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| 編輯推薦： |
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本书通过提炼算例，利用经典算法和简化工程模型做主线，结合每一章的基本内容，在教学过程中把基础知识点和概念串起来，应用python语言进行程序设计和算法实现，加深对计算思维的理解，并通过能反映大数据人工智能等新技术发展的案例和内容，形成较完整的知识结构。
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| 內容簡介： |
本书着重在新工科背景下为所有工科计算机及非计算机专业的本科新生提供完整的计算机科学思维框架，以Python高级程序设计语言作为线索，简化计算机领域中的各个分支为模型，使用Python语言进行简易实现。
全书共8章，第1章从计算思维的角度概述计算机学科的整体脉络；第2章着重介绍计算机中对于数据和信息的编码原理；第3章对基础的Python语法做出介绍；第4章主要描述使用计算机解决问题的各类经典算法思想；第5章从底层出发介绍计算机的硬件系统和软件系统；第6章介绍计算机网络及网络安全；第7章介绍数据库系统；第8章对新时代下的计算机新技术——人工智能进行发散式介绍。本书还提供了大量应用实例，每章后均附有习题。
本书适用于高等院校工科专业本科一年级的相关课程，也可供教学工作人员设计本科实践课程时参考。
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| 目錄：
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第1章计算概论1
1.1计算的概念2
1.1.1计算与自动计算2
1.1.2算法6
1.2计算机编程10
1.2.1什么是程序10
1.2.2程序设计语言11
1.2.3编程解决问题举例15
1.3计算机系统17
1.3.1计算机硬件系统17
1.3.2计算机软件系统18
1.3.3计算机操作系统19
1.3.4计算机系统层次20
1.4计算模型22
1.4.1可计算性23
1.4.2计算复杂性24
1.4.3图灵机模型27
1.5计算思维与计算机问题求解29
1.5.1计算思维29
1.5.2问题描述与抽象30
1.5.3基于计算机的问题求解方法32
1.6本章小结35
1.7习题35
第2章计算机中的信息编码36
2.1进制36
2.1.1进制的概念36
2.1.2二进制与十进制37
2.1.3八进制与十六进制39大学计算机概论目录2.2计算机的数值表示41
2.2.1计算机码制42
2.2.2计算机中的小数表示44
2.3计算机的逻辑运算46
2.3.1二进制的四则运算46
2.3.2二进制的数字电路47
2.3.3半加器与全加器49
2.4非数值信息的数字化51
2.4.1字符的数字化51
2.4.2声音的数字化54
2.4.3图像的数字化56
2.5人工智能中的数据表示58
2.6本章小结61
2.7习题61
第3章Python编程基础63
3.1引言63
3.2Python安装与运行63
3.3Python基本元素66
3.3.1数值类型67
3.3.2运算符与表达式67
3.3.3常量与变量68
3.3.4字符串与输入输出68
3.4Python序列71
3.4.1列表71
3.4.2元组72
3.4.3字典与集合73
3.5控制语句75
3.5.1条件表达式75
3.5.2分支结构75
3.5.3循环结构77
3.6函数78
3.6.1函数的定义与调用78
3.6.2参数的传递方式79
3.6.3变量的作用域80
3.7模块的使用81
3.8面向对象基础82
3.8.1类的定义与实例化82
3.8.2类的继承84
3.8.3综合示例86
3.9本章小结87
3.10习题87
第4章算法89
4.1算法的概念89
4.1.1算法的概念及特征89
4.1.2算法的描述91
4.2算法设计思想93
4.2.1穷举思想93
4.2.2递归思想96
4.2.3贪心思想102
4.2.4动态规划思想104
