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目录1

第0章 导引1

0.1 算法的作用1

0.2 计算机器的由来3

0.3 算法的科学7

0.4 抽象8

0.5 学习纲要9

社会议题11

0.6 社会影响11

课外阅读13

第1章 数据存储14

1.1 位和它们的存储14

1.1.1 布尔运算14

1.1.2 门和触发器16

1.1.3 其他存储技术19

1.1.4 十六进制记数法19

1.2.1 存储器结构22

1.2 主存储器22

1.2.2 存储器容量的度量23

1.3 大容量存储器24

1.3.1 磁盘25

1.3.2 光盘26

1.3.3 磁带27

1.3.4 文件存储和检索28

1.4 用位模式表示信息30

1.4.1 文本的表示30

1.4.2 数值的表示31

1.4.3 图像的表示32

1.4.4 声音的表示33

＊1.5 二进制系统35

1.5.1 二进制记数法35

1.5.2 二进制加法37

1.5.3 二进制中的小数38

1.6.1 二进制补码记数法40

＊1.6 整数的储存40

1.6.2 二进制余码记数法43

＊1.7 小数的储存45

1.7.1 浮点记数法46

1.7.2 截断误差48

＊1.8 数据压缩50

1.8.1 通用数据压缩技术50

1.8.2 图像的压缩53

＊1.9 通信差错54

1.9.1 奇偶校验位55

1.9.2 差错纠正码56

本章复习题58

社会议题64

课外阅读65

第2章 数据操作66

2.1 计算机体系结构66

2.2.1 指令系统69

2.2 机器语言69

2.2.2 示例性的机器语言71

2.3 程序的执行74

2.3.1 程序执行的一个例子75

2.3.2 程序与数据78

＊2.4 算术／逻辑指令81

2.4.1 逻辑运算81

2.4.2 循环移位和移位运算82

2.4.3 算术运算84

2.5.1 通信与控制器85

2.5 与其他设备的通信85

2.5.2 数据通信速率88

＊2.6 其他体系结构90

2.6.1 流水线90

2.6.2 多处理器计算机91

本章复习题92

社会议题99

课外阅读100

3.1 操作系统的发展101

第3章 操作系统101

3.2 操作系统的体系结构104

3.2.1 软件综述105

3.2.2 操作系统的组件106

3.2.3 系统启动109

3.3 协调机器的活动110

3.3.1 进程的概念110

3.3.2 进程管理111

＊3.4 处理进程间的竞争113

3.4.1 信标113

3.4.2 死锁115

＊3.5 安全性117

本章复习题119

社会议题122

课外阅读123

4.1 网络基础124

4.1.1 网络分类124

第4章 组网和因特网124

4.1.2 客户／服务器模式126

4.1.3 分布式系统129

4.2 因特网130

4.2.1 因特网体系结构130

4.2.2 因特网编址131

4.2.3 电子邮件133

4.2.5 远程登录134

4.2.4 文件传输协议134

4.3 万维网135

4.3.1 万维网实现136

4.3.2 HTML138

4.3.3 XML140

4.3.4 动态网页142

＊4.4 网络协议144

4.4.1 传输权的控制144

4.4.2 因特网软件分层方法146

4.4.3 TCP/IP协议组150

4.5 安全性151

本章复习题154

社会议题156

课外阅读158

第5章 算法159

5.1 算法的概念159

5.1.1 简单的回顾159

5.1.2 算法的形式定义160

5.1.3 算法的抽象本质161

5.2 算法的表示162

5.2.1 原语162

5.2.2 伪代码164

5.3 算法的发现169

5.3.1 问题求解的艺术169

5.3.2 跨入门槛171

5.4 循环结构175

5.4.1 顺序查找算法176

5.4.2 循环控制177

5.4.3 插入排序算法180

5.5 递归结构185

5.5.1 二分查找算法185

5.5.2 递归控制190

5.6 有效性和正确性191

5.6.1 算法的有效性192

5.6.2 软件检验195

本章复习题200

社会议题207

课外阅读208

第6章 程序设计语言209

6.1 历史回顾209

6.1.1 早几代语言209

6.1.2 独立于机器，超越机器212

6.1.3 程序设计范型213

6.2 传统的程序设计概念217

6.2.1 变量和数据类型218

6.2.2 数据结构220

6.2.3 常量和直接量222

6.2.4 赋值语句223

