内容简介
《计算机科学导论(第6版)》结合理论讲解和实际应用，参照美国计算机协会(Association for Computing Machinery, ACM)与美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers，IEEE)、计算机学会(Computer Society，CS)的《计算学科教程2020》(Computing Curricula 2020，CC 2020)，对计算机科学与技行系统化和科学化阐述。《计算机科学导论(第6版)》具体介绍了体系结构与组织、程序设计语言、软件开发基础、算法与复杂度、信息管理、基台的开发、软件工程、操作系统、网络与通信、系统基础、并行和分布式计算、信息保障与、离散结构、计算科学、图形学与可视化、人机交互、智能系统、社会问题与专业实践18个知识体，目的是让读者了解计算机科学与技术学科的全貌。《计算机科学导论(第6版)》每章后均配有量的以便读者巩固所学知识。 《计算机科学导论(第6版)》既可作为高等学校计算机科学与技术专业学生的基础课程教材，也可作为网络工程、信息、智能科学与技术、数据科学与大数据技术、人工智能、空间信息与数字技术、物联网工程、通信工程、电子科学与技术、自动化等相关专业学生的计算机教材。
目录
目 录第1章 概述 11.1 计算的起源 11.2 计算机的产展阶段 31.2.1 计算机产生之前的计算历史 31.2.2 计算机的产生 71.2.3 计算机的发展阶段 101.2.4 我国计算机的发展历程 111.3 计算机的应用领域和发展趋势 141.3.1 计算机的应用领域 141.3.2 计算机的发展趋势 151.4 计算学科 161.4.1 计算学科的定义 161.4.2 计算学科的本质 161.4.3 计算学科的三个过程 171.4.4 计算学科新的应用领域 181.5 计算机科学与技术学科的知识体系 191.5.1 计算机科学与技术学科的形成与发展 191.5.2 计算机科学与技术学科的定义 191.5.3 计算机科学与技术学科的根本问题及研究范畴 201.5.4 计算机科学与技术知识体系的核心内容 201.6 计算机科学与技术学科的教育 231.6.1 教育的目的和基本要求 231.6.2 理论与实践相结合 241.6.3 学 241.7 计算机产业 25本章小结 2526第2章 体系结构与组织 292.1 计算机体系结构的发展 292.2 数值数据 302.2.1 数的表示及数制转换 302.2.2 数的原码、反码和补码 352.2.3 定点数和浮点数 372.2.4 制数的编码 392.3 非数值数据 402.3.1 文字信息的编码 402.3.2 声音的编码 422.3.3 图形数据的编码 422.4 数据的机器级表示 432.4.1 数据的机器级编码 432.4.2 数据的汇编级编码 442.5 数字逻辑与数字系统 442.5.1 基本逻辑关系及逻辑门 442.5.2 逻辑代数与逻辑函数 462.6 计算机系统 482.6.1 图灵模型 482.6.2 冯·诺依曼机的基本组成 492.6.3 计算机系统的组成 502.6.4 计算机的硬件系统 512.6.5 计算机的软件系统 552.6.6 计算机的特点 552.6.7 计算机系统主要的技术指标 562.6.8 计算机的分类 572.6.9 计算机的基本工作方式 582.7 存储系统的组织与结构 582.7.1 存储器的分类 582.7.2 组织与结构 592.8 接口与通信 602.9 多核技术 622.10 高能计算机 622.11 并行计算机 632.12 分布式系统 63本章小结 6464第3章 程序设计语言 673.1 程序设计语言概述 673.1.1 程序的概念 673.1.2 计算机程序设计语言 673.2 声明和类型 703.3 程序设计方法 703.3.1 结构化程序设计 703.3.2 面向对象程序设计 723.3.3 面向切面程序设计 733.3.4 函数式程序设计 743.3.5 事件驱动程序设计 743.3.6 程序设计风格 753.4 基本类型系统 753.5 编译原理 763.5.1 编译程序概述 763.5.2 词法分析 773.5.3 语法分析 783.5.4 语义处理 793.5.5 中间代码生成 793.5.6 中间代码优化 803.5.7 目标代码生成 803.5.8 编译技术的新发展 813.6 程序设计语言的设计 82本章小结 8282第4章 软件开发基础 854.1 程序设计基本概念 854.1.1 语言的基本语义和语法 854.1.2 变量和基本数据类型 874.1.3 简单输入输出 894.1.4 条件和循环控制结构 894.1.5 函数和参数传递 904.2 基本数据结构 914.2.1 基本概念 914.2.2 几种典型的数据结构 914.2.3 查找 924.2.4 排序 934.3 软件开发方法 934.3.1 程序理解 934.3.2 程序正确 944.3.3 统一建模语言 944.3.4 简单重构 954.3.5 现代编程环境 96本章小结 9797第5章 算法与复杂度 995.1 算法基础 995.1.1 算法 995.1.2 算法的特 1005.2 算法策略 1005.3 