本書(shū)以計(jì)算思維為主線(xiàn)，介紹計(jì)算機(jī)的基本原理和應(yīng)用思想。書(shū)中將計(jì)算思維具體化，并組織成如下6章：第1章 計(jì)算符號(hào)化思維、第2章 計(jì)算自動(dòng)化與智能化思維、第3章 工程化問(wèn)題求解思維與方法、第4章 算法思維、第5章 協(xié)同計(jì)算、第6章 計(jì)算虛擬化。
書(shū)中把一般有關(guān)信息技術(shù)的知識(shí)、技術(shù)和方法，納入到有關(guān)的計(jì)算思維框架中作為實(shí)例介紹，讓讀者從更高層次上來(lái)認(rèn)識(shí)和理解這些知識(shí)、技術(shù)和方法，以啟發(fā)創(chuàng)新思維，進(jìn)入一個(gè)更高境界。
本書(shū)講解深入淺出、思路清晰，可以作為計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的導(dǎo)論性課程的教材，也可作為高等理工科專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)（信息技術(shù)）公共課教材，還可供有關(guān)培訓(xùn)班使用和有關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員參考。
將計(jì)算思維具體化為符號(hào)化思維、計(jì)算自動(dòng)化與智能化思維、計(jì)算工程化思維、算法思維、協(xié)同計(jì)算思維和計(jì)算抽象化思維。? 把信息技術(shù)與理論納入計(jì)算思維框架，使學(xué)習(xí)者獲得更開(kāi)闊的視野和更高的思維境界。? 力求結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容清新、概念精準(zhǔn)，強(qiáng)化思維啟發(fā)、知識(shí)建構(gòu)、創(chuàng)新培養(yǎng)。
流行性。書(shū)中講解的都是JavaSE開(kāi)發(fā)過(guò)程中*教材＋練習(xí)冊(cè)＋上機(jī)指導(dǎo)53個(gè)實(shí)例，10道上機(jī)實(shí)驗(yàn)題，306道復(fù)習(xí)題
前言
1. 中國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)（信息技術(shù)）基礎(chǔ)教育發(fā)展的3個(gè)階段
20世紀(jì)70年代中期，計(jì)算機(jī)應(yīng)用之風(fēng)吹到了中國(guó)大地，隨之部分大學(xué)開(kāi)始以
公共課的形式進(jìn)行普及計(jì)算機(jī)的教學(xué)。為了交流，由我國(guó)著名的天津大學(xué)許
鎮(zhèn)宇教授牽頭，于1982年在廬山、1983年夏天在泰安連續(xù)兩年召開(kāi)了全國(guó)性
的高校計(jì)算機(jī)普及教育研討會(huì)。
作者當(dāng)時(shí)也在兼任這方面的工作，參加了1983年在泰安舉辦的會(huì)議，并拿著
自己編寫(xiě)的一套講義與會(huì)展示、交流。這套講義的內(nèi)容包括二進(jìn)制編碼、邏
輯運(yùn)算基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)（以DOS為例）、數(shù)據(jù)庫(kù)（DBASE）和
BASIC程序設(shè)計(jì)，交流、展示后，受到許鎮(zhèn)宇教授和與會(huì)代表的高度評(píng)價(jià)和贊
譽(yù)。在當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育處于起步摸索的階段，這套講義被大家稱(chēng)為中國(guó)
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的第一套教材。此后，正式出版的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材才陸續(xù)問(wèn)
世。
按照泰山會(huì)議的共識(shí)，1984年全國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)在黃山成立。
作者也以極大的熱情參加了研究會(huì)的工作，并長(zhǎng)期擔(dān)任理事、常務(wù)理事、學(xué)
術(shù)委員會(huì)副主任、課程建設(shè)委員會(huì)副主任、財(cái)經(jīng)信息管理委員會(huì)副主任等職
務(wù)，親自見(jiàn)證并積極參與了中國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)（信息技術(shù)）基礎(chǔ)教育的研
究與實(shí)踐。縱觀這個(gè)歷程，大致可以分為3個(gè)階段。
1）面向信息（計(jì)算機(jī)）掃盲的計(jì)算機(jī)文化教育階段