4.2.5典型实际问题及其他算法思想106
4.3算法的评价与分析109
4.3.1算法的评价标准109
4.3.2难解问题初探111
4.4本章小结112
4.5习题112
第5章计算机系统114
5.1概述114
5.1.1计算机的基本组成116
5.1.2计算机的工作原理119
5.2计算机硬件子系统121
5.2.1中央处理器121
5.2.2主存储器124
5.2.3辅助存储器126
5.2.4总线128
5.2.5接口131
5.2.6I/O设备132
5.3计算机软件子系统133
5.3.1计算机操作系统的形成与发展133
5.3.2操作系统的特征134
5.4计算机操作系统功能135
5.4.1处理器管理功能135
5.4.2存储器管理功能139
5.4.3设备管理功能141
5.4.4文件管理功能143
5.5常用计算机操作系统144
5.5.1磁盘操作系统144
5.5.2Windows操作系统145
5.5.3UNIX操作系统145
5.5.4Linux操作系统146
5.6云操作系统146
5.6.1云操作系统的基本组成146
5.6.2云操作系统特征147
5.6.3云操作系统实例147
5.7人工智能操作系统148
5.8GPU新发展148
5.9本章小结150
5.10习题150
第6章计算机网络及其应用151
6.1计算机网络基础151
6.1.1计算机网络的定义及特点151
6.1.2计算机网络的发展历史151
6.1.3计算机网络的分类153
6.1.4计算机网络体系结构与协议155
6.2Internet基础158
6.2.1Internet概述158
6.2.2TCP/IP159
6.3Internet应用165
6.3.1万维网165
6.3.2电子邮件168
6.3.3文件传输171
6.4无线网络172
6.4.1无线网络概述172
6.4.2无线网络的分类172
6.5物联网174
6.5.1物联网概述174
6.5.2物联网发展历史175
6.5.3物联网体系架构175
6.5.4物联网应用175
6.6网络安全176
6.6.1网络信息安全概述176
6.6.2网络安全的基本要素177
6.6.3网络系统脆弱的原因178
6.6.4信息安全的发展历程179
6.6.5网络安全所涉及的内容181
6.6.6信息安全的职业道德184
6.7本章小结185
6.8习题185
第7章数据库系统与数据分析187
7.1数据库及数据库管理系统的基本概念187
7.1.1数据库技术的产生和发展187
7.1.2数据库系统的组成189
7.1.3数据库管理系统的功能及特点191
7.1.4MySQL简介193
7.2数据库方法及关系数据库标准语言SQL197
7.2.1数据模型197
7.2.2关系数据库198
7.2.3关系数据库标准语言——SQL199
7.3数据库领域的新技术202
7.3.1分布式数据库202
7.3.2数据仓库与数据挖掘技术203
7.3.3大数据技术207
7.4Python程序设计示例209
7.4.1Python数据库程序设计示例209
7.4.2Python数据挖掘程序设计示例210
7.4.3Python大数据分析程序设计示例211
7.5本章小结212
7.6习题213
第8章探秘人工智能214
8.1人工智能214
8.1.1人工智能的发展类型214
8.1.2人工智能的发展历史214
8.1.3人工智能的应用领域218
8.1.4人工智能的发展趋势220
8.2人工智能与半导体221
8.2.1半导体技术与发展221
8.2.2人工智能芯片与硬件加速器223
8.2.3人工智能芯片在边缘计算中的应用224
8.3人工智能与云计算225
8.3.1云计算的基础与概念225
8.3.2云计算与人工智能的结合226
8.3.3人工智能在云计算中的应用226
8.4人工智能与区块链229
8.4.1区块链的基础与概念229
8.4.2区块链与人工智能的融合231
8.4.3数据隐私与安全性231
8.5人工智能与大数据232
8.5.1大数据的基础与概念232
8.5.2人工智能与大数据分析233
8.5.3大数据在人工智能中的应用234
8.5.4数据挖掘与机器学习235
