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出版者:

作者:阎丕涛

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2012-7

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787030199393

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好的，这是一本名为《计算机科学导论：面向未来的计算思维》的图书简介： --- 计算机科学导论：面向未来的计算思维 作者： [此处留空，或填写虚构作者名，例如：张文远 / 李晓红] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社名，例如：创新科技出版社] 字数： 约 45 万字 开本： 16 开 导言：计算的本质与人类的未来 我们正生活在一个由数据和算法驱动的时代。从智能手机的应用到复杂的全球供应链管理，从基因测序到气候模型预测，计算机科学不再是少数专业人士的专属领域，而是渗透到我们日常生活和职业发展的每一个角落。然而，许多人对计算机的认知仍停留在“使用软件”或“操作硬件”的层面。本书旨在超越这些表面现象，深入探讨计算机科学的核心原理、思维方式和底层逻辑，为读者构建一个坚实且具有前瞻性的计算知识体系。 《计算机科学导论：面向未来的计算思维》并非一本侧重于特定编程语言或软件操作的手册，而是一部旨在培养读者计算思维（Computational Thinking）的学术导引。它引导读者理解信息是如何被表示、处理、存储和通信的，并探讨这些基础概念如何在不断演进的技术浪潮中保持其普适性。 本书的结构设计旨在平衡理论的深度与实践的广度，确保读者在掌握必要的基础知识后，能够迅速适应未来可能出现的任何新技术范式。 --- 第一部分：信息的基石与数字世界的构建 本部分将读者带回计算的起点，探讨信息是如何被数字化和结构化的。 第一章：信息的量化与表示 本章不满足于“0和1”的简单叙述，而是深入剖析信息论的基本概念，如熵（Entropy）及其在数据压缩中的作用。我们将详细探讨不同进制系统（二进制、八进制、十六进制）的内在联系和转换机制，并着重分析定点数和浮点数在计算机内部的精确表示方法（如IEEE 754标准），解释为何在计算中会出现“精度误差”的问题，这对科学计算和金融应用至关重要。此外，还会介绍字符编码的演进，从ASCII到Unicode的统一之路，及其对全球化信息交换的意义。 第二章：数字逻辑与硬件基础 本章聚焦于构建计算引擎的物理基础。我们将从最基础的布尔代数出发，解析逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）的物理实现和功能组合。重点内容包括组合逻辑电路（如加法器、多路选择器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器）的设计与分析。通过对这些基本单元的理解，读者将清晰地认识到，复杂的中央处理器（CPU）是如何通过成千上万个基本开关的协同工作来实现指令流的。本章还将简要介绍存储器的层级结构（寄存器、缓存、主存、辅存）及其对程序性能的影响。 第三章：指令集与体系结构概览 本章超越了单纯的硬件描述，进入到软硬件的接口层面。我们将分析指令集架构（ISA）的基本概念，了解不同架构（如CISC与RISC）的设计哲学及其对能效和性能的权衡。读者将学习如何阅读简单的汇编语言指令（以典型的RISC模型为例），理解取指、译码、执行、访存、写回五个阶段的工作流程，初步领略流水线技术对提升CPU吞吐率的关键作用。 --- 第二部分：算法的艺术与效率的衡量 如果说第一部分构建了“计算的机器”，那么第二部分则关注“计算的智慧”。 第四章：算法的严谨定义与分析 本章是全书的核心之一。我们将严格定义算法的五大特性，并介绍描述算法的两种主要工具：伪代码和流程图。重点在于算法的复杂度分析。读者将系统学习大O表示法，并熟练掌握对常见操作（如查找、排序）的时间复杂度和空间复杂度的分析方法。本章会深入对比不同排序算法（如归并排序、快速排序、堆排序）在最坏、最好和平均情况下的性能差异，从而建立起对“效率”的量化认识。 