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第0章 简介1

0.1 算法的研究2

0.2 计算机的起源4

0.3 算法的科学7

0.4 抽象的角色9

0.5 社会的反作用10

0.6 社会问题11

0.7 课外阅读12

第一部分 计算机体系结构17

第1章 数据存储17

1.1 位与它们的存储18

1.1.1 门与触发器18

1.1.2 其他存储技术21

1.1.3 十六进制表示法22

1.2 主存储器24

1.2.1 存储器结构24

1.2.2 度量主存容量25

1.3 大容量存储器26

1.3.1 磁盘26

1.3.2 光盘(CD)28

1.3.3 磁带28

1.3.4 文件存储与检索29

1.4 以二进制编码表示数据31

1.4.1 文本的表示31

1.4.2 数字值的表示32

1.4.3 图像的表示34

1.4.4 音频的表示35

1.5 二进制系统37

1.5.1 二进制加法37

1.5.2 二进制中的分数38

1.6 整数的存储39

1.6.1 二进制补码表示法39

1.6.2 余码42

1.7.1 浮点记数法44

1.7 小数的存储44

1.7.2 截断误差45

1.8 数据压缩47

1.8.1 普通数据压缩技术47

1.8.2 图像的压缩50

1.9 通信错误51

1.9.1 奇偶校验位51

1.9.2 错误纠正码52

1.10 本章复习题54

1.11 社会问题59

1.12 课外阅读60

第2章 数据操作61

2.1 计算机体系结构62

2.2 机器语言64

2.2.1 指令系统64

2.2.2 一种说明性的机器语言65

2.3 程序的执行68

2.3.1 程序执行的一个例子69

2.3.2 程序与数据72

2.4 算术逻辑指令74

2.4.1 逻辑运算74

2.4.2 循环移位操作75

2.4.3 算术操作76

2.5 与其他设备的通信77

2.5.1 通信控制器78

2.5.2 数据传输速率80

2.6.2 多处理器计算机81

2.6 其他体系结构81

2.6.1 流水线81

2.7 本章复习题83

2.8 社会问题89

2.9 课外阅读90

第二部分 软件93

第3章 操作系统与网络93

3.1 操作系统的变革94

3.1.1 单处理器系统94

3.1.2 多处理器系统96

3.2.1 软件概览97

3.2 操作系统体系结构97

3.2.2 操作系统的组成98

3.2.3 系统启动101

3.3 协调机器活动102

3.3.1 进程的概念102

3.3.2 进程管理102

3.3.3 客户/服务器模型104

3.4.1 旗语105

3.4 进程间的竞争处理105

3.4.2 死锁106

3.5 网络108

3.5.1 网络基础109

3.5.2 互联网110

3.6 网络协议115

3.6.1 控制传输协议115

3.6.2 互联网软件的分层结构117

3.6.3 TCP/IP协议族120

3.7 安全121

3.8 本章复习题124

3.9 社会问题127

3.10 课外阅读128

第4章 算法129

4.1 算法的概念130

4.1.1 概览130

4.1.2 算法的正式定义130

4.1.3 算法的抽象本质131

4.2 算法表示132

4.2.1 原语132

4.2.2 伪码135

4.3 算法发现139

4.3.1 解决问题的技巧139

4.3.2 进入问题141

4.4 迭代结构144

4.4.1 顺序查找法144

4.4.2 循环控制145

4.4.3 插入排序法148

4.5 递归结构151

4.5.1 二分查找法152

4.5.2 递归控制156

4.6 效率和正确性157

4.6.1 算法效率157

4.6.2 软件确认160

4.7 本章复习题165

4.8 社会问题170

4.9 课外阅读171

第5章 程序设计语言172

5.1 历史回顾173

5.1.1 早期程序设计语言173

5.1.2 机器独立性及其超越175

5.1.3 程序设计范型176

5.2 传统的程序设计概念180

5.2.1 变量和数据类型181

5.2.2 数据结构183

5.2.3 常数和文字185

5.2.4 赋值语句185

5.2.5 控制语句186

5.2.6 注释189

5.3 过程单元190

5.3.1 过程190

5.3.2 参数192

5.3.3 函数195

5.3.4 输入/输出语句196

5.4 语言的执行198

5.4.1 翻译进程198

5.4.2 连接与加载203

5.4.3 软件开发包204

5.5 面向对象程序设计205

5.5.1 类和对象205

5.5.2 构造函数207

5.5.3 附加特性208

5.6 程序设计的并发行为210