我國(guó)高校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育是從普及的初衷開(kāi)始的。那時(shí)，國(guó)外也大致如此
。對(duì)此影響比較大的一件事是1981年，第三屆世界計(jì)算機(jī)教育會(huì)議提出了
計(jì)算機(jī)文化教育的觀點(diǎn)。第二件事是聯(lián)合國(guó)教科文組織關(guān)于文盲概念
的標(biāo)準(zhǔn)的修改：在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，人們把文盲定義為不識(shí)字的人；20世
紀(jì)70年代，聯(lián)合國(guó)教科文組織又把文盲界定為不認(rèn)識(shí)現(xiàn)代信息符號(hào)、圖標(biāo)
的人；之后又把文盲界定為不能應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流與管理的人
。第三件事是20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始的以信息高速公路建設(shè)為主題的
信息化熱潮。第四件事是微軟公司的Windows操作系統(tǒng)的問(wèn)世。第五件事是
Web技術(shù)的出現(xiàn)。伴隨著這5件事的發(fā)生，我國(guó)高等學(xué)校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育內(nèi)
容也不斷更新，具體表現(xiàn)如下。
（1）部分學(xué)校將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改稱(chēng)計(jì)算機(jī)文化信息技術(shù)，以此名
稱(chēng)命名的教材開(kāi)始大量出現(xiàn)。
（2）在內(nèi)容上不斷完善，先后增加了文字處理（最初是金山的WPS）、計(jì)算
機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)。
（3）在平臺(tái)上，由DOS逐漸轉(zhuǎn)向Windows。
作者作為那個(gè)時(shí)期的弄潮兒，搶先推出了介紹Windows及其應(yīng)用的教材《計(jì)算
機(jī)信息處理平臺(tái)基礎(chǔ)教程》（電子工業(yè)出版社，1997年10月，ISBN為978-7-
505-34231-6）和《信息技術(shù)與信息化基礎(chǔ)教程》（電子工業(yè)出版社，1998年
1月，ISBN為978-7-505-34466-2）。
隨著信息化浪潮的推進(jìn)，我國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育走向成熟，開(kāi)始向高層次
發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中期，三層次教育的思路開(kāi)始形成。1998年4月6日
的《計(jì)算機(jī)世界》上，發(fā)表了全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)組織的兩
個(gè)完整的改革方案：一個(gè)是理工類(lèi)，一個(gè)是非理工類(lèi)。作者撰寫(xiě)了其中的《
高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革方案（征求意見(jiàn)稿）》（適合于非理工專(zhuān)業(yè)）。在
這個(gè)方案中提出的三層次方案是公共基礎(chǔ)層（面向各專(zhuān)業(yè)的公共基礎(chǔ)課）、
面向?qū)I(yè)群的技術(shù)基礎(chǔ)層和結(jié)合專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)層。全國(guó)高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教
育研究會(huì)于1998年10月在南昌召開(kāi)的全國(guó)年會(huì)上，正式推出了這兩個(gè)面向21
世紀(jì)的改革方案。
配合這個(gè)方案，作者編寫(xiě)了《大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程》《大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)教程》《大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)教程》和《大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》，
于1999年7月由科學(xué)出版社出版。
這套書(shū)的基本思想是將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)分為技術(shù)和應(yīng)用兩部分，分別由主教材和
實(shí)驗(yàn)教材兩部分組成。之所以這樣分割，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了從中學(xué)到研
