注重培養計算思維

通過弱化計算機學科專業知識，強化和引導讀者思考怎樣利用“計算思維”解決問題。

真正實現知識落地

以簡單、容易上手的Python語言為基礎，闡述問題的求解過程，以演示和驗證為手段讓知識“落地”。

“大學計算機”是高等院校非計算機專業學生的通識課程。隨著計算機技術的飛速發展，計算機學科涵蓋的知識內容越來越多，知識更新速度很快。同時，計算機也普遍應用到各行各業。作為大學生的第一門計算機課程內容，隨著計算機技術與應用的發展而不斷更新和演變。課程開設至今，大致經歷了從了解和使用計算機發展到計算機文化與使用軟件再到目前以“計算思維”為導向組織和學習計算機的相關內容幾個階段。

如何將“計算思維”理念植入到大學計算機基礎的教學內容中，一直是各大高校積極探討的主題。怎樣將紛繁復雜的計算機知識組織起來，培養學生計算思維能力，正是本書編寫的目的。

鑒于計算機知識內容本身的特點和學生入校時計算機學科的“零基礎”，要想面向學生開設一門稱為“怎么像計算機科學家一樣思考”的課，面向非專業的，而不僅僅是計算機相關專業的學生，這自然就給教材的編寫帶來挑戰：選取哪些內容、內容怎樣組織、怎樣才能讓內容通俗易懂。

本書引導讀者通過探索計算機“計算”的本源，以大家熟悉的圓周率計算問題為引線，貫穿全書。通過通俗易懂的語言，而非抽象和專業的方式闡述內容，循序漸進、娓娓道來。本書以問題為引線，以求解的思維過程為內容，以技術和原理為輔助，啟發和培養讀者的計算思維能力。通過弱化計算機學科專業知識，強化和引導讀者思考怎樣利用“計算思維”解決問題。以簡單、容易上手的Python 語言為基礎，闡述問題的求解過程，培養讀者閱讀簡單程序的能力，以演示和驗證為手段讓知識能夠“落地”。

周以真教授提出：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計，以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。它是一種普遍的認識和一類普適的技能，每一個人，不僅僅是計算機科學家，都應熱心于它的學習和運用。本教材正是為那些沒有任何計算機基礎而想盡快了解和掌握計算機知識的人而編寫，特別適合大中專院校初次接觸計算機的新生所用。

由于本書涵蓋的知識面廣而新，且把紛繁復雜的內容用通俗方式描述，加之作者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請同行專家和讀者朋友批評指正。

前言
第1 章　計算與計算機 .......................................... 1
1.1　π 的故事 ........................................................... 1
1.2　計算技術的演化 .............................................. 5
1.3　自動計算與電子計算機 ................................ 11
1.3.1　數據的0/1 化與電路實現 ..................... 11
1.3.2　基本邏輯運算與基本的門電路 ............ 17
1.3.3　二進制加法運算與邏輯運算的統一 .... 20
1.3.4　加法器的設計 ........................................ 23
1.3.5　“九九歸一”的加法運算 .................... 25
1.3.6　分層構造與集成的設計思想 ................ 26
1.4　計算機的構造 ................................................ 29
1.5　閱讀材料—信息編碼與信息單位 ............ 33
本章總結 ................................................................. 35
課后習題 ................................................................. 35
第2 章　計算、程序與常用計算方法 ................... 37
2.1　簡單計算與運算組合式 ................................ 37
2.1.1　前綴表示法構造運算組合式 ................ 37
2.1.2　運用運算組合式構造程序實現簡單
　　　計算 ........................................................ 38
2.1.3　分段函數計算與帶條件的運算
　　　組合式 .................................................... 39
2.1.4　應用舉例 ................................................ 40
2.2　遞歸與迭代 .................................................... 41
2.2.1　使用迭代來構造程序 ............................ 41
2.2.2　使用遞歸來構造程序 ............................ 42
本章總結 ................................................................. 43
課后習題 ................................................................. 44
第3 章　計算與計算機程序 ................................. 45
3.1　簡單計算與計算表達式 ................................ 45
3.1.1　常量與變量 ............................................ 46
3.1.2　數據的類型 ............................................ 47
3.1.3　運算符與表達式 .................................... 49
3.2　復雜問題求解與程序設計 ............................ 52
3.2.1　程序控制結構 ........................................ 55
3.2.2　面向對象程序設計的基本思想 ............ 60
3.2.3　使用第三方庫 ........................................ 64
本章總結 ................................................................. 66
課后習題 ................................................................. 67
第4 章　計算問題求解的思想和方法 ................... 69
4.1　計算問題求解范例 ........................................ 69
4.1.1　數據查詢范例 ........................................ 69
4.1.2　基本優化 ................................................ 70
4.2　算法的定義 .................................................... 72
4.3　問題求解的過程 ............................................ 72
4.4　算法復雜度 .................................................... 72
4.4.1　算法的時間復雜度 ................................ 73
4.4.2　算法時間復雜度的計算 ........................ 73
4.4.3　算法的空間復雜度 ................................ 74
4.5　二分查找 ........................................................ 74
4.6　詞頻統計 ........................................................ 76
4.6.1　數字統計 ................................................ 76
4.6.2　中文分詞 ................................................ 77
4.7　近似計算 ........................................................ 79
4.8　閱讀材料—二分查找與詞頻統計的
　　 Python 實現 .................................................... 81
本章總結 ................................................................. 82
課后習題 ................................................................. 82
第5 章　了解與使用網絡 ..................................... 83
5.1　因特網概述 .................................................... 83
5.1.1　因特網的產生 ........................................ 83
5.1.2　計算機網絡的通信過程 ........................ 83
5.1.3　網絡的分層思想 .................................... 85
5.1.4　因特網的數據傳輸 ................................ 87
5.1.5　IP 地址.................................................... 90
5.1.6　TCP 協議 ................................................ 94
5.1.7　域名解析系統 ........................................ 99
5.2　網絡連接 ...................................................... 103
5.2.1　網絡連接的拓撲結構 .......................... 103
5.2.2　網絡連接使用的傳輸介質 .................. 104
5.2.3　網絡連接常用的網絡設備 .................. 109
5.3　因特網接入 .................................................. 112
5.3.1　利用電話網接入 .................................. 112
5.3.2　利用有線電視網接入 .......................... 113
5.3.3　利用光纖接入 ...................................... 114
本章總結 ............................................................... 116
課后習題 ............................................................... 116
第6 章　數據組織與管理基礎 ............................ 118
6.1　數據庫基礎 .................................................. 119
6.2　數據庫中的數據組織 .................................. 120
6.3　關系數據庫中操作數據 .............................. 121
6.4　數據庫語言SQL .......................................... 128
6.5　閱讀材料—常見數據組織格式 .............. 138
本章總結 ............................................................... 139
課后習題 ............................................................... 140
第7 章　初識并行計算與分布式計算 ................. 141
7.1　并行計算 ...................................................... 141
7.1.1　并行計算的引例 .................................. 141
7.1.2　什么是并行計算 .................................. 143
7.1.3　為什么需要并行計算 .......................... 143
7.1.4　并行計算技術的分類 .......................... 145
7.2　分布式計算 .................................................. 149
7.2.1　分布式計算引例 .................................. 149
7.2.2　什么是分布式計算 .............................. 152
7.2.3　為什么需要分布式計算 ...................... 152
7.3　初識分布式計算框架MapReduce .............. 152
7.3.1　什么是MapReduce .............................. 152
7.3.2　MapReduce 能做什么 .......................... 153
7.3.3　基于MapReduce 的處理過程示例 ..... 154
7.3.4　MapReduce 編程模型的執行步驟 ...... 155
本章總結 ............................................................... 158
課后習題 ............................................................... 158
第8 章　初識云計算與云計算平臺 .................... 159
8.1　什么是云計算 .............................................. 159
8.2　云計算的獨有優勢 ...................................... 161
8.3　云計算的服務類型 ...................................... 162
8.4　幾種重要的云計算平臺 .............................. 164
8.5　云計算的應用與未來 .................................. 167
8.6　閱讀材料—大數據的崛起 ...................... 169
本章總結 ............................................................... 171
課后習題 ............................................................... 171
第9 章　初識人工智能 ...................................... 172
9.1　什么是人工智能 .......................................... 173
9.2　推理和搜索 .................................................. 174
9.3　知識與專家系統 .......................................... 175
9.4　機器學習與深度學習 .................................. 180
9.5　閱讀材料—人工智能是否會超越人類
　　 智能并最終取代人類 .................................. 183
本章總結 ............................................................... 187
課后習題 ............................................................... 188
參考文獻 ............................................................ 189