算法描述工具 1045.4 算法的评价 1045.5 基础自动机的可计算及复杂度 1055.5.1 可计算理论基础 1055.5.2 有限状态自动机 1065.5.3 正则表达式 1065.5.4 停机问题 1075.5.5 上下文无关文法 1075.5.6 NP问题 1085.6 分布式算法 1095.7 自动机理论 1095.8 加密算法 1105.9 几何算法 1115.10 并行算法 111本章小结 112112第6章 信息管理 1146.1 模型与信息系统 1146.1.1 信息 1146.1.2 信息模型 1146.1.3 信息获取和表示 1156.1.4 信息系统 1156.2 信息存储与检索 1156.2.1 信息存储 1156.2.2 信息检索 1166.2.3 网络信息挖掘 1166.2.4 数字图书馆 1176.3 数据库系统 1176.3.1 数据库 1176.3.2 数据管理技术阶段 1186.3.3 数据库技术的发展趋势 1196.4 常用数据库管理系统 1206.5 数据库的新发展 1216.5.1 分布式数据库 1216.5.2 并行数据库 1226.5.3 空间数据库 1226.5.4 多媒体数据库 1226.5.5 主动数据库 1236.5.6 数据仓库 1236.6 多媒体系统 1236.6.1 超文本和超媒体 1236.6.2 数字地球与智慧城市 124本章小结 125125第7章 基台的开发 1267.1 台概述 1267.1.1 台 1267.1.2 基于指台API的编程 1267.1.3 台语言 1277.1.4 台约束编程 1277.2 We台 1287.2.1 Web编程语言 1287.2.2 We台约束 1297.2.3 软件即服务 1297.2.4 Web标准 1307.3 移台 1307.3.1 移动编程语言 1307.3.2 移动无线通信的挑战 1317.3.3 位置感知的应用 1317.4 工台 1327.4.1 工台的类型 1327.4.2 机器人软件及其架构 1327.4.3 领域特定语言 1337.5 游台 1337.5.1 游台的类型 1337.5.2 游台的语言 134本章小结 135136第8章 软件工程 1378.1 软件工程概述 1378.1.1 软件危机 1378.1.2 软件工程的基本概念 1388.1.3 软件工程的起源和发展 1398.1.4 软件工程标准 1398.2 软件工程过程 1408.2.1 软件过程 1408.2.2 软件生命周期 1418.3 软件项目管理 1428.3.1 软件项目计划概要 1428.3.2 软件项目计划的内容 1428.3.3 软件工程规范 1428.3.4 软件开发成本估算 1428.3.5 风险分析 1438.3.6 软件项度安排 1438.4 需求工程 1438.4.1 需求工程简介 1438.4.2 需求获取 1448.4.3 需求分析 1458.4.4 需求建模 1468.4.5 需求的确认与验证 1478.4.6 需求管理 1488.5 软件设计 1488.5.1 软件设计概述 1488.5.2 软件设计原理 1498.5.3 体系结构设计 1508.5.4 设计原则 1508.5.5 指导方针 1508.6 软件构建 1508.6.1 编码实现 1508.6.2 编码标准 1518.6.3 调试 1518.6.4 程序中潜在的问题 1518.6.5 软件复杂 1528.7 软件验证与确认 1538.7.1 基本概念 1538.7.2 软件评审 1538.7.3 软件测试 1548.7.4 软件质量评估 1548.8 软件可靠 1568.8.1 软件可靠的定义 1568.8.2 软件可靠的模型 1568.8.3 容错软件技术 1568.9 形式化方法 1578.9.1 形式化方法的起源及发展 1578.9.2 形式化方法的分类 1578.9.3 形式化方法的优点 1588.10 软件演化 1588.10.1 代码段 1588.10.2 组件 1588.10.3 重构 1598.10.4 软件重用 1598.10.5 变更管理 1608.11 软件环境和工具 1608.11.1 软件开发环境 1608.11.2 软件工具的基本概念 1618.11.3 计算机辅助软件工程 161本章小结 162162第9章 操作系统 1649.1 操作系统概述 1649.1.1 操作系统的概念 1649.1.2 操作系统的角色和目标 1679.1.3 操作系统能 1689.1.4 网络操作系统和移动操作系统 1699.1.5 操作系统的基本组成 1709.1.6 操作系统的设计要素 1709.1.7 操作系统的启动 1709.2 操作系统的发展 1709.3 操作系统的分类 1729.4 操作系统能 1739.4.1 资源管能 1739.4.2 扩展的虚拟能 1739.4.3 网络操作系统能 1739.5 操作系统的体系结构 1749.6 并发 1759.7 调度和分发 1759.8 和防护 1759.9 文件系统 1769.10 容错 1779.11 系统能评估 1779.12 脚本 1779.13 主流操作系统 1789.13.1 Windows操作系统 1789.13.2 Unix操作系统 