计算机科学概论(原书第7版)/计算机科学丛书 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书由当今该领域备受赞誉且经验丰富的教育家Nell Dale和John Lewis共同编写，全面介绍计算机科学领域的基础知识，为广大学生勾勒了一幅生动的画卷。就整体而言，全书内容翔实、覆盖面广，旨在向读者展示计算机科学的全貌；从细节上看，本书层次清晰、描述生动，基于计算机系统的洋葱式结构，分别介绍信息层、硬件层、程序设计层、操作系统层、应用程序层和通信层，涉及计算机科学的各个层面。

本书贯穿了计算机系统的各个方面， 适合作为计算机专业的计算机导论课程教材，为后续专业课程打下坚实的基础；同时还适合作为非计算机专业的计算机总论课程教材，提供计算机系统全面完整的介绍。

出版者的话

译者序

前言

部分　基础篇

第1章　全景图 2

1.1　计算系统 2

1.1.1　计算系统的分层 3

1.1.2　抽象 4

1.2　计算的历史 6

1.2.1　计算硬件简史 6

1.2.2　计算软件简史 13

1.2.3　预言 17

1.3　计算工具与计算学科 17

小结 19

道德问题：数字鸿沟 19

关键术语 20

练习 20

思考题 21

第二部分　信息层

第2章　二进制数值与记数系统 24

2.1　数字与计算 24

2.2　位置记数法 25

2.2.1　二进制、八进制和十六进制 26

2.2.2　其他记数系统中的运算 29

2.2.3　以2的幂为基数的记数系统 30

2.2.4　将十进制数转换成其他数制的数 31

2.2.5　二进制数值与计算机 32

小结 33

道德问题：FISA法庭 34

关键术语 34

练习 34

思考题 36

第3章　数据表示法 37

3.1　数据与计算机 37

3.1.1　模拟数据与数字数据 38

3.1.2　二进制表示法 40

3.2　数字数据表示法 41

3.2.1　负数表示法 41

3.2.2　实数表示法 44

3.3　文本表示法 46

3.3.1　ASCII字符集 47

3.3.2　Unicode字符集 48

3.3.3　文本压缩 48

3.4　音频数据表示法 52

3.4.1　音频格式 53

3.4.2　MP3音频格式 54

3.5　图像与图形表示法 54

3.5.1　颜色表示法 54

3.5.2　数字化图像与图形 55

3.5.3　图形的矢量表示法 57

3.6　视频表示法 57

小结 58

道德问题：Snowden事件的影响 58

关键术语 59

练习 59

思考题 61

第三部分　硬件层

第4章　门和电路 64

4.1　计算机和电学 64

4.2　门 66

4.2.1　非门 66

4.2.2　与门 67

4.2.3　或门 68

4.2.4　异或门 68

4.2.5　与非门和或非门 68

4.2.6　门处理回顾 69

4.2.7　具有 多输入的门 70

4.3　门的构造 70

4.4　电路 72

4.4.1　组合电路 72

4.4.2　加法器 75

4.4.3　多路复用器 76

4.5　存储器电路 77

4.6　集成电路 78

4.7　CPU芯片 78

小结 79

道德问题：道德规范 79

关键术语 80

练习 80

思考题 82

第5章　计算部件 83

5.1　独立的计算机部件 83

5.2　存储程序的概念 86

5.2.1　冯·诺伊曼体系结构 88

5.2.2　读取–执行周期 91

5.2.3　RAM和ROM 93

5.2.4　二级存储设备 93

5.2.5　触摸屏 97

5.3　嵌入式系统 98

5.4　并行体系结构 99

5.4.1　并行计算 99

5.4.2　并行硬件分类 100

小结 101

道德问题：隐私是否已经是过去时？ 101

关键术语 102

练习 102

思考题 103

第四部分　程序设计层

第6章　低级程序设计语言与伪代码 106

6.1　计算机操作 106

6.2　机器语言 107

6.2.1　Pep9：一台虚拟机 107

6.2.2　Pep9的输入输出 112

6.3　一个程序实例 112

6.3.1　Pep9模拟器 113

6.3.2　另一个机器语言实例 114

6.4　汇编语言 115

6.4.1　Pep9汇编语言 115

6.4.2　数字数据、分支、标签 117

6.4.3　汇编语言中的循环 120

6.5　表达算法 121

6.5.1　伪代码的功能 121

6.5.2　执行伪代码算法 124

6.5.3　写伪代码算法 126

6.5.4　翻译伪代码算法 127

6.6　测试 129

小结 130

道德问题：软件盗版 131

关键术语 131

练习 131

思考题 133

第7章　问题求解与算法设计 134

7.1　如何解决问题 134

7.1.1　提出问题 135

7.1.2　寻找熟悉的情况 136

7.1.3　分治法 137

7.1.4　算法 137

7.1.5　计算机问题求解过程 137

7.1.6　方法总结 139

7.1.7　测试算法 139

7.2　有简单变量的算法 140

7.2.1　带有选择的算法 140

7.2.2　带有循环的算法 140

