本書是根據教育部計算機基礎課程教學指導分委員會頒布的《大學計 算機基礎大綱》編寫的教材。

本書注重提高讀者對計算科學和計算機科學的理解，培養學生計算思維的理念和能力，力求激發學生對計算產生高度興趣。

本書把計算思維能力的培養作為計算機基礎教學的教學要求，核心內容體現了計算機學科的思想和方法，注重對學生的技能培養與思維訓練。

在我國，大學計算機基礎教育已開展多年，可以說取得了很好的效果。

隨著時代的進步，也有一些問題產生。主要的問題是把計算機定位為狹義工具，基礎課教學主要的內容是教學生怎樣使用計算機。應該說這種認識目前已經不適合對大學生的培養，會使得學生對計算機學科和計算學科的認知淡化，無助于計算技術中最重要的核心思想和方法的掌握。整個課程學下來，不是不知所云，就是無所適從�？梢哉f已經無法引領學生進入計算機領域。

高校計算機基礎課程的教學內容不能僅僅局限于教會學生怎樣使用軟件工具，而應有相對穩定的、體現計算機學科思想和方法的核心內容，綜合考慮技能培養與思維訓練，構建新的課程體系，推進計算機基礎課程教學改革。

本書把學習計算機的過程主要定位在通過學習培養思維能力。不過把計算思維能力培養作為計算機基礎教學的教學要求，不論是將其視為教學核心內容還是教學內容之一，都是一件前無古人的開創性工作。目前，培養思維能力這種提法從2010年11月陳國良院士在第六屆大學計算機課程報告論壇提出到現在不滿5年，取得了一些成果但經驗還是很少，無論從理論層面，還是實踐環節都在摸索中，本書也是在探索之中。

本書主要由以下8章內容構成：

第1章 導論，主要介紹計算、計算機科學、計算科學，以及計算機的發展歷史、計算機在中國、計算機的應用領域和計算機的發展趨勢。

第2章 計算機系統，主要介紹計算機（以微機為例）硬件系統和軟件系統、計算機工作原理和微型計算機的系統組成。

第3章 數據在計算機中的表示，主要介紹數值、字符、圖形圖像和聲音等信息在計算機中的二進制表示。

第4章 程序設計基礎，主要介紹程序的概念、結構化程序設計和面向對象程序設計的基本理念。

第5章 算法基礎，主要介紹常用算法和算法的設計方法。并在實踐教程中介紹RAPTOR（the Rapid Algorithmic Prototyping Tool for Ordered Reasoning，用于有序推理的快速算法原型工具），實現無語言基礎的算法描述。