究生，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)都是協(xié)同的內(nèi)容、相同的面孔的局面。這套書(shū)率先啟
用了大學(xué)計(jì)算機(jī)的名稱(chēng)。可以說(shuō)，它們是那個(gè)時(shí)期大學(xué)計(jì)算機(jī)的總結(jié)。
2）面向信息素養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)教育階段
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的改革，不僅是內(nèi)容的更新，更重要的是教育思想、教育理
念的提升。
1974年，美國(guó)信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席Paul
Zurkowski率先提出了信息素養(yǎng)
（Information Literacy）這一全新概念，并解釋為利用大量的信息工具
及主要信息源使問(wèn)題得到解答的技能。 1989年，美國(guó)圖書(shū)館協(xié)會(huì)
（American Library Association，ALA）下設(shè)的信息素養(yǎng)總統(tǒng)委員會(huì)在
其年度報(bào)告中對(duì)信息素養(yǎng)的含義進(jìn)行了重新概括：要成為一個(gè)有信息素養(yǎng)
的人，就必須能夠確定何時(shí)需要信息并且能夠有效地查尋、評(píng)價(jià)和使用所需
要的信息。
1992年，Doyle在《信息素養(yǎng)全美論壇的終結(jié)報(bào)告》中將信息素養(yǎng)定義為：一
個(gè)具有信息素養(yǎng)的人，他能夠認(rèn)識(shí)到精確的和完整的信息是做出合理決策的
基礎(chǔ)，確定對(duì)信息的需求，形成基于信息需求的問(wèn)題，確定潛在的信息源，
制定成功的檢索方案，從包括基于計(jì)算機(jī)和其他信息源獲取信息、評(píng)價(jià)信息
、組織信息于實(shí)際的應(yīng)用，將新信息與原有的知識(shí)體系進(jìn)行融合以及在批判
性思考和問(wèn)題解決的過(guò)程中使用信息。
1998年，美國(guó)圖書(shū)館協(xié)會(huì)和教育傳播協(xié)會(huì)制定了學(xué)生學(xué)習(xí)的九大信息素養(yǎng)標(biāo)
準(zhǔn)，概括了信息素養(yǎng)的具體內(nèi)容。
標(biāo)準(zhǔn)一：具有信息素養(yǎng)的學(xué)生能夠有效地和高效地獲取信息。
標(biāo)準(zhǔn)二：具有信息素養(yǎng)的學(xué)生能夠熟練地和批判地評(píng)價(jià)信息。
標(biāo)準(zhǔn)三：具有信息素養(yǎng)的學(xué)生能夠有精確地、創(chuàng)造性地使用信息。
標(biāo)準(zhǔn)四：作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)者的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能探求與個(gè)人興趣有
關(guān)的信息。
標(biāo)準(zhǔn)五：作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)者的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能欣賞作品和其他對(duì)
信息進(jìn)行創(chuàng)造性表達(dá)的內(nèi)容。
標(biāo)準(zhǔn)六：作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)者的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能力爭(zhēng)在信息查詢(xún)和
知識(shí)創(chuàng)新中做得最好。
標(biāo)準(zhǔn)七：對(duì)學(xué)習(xí)社區(qū)和社會(huì)有積極貢獻(xiàn)的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能認(rèn)識(shí)信息
對(duì)民主化社會(huì)的重要性。
標(biāo)準(zhǔn)八：對(duì)學(xué)習(xí)社區(qū)和社會(huì)有積極貢獻(xiàn)的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能實(shí)行與信
息和信息技術(shù)相關(guān)的符合倫理道德的行為。
標(biāo)準(zhǔn)九：對(duì)學(xué)習(xí)社區(qū)和社會(huì)有積極貢獻(xiàn)的學(xué)生具有信息素養(yǎng)，并能積極參與
小組的活動(dòng)探求和創(chuàng)建信息。