1. 信息技術基礎 [主編 唐倩 邵銳]
2. 大學計算機基礎實驗（WPS版） [主編　謝江宜　蔡勇]
3. 信息技術（微課版） [王云　徐江鴻　李清霞　羅學鋒　]
4. 大學信息技術實訓教程 [主編 任云暉 丁紅 趙琳琳]
5. 大學信息技術教程 [主編 任云暉 馮政軍 魏斌]
6. 信息技術基礎立體化教程 [鄒承俊 周洪林 劉和文 葉煜 ]
7. 大學計算機基礎與計算思維 [主編 閔笛 汪瑩]
8. 信息技術基礎項目化教程 [主編 王宏斌 王萬麗 王芳]
9. 大學計算機信息素養（第二版） [主編 盧山]
10. 全國計算機等級考試一級（MS Office）指導手冊 [主編 王宏斌 孫元 禹晨]
11. 大學計算機基礎實驗指導及習題解析 [主編 閔笛 李明]
12. 大學計算機信息素養實驗指導（第二版） [主編 盧山]
13. 信息技術基礎（微課版） [主編　趙艷莉　喻林]
14. 大學信息技術基礎 [主編 黎夏克 張倩文 王靜]
15. 計算機信息素養基礎實踐教程 [王錦 姚曉杰 王立武 等 編著]
16. 計算機基礎與應用實踐教程 [楊毅 劉立君 張春芳 梁寧玉 ]
17. 計算機信息素養基礎 [主編 陳艷 秦凱 黃海玉]
18. 計算機基礎與應用 [主編 秦凱 梁寧玉 王毅]
19. 大學計算機基礎上機實踐教程（第六版） [主編 何振林 羅奕]
20. 大學計算機基礎教程實驗指導與測試題集 [主編 饒拱維 吳華光 巫滿秀]
21. 大學計算機基礎（等級考試版） [主編 鐘誠]
22. 大學計算機基礎教程（第二版） [主編 安志遠 崔巖]
23. 計算機應用基礎實訓教程（第三版） [主 編 王向慧 康秀蘭]
24. 計算機應用基礎（第三版） [主 編 王向慧 康秀蘭]
25. 計算機應用基礎 [主編　趙艷莉]
26. 大學計算機基礎案例教程（第二版） [主 編 葉潮流 金 瑩]
27. 大學信息技術 [主編　連衛民　張志明　陳炎龍]
28. 新編計算機應用基礎教程 [主編　戴毅　吳瑞芝　賈姍姍]
29. 計算機應用基礎 [主編 譚慧 楊志茹]
30. 大學計算機基礎實驗指導與習題解析 [主編 闕清賢 羅如為]