计算机导论与程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京邮电大学出版社

作者:张雷等编

出品人:

页数:383

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:38.0

装帧:平装

isbn号码:9787563506002

丛书系列:

图书标签:

• 计算机导论
• 程序设计
• 入门
• C语言
• 算法
• 数据结构
• 编程基础
• 计算机科学
• 信息技术
• 高等教育

计算机导论与程序设计：探索数字世界的基石与未来 本书简介 本书旨在为初学者系统、全面地介绍计算机科学领域的基础知识与核心技能。我们深知，在当今这个由数据和算法驱动的时代，理解计算机的运作原理和掌握程序设计能力，已不再是专业技术人员的专属技能，而是每一位现代公民必备的素养。因此，我们精心构建了这本教材，力求在深度与广度之间找到完美的平衡点，引导读者构建坚实的理论基础，并迅速将理论转化为实践能力。 本书内容涵盖了从计算机硬件的物理结构到软件的逻辑抽象，从最基础的二进制运算到复杂的编程范式，旨在为读者构建一个清晰、立体的计算机科学知识图谱。 --- 第一部分：计算的基石——计算机系统概论 本部分将带领读者深入计算机的“心脏”与“神经系统”，理解我们日常使用的电子设备是如何从物理层面实现信息处理的。 第一章：信息时代的起源与计算思维 本章首先追溯了计算工具的发展历程，从古代的算盘到图灵机模型，确立“计算”这一概念的理论基础。重点阐述了计算思维（Computational Thinking）的核心要素：分解（Decomposition）、模式识别（Pattern Recognition）、抽象（Abstraction）和算法设计（Algorithm Design）。我们强调，计算思维是一种解决问题的通用方法论，它渗透在计算机科学的方方面面。 第二章：数字世界的语言——二进制与数据表示 计算机内部世界是基于电信号的“开”与“关”构建的，这要求我们掌握计算机如何用二进制来表示一切信息。本章详细讲解了位（Bit）、字节（Byte）的概念，以及如何使用二进制、八进制、十六进制进行数值转换。此外，我们深入探讨了定点数和浮点数的存储方式，解释了字符编码标准（如ASCII和Unicode）如何使计算机能够处理文本信息，以及如何通过布尔代数（逻辑门、逻辑表达式）实现复杂的逻辑判断和运算。 第三章：计算机的硬件架构 本章聚焦于计算机的物理构成。我们将详细剖析冯·诺依曼体系结构，它是现代计算机设计的基石。读者将了解CPU（中央处理器）的组成，包括控制器与运算器的工作流程，以及寄存器在数据暂存中的关键作用。我们还会讨论存储器层次结构，解释为什么我们需要区分主存（RAM）和不同类型的缓存（Cache），以及内存管理的基本概念。最后，本章将介绍输入/输出（I/O）设备的工作原理及其与主机之间的交互方式。 第四章：软件的层次与操作系统 硬件是躯体，软件是灵魂。本章将软件世界划分为不同的抽象层次。我们将重点介绍操作系统（OS）的功能与核心任务，包括进程管理（理解并发与并行）、内存管理（虚拟内存的概念）和文件系统的组织结构。通过对操作系统的学习，读者将明白程序是如何被加载、执行、并与硬件资源进行有效交互的。 --- 第二部分：程序设计与算法基础 掌握了计算机的“语言”和“结构”之后，本部分将引导读者学习如何使用高级语言来精确地描述问题解决方案——即算法与程序设计。 第五章：程序设计基础与开发环境 本章是实践的起点。首先，我们将介绍高级程序语言相对于机器语言的优势，并概述面向过程编程（Procedural Programming）的基本思想。读者将学习如何设置一个标准化的集成开发环境（IDE），理解源代码、编译器/解释器和目标代码/可执行文件之间的转换过程。本章将通过一个简洁的示例语言（如Python或C语言的入门子集）来展示程序执行的生命周期。 第六章：流程控制与结构化编程 程序的核心在于“控制流程”。本章系统讲解了实现逻辑判断和重复执行的基本控制结构： 1. 顺序结构：指令的线性执行。 2. 选择结构：`if-else`、`switch` 语句在条件判断中的应用。 3. 循环结构：`for`、`while` 循环用于重复任务，并区分它们的适用场景。 通过大量的代码实例，读者将学会如何使用流程图和伪代码来设计和验证程序的逻辑正确性。 第七章：数据结构入门 数据是程序处理的对象。本章开始介绍如何组织和管理数据，这是高效程序设计的关键。我们将介绍几种最基础和最重要的数据结构： 1. 数组（Array）：固定大小的同类型元素集合，以及其在内存中的连续存储特性。 2. 链表（Linked List）：动态数据结构的引入，理解节点与指针的概念，以及其在插入和删除操作上的灵活性。 3. 栈（Stack）与队列（Queue）：两种重要的抽象数据类型，重点介绍其“后进先出”（LIFO）和“先进先出”（FIFO）的应用场景，如函数调用栈和任务调度。 第八章：算法设计与分析 一个好的程序不仅要能运行，还要运行得快、占用资源少。本章侧重于算法的效率分析。我们将引入时间复杂度和空间复杂度的概念，并使用大O表示法来衡量算法的性能。接着，我们将学习几种核心的、具有代表性的基础算法： 1. 搜索算法：线性搜索与二分查找的效率对比。 2. 排序算法：详细分析冒泡排序、选择排序、插入排序的实现与性能，为后续学习更高效的排序算法（如快速排序、归并排序）打下基础。 第九章：函数、模块化与抽象 为了处理日益复杂的程序，我们需要将代码进行结构化和模块化。本章深入探讨函数（Function）或方法（Method）的使用： 1. 参数传递：值传递与引用传递的区别。 2. 作用域：局部变量与全局变量的生命周期。 3. 递归（Recursion）：理解函数调用自身解决问题的优雅方法，并分析其与迭代的优劣权衡。 通过函数，我们将程序的逻辑分解为可重用的小单元，极大地提高了代码的可读性、可维护性和可扩展性。 --- 第三部分：面向对象编程与现代编程范式（选读/进阶） 本部分将超越传统的结构化编程，引导读者接触现代软件开发中主流的面向对象（Object-Oriented Programming, OOP）思想。 第十章：面向对象编程的核心概念 本章将介绍OOP的三大支柱： 1. 封装（Encapsulation）：数据与操作数据的代码的捆绑，以及信息隐藏的重要性。 2. 继承（Inheritance）：代码重用的机制，类与子类的关系。 3. 多态（Polymorphism）：同一接口，多种实现的能力，是实现灵活系统设计的关键。 读者将学习如何使用类（Class）来创建对象（Object），从而用更贴近现实世界的方式来建模复杂系统。 结语：持续学习的路径 本书的终点，是读者踏上更广阔的计算机科学旅程的起点。我们鼓励读者在掌握了这些基础概念后，根据兴趣选择深入学习某一特定领域，例如深入学习操作系统、数据库原理、网络通信，或者进一步精通特定的编程语言及其高级框架。计算机科学领域日新月异，终身学习是保持竞争力的唯一途径。 --- 本书特点总结： 理论与实践并重： 每个概念都配有清晰的理论阐述和可运行的代码示例。 结构清晰的知识体系： 从底层硬件逻辑过渡到上层程序设计范式，循序渐进。 强调计算思维： 培养读者使用计算机解决问题的核心能力，而非仅停留在语法层面。 面向未来： 介绍现代编程思想，为后续深入学习打下坚实基础。

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