6.2.5 控制语句224

6.2.6 注解226

6.3 过程单元227

6.3.1 过程227

6.3.2 参数229

6.3.3 函数232

6.4 语言实现234

6.4.1 翻译过程234

6.4.2 连接和装入240

6.4.3 软件开发包241

＊6.5 面向对象程序设计243

6.5.1 类和对象243

6.5.2 构造函数245

6.5.3 其他特色246

＊6.6 并发活动的程序设计248

6.7.1 逻辑演绎251

＊6.7 说明型程序设计251

6.7.2 Prolog254

本章复习题256

社会议题262

课外阅读263

第7章 软件工程265

7.1 软件工程学科265

7.2.1 周期是个整体267

7.2 软件生命周期267

7.2.2 传统的开发阶段268

7.2.3 当今趋势270

7.3 模块化271

7.3.1 模块实现271

7.3.2 耦合273

7.3.3 内聚性275

7.4.2 设计模式277

7.4 设计方法论277

7.4.1 自顶向下和自底向上277

7.4.3 开放源开发技术278

7.5 行业工具280

7.6 测试283

7.7 文档编制284

7.8 软件所有权和责任286

本章复习题288

社会议题291

课外阅读292

第8章 数据抽象293

8.1 数据结构基础293

8.1.1 基本数据结构293

8.1.2 抽象294

8.1.3 静态结构和动态结构295

8.1.4 指针296

8.2.1 同构型数组的存储297

8.2 数据结构的实现297

8.2.2 列表的存储299

8.2.3 堆栈和队列的存储301

8.2.4 二叉树的存储304

8.2.5 数据结构的操作306

8.3 一个简短案例的研究308

8.4 定制的数据类型313

8.4.1 用户自定义数据类型313

8.4.2 抽象数据类型314

＊8.5 类和对象316

＊8.6 机器语言中的指针318

本章复习题320

社会议题327

课外阅读328

第9章 数据库系统329

9.1 数据库原理329

9.1.1 模式的作用329

9.1.2 数据库管理系统331

9.1.3 数据库模型332

9.2 关系模型333

9.2.1 关系设计的问题333

9.2.2 关系运算337

9.2.3 SQL341

＊9.3 面向对象数据库343

＊9.4 维护数据库的完整性345

9.4.1 提交／转返协议346

9.4.2 锁定347

＊9.5 传统的文件结构348

9.5.1 顺序文件348

9.5.2 索引文件351

9.5.3 散列文件352

9.6 数据挖掘355

9.7 数据库技术的社会影响357

本章复习题359

社会议题365

课外阅读366

第10章 人工智能367

10.1 智能与机器367

10.1.1 智能动原体367

10.1.2 性能还是模拟369

10.1.3 图灵测试370

10.2 理解图像371

10.3 推理374

10.3.1 产生式系统374

10.3.2 搜索树376

10.3.3 试探法378

10.4 人工神经网络383

10.4.1 基本特性384

10.4.2 一个特定应用386

10.4.3 联想记忆389

10.5 遗传算法393

10.6.1 语言处理396

10.6 其他研究领域396

10.6.2 机器人学399

10.6.3 数据库系统399

10.6.4 专家系统402

10.7 后果的思考403

本章复习题405

社会议题411

课外阅读412

11.1 函数及其计算413

第11章 计算理论413

11.2 图灵机415

11.2.1 图灵机原理415

11.2.2 丘奇-图灵论题417

11.3 万用程序设计语言418

11.3.1 Bare Bones（基本要素）语言419

11.3.2 用Bare Bones语言编程421

11.3.3 Bare Bones的万用性422

11.4.1 停机问题424

11.4 一个不可计算的函数424

11.4.2 停机问题的不可解性426

11.5 问题的复杂性429

11.5.1 问题复杂性的度量429

11.5.2 多项式问题与非多项式问题432

11.5.3 不确定多项式问题435

＊11.6 公钥密码学437

11.6.1 模表示法438

11.6.2 RSA公钥密码学439

本章复习题441

社会议题446

课外阅读447

附录A ASCII代码448

附录B 处理补码的电路449

附录C 一个简单的机器语言452

附录D 高级语言程序示例454

附录E 迭代结构与递归结构的等价461

附录F 问题与练习答案463