大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，偏重于對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理的理解，立足于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展，根據(jù)智能時(shí)代對人才培養(yǎng)的新需求，為本科各專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)能力培養(yǎng)提供了完整可行的解決方案。

“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是大學(xué)本科教育的第一門計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程，隨著社會信息技術(shù)應(yīng)用水平的迅速提高，該課程的改革越來越受到人們的關(guān)注。當(dāng)前，國家推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對大學(xué)生的信息技術(shù)能力培養(yǎng)提出了更高要求，迫切需要加快大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的改革創(chuàng)新，以信息化技術(shù)的提升帶動(dòng)人才培養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、能使用信息技術(shù)解決復(fù)雜問題、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新時(shí)代人才。

同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、腦認(rèn)知等新技術(shù)出現(xiàn)，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識需要重構(gòu)，迫切需要基于新理念、新模式、新質(zhì)量、新方法的融合創(chuàng)新范式對大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識體系進(jìn)行改革，培養(yǎng)學(xué)生在智能時(shí)代的計(jì)算思維能力。

基于這種認(rèn)識，本書對原有的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材進(jìn)行了較大幅度的修改，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合全國計(jì)算機(jī)等級考試二級考試大綱較全面地介紹了計(jì)算機(jī)工作原理，以人工智能時(shí)代使用最普遍的程序設(shè)計(jì)語言Python為例介紹程序設(shè)計(jì)思想，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識幾方面介紹計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)工作原理，介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)知識，同時(shí)對智能時(shí)代的大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)進(jìn)行了介紹，為深入了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、理解計(jì)算機(jī)工作原理、跟蹤計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展、使用計(jì)算思維解決專業(yè)問題奠定了良好的基礎(chǔ)。

本書強(qiáng)調(diào)對計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，偏重于對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理的理解，立足于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展，根據(jù)智能時(shí)代對人才培養(yǎng)的新需求，為本科各專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)能力培養(yǎng)提供了一個(gè)完整可行的解決方案。

全書共9章，第1章和第2章由陳煉編寫，第3章由周興斌編寫，第4章由陳悅編寫，第5章由邱睿韞編寫，第6章由鄒華興編寫，第7章由徐知海編寫，第8章由王昊編寫，第9章由涂榮軍編寫。陳煉負(fù)責(zé)（邱睿韞協(xié)助）全書的組織和統(tǒng)稿工作。