可以看出，美國(guó)提出的信息素養(yǎng)概念則包括3個(gè)層面：文化層面（知識(shí)方面）
、信息意識(shí)（意識(shí)方面）和信息技能（技術(shù)方面）。
古人云：馬不伏歷（櫪），不可以趨道；士不素養(yǎng)，不可重國(guó)（《漢書(shū)
·李尋傳》）。在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，素養(yǎng)是一個(gè)永恒的話(huà)題。何
謂素養(yǎng)？其實(shí)非常簡(jiǎn)單：素即素質(zhì)（Quality），養(yǎng)即教養(yǎng)。所以，素養(yǎng)就是
人的素質(zhì)和教養(yǎng)。然而，什么是素質(zhì)呢？在不同的文化背景下，它有不同的
定義，有不同的要求。信息素養(yǎng)是信息時(shí)代素質(zhì)教育的核心內(nèi)容。這個(gè)概念
一經(jīng)提出，便得到廣泛傳播和使用。世界各國(guó)的研究機(jī)構(gòu)紛紛圍繞如何提高
信息素養(yǎng)展開(kāi)了廣泛的探索和深入的研究，對(duì)信息素養(yǎng)概念的界定、內(nèi)涵和
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等提出了一系列新的見(jiàn)解。
作者作為當(dāng)時(shí)全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)的常務(wù)理事和課程建設(shè)委
員會(huì)副主任，作為一位有責(zé)任的大學(xué)老師，有義務(wù)推行這一新概念和新理念
，并連續(xù)發(fā)表了幾篇文章。
（1）《關(guān)于高校IT基礎(chǔ)教育改革的幾點(diǎn)思考》，高教出版信息，2002年第11
期。
（2）《信息素養(yǎng)21世紀(jì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的坐標(biāo)系》，教育信息化，2002
年第9期。
（3）《論高等信息素養(yǎng)教育》，計(jì)算機(jī)教育，創(chuàng)刊號(hào)（2003年12月1日）。
（4）《關(guān)于新時(shí)期高等學(xué)校信息基礎(chǔ)教育第一門(mén)課的思考》，計(jì)算機(jī)教育，
2004年第1期。
（5）《高等信息素養(yǎng)教育框架》，計(jì)算機(jī)教育，2004年第2、3期合刊。
同時(shí)，編寫(xiě)了如下相應(yīng)的教材。
（1）《大學(xué)生信息素養(yǎng)知識(shí)教程》，南京大學(xué)出版社，2007年5月，ISBN為
978-7-305- 05060-2。
（2）《大學(xué)生信息素養(yǎng)能力教程》，南京大學(xué)出版社，2007年5月，ISBN為
978-7-305- 05061-9。
（3）《信息素養(yǎng)大學(xué)教程（知識(shí)篇）》，人民郵電出版社，2013年9月，
ISBN為978-7-115-31930-2。
（4）《信息素養(yǎng)大學(xué)教程（實(shí)踐篇）》，人民郵電出版社，2013年9月，
ISBN為978-7-115-31866-4。
3）面向計(jì)算思維培養(yǎng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)教育階段
人的素質(zhì)就是人的生理元素和思維元素的質(zhì)量。人的素質(zhì)的高低，與人天生
的生理元素和思維元素的多少有關(guān)，也與后天培養(yǎng)的生理組織的健康程度和
思維系統(tǒng)的健全程度有關(guān)。所以在素質(zhì)教育中，思維訓(xùn)練是極為重要的核心
內(nèi)容。
2006年3月，美國(guó)卡內(nèi)基?梅隆（Camegie
Mellon）大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系原主任
、時(shí)任美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)與工程學(xué)部負(fù)責(zé)人的周以真（
見(jiàn)圖0.1）教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊Communications of the ACM雜志上正
式提出了計(jì)算思維（Computational Thinking）的概念，并推動(dòng)一項(xiàng)計(jì)
劃：力圖使所有的人都能運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)
計(jì)，以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。
后來(lái)，周以真教授又對(duì)它做了進(jìn)一步的詳細(xì)闡釋。
（1）通過(guò)約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新闡釋