第五章：核心数据结构与抽象数据类型 本章探讨如何有效地组织数据以支持高效的算法操作。我们将从线性结构（数组、链表）入手，过渡到更复杂的非线性结构。栈（Stack）和队列（Queue）作为受限访问的抽象数据类型，在程序控制流和缓冲管理中的应用将被详细讨论。随后，我们将重点解析树结构（二叉树、平衡二叉搜索树如AVL树和红黑树）以及图结构（邻接矩阵与邻接表）。对图的遍历算法（如深度优先搜索DFS和广度优先搜索BFS）及其在路径查找、网络分析中的实际应用将进行详尽的案例分析。 第六章：高级算法范式与计算的边界 本章将视角提升至算法设计哲学层面。我们将介绍分治法、贪心算法、动态规划等关键范式，并辅以经典问题（如背包问题、最长公共子序列）来展示其威力。更重要的是，本章会引入计算的可行性理论，解释P类问题、NP类问题、NPC问题的概念，帮助读者理解当前计算科学中尚未解决的“硬”问题，以及在面对不可解问题时，启发式算法和近似算法的价值所在。 --- 第三部分：程序设计范式与软件的构建 理解底层硬件和抽象算法后，本部分侧重于如何将这些思想转化为可执行的指令流——软件工程。 第七章：编程语言的演进与抽象层次 本章探讨不同编程语言的哲学和适用场景。我们将对比机器语言、汇编语言、高级语言之间的鸿沟，并着重分析编译型语言和解释型语言的执行差异。在高级语言范畴内，我们将解构面向过程编程（Procedural Programming）、面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）的核心概念，如封装、继承和多态，并简要介绍函数式编程（Functional Programming）的基本思想，说明不同的范式如何影响程序的结构和可维护性。 第八章：操作系统：资源管理的艺术 操作系统是连接硬件与应用软件的桥梁。本章将深入探讨操作系统的核心功能。重点分析进程与线程的区别与同步机制（如互斥锁、信号量），解释并发与并行的差异及其在现代多核处理器上的实现。关于内存管理，我们将详细讲解虚拟内存的概念，以及分页和分段机制如何高效且安全地隔离不同程序的内存空间。此外，文件系统的组织结构和I/O调度的基本原理也将被纳入讨论范围。 第九章：数据库系统与结构化数据管理 在数据爆炸的今天，有效管理结构化数据至关重要。本章将聚焦于关系型数据库理论。读者将学习如何使用实体-关系模型（ER模型）进行概念设计，理解范式化的必要性及其在消除数据冗余中的作用。核心内容包括SQL语言的结构化查询、连接操作的原理以及事务的ACID特性，确保数据的一致性和可靠性。 --- 第四部分：网络、安全与计算的未来前沿 本部分将视野投向广阔的计算生态系统和未来的发展方向。 第十章：计算机网络：通信的协议栈 本章构建了对互联网运作方式的完整认知。我们将遵循TCP/IP协议栈的四层或五层模型，自下而上解析每个层次的职责：从物理层和数据链路层的介质访问控制，到网络层的IP寻址、路由选择（简述BGP/OSPF原理），再到传输层的TCP（可靠性保障）和UDP（效率优先）的选择机制。最后，我们讨论应用层协议（如HTTP、DNS）在支撑万维网服务中的关键作用。 第十一章：信息安全基础与密码学原理 网络连接带来了便利，也带来了风险。本章系统介绍信息安全的基本要素（CIA三元组：保密性、完整性、可用性）。重点剖析密码学的基础，包括对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）的工作原理，以及数字签名和哈希函数在身份验证和数据完整性校验中的不可替代的作用。本章还将讨论常见的攻击类型（如缓冲区溢出、SQL注入）及其防御策略。 第十二章：新兴计算范式与伦理考量 本章展望未来。我们将探索云计算的基本模型（IaaS, PaaS, SaaS）及其对IT资源消费模式的颠覆。随后，本书将引入并行计算（如GPU加速）和分布式系统的挑战。最后，也是至关重要的一部分，我们将探讨计算技术发展带来的社会伦理问题，包括人工智能的决策偏见、数据隐私的边界以及算法透明度的要求，引导读者以负责任的视角看待未来的技术应用。 结语：成为计算的思考者 本书的最终目标，是帮助读者从被动的技术使用者，转变为主动的计算思考者。掌握了这些基础的理论和原理，读者将具备拆解复杂系统、设计高效解决方案、并快速掌握未来新工具的底层能力，真正为迎接信息时代的挑战做好准备。 ---

