**章 引論 001
1.1 什么是計(jì)算 002
1.2 計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算科學(xué) 002
1.3 來(lái)自計(jì)算機(jī)發(fā)展史的啟示 003
1.3.1 來(lái)自計(jì)算工具發(fā)展的啟示 003
1.3.2 來(lái)自元器件發(fā)展的啟示 005
1.3.3 來(lái)自計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的啟示 007
1.3.4 來(lái)自計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的啟示 009
1.3.5 一些重要思想/重要事件及其帶來(lái)的影響 011
1.4 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 013
1.5 計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 015
1.5.1 高性能計(jì)算：無(wú)所不能的計(jì)算 015
1.5.2 普適計(jì)算：無(wú)所不在的計(jì)算 016
1.5.3 服務(wù)計(jì)算與云計(jì)算：萬(wàn)事皆服務(wù)的計(jì)算 017
1.5.4 智能計(jì)算 018
1.5.5 生物計(jì)算 019
1.5.6 未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)與智慧地球 020
思考題 022
參考文獻(xiàn) 023
第2章 計(jì)算系統(tǒng)的基本思維 025
2.1 理解0和1的思維 026
2.1.1 語(yǔ)義符號(hào)化的典型案例：0/1與《易經(jīng)》 026
2.1.2 思維方式與邏輯運(yùn)算：0/1與邏輯 027
2.1.3 二進(jìn)制與算術(shù)運(yùn)算：0/1與數(shù)值信息 028
2.1.4 編碼與符號(hào)運(yùn)算：0/1與非數(shù)值信息 031
2.1.5 0和1與電子元器件 034
2.1.6 0和1思維小結(jié) 038
2.2 圖靈機(jī)與馮·諾依曼計(jì)算機(jī) 039
2.2.1 圖靈機(jī)：關(guān)于通用機(jī)器及指令、程序及其自動(dòng)執(zhí)行 039
2.2.2 馮·諾依曼計(jì)算機(jī) 041
2.2.3 存儲(chǔ)器：可按地址自動(dòng)存取內(nèi)容的部件 042
2.2.4 機(jī)器指令與機(jī)器級(jí)程序與算法 045
2.2.5 機(jī)器級(jí)程序的存儲(chǔ)與執(zhí)行 047
2.2.6 關(guān)于馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的貫通性思維小結(jié) 050
2.3 現(xiàn)代計(jì)算機(jī) 051
2.3.1 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的構(gòu)成 051
2.3.2 存儲(chǔ)體系：不**能資源的組合優(yōu)化思維 052
2.3.3 為什么要有操作系統(tǒng)——硬件功能擴(kuò)展的基本思維 055
2.3.4 化整為零的基本思維——磁盤(pán)與文件管理 057
2.3.5 任務(wù)-作業(yè)與內(nèi)存管理：分工合作與協(xié)同求解復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的基本思維 059
2.3.6 分時(shí)-并行控制思維：任務(wù)-作業(yè)管理與處理機(jī)管理 062
2.3.7 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程 064
2.3.8 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展 065
2.3.9 關(guān)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的貫通性思維小結(jié) 067
2.4 不同抽象層級(jí)的計(jì)算機(jī)（軟件） 067
2.4.1 人-機(jī)交互層面的計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與編譯器 068
2.4.2 機(jī)-機(jī)交互層級(jí)的計(jì)算機(jī)：協(xié)議與編碼器/解碼器/轉(zhuǎn)換器/處理器 075
2.4.3 分層抽象進(jìn)行復(fù)雜問(wèn)題化簡(jiǎn)的示例：操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的分層控制 078
2.4.4 關(guān)于不同抽象層級(jí)計(jì)算機(jī)的思維小結(jié) 085
思考題 085
參考文獻(xiàn) 087
第3章 問(wèn)題求解框架 089
3.1 傳統(tǒng)程序的基本構(gòu)成要素 090
3.1.1 常量、變量、表達(dá)式 090
3.1.2 語(yǔ)句與程序控制 092
3.1.3 函數(shù)與函數(shù)調(diào)用 097
3.1.4 常量/變量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 098
3.1.5 程序構(gòu)造及其表達(dá)方法 102
3.2 算法類問(wèn)題求解框架 105
3.2.1 算法的基本概念 105
3.2.2 數(shù)學(xué)建模：建立問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型 108
3.2.3 算法思想：算法策略選擇 109
3.2.4 算法設(shè)計(jì)：算法思想的**表達(dá) 110
3.2.5 算法的模擬與分析 113
3.2.6 算法的復(fù)雜性 114
3.2.7 算法類問(wèn)題求解框架 115
3.3 現(xiàn)代程序的基本構(gòu)成要素 116
3.3.1 對(duì)象與類的概念——通俗示例 116
3.3.2 類與對(duì)象的概念——面向?qū)ο蟮某绦?119
3.3.3 面向?qū)ο蟪绦驑?gòu)造的一個(gè)例子——可視化編程的思維模式 121
3.3.4 現(xiàn)代程序構(gòu)造及其表達(dá)方法 123