成一個(gè)人們知道問(wèn)題怎樣解決的方法。
（2）計(jì)算思維是一種遞歸思維，是一種并行處理，是一種把代碼譯成數(shù)據(jù)又
能把數(shù)據(jù)譯成代碼，是一種多維分析推廣的類(lèi)型檢查方法。
（3）計(jì)算思維是一種采用抽象和分解來(lái)控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復(fù)雜系統(tǒng)
設(shè)計(jì)的方法，是基于關(guān)注分離的方法（SOC方法）。
（4）計(jì)算思維是一種選擇合適的方式去陳述一個(gè)問(wèn)題，或?qū)σ粋�(gè)問(wèn)題的相關(guān)
方面建模使其易于處理的思維方法。
（5）計(jì)算思維是按照預(yù)防、保護(hù)及通過(guò)冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞
情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法。
（6）計(jì)算思維是利用啟發(fā)式推理尋求解答，也即在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)
習(xí)和調(diào)度的思維方法。
（7）計(jì)算思維是利用海量數(shù)據(jù)來(lái)加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力
和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行折中的思維方法。
計(jì)算思維是一種概念，也是一種思想、一種教育理念。2011年被陳國(guó)良院士
等人傳播到國(guó)內(nèi)，不僅影響計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教育，而且影響高等學(xué)校
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，把中國(guó)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育帶進(jìn)一個(gè)新的時(shí)期計(jì)算思維
教育階段。
2. 本書(shū)的寫(xiě)作思想
周以真教授提出的計(jì)算思維，不僅為計(jì)算機(jī)教育帶來(lái)新的思想，而且會(huì)影響
整個(gè)教育體制的理念。但是，這不能只靠周以真教授一人，還需要更多的人
去發(fā)展、去展開(kāi)、去實(shí)踐、去推行。這就是本書(shū)寫(xiě)作的基本思想。
關(guān)于計(jì)算思維本身，本人將其具體化為如下一些具體的思維。
（1）計(jì)算符號(hào)化思維。
（2）計(jì)算自動(dòng)化與智能化思維。
（3）工程化問(wèn)題求解思維。
（4）算法思維。
（5）協(xié)同計(jì)算。
（6）計(jì)算虛擬化。
這些思維不僅造就了計(jì)算、計(jì)算機(jī)本身，而且已經(jīng)延伸到幾乎所有領(lǐng)域。介
紹這些思維模式，有助于各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，這也是本書(shū)內(nèi)容
組織的框架。
按照上述計(jì)算思維所包含的內(nèi)容，本書(shū)分為相應(yīng)的6章，并把有關(guān)信息技術(shù)的
介紹放進(jìn)有關(guān)章節(jié)。這樣的一種組織模式，旨在使當(dāng)代大學(xué)生站在一個(gè)較高
的高度，從一個(gè)較寬的視野，獲得一些較深的啟迪。
為了適應(yīng)不同讀者的學(xué)習(xí)需求，本書(shū)前5章都設(shè)了一個(gè)知識(shí)鏈接欄目。這
個(gè)欄目的內(nèi)容可以選學(xué)。
3. 希望與感謝
本書(shū)完全圍繞計(jì)算思維，貫穿了新思想，采用了新提法，組織了新內(nèi)容
，形成了新體系。這一切都是嘗試。它的不成熟、不完整、不確切已經(jīng)估計(jì)
到了。但作者水平也就如此，不過(guò)也留下了一個(gè)能讓更多的人參與的空間。
希望有關(guān)讀者、專(zhuān)家能就此展開(kāi)討論，提出寶貴意見(jiàn)，將這個(gè)事業(yè)不斷向前
、向新推進(jìn)。
在本書(shū)寫(xiě)作過(guò)程中，參考了大量資料。有些已經(jīng)在相關(guān)參考文獻(xiàn)中列出，有
些因?yàn)槭蔷W(wǎng)絡(luò)佚名作者，還有些已經(jīng)多次輾轉(zhuǎn)引用，無(wú)法找到原始作者。在
此謹(jǐn)表感謝。
在本書(shū)寫(xiě)作過(guò)程中，趙忠孝、古輝、張秋菊、史林娟、張展為、董兆軍、張
友明、戴璐等也參加了部分工作，也在此一并感謝。
張基溫
2017年7月15日
于廣州小
海之畔
·I·