在本書編寫和出版過程中，編者得到了中國水利水電出版社、南昌大學(xué)教務(wù)處和南昌大學(xué)計(jì)算中心的大力支持與幫助，在此表示衷心感謝。

由于編者水平有限，加之時(shí)間倉促，書中難免有疏漏甚至錯(cuò)誤之處，懇求讀者和專家批評指正。

編者

2019年6月

第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識 1
1.1 計(jì)算機(jī)的基本概念 1
1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段 1
1.1.2 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 5
1.1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 6
1.1.4 計(jì)算機(jī)的分類 9
1.1.5 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 11
1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示 12
1.2.1 進(jìn)位計(jì)數(shù)制 12
1.2.2 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 14
1.2.3 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 16
1.2.4 數(shù)值的編碼表示 17
1.2.5 字符ASCII碼 18
1.3 漢字信息處理技術(shù) 19
1.3.1 漢字輸入技術(shù)分類 20
1.3.2 漢字編碼與國標(biāo) 20
1.3.3 漢字字模與漢字字庫 22
第2章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 24
2.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成 25
2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作原理 25
2.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備及其功能 26
2.2 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 26
2.2.1 系統(tǒng)軟件 27
2.2.2 應(yīng)用軟件 29
2.3 微型計(jì)算機(jī)基本配置 29
2.3.1 微型計(jì)算機(jī)的主要設(shè)備 30
2.3.2 微型計(jì)算機(jī)的基本輸入設(shè)備 36
2.3.3 微型計(jì)算機(jī)的基本輸出設(shè)備 40
2.3.4 微型計(jì)算機(jī)的軟件配置 43
2.3.5 微型計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 43
2.3.6 微型計(jì)算機(jī)的組裝 45
第3章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（以Python為例） 47
3.1 Python基本語法 48
3.1.1 Python基礎(chǔ) 48
3.1.2 基本輸入輸出 56
3.1.3 集合類型 56
3.1.4 縮進(jìn)與注釋 59
3.1.5 Python文件名 60
3.1.6 模塊導(dǎo)入與使用 60
3.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 61
3.2.1 單分支結(jié)構(gòu) 61
3.2.2 雙分支結(jié)構(gòu) 62
3.2.3 多分支結(jié)構(gòu) 63
3.2.4 循環(huán)結(jié)構(gòu) 64
3.2.5 break語句和continue語句 64
3.2.6 綜合應(yīng)用 65
3.2.7 函數(shù) 66
3.3 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 75
3.3.1 類定義 76
3.3.2 類成員與實(shí)例成員 76
3.3.3 私有成員與公有成員 77
3.3.4 方法 78
3.3.5 繼承和多態(tài) 79
3.3.6 多態(tài)原理與實(shí)現(xiàn) 81
第4章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 83
4.1 算法的概念 83
4.1.1 算法的基本概念 83
4.1.2 算法的復(fù)雜度 84
4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念 85
4.2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義 85
4.2.2 線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu) 86
4.3 棧及線性鏈表 87
4.3.1 棧及其基本操作 87
4.3.2 線性鏈表的基本概念 88
4.4 樹與二叉樹 91
4.4.1 樹與二叉樹及其基本性質(zhì) 91
4.4.2 二叉樹的遍歷 94
4.5 排序技術(shù) 95
4.5.1 插入排序 95
4.5.2 冒泡排序 96
4.5.3 選擇排序 96
4.5.4 歸并排序 96
4.5.5 快速排序 97
4.5.6 希爾（shell）排序 98
4.5.7 堆排序 98
4.5.8 基數(shù)排序 99
4.5.9 計(jì)數(shù)排序 100
4.5.10 桶排序 100
4.6 查找技術(shù) 101
4.6.1 順序查找 101
4.6.2 二分查找 101
第5章 軟件工程基礎(chǔ) 102
5.1 軟件工程的基本概念 102
5.2 軟件的生命周期 105
5.3 軟件定義 109
5.4 軟件設(shè)計(jì) 112
5.5 軟件測試 116
5.6 程序調(diào)試 118
第6章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 119
6.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念 119
6.1.1 基本概念 119
6.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展 124
6.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點(diǎn) 126
6.1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系 127
6.2 數(shù)據(jù)模型 129
6.2.1 數(shù)據(jù)模型的基本概念 129
6.2.2 E-R模型 130
6.2.3 層次模型 134
6.2.4 網(wǎng)狀模型 135
6.2.5 關(guān)系模型 136
6.3 關(guān)系代數(shù) 139
6.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理 146
6.4.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 146
6.4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的需求分析 147
6.4.3 數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì) 148
6.4.4 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì) 152
6.4.5 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì) 154
6.4.6 數(shù)據(jù)庫管理 154
第7章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 156
7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 156
7.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成 156
7.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 157
7.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 159
7.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類 160
7.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 160
7.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 160
7.2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 162
7.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 164
7.3.1 ISO/OSI分層體系結(jié)構(gòu) 164
7.3.2 TCP/IP分層體系結(jié)構(gòu) 166
7.3.3 TCP/IP協(xié)議和IP地址 168
7.3.4 IPv6協(xié)議 172
7.4 局域網(wǎng)基礎(chǔ) 173
7.4.1 局域網(wǎng)概述 173
7.4.2 網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 174
7.4.3 常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 176
7.4.4 高速局域網(wǎng) 178
7.4.5 無線局域網(wǎng) 179
7.5 Internet基礎(chǔ) 179
7.5.1 Internet概述 179
7.5.2 Internet接入 180
7.5.3 Internet應(yīng)用 182
7.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全 184
7.6.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)知識 184
7.6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)攻擊及防范技術(shù) 187
7.6.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒及反病毒技術(shù) 189
7.6.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全防黑措施 191
第8章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ) 193
8.1 多媒體技術(shù) 193
8.1.1 媒體 193
8.1.2 多媒體 194
8.1.3 多媒體數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 194
8.1.4 多媒體技術(shù)及其特性 195
8.1.5 多媒體技術(shù)的發(fā)展 196
8.1.6 多媒體技術(shù)的應(yīng)用 196
8.2 媒體的分類 198
8.2.1 文本（Text） 198
8.2.2 圖形（Graphic） 198
8.2.3 圖像（Image） 198
8.2.4 音頻（Audio） 199
8.2.5 動(dòng)畫（Animation） 200
8.2.6 視頻（Video） 200
8.3 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 201
8.3.1 多媒體計(jì)算機(jī)的硬件組成 201
8.3.2 多媒體計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng) 202
8.4 多媒體技術(shù)的應(yīng)用 203
8.4.1 數(shù)字媒體—聲音 203
8.4.2 數(shù)字媒體—圖像與圖形 205
8.4.3 數(shù)字媒體—視頻 208
第9章 計(jì)算機(jī)發(fā)展新技術(shù) 211
9.1 云計(jì)算 211
9.1.1 云計(jì)算的定義 211
9.1.2 云計(jì)算的特征 212
9.1.3 云計(jì)算的服務(wù)層次 213
9.1.4 云計(jì)算的應(yīng)用 213
9.2 大數(shù)據(jù) 215
9.2.1 大數(shù)據(jù)的定義 215
9.2.2 大數(shù)據(jù)的特征 215
9.2.3 大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù) 216
9.2.4 大數(shù)據(jù)的應(yīng)用 217
9.3 物聯(lián)網(wǎng) 218
9.3.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義 218
9.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)與特點(diǎn) 219
9.3.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 220
9.3.4 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景 221
9.4 人工智能 222
9.4.1 人工智能的定義 222
9.4.2 人工智能的發(fā)展歷程 222
9.4.3 人工智能的研究范疇 223
9.4.4 人工智能的應(yīng)用 224
參考文獻(xiàn) 226

