算教育面临的一个重大问题17

1.4.2 计算学科的认知模型——计算学科二维定义矩阵18

1.4.3 “计算机导论”课程的结构设计18

1.5 本章小结19

习题一19

第2章 学科的基本问题21

2.1 引言21

2.2 对问题进行抽象的一个典型实例：哥尼斯堡七桥问题21

2.3 可计算问题与不可计算问题23

2.3.1 梵天塔问题23

2.3.2 算法复杂性中的难解性问题、P类问题和NP类问题25

2.3.3 证比求易算法25

2.3.4 P=?NP26

2.3.5 一个不可计算问题：停机问题27

2.3.6 旅行商问题与组合爆炸问题29

2.3.7 找零问题、背包问题与贪婪算法31

2.4 “GOTO语句”与程序的结构33

2.5 “哲学家共餐”问题与计算机的资源管理34

2.5.1 生产者-消费者问题34

2.5.2 “哲学家共餐”问题34

2.6 “两军问题”与计算机网络35

2.6.1 两军问题36

2.6.2 互联网软件的分层结构37

2.7 人工智能中的若干哲学问题38

2.7.1 图灵测试39

2.7.2 西尔勒的“中文屋子”40

2.7.3 计算机中的博弈问题40

2.8 计算机科学各主领域及其基本问题42

2.8.1 离散结构42

2.8.2 程序设计基础43

2.8.3 算法与复杂性43

2.8.4 体系结构44

2.8.5 操作系统44

2.8.6 网络计算45

2.8.7 程序设计语言45

2.8.8 人机交互46

2.8.9 图形学和可视化计算46

2.8.10 智能系统47

2.8.11 信息系统48

2.8.12 软件工程48

2.8.13 社会和职业问题49

2.8.14 科学计算49

2.9 本章小结50

习题二51

第3章 3个学科形态53

3.1 引言53

3.2 一个关于“学生选课”的例子53

3.2.1 对“学生选课”例子的感性认识54

3.2.2 对“学生选课”例子的理性认识55

3.2.3 “学生选课”系统的工程设计56

3.3 抽象形态58

3.3.1 一般科学技术方法论中的抽象形态58

3.3.2 计算学科中的抽象形态58

3.3.3 例子中有关抽象形态的主要内容及其简要分析58

3.4 理论形态59

3.4.1 一般科学技术方法论中的理论形态59

3.4.2 计算学科中的理论形态59

3.4.3 例子中有关理论形态的主要内容及简要分析59

3.5 设计形态59

3.5.1 一般科学技术方法论中的设计形态59

3.5.2 计算学科中的设计形态60

3.5.3 例子中有关设计形态的主要内容及简要分析60

3.6 3个学科形态的内在联系61

3.6.1 一般科学技术方法论中3个学科形态的内在联系61

3.6.2 计算学科中3个学科形态的内在联系61

3.6.3 关系数据库领域中3个学科形态的内在联系62

3.7 计算机语言的发展及其3个学科形态的内在联系63

3.7.1 自然语言与形式语言63

3.7.2 图灵机与冯·诺依曼计算机65

3.7.3 机器指令与汇编语言72

3.7.4 以虚拟机的观点来划分计算机的层次结构74

3.7.5 高级语言76

3.7.6 应用语言77

3.7.7 自然语言78

3.7.8 小结81

3.8 计算机科学各领域3个学科形态的主要内容81

3.9 本章小结86

习题三87

第4章 学科中的核心概念91

4.1 引言91

4.2 算法91

4.2.1 算法的历史简介92

4.2.2 算法的定义和特征93

4.2.3 算法实例94

4.2.4 算法的表示方法95

4.2.5 算法分析100

4.3 数据结构101

4.3.1 数据结构的基本概念101

4.3.2 常用的几种数据结构102

4.4 程序103

4.5 软件104

4.6 硬件104

4.7 数据存储和表示105

4.7.1 进位制数及其相互转换105

4.7.2 原码、反码、补码及其转换108

4.7.3 字符、字符串和汉字110

4.7.4 图像113

4.7.5 声音114

4.8 CC1991报告提取的核心概念114

4.9 本章小结116

习题四117

第5章 学科中的数学方法120

5.1 引言120

5.2 数学的基本特征121

5.3 数学方法的作用121

5.4 计算学科中常用的数学概念和术语122

5.4.1 集合122

5.4.2 函数和关系123

5.4.3 代数系统125

5.4.4 字母表、字符串和语言130

5.4.5 定义、定理和证明131

5.4.6 必要条件和充分条件132

5.5 证明方法134

5.5.1 直接证明法和间接证明法134

5.5.2 反证法134

5.5.3 归纳法135

5.5.4 构造性证明136

5.6 递归和迭代136

5.6.1 递归137

5.6.2 迭代139

5.7 公理化方法139