張基溫， 先后擔(dān)任名古屋大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，山西財(cái)經(jīng)大學(xué)、江南大學(xué)、華東政法大學(xué)、常熟理工學(xué)院、福建工程學(xué)院、廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院、晉城學(xué)院等多所大學(xué)的專(zhuān)職、客座或兼職教授；兼任北京大學(xué)博雅方略城市發(fā)展與信息化研究中心研究員，南京大學(xué)出版社總編顧問(wèn)，太原高新技術(shù)區(qū)IT研究院實(shí)驗(yàn)室主任，山西省緊缺人才專(zhuān)家委員會(huì)副主任，中國(guó)信息經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)常務(wù)理事兼課程建設(shè)委員會(huì)副主任，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教育專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，國(guó)家NIT考試委員會(huì)委員，江蘇省計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，山西省新世紀(jì)專(zhuān)家學(xué)者協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。為清華大學(xué)出版社、電子工業(yè)出版社、中國(guó)水利水電出版社、南京大學(xué)出版社、中國(guó)鐵道出版社等主編了信息管理與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐、大學(xué)生信息素養(yǎng)等多個(gè)系列教材。研究和教學(xué)領(lǐng)域涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理、信息經(jīng)濟(jì)學(xué)、電子政務(wù)與電子商務(wù)、服務(wù)科學(xué)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，發(fā)表論文百余篇，已出版著作百余種。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，在1983年的泰山會(huì)議上介紹了編寫(xiě)并試用多次的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)講義；于1987年率先出版了一套介紹Windows系統(tǒng)和Web知識(shí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材（科學(xué)出版社）；從2001年開(kāi)始積極倡導(dǎo)將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育納入到信息素養(yǎng)教育軌道，并出版了相應(yīng)的教材。
目錄
第1章 計(jì)算符號(hào)化思維 1
1.1 信息與符號(hào) 1
1.1.1
信息 1
1.1.2
符號(hào) 1
1.1.3
八卦符號(hào) 3
1.2 數(shù)值的0、1編碼 6
1.2.1
十進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù) 6
1.2.2
基于二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則 6
1.2.3
二進(jìn)制與十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 8
1.2.4
原碼、反碼、補(bǔ)碼和移碼 10
1.2.5
機(jī)器數(shù)的浮點(diǎn)形式與定點(diǎn)形式 13
1.3 非數(shù)值的0、1編碼 14
1.3.1
聲音的0、1編碼 14
1.3.2
圖形/圖像的0、1編碼 16
1.3.3
文字的0、1編碼 19
1.3.4
指令的0、1編碼與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 22
1.4 抗干擾編碼 24
1.4.1
數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤 24
1.4.2
奇偶校驗(yàn) 25
1.5 條形碼 26
1.5.1
一維條形碼 26
1.5.2
二維條形碼 33
1.5.3
其他條形碼 36
1.6 數(shù)字邏輯 37
1.6.1
布爾代數(shù)基本法則 37
1.6.2
邏輯代數(shù)的基本定律 39
1.6.3
組合邏輯電路 39
1.7 數(shù)字系統(tǒng)中的信息單位與量級(jí) 40
1.7.1
數(shù)字系統(tǒng)中的信息單位 40
1.7.2
數(shù)字系統(tǒng)中的量級(jí) 41
習(xí)題1 41
參考文獻(xiàn)1 43
第2章 計(jì)算自動(dòng)化與智能化思維 44