3.4 系統(tǒng)類問(wèn)題求解框架 126
3.4.1 什么是系統(tǒng) 126
3.4.2 建立問(wèn)題域/業(yè)務(wù)模型 130
3.4.3 建立軟件域模型 135
3.4.4 軟件模塊的構(gòu)造與實(shí)現(xiàn) 141
3.4.5 軟件系統(tǒng)的構(gòu)造與實(shí)現(xiàn) 145
3.4.6 軟件系統(tǒng)的測(cè)試、部署與運(yùn)行 147
3.4.7 軟件體系結(jié)構(gòu)與軟件模式問(wèn)題 150
3.4.8 系統(tǒng)的可靠性和安全性問(wèn)題 156
3.4.9 小結(jié) 158
思考題 159
參考文獻(xiàn) 161
第4章 算法與復(fù)雜性 163
4.1 排序問(wèn)題及其算法 164
4.1.1 排序問(wèn)題 164
4.1.2 基本排序算法 167
4.1.3 PageRank排序：排序問(wèn)題的不同思考方法 174
4.2 遞歸及遞歸算法 180
4.2.1 遞歸：用有限的語(yǔ)句定義對(duì)象的無(wú)限集合 180
4.2.2 遞歸算法：自身調(diào)用自身，高階調(diào)用低階 187
4.3 遺傳算法：計(jì)算復(fù)雜性與仿生學(xué)算法示例 194
4.3.1 可求解與難求解問(wèn)題 194
4.3.2 遺傳算法：仿生學(xué)算法的簡(jiǎn)單示例 196
4.3.3 遺傳算法暨問(wèn)題求解算法的進(jìn)一步探討 202
思考題 210
參考文獻(xiàn) 211
第5章 數(shù)據(jù)抽象、設(shè)計(jì)與挖掘 213
5.1 數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù) 214
5.2 數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)聚集的核心 216
5.2.1 數(shù)據(jù)聚集成“庫(kù)”——數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理 216
5.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)形式——數(shù)據(jù)表 217
5.2.3 數(shù)據(jù)表的操作——關(guān)系操作 220
5.2.4 用數(shù)學(xué)定義數(shù)據(jù)表及其操作——關(guān)系模型 223
5.2.5 數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言——用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表達(dá)數(shù)據(jù)表及其操作 226
5.2.6 DBMS——數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的執(zhí)行或者數(shù)據(jù)表操作的自動(dòng)實(shí)現(xiàn) 231
5.3 數(shù)據(jù)分析的核心——聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘 232
5.3.1 例子——超市數(shù)據(jù)庫(kù) 232
5.3.2 超市數(shù)據(jù)分析方法——二維交叉表 234
5.3.3 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析（OLAP）：由二維數(shù)據(jù)分析到多維數(shù)據(jù)分析 235
5.3.4 數(shù)據(jù)也是生產(chǎn)力——數(shù)據(jù)挖掘 240
5.4 抽象、理論和設(shè)計(jì) 248
5.4.1 抽象：理解→區(qū)分→命名→表達(dá) 249
5.4.2 理論：定義→性質(zhì)（公理和定理）→證明 254
5.4.3 設(shè)計(jì)：形式→構(gòu)造→自動(dòng)化 257
5.4.4 抽象—理論—設(shè)計(jì)之間的關(guān)系 259
思考題 260
參考文獻(xiàn) 261
第6章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)化社會(huì) 263
6.1 網(wǎng)絡(luò)與社會(huì) 264
6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 264
6.2.1 網(wǎng)絡(luò)通信的基本原理 264
6.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接：不同類別的機(jī)器網(wǎng)絡(luò) 269
6.3 因特網(wǎng)與Web——信息網(wǎng)絡(luò) 279
6.3.1 由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)走向文檔/信息網(wǎng)絡(luò)Web 279
6.3.2 超文本/超媒體的表達(dá)與解析 280
6.3.3 超文本/超媒體的組織與管理 284
6.3.4 無(wú)限資源庫(kù)的發(fā)掘和利用：搜索引擎 286
6.3.5 互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與群體網(wǎng)絡(luò)：互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新*重要的是思維的創(chuàng)新 287
6.4 網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算：用科學(xué)方法研究網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題 290
6.4.1 形形的網(wǎng)絡(luò) 290
6.4.2 網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題抽象與基本網(wǎng)絡(luò)計(jì)算問(wèn)題 291
6.4.3 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算示例：社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)問(wèn)題研究 297
思考題 302
參考文獻(xiàn) 304