1789.13.3 Linux操作系统 1799.13.4 Mac OS操作系统 1799.13.5 Android操作系统 1809.14 操作系统的新发展 181本章小结 181182第10章 网络与通信 18510.1 数据通信基础 18510.1.1 数据通信的基本概念 18510.1.2 数据通信的方式 18610.1.3 数据传输的方式 18710.2 计算机网络基础 18810.2.1 互联网的组织 18810.2.2 网络交换技术 18810.2.3 网络物理组成 18910.2.4 网络传输媒体 19010.2.5 网络分层原理 19110.2.6 网络体系结构 19210.3 网络应用程序 19310.3.1 命名和地址方案 19310.3.2 分布式应用程序 19610.3.3 协议 19710.3.4 TCP和UDP 19810.3.5 网络套接字 19810.4 可靠数据传输 19910.4.1 差错控制 19910.4.2 流量控制 19910.4.3 能问题 20010.5 路由和转发 20010.5.1 路由器 20010.5.2 路由协议 20110.5.3 IP协议 20110.6 局域网 20210.6.1 局域网的起源与发展 20210.6.2 局域网的分类 20210.6.3 局域网拓扑结构 20310.6.4 以太网 20510.7 资源分配 20510.7.1 资源分配的需求 20510.7.2 资源分配的分类 20610.7.3 拥塞控制与处理 20710.8 移动 20710.8.1 蜂窝网 20710.8.2 802.11网络 20710.8.3 Wi-Fi 20810.9 社交网络 20810.9.1 社交网络概述 20810.9.2 社交网台 20910.9.3 社交网络分析 20910.10 区块链 21010.10.1 区块链的起源 21010.10.2 区块链的发展前景 21010.11 5G/6G网络 211本章小结 211211第11章 系统基础 21411.1 计算范式 21411.1.1 计算范式简介 21411.1.2 流水线技术 21511.2 状态机 21611.2.1 状态模式 21611.2.2 状态机 21611.3 并行 21711.3.1 提高并行的途径 21711.3.2 并发编程 21811.4 评估技术 21811.4.1 能指标 21811.4.2 能分析 21911.5 资源分配与调度技术 22011.5.1 资源的种类 22011.5.2 调度的种类 22111.6 虚拟化与隔离 22211.6.1 虚拟化技术 22211.6.2 虚拟机的优势 22311.7 冗余下的可靠 22411.7.1 缺陷和故障 22411.7.2 冗余编码 22511.8 定量评估 225本章小结 226226第12章 并行和分布式计算 22812.1 并行基础 22812.1.1 并行处理的应用 22812.1.2 并行算法基本策略 22812.1.3 并行软件 22912.1.4 并行计算机的发展 23012.2 并行分解 23112.2.1 通信和协调/同步的 必要 23112.2.2 独立和分割 23112.3 并行算法 23212.3.1 访存模型 23212.3.2 计算模型 23212.3.3 并行算法的模式 23212.4 并行体系结构 23312.5 分布式系统 23312.5.1 分布式系统的分类 23312.5.2 分布式系统的特征 23412.5.3 分布式系统的优缺点 23412.5.4 分布式系统设计难点 23512.6 云计算 23612.6.1 云计算的产生背景 23612.6.2 云计算的特点 23712.6.3 云计算的实现形式 23812.6.4 云计算的应用 238本章小结 239239第13章 信息保障与 24113.1 信息基本概念 24113.1.1 信息保障与的历史 24113.1.2 CIA三元组 24213.1.3 信息保障面临的威胁 24213.1.4 身份验证、授权与访问 控制 24313.1.5 责任披露 24413.2 设计准则 24413.2.1 小权限原则 24413.2.2 端到端原则 24413.2.3 防御编程 24513.3 防错程序设计 24613.3.1 常见编程错误 24613.3.2 防错编程 24713.4 网络 24713.4.1 网络概念 24713.4.2 网络面临的威胁 24813.4.3 网络防护策略 24913.5 密码学 25113.5.1 密码学的发展过程 25113.5.2 密码的分类 25213.5.3 密码协议 253本章小结 254255第14章 离散结构 25714.1 离散结构的研究对象及主要内容 25714.1.1 离散结构的研究对象 25714.1.2 离散结构研究的主要内容 25714.2 集合论 25814.2.1 集合的基本概念 25814.2.2 函数 25814.3 数理逻辑 25914.3.1 命题逻辑 25914.3.2 谓词逻辑 26014.4 证明方法 26114.4.1 证明的基本概念 26114.4.2 基本证明的方法 26214.5 计数基础 26314.5.1 计数论及其应用 26314.5.2 