2.1 計(jì)算工具的進(jìn)步 44
2.1.1
程序控制工具的原型
算盤(pán) 44
2.1.2
提花機(jī)與Babbage計(jì)算模型 45
2.1.3
計(jì)算機(jī)進(jìn)入內(nèi)動(dòng)力時(shí)代 48
2.2
Neumann計(jì)算機(jī)組成 54
2.2.1
Neumann計(jì)算模型 54
2.2.2
計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器 55
2.2.3
計(jì)算機(jī)控制器 60
2.2.4
總線(xiàn) 62
2.2.5
主板 67
2.3
Neumann體系改進(jìn) 72
2.3.1
從以運(yùn)算器為中心到以存儲(chǔ)器為中心 72
2.3.2
從串行結(jié)構(gòu)到并行結(jié)構(gòu) 73
2.3.3
哈佛模型與擬態(tài)計(jì)算機(jī) 75
2.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 76
2.4.1
計(jì)算機(jī)的自我管理 76
2.4.2
操作系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu) 77
2.4.3
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 79
2.4.4
自動(dòng)計(jì)算理論的再討論 80
2.5 計(jì)算性能及其評(píng)測(cè) 80
2.5.1
計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 80
2.5.2
天梯圖 85
2.6 計(jì)算智能化 86
2.6.1
人工智能 86
2.6.2
智能計(jì)算機(jī) 92
2.6.3
人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 94
習(xí)題2 97
參考文獻(xiàn)2 99
第3章 工程化問(wèn)題求解思維 100
3.1 面向過(guò)程的程序開(kāi)發(fā) 100
3.1.1
數(shù)據(jù)類(lèi)型 100
3.1.2
標(biāo)識(shí)符及其聲明 102
3.1.3
表達(dá)式 103
3.1.4
操作符與表達(dá)式的求值規(guī)則 106
3.1.5
語(yǔ)句及其流程控制 109
3.1.6
組織過(guò)程 112
3.1.7
庫(kù)函數(shù)與頭文件 116
3.1.8
派生數(shù)據(jù)類(lèi)型 116
3.2 面向?qū)ο蟪绦蜷_(kāi)發(fā) 122
3.2.1
對(duì)象模型的建立和對(duì)象的生成 122
3.2.2
對(duì)象的生成 123
3.2.3
繼承與聚合 124
3.3 程序錯(cuò)誤和異常 126
3.3.1
程序錯(cuò)誤和異常 126
3.3.2
程序測(cè)試及其形式 127
3.3.3
程序的結(jié)構(gòu)測(cè)試 128
3.3.4
程序的功能測(cè)試 130
3.4 軟件工程 134
3.4.1
軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程及其模型 134
3.4.2
程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和規(guī)范 136
3.4.3
軟件開(kāi)發(fā)工具與環(huán)境 138
3.4.4
軟件再工程 141
3.4.5
復(fù)用技術(shù)對(duì)OO方法的支持 143
3.5 知識(shí)鏈接 145
3.5.1
領(lǐng)域工程 145
3.5.2
軟件能力成熟度模型 145
習(xí)題3 147
參考文獻(xiàn)3 148
第4章 算法思維 149
4.1 算法基礎(chǔ) 149
4.1.1
窮舉 149
4.1.2
迭代與遞推 150
4.1.3
遞歸 152
4.2 模擬算法 154
4.2.1
產(chǎn)品隨機(jī)抽樣 154
4.2.2
用蒙特卡洛方法求(的近似值 157
4.2.3
事件步長(zhǎng)法
中子擴(kuò)散問(wèn)題 158
4.2.4
時(shí)間步長(zhǎng)法
鹽水池問(wèn)題 161
4.3 數(shù)組元素的排序與查找 164
4.3.1
直接選擇排序 165
4.3.2
冒泡排序 167
4.3.3
二分查找 168
4.4 常用算法設(shè)計(jì)策略 170
4.4.1
分治 170
4.4.2
回溯 173
4.4.3
貪心策略 177
4.4.4
動(dòng)態(tài)規(guī)劃 180
4.5 算法綜述 182
4.5.1
算法及其要素 182
4.5.2
算法的中間描述工具 183
4.5.3
算法的特征 188
4.5.4
算法評(píng)價(jià) 189
4.6 知識(shí)鏈接 190
4.6.1
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 190