5.7 声明程序设计212

5.7.1 逻辑推演212

5.7.2 Prolog215

5.8 本章复习题217

5.9 社会问题223

5.10 课外阅读223

第6章 软件工程225

6.1 软件工程学科226

6.2 软件生命周期227

6.2.1 作为整体的周期228

6.2.2 传统开发阶段229

6.2.3 趋势230

6.3 模块化231

6.3.1 模块的实现232

6.3.2 耦合233

6.3.3 聚合235

6.4.1 自顶向下与自底向上236

6.4 设计方法学236

6.4.2 设计模式237

6.4.3 开放源码运动238

6.5 专业工具239

6.6 测试242

6.7 文档243

6.8 软件的所有权和责任245

6.9 本章复习题247

6.11 课外阅读250

6.10 社会问题250

第三部分 数据组织255

第7章 数据结构255

7.1 数据结构基础256

7.1.1 抽象256

7.1.2 静态与动态结构的比较256

7.1.3 指针256

7.2 数组257

7.3.2 链接表260

7.3.1 邻接表260

7.3 表260

7.3.3 抽象概念表262

7.4 堆栈263

7.4.1 回溯263

7.4.2 栈的实现265

7.5 队列266

7.6 树269

7.6.1 树的实现270

7.6.2 二叉树包273

7.7 自定义数据类型278

7.7.1 用户定义类型278

7.7.2 类279

7.8 机器语言中的指针282

7.9 本章复习题284

7.10 社会问题290

7.11 课外阅读291

第8章 文件结构292

8.1 操作系统的任务293

8.2 顺序文件295

8.2.1 顺序文件的处理295

8.2.2 文本文件298

8.2.3 编程概念300

8.3 索引302

8.3.1 索引的原理303

8.3.2 编程概念305

8.4 散列305

8.4.1 一个特殊的散列系统306

8.4.2 分配问题307

8.4.3 编程思想309

8.5 本章复习题311

8.6 社会问题313

8.7 课外阅读314

第9章 数据库结构315

9.1 概论316

9.2.1 数据库管理系统318

9.2 数据库的分层实现318

9.2.2 数据库模型319

9.3 关系模型320

9.3.1 关系的设计320

9.3.2 关系操作324

9.3.3 执行的问题327

9.3.4 SQL328

9.4 面向对象的数据库330

9.5.1 提交/回滚协议332

9.5 维持数据完整性332

9.5.2 锁333

9.6 数据库技术的社会影响334

9.7 本章复习题337

9.8 社会问题341

9.9 课外阅读342

第四部分 机器的潜力345

第10章 人工智能345

10.1.1 执行与仿真346

10.1 智能与计算机346

10.1.2 图灵测试347

10.1.3 “8数码问题”机器348

10.2 图像识别349

10.3 推理350

10.3.1 产生式系统351

10.3.2 搜索树353

10.3.3 启发式搜索355

10.4 人工神经网络359

10.4.1 基本概念359

10.4.2 一个特殊的应用361

10.4.3 联想记忆365

10.5 遗传算法368

10.6 其他研究领域370

10.6.1 语言处理370

10.6.2 机器人373

10.6.3 数据库系统373

10.6.4 专家系统374

10.7 考虑的问题376

10.8 本章复习题378

10.9 社会问题382

10.10 课外阅读383

第11章 计算理论385

11.1 函数与计算386

11.2 图灵机387

11.2.1 图灵机的基本原理387

11.2.2 Church-Turing论题390

11.3 通用编程语言390

11.3.1 原语言391

11.3.2 利用原语言编程393

11.3.3 原语言的通用性394

11.4 不可计算的函数396

11.4.1 停机问题396

11.4.2 停机问题的不可解性397

11.5.1 衡量一个问题的复杂度400

11.5 问题复杂度400

11.5.2 多项式对非多项式的问题403

11.5.3 NP问题405

11.6 公钥加密系统407

11.6.1 通过背包问题加密407

11.6.2 模运算410

11.6.3 返回加密411

11.7 本章复习题414

11.8 社会问题419

11.9 课外阅读420

第五部分 附录423

附录A ASCⅡ码423

附录B 二进制补码的操作电路425

附录C 一个简单的机器语言427

附录D 高级程序设计语言示例429

附录E 迭代与递归结构的等价性436

附录F “问题与练习”答案438

词汇表472