計算思維與大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

第 1 章　計算與計算思維 1
1.1　計算思維的發(fā)展 1
1.1.1　計算工具的發(fā)展演變 1
1.1.2　現(xiàn)代計算機(jī)計算環(huán)境的發(fā)展變遷 5
1.1.3　計算思維的傳承與發(fā)展 6
1.1.4　從“國王的婚姻”略識計算思維 8
1.2　計算思維迎接新時代 9
1.2.1　科學(xué)研究范式的轉(zhuǎn)變 9
1.2.2　 “四新”建設(shè)人才培養(yǎng) 10
1.2.3　計算思維在“四新”建設(shè)中的地位與作用 12
1.2.4　新時代的計算思維特征 13
1.2.5　計算思維求解 15
1.3　大數(shù)據(jù)時代計算思維 17
1.3.1　總體思維 17
1.3.2　容錯思維 18
1.3.3　相關(guān)思維 19
1.4　本章小結(jié) 20
思考題 20
第 2 章　計算機(jī)中的 0 和 1 22
2.1　計算機(jī)中為什么是 0 和 1 22
2.1.1　0 和 1 的追溯 22
2.1.2　計算機(jī)選擇了 0 和 1 23
2.1.3　0 和 1 的思維 24
2.2　數(shù)制和數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換 25
2.2.1　數(shù)制的有關(guān)概念 25
2.2.2　常用進(jìn)位計數(shù)制 26
2.2.3　數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換 27
2.3　0 和 1 的運算 29
2.3.1　邏輯運算 29
2.3.2　算術(shù)運算 30
2.4　0 和 1 的電路實現(xiàn) 31
2.4.1　基本邏輯電路 31
2.4.2　基本邏輯部件 32
2.5　0 和 1 信息呈現(xiàn) 33
2.5.1　數(shù)值信息呈現(xiàn) 33
2.5.2　文本信息呈現(xiàn) 35
2.5.3　圖形圖像信息呈現(xiàn) 39
2.5.4　音頻信息呈現(xiàn) 42
2.5.5　視頻信息呈現(xiàn) 44
2.6　本章小結(jié) 46
思考題 47
第 3 章　計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成及工作原理 50
3.1　圖靈機(jī)模型與馮？諾依曼計算機(jī)模型 50
3.1.1　圖靈機(jī)―計算機(jī)的理想模型 50
3.1.2　馮？諾依曼計算機(jī)―現(xiàn)代計算機(jī)的結(jié)構(gòu)框架 52
3.2　認(rèn)識計算機(jī)硬件系統(tǒng) 53
3.2.1　中央處理器 53
3.2.2　存儲器 54
3.2.3　輸入/輸出系統(tǒng) 55
3.2.4　微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成及主要性能指標(biāo) 55
3.3　計算機(jī)的工作原理 62
3.3.1　指令及指令系統(tǒng) 62
3.3.2　指令的執(zhí)行過程 63
3.3.3　計算機(jī)的基本工作原理 64
3.4　計算機(jī)硬件構(gòu)造中的計算思維 67
3.5　本章小結(jié) 67
思考題 68
第 4 章　計算機(jī)軟件、語言與算法 69
4.1　計算機(jī)軟件 69
4.1.1　指令、程序與軟件 69
4.1.2　計算機(jī)軟件的分類 69
4.1.3　操作系統(tǒng) 71
4.2　計算機(jī)語言 74
4.2.1　計算機(jī)語言概述 74
4.2.2　熱門編程語言排行榜 75
4.2.3　編程語言的基本元素 78
4.3　算法及常用算法舉例 80
4.3.1　算法概述 80
4.3.2　算法的表示方法 82
4.3.3　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計―控制結(jié)構(gòu) 84
4.3.4　模塊化程序設(shè)計―函數(shù) 88
4.3.5　常用算法舉例 90
4.4　本章小結(jié) 95
思考題 95
第 5 章　互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 97
5.1　互聯(lián)網(wǎng)之基礎(chǔ)―計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 97
5.1.1　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展 97
5.1.2　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 98
5.1.3　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 101
5.1.4　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 102
5.1.5　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 105
5.1.6　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 106
5.2　互聯(lián)網(wǎng) 109
5.2.1　什么是互聯(lián)網(wǎng) 109
5.2.2　互聯(lián)網(wǎng)的誕生和發(fā)展 109
5.2.3　互聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展 110
5.2.4　互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 TCP/IP 111
5.2.5　互聯(lián)網(wǎng)中 IP 地址 114
5.2.6　互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 117
5.2.7　互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全 118
5.3　物聯(lián)網(wǎng) 122
5.3.1　什么是物聯(lián)網(wǎng) 122
5.3.2　物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 123
5.3.3　物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 124
5.4　本章小結(jié) 126
思考題 127
第 6 章　數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù) 128
6.1　數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué) 128
6.1.1　數(shù)據(jù)的定義 128
6.1.2　數(shù)據(jù)科學(xué) 128
6.2　大數(shù)據(jù) 131
6.2.1　什么是大數(shù)據(jù) 131
6.2.2　大數(shù)據(jù)的特點 132
6.2.3　大數(shù)據(jù)的構(gòu)成 135
6.3　大數(shù)據(jù)技術(shù) 137
6.3.1　數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理 138
6.3.2　數(shù)據(jù)存儲及管理 143
6.3.3　數(shù)據(jù)可視化 149
6.4　本章小結(jié) 155
思考題 155
第 7 章　人工智能 156
7.1　人工智能概述 156
7.1.1　人工智能的提出 156
7.1.2　什么是人工智能 156
7.1.3　人工智能的分類 158
7.1.4　人類智能與人工智能 159
7.1.5　人工智能的流派 162
7.2　人工智能發(fā)展歷史 165
7.2.1　孕育期（1956 年以前） 166
7.2.2　形成期（1956―1969 年） 167
7.2.3　發(fā)展期（1970―1980 年） 168
7.2.4　綜合集成期（1980 年至今） 170
7.3　人工智能的研究內(nèi)容 171
7.3.1　智能感知 171
7.3.2　智能推理 174
7.3.3　智能行動 176
7.4　本章小結(jié) 182
思考題 182
參考文獻(xiàn) 183