5.7.1 理论体系140

5.7.2 公理化方法的基本概念140

5.7.3 实例141

5.8 形式化方法142

5.8.1 形式系统的组成、基本特点和局限性143

5.8.2 形式化方法概述144

5.8.3 形式规格145

5.8.4 形式验证146

5.9 本章小结148

习题五149

第6章 学科中的系统科学方法152

6.1 引言152

6.2 系统科学与系统科学方法152

6.2.1 系统科学的基本概念153

6.2.2 系统科学遵循的一般原则154

6.2.3 常用的几种系统科学方法155

6.2.4 实例156

6.3 软件开发中使用系统科学方法的原因157

6.3.1 人固有能力的局限性以及使用工具后产生的力量157

6.3.2 复杂性158

6.3.3 软件系统的复杂性159

6.3.4 软件开发的系统化方法需要遵循的基本原则161

6.4 结构化方法163

6.4.1 结构化方法的产生和发展163

6.4.2 结构化方法遵循的基本原则164

6.4.3 结构化方法的核心问题164

6.4.4 结构化方法实例：高等学校信息管理系统166

6.5 面向对象方法167

6.5.1 面向对象方法的产生和发展167

6.5.2 面向对象方法的基本思想167

6.5.3 面向对象方法的核心问题169

6.5.4 面向对象方法实例：图书管理系统171

6.6 本章小结173

习题六174

第7章 社会与职业问题175

7.1 引言175

7.2 计算的历史176

7.2.1 计算机史前史——1946年以前的世界176

7.2.2 计算机硬件的历史177

7.2.3 计算机软件的历史178

7.2.4 计算机网络的历史180

7.2.5 中国计算机事业发展的历程181

7.3 计算的社会背景182

7.3.1 计算的社会内涵182

7.3.2 网络的社会内涵183

7.3.3 因特网的增长、控制和使用183

7.3.4 有关性别的问题185

7.4 道德分析的方法185

7.4.1 道德选择185

7.4.2 道德评价186

7.4.3 道德选择中其他相关因素及道德选择过程186

7.5 职业和道德责任187

7.5.1 职业化的本质187

7.5.2 软件工程师的道德准则及行为规范187

7.5.3 与检举有关的内容189

7.5.4 计算中的“可接受使用”政策191

7.6 基于计算机系统的风险和责任191

7.6.1 历史上软件风险的例子191

7.6.2 软件的正确性、可靠性和安全性192

7.6.3 软件测试193

7.6.4 软件重用中隐藏的问题193

7.6.5 风险评定与风险管理194

7.7 团队工作195

7.7.1 基本概念195

7.7.2 团队目的196

7.7.3 团队机制196

7.7.4 团队激励197

7.7.5 团队僵局199

7.8 知识产权200

7.8.1 知识产权概述200

7.8.2 著作权、商标、专利、集成电路布图设计和商业秘密201

7.8.3 数字千年版权法和TEACH法案203

7.8.4 软件专利204

7.8.5 有关知识产权的国际问题205

7.8.6 我国有关知识产权保护的现状205

7.9 隐私和公民自由206

7.9.1 隐私保护的道德和法律基础206

7.9.2 基于Web的隐私保护技术207

7.9.3 计算机空间的言论自由210

7.9.4 相关的国际问题和文化之间的问题211

7.10 计算机犯罪211

7.10.1 计算机犯罪及相关立法211

7.10.2 黑客212

7.10.3 恶意计算机程序和拒绝服务攻击213

7.10.4 防止计算机犯罪的策略215

7.11 本章小结215

习题七216

第8章 探讨与展望218

8.1 引言218

8.2 若干问题的探讨218

8.2.1 计算本质的认识历史218

8.2.2 第三次数学危机与希尔伯特纲领219

8.2.3 图灵对计算本质的揭示220

8.2.4 如何定义一门学科221

8.2.5 计算学科属“工科”还是“理科”222

8.2.6 程序设计在计算学科中的地位222

8.2.7 计算学科目前的核心课程能否培养学生计算方面的能力222

8.2.8 在计算课程中如何做到理论与实践相结合223

8.2.9 发明与创新223

8.2.10 关于能力的培养225

8.2.11 难度、复杂度与能力226

8.2.12 科学素养228

8.3 计算学科教育的展望231

8.3.1 技术的变化231

8.3.2 文化的改变232

8.3.3 制订教学计划的原则233

8.3.4 未来的计算学科教育234

8.4 本章小结235

习题八236

附录A 计算机科学知识体238

附录B Armstrong公理系统248

附录C 哲学家共餐问题的模型检验251

附录D m+0=m的定理证明258

参考文献262