計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論：以Python為舟（第2版）

第1章計(jì)算機(jī)學(xué)什么
1.1探索黑匣子——從一個(gè)程序談起
1.1.1探索黑匣子之計(jì)算機(jī)硬件
1.1.2探索黑匣子之計(jì)算機(jī)軟件
1.1.3探索黑匣子之操作系統(tǒng)
1.1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次
1.2計(jì)算機(jī)編程的基本概念
1.2.1初窺高級(jí)語(yǔ)言
1.2.2乘Python之舟進(jìn)入計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的世界
1.2.3活學(xué)活用——運(yùn)用Python的基本功能解決數(shù)學(xué)問(wèn)題
小結(jié)
1.3計(jì)算機(jī)核心知識(shí)——算法
1.3.1算法的重要性
1.3.2解平方根算法一
1.3.3解平方根算法二
1.3.4解平方根算法三
小結(jié)
1.4什么是計(jì)算機(jī)
1.4.1歷史上的計(jì)算機(jī)
1.4.2嵌入式系統(tǒng)
1.4.3未來(lái)的計(jì)算機(jī)
小結(jié)
1.5計(jì)算機(jī)前沿知識(shí)——大數(shù)據(jù)
1.5.1數(shù)據(jù)
1.5.2大數(shù)據(jù)
1.5.3大數(shù)據(jù)的應(yīng)用
小結(jié)
1.5.4對(duì)數(shù)據(jù)和邏輯的正確態(tài)度——沙老師的話
1.6計(jì)算機(jī)科學(xué)之美
1.6.1無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)
1.6.2計(jì)算機(jī)學(xué)科本身包含的知識(shí)面之廣
本章總結(jié)
習(xí)題1
第2章神奇的0與1
2.1進(jìn)位制的概念
小結(jié)
2.2不同進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換
2.2.1二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)
2.2.2十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)
2.2.3二、八、十六進(jìn)制的巧妙轉(zhuǎn)換
小結(jié)
2.3計(jì)算中的二進(jìn)制四則運(yùn)算
2.3.1無(wú)符號(hào)整數(shù)與加法
2.3.2乘法與除法
2.3.3帶符號(hào)整數(shù)的減法
2.3.4小數(shù)—浮點(diǎn)數(shù)
小結(jié)
2.4一切都是邏輯
2.4.1什么是邏輯運(yùn)算
2.4.2電路實(shí)現(xiàn)邏輯(課時(shí)不足時(shí)，可不講本節(jié))
2.4.3用邏輯做加法
2.4.4加法與控制語(yǔ)句
小結(jié)
2.5計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)
2.5.1數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式
2.5.2存儲(chǔ)設(shè)備
小結(jié)
2.6談0與1的美
2.6.1簡(jiǎn)單開關(guān)的無(wú)限大用
2.6.2二進(jìn)制邏輯的神奇妙用
2.6.3“亢龍有悔”和“否極泰來(lái)”
2.6.4“若見諸相非相，即見如來(lái)”
習(xí)題2
第3章程序是如何執(zhí)行的
3.1引例
3.2a=a+1的執(zhí)行過(guò)程
3.2.1分解a=a+1的執(zhí)行步驟
3.2.2CPU中的核心部件
3.2.3匯編指令的概念
3.2.4a=a+1的完整執(zhí)行過(guò)程
小結(jié)
3.3控制結(jié)構(gòu)的執(zhí)行
3.3.1ifelse選擇語(yǔ)句
3.3.2分支跳轉(zhuǎn)指令
3.3.3ifelse選擇語(yǔ)句的執(zhí)行
3.3.4while循環(huán)語(yǔ)句的執(zhí)行
3.3.5for循環(huán)語(yǔ)句的執(zhí)行
小結(jié)
3.4關(guān)于Python的函數(shù)調(diào)用
3.4.1函數(shù)的基本概念
3.4.2Python函數(shù)入門
3.4.3局部變量與全局變量
小結(jié)
3.5函數(shù)調(diào)用過(guò)程的分析
3.5.1返回地址的存儲(chǔ)
3.5.2函數(shù)調(diào)用時(shí)棧的管理
小結(jié)
3.6幾種通用的編程語(yǔ)言
小結(jié)
3.7對(duì)計(jì)算機(jī)程序的領(lǐng)悟
3.7.1清晰的語(yǔ)義
3.7.2嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?br />3.7.3巧妙的結(jié)構(gòu)
3.7.4智能是程序計(jì)算出來(lái)的
小結(jié)
習(xí)題3
第4章學(xué)習(xí)Python語(yǔ)言
4.1簡(jiǎn)潔的Python
4.2Python內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.2.1Python基本數(shù)據(jù)類型
4.2.2列表
4.2.3再談字符串
4.2.4字典——類似數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)
4.3Python賦值語(yǔ)句
4.3.1基本賦值語(yǔ)句
4.3.2序列賦值
4.3.3擴(kuò)展序列賦值
4.3.4多目標(biāo)賦值
4.3.5增強(qiáng)賦值語(yǔ)句
4.4Python控制結(jié)構(gòu)
4.4.1if語(yǔ)句
4.4.2while循環(huán)語(yǔ)句
4.4.3for循環(huán)語(yǔ)句
4.5Python函數(shù)調(diào)用
4.6Python自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.6.1面向過(guò)程與面向?qū)ο?br />4.6.2面向?qū)ο蠡靖拍睢惻c對(duì)象
4.7基于Python面向?qū)ο缶幊虒?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)功能
4.7.1Python面向?qū)ο蠓绞綄?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的學(xué)生類
4.7.2Python面向?qū)ο蠓绞綄?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的課程類