第6章 數據結構，主要介紹數據的基本邏輯結構和物理結構。

第7章 數據庫設計基礎，主要介紹數據的管理體系和管理方式、關系型數據庫的基本關系運算。

第8章 計算機網絡應用，主要介紹計算機網絡的發展、網絡的組成、體系結構和互聯網基礎、互聯網創新。

本書由周麗娟、張守偉任主編，侯仲尼、楊海波任副主編。參加本書編寫工作的人員還有劉久明、紀澍琴、于雪晶、韓志明、段麗霞、顧煜新等。

本書是在原有的《大學計算機基礎》上探索和改革的一門課程，教材中難免有不完善的地方，敬請廣大讀者諒解，并誠摯歡迎讀者提出寶貴建議。

編 者

2015年7月

前言

第1章 導論 1
1.1 計算概念 1
1.2 計算機科學與計算科學 1
1.3 計算機的發展史 2
1.3.1 計算機硬件的發展 2
1.3.2 計算機軟件的發展 5
1.3.3 計算機在中國 6
1.3.4 未來新型計算機 9
1.4 計算機的應用領域 10
本章小結 12
習題1 12
第2章 計算機系統 14
2.1 計算機系統的組成 14
2.1.1 馮•諾依曼型計算機 14
2.1.2 計算機硬件系統 15
2.1.3 計算機軟件系統 16
2.1.4 計算機硬件系統和軟件系統之間的
關系 18
2.2 計算機工作原理 19
2.2.1 計算機指令系統 19
2.2.2 計算機基本工作原理 19
2.3 微型計算機系統的組成 20
2.3.1 微型計算機的基本結構 21
2.3.2 微型計算機的硬件組成 22
2.3.3 微型計算機的軟件配置 35
2.4 計算機的主要技術指標及性能評價 37
本章小結 38
習題2 38
第3章 數據在計算機中的表示 42
3.1 數據與數制 42
3.1.1 數據及其分類 42
3.1.2 數制 42
3.1.3 不同進制數之間的轉換 45
3.2 數值在計算機中的表示 48
3.2.1 數值編碼 48
3.2.2 數值在計算機中的表示 52
3.3 字符在計算機中的表示 54
3.3.1 英文字符在計算機中的表示 55
3.3.2 漢字字符在計算機中的表示 56
3.4 圖形和圖像在計算機中的表示 64
3.4.1 圖形在計算機中的表示 64
3.4.2 圖像在計算機中的表示 64
3.4.3 常用的圖像文件格式 66
3.5 聲音在計算機中的表示 68
3.5.1 聲音在計算機中的表示 68
3.5.2 聲音文件格式 69
本章小結 70
習題3 70
第4章 程序設計基礎 73
4.1 程序設計概述 73
4.1.1 程序和程序設計 73
4.1.2 程序設計方法 73
4.1.3 程序設計風格 73
4.2 結構化程序設計 75
4.2.1 結構化程序設計的原則 75
4.2.2 結構化程序設計的基本結構 75
4.2.3 結構化設計語言 76
4.3 面向對象的程序設計 77
4.3.1 面向對象的程序設計方法概述 78
4.3.2 對象和類 80
4.3.3 消息（Message） 82
4.3.4 繼承性和多態性 83
4.3.5 面向對象語言 84
本章小結 85
習題4 86
第5章 算法基礎 87
5.1 算法概述 87
5.1.1 算法的定義 87
5.1.2 算法的基本特征及評價 89
5.1.3 算法復雜度 89
5.1.4 算法的基本要素 91
5.2 描述算法的工具 92
5.2.1 傳統流程圖 92
5.2.2 N-S結構化流程圖 93
5.2.3 PAD圖 94
5.2.4 過程設計語言 95
5.3 窮舉法 95
5.4 迭代法 101
5.5 遞歸法 106
5.6 排序算法 110
5.6.1 冒泡排序 110
5.6.2 簡單選擇排序 113
5.6.3 直接插入排序 115
5.7 查找算法 116
5.7.1 順序查找 116
5.7.2 二分法查找 117
本章小結 119
習題5 119
第6章 數據結構 123
6.1 數據結構的基本概念 123
6.1.1 數據與數據結構 123
6.1.2 數據的邏輯結構 124
6.1.3 數據的存儲結構 125
6.1.4 數據的運算 126
6.2 線性表 127
6.2.1 線性表的定義 127
6.2.2 順序表及其基本運算 127
6.2.3 鏈表及其基本運算 128
6.3 棧和隊列 129
6.3.1 棧及其基本運算 130
6.3.2 隊列及其基本運算 131
6.4 樹與二叉樹 133
6.4.1 樹的基本概念 134
6.4.2 二叉樹及其基本性質 135
6.4.3 二叉樹的存儲結構 138
6.4.4 二叉樹的遍歷 138
習題6 139
第7章 數據庫設計基礎 142
7.1 數據庫的基本概念 142
7.1.1 數據和數據處理 142
7.1.2 數據管理技術的發展 143
7.1.3 數據庫系統 144
7.1.4 數據庫管理系統的基本功能 145
7.1.5 數據庫系統的基本特點 146
7.1.6 數據庫系統的內部體系結構 147
7.2 數據模型 149
7.2.1 數據模型的基本概念 149
7.2.2 概念模型 150
7.2.3 E-R模型 151
7.2.4 邏輯數據模型 152
7.3 關系代數 155
7.3.1 傳統的集合運算 155
7.3.2 專門的關系運算 157
7.4 數據庫設計與管理 159
7.4.1 數據庫設計 159
7.4.2 數據庫管理 160
本章小結 161
習題7 161
第8章 計算機網絡應用 164
8.1 計算機網絡概述 164
8.1.1 計算機網絡的形成與發展 164
8.1.2 計算機網絡的分類 166
8.1.3 計算機網絡的組成 168
8.1.4 計算機網絡的主要功能 174
8.2 計算機網絡體系結構 175
8.2.1 網絡體系結構概述 175
8.2.2 ISO/OSI開放系統互聯參考模型 176
8.2.3 TCP/IP體系結構 179
8.3 Internet基礎 180
8.3.1 Internet的概述 181
8.3.2 Internet的接入方式 181
8.3.3 IP地址和域名系統 183
8.3.4 Internet的應用 185
8.4 互聯網的創新 187
習題8 192
參考文獻 198

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2. 電子技術（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
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5. 語音識別理論與實踐 [主編　莫宏偉]
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8. 畫法幾何與機械制圖習題集（多學時） [主編 趙軍]
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13. C語言程序設計習題與實驗指導（第二版） [主編 甄增榮 張賓]
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15. Unity3D虛擬現實應用開發實踐 [主 編 劉龍]
16. 智能化技術基礎（第三版） [鄧文達　李禮]
17. 面向對象程序設計 [主編 張勇 張平華 趙小龍]
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19. 電視節目策劃與制作（微課版） [主　編　黃滴滴]
20. 數據庫技術與應用實踐教程（SQL Server 2019） [主 編 嚴暉 周肆清]
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24. 信號與系統（第二版） [主編 張宇]
25. 信息技術基礎 [主編 唐倩 邵銳]
26. Python 語言程序設計實踐指導 [主編　張雙獅]
27. Photoshop 圖形圖像項目化教程 [主編 胡斌斌 黎婭 蘇大椿]
28. 大學計算機基礎實驗（WPS版） [主編　謝江宜　蔡勇]
29. 體育舞蹈教程 [主編 劉偉 陳志明 曾明]
30. 線性代數導學篇 [主編 史昱]