鸽巢原理 26414.5.3 排列与组合 26414.5.4 求解递推关系 26414.5.5 模运算基础 26514.6 图和树 26514.6.1 图的基本概念 26614.6.2 树 26714.7 离散概率 267本章小结 268269第15章 计算科学 27015.1 建模与仿真引言 27015.1.1 建模与仿真的概念 27015.1.2 建模与仿真的评价指标 27115.1.3 仿真过程 27215.1.4 建立模型 27215.2 处理 27315.2.1 基本的编程概念 27315.2.2 数值方法 27315.2.3 并行与分布式计算的基本 属 27415.3 数值分析 27515.3.1 数值分析中的误差 27615.3.2 函数 27715.3.3 数值积分与微分 27715.3.4 微分方程 277本章小结 278278第16章 图形学与可视化 27916.1 图形学的基本概念 27916.1.1 计算机图形信息的处理 27916.1.2 计算机图形学的起源 和发展 28016.1.3 计算机图形学的主要研究 内容 28016.1.4 计算机图形学的应用 28116.1.5 计算机图形的标准化 28216.2 图形系统 28416.2.1 图形系统的处理器 28416.2.2 图形系统的存储器 28416.2.3 图形系统的输入设备 28416.2.4 图形系统的输出设备 28516.3 计算机视觉和可视化 28516.3.1 人的视觉 28516.3.2 计算机视觉 28616.3.3 可视化 28616.4 图形用户界面 28616.5 图形绘制 28716.5.1 基本绘制 28716.5.2 绘制 28716.6 图像通信 28816.7 几何建模 28916.7.1 线框建模 28916.7.2 曲面建模 28916.7.3 实体建模 29016.8 计算机动画 29016.8.1 动画序列的创建 29016.8.2 动画序列的设计 29116.8.3 动画技术 29116.8.4 计算机动画应用 291本章小结 291292第17章 人机交互 29317.1 人机交互技术基础 29317.2 人机交互模型 29417.3 人机系统交互界面的构架 29517.4 人机界面的设计 29817.5 数据交互 29817.6 语音交互 29917.7 图像交互 30017.8 行为交互 30017.9 人机交互新发展 30117.10 3D打印 30217.11 4D打印 30317.12 人机交互的发展趋势 303本章小结 304304第18章 智能系统 30618.1 人工智能系统 30618.1.1 人工智能 30618.1.2 智能行为 30818.2 知识表达及推理方法 30918.2.1 知识与知识表示 30918.2.2 一阶谓词逻辑表示法 30918.2.3 经典推理技术 31018.2.4 知识推理方法 31118.2.5 不确定推理方法 31218.3 搜索技术 31318.3.1 问题空间与状态空间 31418.3.2 基本搜索策略 31418.3.3 搜索方法 31518.4 自然语言处理 31618.4.1 自然语言的发展 31618.4.2 句法和语义的分析 31818.4.3 机器翻译 31918.4.4 语音识别 32018.5 计算智能 32118.5.1 计算智能概述 32118.5.2 群体智能 32218.5.3 人工神经网络 32218.6 机器学 32318.6.1 机器学 32318.6.2 机器学法与任务 32518.6.3 简单统计学2618.6.4 拟合问题 32718.7 机器人学 32818.7.1 机器人学简介 32818.7.2 智能机器人的研究领域 32918.7.3 代理 33018.8 人工智能的应用 33018.8.1 智能家居 33018.8.2 智能 33118.8.3 智能出行 33118.8.4 人工智能改变生活 331本章小结 331332第19章 社会问题与专业实践 33419.1 社会环境 33419.1.1 计算的社会寓意 33419.1.2 社交媒体 33419.2 分析工具 33519.2.1 伦理的论证 33519.2.2 伦理学理论 33519.3 职业道德 33619.3.1 道德的哲学含义 33619.3.2 职业道德的概念及作用 33619.3.3 计算机专业人员的职业道德 准则 33619.3.4 计算机用户的道德 33719.4 知识产权 33819.4.1 知识产权的概念 33819.4.2 知识产权的法律基础 33919.4.3 计算机软件的版权 33919.4.4 发明专利权 34019.4.5 商业秘密 34019.4.6 商标权 34019.4.7 剽窃 34119.5 隐私和公民自由 34119.5.1 隐私权 34119.5.2 隐私保护的法律基础 34119.5.3 隐私保护技术 34119.6 专业交流 34219.7 可持续 34319.8 历史 34319.9 计算经济 34319.10 政策、法律和计算机犯罪 34419.10.1 政策、法律 34419.10.2 计算机犯罪 34519.10.3 计算机犯罪策略 345本章小结 346346参考文献 348