4.7.3Python創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的學(xué)生與課程類組
4.7.4Python實(shí)例功能模擬
4.8有趣的小烏龜——Python之繪圖
4.8.1初識(shí)小烏龜
4.8.2小烏龜繪制基礎(chǔ)圖形
4.8.3小烏龜繪制迷宮
習(xí)題4
第5章計(jì)算思維的核心——算法
5.1計(jì)算思維是什么
小結(jié)
5.2遞歸的基本概念
小結(jié)
5.3分治法
小結(jié)
5.4貪心算法
小結(jié)
5.5動(dòng)態(tài)規(guī)劃
小結(jié)
5.6以老鼠走迷宮為例
小結(jié)
5.7談?dòng)?jì)算思維的美
5.7.1遞歸思想的美
5.7.2計(jì)算思維求解問(wèn)題的基本方式的美
5.7.3問(wèn)題復(fù)雜度的研究之美
習(xí)題5
第6章操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介
6.1計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)
6.1.1啟動(dòng)自檢階段
6.1.2初始化啟動(dòng)階段
6.1.3啟動(dòng)加載階段
6.1.4內(nèi)核裝載階段
6.1.5登錄階段
6.2認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)
6.3操作系統(tǒng)對(duì)硬件資源管理——硬件中斷與異常
6.3.1操作系統(tǒng)對(duì)I/O設(shè)備管理——硬件中斷
6.3.2操作系統(tǒng)對(duì)CPU的管理——硬件中斷
6.3.3操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的管理——“異?！敝袛?br />6.4操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序提供較安全可靠的服務(wù)——軟件中斷
6.4.1內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)
6.4.2系統(tǒng)調(diào)用——軟件中斷
6.4.3常用系統(tǒng)調(diào)用
6.4.4系統(tǒng)調(diào)用實(shí)例： read系統(tǒng)調(diào)用
6.5操作系統(tǒng)對(duì)多運(yùn)行環(huán)境的管理
6.5.1進(jìn)程
6.5.2進(jìn)程狀態(tài)
6.5.3進(jìn)程調(diào)度
6.6文件系統(tǒng)
6.6.1文件基本概念
6.6.2目錄樹結(jié)構(gòu)
6.6.3Python中的文件操作
6.6.4學(xué)生實(shí)例的擴(kuò)展
習(xí)題6
第7章并行計(jì)算
7.1并行計(jì)算簡(jiǎn)介
7.1.1并行計(jì)算能加速程序執(zhí)行
7.1.2并行計(jì)算的基本概念
7.1.3并行計(jì)算的難點(diǎn)——進(jìn)程間通信
7.1.4并行計(jì)算能模擬現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜情況
7.2多進(jìn)程編程
7.2.1多進(jìn)程編程在Python中的實(shí)現(xiàn)
7.2.2牛刀小試——使用多進(jìn)程加快求解問(wèn)題的速度
7.3進(jìn)程通信
7.3.1共享內(nèi)存的基本概念
7.3.2共享內(nèi)存的Python實(shí)現(xiàn)
7.4多進(jìn)程編程實(shí)例
7.4.1方差計(jì)算的多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)
7.4.2N階矩陣與N維向量相乘的多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)
7.4.3基于價(jià)格波動(dòng)的生產(chǎn)者決策模擬
7.4.4電梯運(yùn)行與調(diào)度模擬
7.5利用多核進(jìn)行并行計(jì)算的思考
7.5.1沒有智慧的計(jì)算就是浪費(fèi)
7.5.2能自己做就自己做，不要總是請(qǐng)示協(xié)調(diào)
7.5.3讓大家共享多核，有福同享就是云計(jì)算
7.5.4分布式計(jì)算也是多核計(jì)算
習(xí)題7
第8章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
8.1無(wú)遠(yuǎn)弗屆的網(wǎng)絡(luò)
小結(jié)
8.1.1物理層(Physical Layer)
小結(jié)
8.1.2數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)
小結(jié)
8.1.3網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)
小結(jié)
8.1.4傳輸層(Transport Layer)
小結(jié)
8.1.5應(yīng)用層(Application Layer)
小結(jié)
8.2Web=?
8.2.1一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)代碼
小結(jié)
8.2.2網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)流程
小結(jié)
8.2.3網(wǎng)頁(yè)的動(dòng)靜之分
8.2.4網(wǎng)站用什么說(shuō)話
小結(jié)
8.2.5關(guān)于本地計(jì)算機(jī)上的一個(gè)小網(wǎng)頁(yè)
8.3對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)悟
8.4初窺物聯(lián)網(wǎng)
8.4.1未來(lái)生活中的物聯(lián)網(wǎng)
8.4.2智能家居
8.4.3智能交通
8.4.4醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)
8.4.5物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)
小結(jié)
習(xí)題8
第9章信息安全
9.1引言
9.2常見威脅
9.2.1網(wǎng)絡(luò)的威脅
9.2.2惡意軟件
小結(jié)
9.2.3拒絕服務(wù)
9.3措施和技術(shù)
9.3.1密碼學(xué)
小結(jié)
9.3.2防火墻
9.3.3入侵檢測(cè)
9.3.4網(wǎng)絡(luò)安全
9.3.5系統(tǒng)安全
9.3.6殺毒軟件
9.4手機(jī)病毒
9.5硬件安全： 木馬電路與旁道攻擊
9.5.1硬件木馬
9.5.2旁道攻擊
9.6談信息安全之美
習(xí)題9
參考文獻(xiàn)