8.6人工智能与量子计算236
8.6.1量子计算的基础236
8.6.2量子计算机的发展历程238
8.6.3量子计算和人工智能239
8.6.4人工智能与量子计算的前沿研究241
8.7本章小结242
8.8习题243
参考文献246
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| 內容試閱：
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教材在教学中具有非常重要的作用。一本优秀的教材，应该承载课程的知识体系、教学内容、教学思想和教学设计，应该是课程教学的基本参考，是学生学习知识、理论和思想方法的主要依据。在教育数字化的大背景下，教材更是教学内容组织、教学资源建设、教学模式设计与考核环节设计的依据和主线。教师讲好一门课，尤其是基础课，必须要有好教材；学生学习也需要好教材。好教材要让教师觉得好教。好教可不是“水”，不是少讲点、讲浅一点。一门课的教材要使教师的教学能够达到这门课在专业人才培养计划中的任务，内容应该达到要求的深度和广度，应具有一定的挑战性。教材的知识体系结构科学，讲述逻辑清晰合理，案例丰富恰当，语言精练、深入浅出，配套资源符合教学要求，就可以给教师的教学提供很好的助力，教师就会觉得这本书好教。好教材要让学生觉得好学，学生需要什么样的教材呢？在各个学校普遍采用混合式教学模式的大环境下，学生参与各个教学活动时，需要自己脑子里有一条主线，知道每个教学活动对建立整门课知识体系的作用；知道学习的相关内容在知识体系中的位置，这些都要通过教材来实现。学生复习时还需要以教材为主线，贯穿自己在各个教学活动中学到的内容，认真阅读教材，达到对知识的融会贯通。能实现学生的这些需求，学生就会觉得这本书好学。教材要好教、好学，做到内容详尽、博大精深，语言深入浅出、容易阅读，才能满足师生的需要。为了加强课程建设、教材建设，培育一批高质量的教材，提高教学质量，全国高等学校计算机教育研究会（以下简称“研究会”）于2021年6月与清华大学出版社联合启动了“十四五”规划教材建设项目。这套丛书就是“十四五”规划教材建设项目的成果，丛书的特点如下。（1） 准确把握社会主义核心价值观，融入课程思政元素，教育学生爱党、爱国。（2） 由课程的主讲老师负责组织编写。（3） 体现学校办学定位和专业特色，注重知识传授与能力培养相统一。（4） 注重教材内容的前沿性与时代性，体现教学方法的先进性，承〖HK〗载了可供同类课程借鉴共享的经验、成果和模式。这套教材从选题立项到编写过程，都是由研究会组织专家组层层把关。研究会委托清研教材工作室（研究会与清华大学出版社联合教材工作室）对“十四五”规划教材进行管理，立项时严格遴选，编写过程中通过交流研讨、专家咨询等形式进行过程管理与质量控制，出版前再次召开专家审查会严格审查。计算机专业人才的培养不仅仅关系计算机领域的科技发展，而且关系所有领域的科技发展，因为计算机技术已经与各个学科深度融合，计算机技术是所有领域都必不可少的技术。本套教材承载着研究会对计算机教育的责任与使命，承载着作者们在计算机教育领域的经验、智慧、教学思想、教学设计。希望这套教材能够成为高等学校师生们计算机课程教学的有力支撑，成为自学计算机课程的读者们的良师益友。
自2022年底OpenAI公司发布智能聊天机器人ChatGPT以来，关于人工智能的社会探讨与科学研究无疑再次被赋予了极高的热度。本书根据当下行业发展，以人工智能为引线，将Python作为实践工具，为工科专业本科新生提供全面的计算机科学视角，以便学生们可以在今后的学习和发展中充分利用这一工具。
本书由傅向华任主编，李经宇、张妙任副主编。第1章由傅向华编写，第2章由刘羽朦、张妙编写，第3章由谷也编写，第4章由李经宇编写，第5章由陈钒、张妙编写，第6章由吕羽编写，第7章由杨晓杏编写，第8章由赵珩编写。
作者在编写本书的过程中参考了许多书籍和文献资料，在此对文献的作者表示感谢。由于作者们的知识水平有限，书中难免有不妥和错误之处，恳请读者批评指正。
作者2024年5月20日
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