7.3　复杂变量 143

7.3.1　数组 144

7.3.2　记录 144

7.4　搜索算法 145

7.4.1　顺序搜索 145

7.4.2　有序数组中的顺序搜索 146

7.4.3　二分检索 147

7.5　排序 148

7.5.1　选择排序 148

7.5.2　冒泡排序 150

7.5.3　插入排序 151

7.6　递归算法 152

7.6.1　子程序语句 153

7.6.2　递归阶乘 153

7.6.3　递归二分检索 154

7.6.4　快速排序 154

7.7　几个重要思想 157

7.7.1　信息隐蔽 157

7.7.2　抽象 157

7.7.3　事物命名 158

7.7.4　测试 158

小结 158

道德问题：开源软件 159

关键术语 160

练习 160

思考题 162

第8章　抽象数据类型与子程序 163

8.1　抽象数据类型 163

8.2　栈 164

8.3　队列 164

8.4　列表 165

8.5　树 167

8.5.1　二叉树 167

8.5.2　二叉检索树 169

8.5.3　其他操作 173

8.6　图 173

8.6.1　创建图 174

8.6.2　图算法 175

8.7　子程序 179

8.7.1　参数传递 180

8.7.2　值参与引用参数 181

小结 183

道德问题：工作场所监视 183

关键术语 184

练习 184

思考题 187

第9章　面向对象设计与 程序设计语言 188

9.1　面向对象方法 188

9.1.1　面向对象 189

9.1.2　设计方法 189

9.1.3　示例 191

9.2　翻译过程 194

9.2.1　编译器 194

9.2.2　解释器 195

9.3　程序设计语言范型 196

9.3.1　命令式范型 197

9.3.2　声明式范型 197

9.4　 程序设计语言的功能性 199

9.4.1　布尔表达式 199

9.4.2　数据归类 200

9.4.3　输入输出结构 203

9.4.4　控制结构 204

9.5　面向对象语言的功能性 208

9.5.1　封装 209

9.5.2　类 209

9.5.3　继承 210

9.5.4　多态 211

9.6　过程设计与面向对象设计的区别 211

小结 212

道德问题：恶作剧与诈骗 213

关键术语 214

练习 214

思考题 216

第五部分　操作系统层

0章　操作系统 218

10.1　操作系统的角色 218

10.1.1　内存、进程与CPU管理 220

10.1.2　批处理 220

10.1.3　分时 221

10.1.4　其他OS要素 222

10.2　内存管理 223

10.2.1　单块内存管理 224

10.2.2　分区内存管理 225

10.2.3　页式内存管理 227

10.3　进程管理 228

10.3.1　进程状态 229

10.3.2　进程控制块 229

10.4　CPU调度 230

10.4.1　先到先服务 231

10.4.2　 短作业优先 231

10.4.3　轮询法 232

小结 233

道德问题：医疗隐私——健康保险携带与责任法案（HIPAA） 234

关键术语 234

练习 235

思考题 237

1章　文件系统和目录 238

11.1　文件系统 238

11.1.1　文本文件和二进制文件 239

11.1.2　文件类型 239

11.1.3　文件操作 240

11.1.4　文件访问 241

11.1.5　文件保护 242

11.2　目录 243

11.2.1　目录树 244

11.2.2　路径名 246

11.3　磁盘调度 247

11.3.1　先到先服务磁盘调度法 248

11.3.2　 短寻道时间优先磁盘调度法 249

11.3.3　SCAN磁盘调度法 249

小结 251

道德问题：选择加入和选择退出 251

关键术语 252

练习 252

思考题 254

第六部分　应用层

2章　信息系统 256

12.1　信息管理 256

12.2　电子制表软件 257

12.2.1　电子数据表公式 259

12.2.2　循环引用 262

12.2.3　电子数据表分析 263

12.3　数据库管理系统 264

12.3.1　关系模型 265

12.3.2　关系 267

12.3.3　结构化查询语言 268

12.3.4　数据库设计 270

12.4　电子商务 270

12.5　大数据 271

小结 272

道德问题：政治与网络 273

关键术语 274

练习 274

思考题 276

3章　人工智能 277

13.1　思维机 277

13.1.1　图灵测试 278

13.1.2　AI问题的各个方面 279

13.2　知识表示 279

13.2.1　语义网 280

13.2.2　检索树 282

13.3　专家系统 284

13.4　神经网络 286

13.4.1　生物神经网络 286

13.4.2　人工神经网络 287

13.5　自然语言处理 288

13.5.1　语音合成 289

13.5.2　语音识别 290

13.5.3　自然语言理解 291