4.6.2
文本壓縮算法 195
4.6.3
搜索引擎網(wǎng)頁(yè)排序算法 198
4.6.4
數(shù)據(jù)挖掘算法 201
習(xí)題4 206
參考文獻(xiàn)4 215
第5章 協(xié)同計(jì)算 216
5.1 層次型協(xié)同 216
5.1.1
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次協(xié)同 216
5.1.2
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次模型 217
5.1.3
數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式 223
5.2 協(xié)議型協(xié)同 225
5.2.1
地址類(lèi)協(xié)議 225
5.2.2
認(rèn)證類(lèi)協(xié)議 232
5.2.3
可靠傳輸協(xié)議 235
5.3 時(shí)序控制型協(xié)同 239
5.3.1
計(jì)算機(jī)微操作的時(shí)序控制 240
5.3.2
通信中的時(shí)序控制 242
5.3.3
TCP連接與釋放 245
5.4 中間代理型協(xié)同 248
5.4.1
代理服務(wù)器 248
5.4.2
I/O接口 249
5.4.3
中間件技術(shù) 252
5.4.4
網(wǎng)絡(luò)協(xié)同攻擊 254
5.5 資源共享型協(xié)同 261
5.5.1
競(jìng)爭(zhēng)型資源共享 261
5.5.2
基于優(yōu)先權(quán)的資源共享 264
5.5.3
封鎖性資源共享 268
5.6 并行計(jì)算 271
5.6.1
并行性及其等級(jí) 271
5.6.2
基于并行性的處理器體系Flynn分類(lèi) 272
5.6.3
并行性開(kāi)發(fā)的基本思想 274
5.7 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作 275
5.7.1
計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作概述 275
5.7.2
CSCW的類(lèi)型 276
5.8 物聯(lián)網(wǎng) 276
5.8.1
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu) 276
5.8.2
物聯(lián)網(wǎng)公共技術(shù) 277
習(xí)題5 278
參考文獻(xiàn)5 280
第6章 計(jì)算虛擬化 281
6.1 計(jì)算虛擬化概述 281
6.1.1
虛擬化：模式與優(yōu)勢(shì) 281
6.1.2
計(jì)算虛擬化：特點(diǎn)與部署 282
6.1.3
計(jì)算虛擬化的解決方案與實(shí)現(xiàn)技術(shù) 283
6.2
CPU虛擬化 285
6.2.1
指令重疊與流水 285
6.2.2
VMM技術(shù) 286
6.2.3
遷移技術(shù) 287
6.3
I/O虛擬化 288
6.3.1
I/O虛擬化思路 288
6.3.2
基于VMM的I/O虛擬化 289
6.3.3
虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與現(xiàn)實(shí)虛擬 290
6.4 桌面虛擬化 297
6.4.1
桌面虛擬化及其發(fā)展 297
6.4.2
桌面虛擬化技術(shù)構(gòu)架 298
6.4.3
桌面虛擬化應(yīng)用模式 299
6.5 網(wǎng)絡(luò)虛擬化 301
6.5.1
分組交換、虛電路與數(shù)據(jù)報(bào) 301
6.5.2
信道的多路復(fù)用 306
6.5.3
虛擬局域網(wǎng)VLAN 310
6.5.4
虛擬專(zhuān)用網(wǎng)VPN 312
6.5.5
交換機(jī)虛擬化 313
6.5.6
服務(wù)器虛擬化 315
6.6 存儲(chǔ)虛擬化 317
6.6.1
概述 317
6.6.2
虛擬存儲(chǔ)器 318
6.6.3
Cache-主存機(jī)制 321
6.6.4
基于VMM的內(nèi)存虛擬化 324
6.6.5
網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)模式與云存儲(chǔ) 325
6.7 云計(jì)算、霧計(jì)算與霾計(jì)算 329
6.7.1
云計(jì)算 329
6.7.2
霧計(jì)算、邊緣計(jì)算與霾計(jì)算 333
6.8 軟件定義計(jì)算 334
6.8.1
軟件定義網(wǎng)絡(luò) 335
6.8.2
軟件定義存儲(chǔ) 338
6.8.3
云計(jì)算、大數(shù)據(jù)
軟件定義的主領(lǐng)域 340
習(xí)題6 341
參考文獻(xiàn)6 343
·VII·
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