1. 零基礎(chǔ)玩轉(zhuǎn)國產(chǎn)大模型DeepSeek [徐永冰 張帥 編著]
2. 網(wǎng)絡(luò)工程師5天修煉（適配第6版考綱） [主編　朱小平 施游]
3. 信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師考試32小時(shí)通關(guān)（適用第4版考綱） [薛大龍]
4. 信息系統(tǒng)管理工程師考試32小時(shí)通關(guān)（適配第2版考綱） [薛大龍　劉偉]
5. 土木工程材料檢測實(shí)訓(xùn) [洪曉江 達(dá)則曉麗 錢波]
6. 科技信息檢索與論文寫作實(shí)用教程 [李振華]
7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實(shí)踐 [陳鈉 著]
8. Python數(shù)據(jù)庫編程 [主編 殷樹友 邢 翀]
9. 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo) [主編 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技術(shù)應(yīng)用（數(shù)字教材） [主編 胡娜 楊國勇 晏廷榮]
11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應(yīng)用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運(yùn)營與管理 [鐘肖英 陳瀟]
16. Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) [主編 姜春磊 陳虹潔]
17. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
18. 人工智能應(yīng)用 [主編　陳　萍　劉培培　陳孟軍]
19. 大學(xué)生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)指導(dǎo) [主編　劉志堅(jiān)]
20. 高級辦公應(yīng)用項(xiàng)目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實(shí)戰(zhàn)寶典百問百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢娜]
24. 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機(jī) [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo) [主編 王麗莉 董宴廷]
27. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師章節(jié)習(xí)題與考點(diǎn)特訓(xùn) [主編 薛大龍 鄒月平]
28. 高校學(xué)生工作探索與實(shí)踐 [郭亮 著]
29. 大學(xué)生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年長沙市會展業(yè)發(fā)展報(bào)告 [主編 周棟良]