13.6　机器人学 292

13.6.1　感知–规划–执行范型 292

13.6.2　包孕体系结构 293

13.6.3　物理部件 294

小结 295

道德问题： 公开发行 296

关键术语 297

练习 297

思考题 298

4章　模拟、图形学、游戏和其他应用 299

14.1　什么是模拟 299

14.1.1　复杂系统 299

14.1.2　模型 300

14.1.3　构造模型 300

14.2　特殊模型 301

14.2.1　排队系统 301

14.2.2　气象模型 303

14.2.3　计算生物学 307

14.2.4　其他模型 307

14.2.5　必要的计算能力 307

14.3　计算机图形学 308

14.3.1　光的工作原理 309

14.3.2　物体形状 310

14.3.3　光模拟 310

14.3.4　复杂对象的建模 311

14.3.5　让物体动起来 314

14.4　游戏 315

14.4.1　游戏的历史 316

14.4.2　创建虚拟世界 316

14.4.3　游戏设计与开发 317

14.4.4　游戏编程 318

小结 319

道德问题：游戏成瘾 319

关键术语 320

练习 320

思考题 321

第七部分　通信层

5章　网络 324

15.1　连网 324

15.1.1　网络的类型 325

15.1.2　Internet连接 327

15.1.3　包交换 330

15.2　开放式系统与协议 331

15.2.1　开放式系统 331

15.2.2　网络协议 331

15.2.3　TCPIP 332

15.2.4　高层协议 333

15.2.5　MIME类型 334

15.2.6　防火墙 334

15.3　网络地址 335

15.3.1　域名系统 336

15.3.2　谁控制因特网 338

15.4　云计算 339

15.5　区块链 340

小结 341

道德问题：社交网络的影响 341

关键术语 342

练习 343

思考题 344

6章　万维网 345

16.1　Web简介 345

16.1.1　搜索引擎 346

16.1.2　即时消息 347

16.1.3　博客 348

16.1.4　cookie 348

16.1.5　Web分析 349

16.2　HTML和CSS 350

16.2.1　基本的HTML元素 352

16.2.2　标记的属性 353

16.2.3　关于CSS的 多内容 353

16.2.4　 多HTML5的元素 355

16.3　交互式网页 356

16.3.1　Java小程序 356

16.3.2　Java服务器页 357

16.4　XML 358

16.5　社交网络演化 360

小结 361

道德问题：赌博与互联网 363

关键术语 363

练习 364

思考题 365

7章　计算机安全 366

17.1　各级安全 366

17.2　阻止未授权访问 368

17.2.1　密码 369

17.2.2　验证码 370

17.2.3　指纹分析 371

17.3　恶意代码 372

17.3.1　杀毒软件 373

17.3.2　安全攻击 373

17.4　密码学 375

17.5　保护你的在线信息 377

17.5.1　共同的责任 379

17.5.2　安全与可移动设备 379

17.5.3　维基解密 379

小结 381

道德问题：博客和新闻 382

关键术语 383

练习 384

思考题 385

第八部分　总结

8章　计算的限制 388

18.1　硬件 388

18.1.1　算术运算的限制 388

18.1.2　部件的限制 393

18.1.3　通信的限制 394

18.2　软件 394

18.2.1　软件的复杂度 395

18.2.2　当前提高软件质量的方法 395

18.2.3　臭名昭著的软件错误 399

18.3　问题 400

18.3.1　算法比较 400

18.3.2　图灵机 405

18.3.3　停机问题 408

18.3.4　算法分类 409

小结 410

道德问题：Therac-25灾难剖析 410

关键术语 411

练习 411

思考题 413

参考文献 414

索引 421

内尔?黛尔（Nell Dale） 计算机科学领域广受推崇的教育家。在得克萨斯大学奥斯汀分校执教的二十多年中，她编写了四十多本计算机科学方面的本科生教材。她于得克萨斯大学奥斯汀分校获得了硕士学位和计算机科学博士学位。由于在计算机科学领域做出了 贡献，她于1996年获得了ACM SIGCSE计算机科学教育杰出贡献奖，于2001年获得了ACM Karl Karlston杰出教师奖。她于2010年被选为ACM会士。

  约翰?路易斯（John Lewis） 计算机科学领域的教育家和作家。他编写的Java软件及程序设计教材十分畅销。他于弗吉尼亚理工大学获得博士学位，并曾在维拉诺瓦大学计算机科学系执教14年，现任教于弗吉尼亚理工大学。执教期间，他获奖无数，包括大学 教学奖和Goff杰出教学奖。他的研究兴趣包括面向对象技术、多媒体和软件工程。

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