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这本书的编排风格简直是教科书中的一股清流，我很少看到有计算机基础类书籍能将理论学习和实际应用结合得如此流畅自然。它不像某些教材那样，理论讲完一大堆，最后才附带几个可有可无的实验指导。在这本《大学计算机基础》里，每一小节的理论讲解后，往往会紧跟着一个“实践启示”或者“案例分析”。比如，在讲解了布尔代数和逻辑门之后，它立刻就用一个现实中的例子——如何设计一个简单的电子锁电路——来巩固理解，这种即时反馈机制，对于我这种需要通过动手操作才能加深记忆的学习者来说，简直是太友好了。此外，作者对不同计算模型的历史演进的描述也十分到位，从早期的机械计算到冯·诺依曼架构，再到现代的并行计算趋势，这种宏观视野的铺陈，让学习不再是零散知识点的堆砌，而是一部清晰可见的技术发展史，极大地提升了学习的格局感和兴趣度。

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这本书给我的整体感受是，它是一份为未来打地基的绝佳蓝图。很多基础教材只停留在“教你如何使用工具”，而《大学计算机基础》的目标显然是“教你如何理解和创造工具”。它对计算机硬件和软件的分层架构描述得尤为精妙，从最底层的0和1，到汇编语言的魔力，再到高级编程语言的抽象层，作者层层递进，逻辑严密，让读者对整个计算体系有了全景式的把握。我尤其欣赏它对于“信息”这一核心概念的探讨，它不仅仅是把它当作一串数字或字符，而是深入探讨了信息的度量、编码、以及如何在嘈杂的环境中保证其准确传输，这让我对我们每天处理的海量数据有了更深层次的敬畏。这本书的覆盖面很广，但叙述的节奏把握得非常好，既没有因为追求广度而显得浮光掠影，也没有因为深挖细节而使人迷失方向，它就像一位技艺精湛的导游，带领我们在计算机世界的丛林中，清晰高效地看到了最核心的景观。

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哇，这本书真是让我眼前一亮，简直是为我这种对计算机世界充满好奇又有点摸不着头脑的人量身定做的！我原本以为“基础”这两个字意味着枯燥乏味的代码和晦涩难懂的理论，结果翻开这本《大学计算机基础》后，完全颠覆了我的想象。作者的叙述方式非常生动，仿佛在和一个经验丰富的朋友聊天，把那些听起来高深莫测的概念，比如二进制转换、数据存储的原理，讲得清晰易懂，我甚至能想象出数据在芯片里跳动的样子。特别是关于操作系统的那一章，它没有停留在简单的功能介绍，而是深入剖析了它如何像一个精明的管家一样，合理分配CPU时间和内存资源，让我第一次真正理解了“多任务处理”背后的智慧。阅读过程中，我特别欣赏它对前沿技术名词的解释，比如云计算和大数据，它没有直接灌输定义，而是用日常生活的例子来类比，比如把数据中心比作一个巨大的智能仓库，让这些“高大上”的概念瞬间变得触手可及。这本书的排版和图示设计也极其用心，那些复杂的逻辑流程图，配色和谐，箭头清晰，即便是初学者也能轻松跟上作者的思路，真正做到了寓教于乐，让学习过程变成了一种探索的乐趣，而不是被动的接受知识。

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说实话，我拿到这本《大学计算机基础》的时候，内心是抱着将信将疑的态度。毕竟市面上讲基础的教材太多了，大多都是把一堆技术术语堆砌在一起，读完后除了记住几个名词，其他一概不知。但这本教材的独特之处在于它的“深度与广度”找到了一个绝妙的平衡点。它并没有仅仅停留在“是什么”的层面，而是花了大量的篇幅去探讨“为什么”和“怎么样”：为什么网络协议要设计成TCP/IP的层次结构？路由器和交换机在数据传输中扮演了怎样的角色？作者的讲解逻辑链条非常完整，从最底层的物理传输介质开始，一步步构建起我们今天习以为常的互联网世界，这极大地满足了我对事物运行原理的好奇心。更让我惊喜的是，书中对信息安全和隐私保护的讨论，篇幅适中但切中要害，它没有渲染恐慌，而是以一种非常理性的态度，教会读者如何识别常见的网络钓鱼和恶意软件，这对于生活在信息时代的我们来说，无疑是比学习编程语法更有实际意义的“基础”。这本书的专业性和实用性，绝对配得上“大学”二字。

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我向来不擅长处理那些过于学术化、充满数学公式的读物，但《大学计算机基础》成功地突破了我的认知障碍。它的语言风格极其平实，几乎没有使用任何令人望而生畏的专业术语来炫耀学识，如果非要出现复杂的术语，作者也会立刻用通俗的语言进行多角度的解释，确保任何背景的读者都能跟上。尤其是它在讲述算法基础和效率分析时，作者巧妙地避开了复杂的数学证明，转而使用图表和比喻来阐述时间复杂度（大O表示法）的概念，比如用“修建高速公路”和“步行穿过小镇”来对比不同算法效率的差异，这种具象化的描述，瞬间将抽象的效率概念变得直观可感。这本书的价值不仅仅在于传授知识本身，更在于它培养了一种系统性的、解决问题的思维方式，它教会你如何像计算机科学家一样去拆解问题、抽象模型、并寻找最优解，这份思维上的训练，远比记住几个Python命令要宝贵得多。

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