計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論：以Python為舟（第2版）

第1章計算機(jī)學(xué)什么
1.1探索黑匣子——從一個程序談起
1.1.1探索黑匣子之計算機(jī)硬件
1.1.2探索黑匣子之計算機(jī)軟件
1.1.3探索黑匣子之操作系統(tǒng)
1.1.4計算機(jī)系統(tǒng)的層次
1.2計算機(jī)編程的基本概念
1.2.1初窺高級語言
1.2.2乘Python之舟進(jìn)入計算機(jī)語言的世界
1.2.3活學(xué)活用——運(yùn)用Python的基本功能解決數(shù)學(xué)問題
小結(jié)
1.3計算機(jī)核心知識——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)
1.4什么是計算機(jī)
1.4.1歷史上的計算機(jī)
1.4.2嵌入式系統(tǒng)
1.4.3未來的計算機(jī)
小結(jié)
1.5計算機(jī)前沿知識——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對數(shù)據(jù)和邏輯的正確態(tài)度——沙老師的話
1.6計算機(jī)科學(xué)之美
1.6.1無處不在的計算機(jī)
1.6.2計算機(jī)學(xué)科本身包含的知識面之廣
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計算中的二進(jìn)制四則運(yùn)算
2.3.1無符號整數(shù)與加法
2.3.2乘法與除法
2.3.3帶符號整數(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電路實現(xiàn)邏輯(課時不足時，可不講本節(jié))
2.4.3用邏輯做加法
2.4.4加法與控制語句
小結(jié)
2.5計算機(jī)中的存儲
2.5.1數(shù)據(jù)的存儲形式
2.5.2存儲設(shè)備
小結(jié)
2.6談0與1的美
2.6.1簡單開關(guān)的無限大用
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”
2.6.4“若見諸相非相，即見如來”
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)行過程
小結(jié)
3.3控制結(jié)構(gòu)的執(zhí)行
3.3.1ifelse選擇語句
3.3.2分支跳轉(zhuǎn)指令
3.3.3ifelse選擇語句的執(zhí)行
3.3.4while循環(huán)語句的執(zhí)行
3.3.5for循環(huán)語句的執(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)用過程的分析
3.5.1返回地址的存儲
3.5.2函數(shù)調(diào)用時棧的管理
小結(jié)
3.6幾種通用的編程語言
小結(jié)
3.7對計算機(jī)程序的領(lǐng)悟
3.7.1清晰的語義
3.7.2嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?br />3.7.3巧妙的結(jié)構(gòu)
3.7.4智能是程序計算出來的
小結(jié)
習(xí)題3
第4章學(xué)習(xí)Python語言
4.1簡潔的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)庫的結(jié)構(gòu)
4.3Python賦值語句
4.3.1基本賦值語句
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)賦值語句
4.4Python控制結(jié)構(gòu)
4.4.1if語句
4.4.2while循環(huán)語句
4.4.3for循環(huán)語句
4.5Python函數(shù)調(diào)用
4.6Python自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.6.1面向過程與面向?qū)ο?br />4.6.2面向?qū)ο蠡靖拍睢惻c對象
4.7基于Python面向?qū)ο缶幊虒崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫功能
4.7.1Python面向?qū)ο蠓绞綄崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的學(xué)生類
4.7.2Python面向?qū)ο蠓绞綄崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的課程類
4.7.3Python創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的學(xué)生與課程類組
4.7.4Python實例功能模擬
4.8有趣的小烏龜——Python之繪圖
4.8.1初識小烏龜
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章計算思維的核心——算法
5.1計算思維是什么
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動態(tài)規(guī)劃
小結(jié)
5.6以老鼠走迷宮為例
小結(jié)
5.7談計算思維的美
5.7.1遞歸思想的美
5.7.2計算思維求解問題的基本方式的美
5.7.3問題復(fù)雜度的研究之美
習(xí)題5
第6章操作系統(tǒng)簡介
6.1計算機(jī)的啟動
6.1.1啟動自檢階段
6.1.2初始化啟動階段
6.1.3啟動加載階段
6.1.4內(nèi)核裝載階段
6.1.5登錄階段
6.2認(rèn)識操作系統(tǒng)
6.3操作系統(tǒng)對硬件資源管理——硬件中斷與異常
6.3.1操作系統(tǒng)對I/O設(shè)備管理——硬件中斷
6.3.2操作系統(tǒng)對CPU的管理——硬件中斷
6.3.3操作系統(tǒng)對內(nèi)存的管理——“異?！敝袛?br />6.4操作系統(tǒng)對應(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)用實例： read系統(tǒng)調(diào)用
6.5操作系統(tǒng)對多運(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)生實例的擴(kuò)展
習(xí)題6
第7章并行計算
7.1并行計算簡介
7.1.1并行計算能加速程序執(zhí)行
7.1.2并行計算的基本概念
7.1.3并行計算的難點(diǎn)——進(jìn)程間通信
7.1.4并行計算能模擬現(xiàn)實中的復(fù)雜情況
7.2多進(jìn)程編程
7.2.1多進(jìn)程編程在Python中的實現(xiàn)
7.2.2牛刀小試——使用多進(jìn)程加快求解問題的速度
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實現(xiàn)
7.4多進(jìn)程編程實例
7.4.1方差計算的多進(jìn)程實現(xiàn)
7.4.2N階矩陣與N維向量相乘的多進(jìn)程實現(xiàn)
7.4.3基于價格波動的生產(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)行并行計算的思考
7.5.1沒有智慧的計算就是浪費(fèi)
7.5.2能自己做就自己做，不要總是請示協(xié)調(diào)
7.5.3讓大家共享多核，有福同享就是云計算
7.5.4分布式計算也是多核計算
習(xí)題7
第8章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
8.1無遠(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=?
8.2.1一個簡單的網(wǎng)頁代碼
小結(jié)
8.2.2網(wǎng)頁訪問流程
小結(jié)
8.2.3網(wǎng)頁的動靜之分
8.2.4網(wǎng)站用什么說話
小結(jié)
8.2.5關(guān)于本地計算機(jī)上的一個小網(wǎng)頁
8.3對計算機(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
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)