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全书共分为9章，主要内容包括：计算机与计算思维、信息技术基础、操作系统基础、算法与数据结构、程序设计基础、多媒体技术、数据库技术基础、计算机网络和软件工程。本书以计算思维为统领和导向，结构严谨，叙述准确，实践性强。重点培养学生利用计算机处理和解决实际问题的理念、方法和综合应用能力，为后续程序设计课程和信息系统的开发奠定坚实基础。 本书可作为高校各专业“计算机基础教育”课程的教材，也可作为计算机技术培训用书和计算机爱好者自学用书。

目 录

第1章　计算机与计算思维/1

1.1 计算机　/ 2

1.1.1 计算机的发展和应用领域概述　/ 2

1.1.2 计算机系统的基本构成　/ 6

1.1.3 计算机的主要部件　/ 7

1.2 计算机应用系统的计算模式　/ 13

1.2.1 单主机计算模式　/ 13

1.2.2 分布式客户/服务器计算模式　/ 13

1.2.3 浏览器/服务器计算模式　/ 14

1.2.4 新的计算模式　/ 15

1.3 计算思维概述　/ 16

1.3.1 科学思维　/ 16

1.3.2 计算科学　/ 17

1.3.3 计算思维　/ 17

1.3.4 计算思维的应用　/ 18

1.4 计算机的社会问题和道德问题/ 18

1.4.1 社会问题　/ 18

1.4.2 道德问题　/ 20

习题　/ 21

第2章　信息技术基础/23

2.1 计算机硬件基础　/ 24

2.1.1 布尔逻辑和门电路　/ 24

2.1.2 计算机基本结构和工作原理　/ 26

2.1.3 指令和指令系统　/ 28

2.2 数制和数制转换　/ 29

2.2.1 进位计数制　/ 29

2.2.2 不同数制之间的相互转换　/ 30

2.2.3 二进制数的算术运算　/ 33

2.3 信息编码　/ 35

2.3.1 基于计算机的信息处理/ 35

2.3.2 信息在计算机内的表示/ 37

2.4 条形码和RFID　/ 43

2.4.1 一维条形码　/ 43

2.4.2 二维条形码　/ 44

2.4.3 RFID　/ 44

2.5 多媒体信息编码　/ 45

2.5.1 图形图像信息的数字化　/ 45

2.5.2 音频信息的数字化　/ 45

2.5.3 颜色信息的数字化　/ 46

2.6 信息标准化　/ 46

习题　/ 47

第3章　操作系统基础/49

3.1　操作系统概述　/ 50

3.1.1　操作系统的含义　/ 50

3.1.2　操作系统的基本功能　/ 50

3.1.3　操作系统的分类　/ 58

3.2　微机操作系统的演化过程　/ 60

3.2.1　DOS　/ 60

3.2.2　Windows操作系统　/ 61

3.3　网络操作系统　/ 62

3.4　常见的操作系统　/ 63

3.4.1　UNIX/Linux　/ 63

3.4.2　Mac OS　/ 64

3.4.3　移动设备操作系统　/ 64

3.5　常用的Windows操作系统　/ 66

3.5.1　Windows 7简介　/ 66

3.5.2　Windows 8简介　/ 66

3.5.3　Windows 10简介　/ 66

习题　/ 67

第4章　算法与数据结构/69

4.1　算法的基本概念　/ 70

4.1.1　算法定义与性质　/ 70

4.1.2　设计算法的原则和过程/ 71

4.1.3　算法的基本表达　/ 72

4.2　数据结构　/ 76

4.2.1　数据结构概述　/ 76

4.2.2　数组　/ 77

4.2.3　链表　/ 79

4.2.4　栈　/ 80

4.2.5　队列　/ 80

4.2.6　树　/ 81

4.2.7　二叉树　/ 82

4.2.8　图　/ 84

4.3　基本算法　/ 85

4.3.1　累加的算法　/ 85

4.3.2　连乘的算法　/ 87

4.3.3　统计的算法　/ 87

4.3.4　求值和小值的算法　/ 88

4.3.5　排序的算法　/ 89

4.3.6　查找　/ 96

4.4　算法分析　/ 99

4.4.1　算法的时间复杂度　/ 100

4.4.2　算法的空间复杂度　/ 101

4.4.3　时间复杂度和空间复杂度比较　/ 101

习题　/ 102

第5章　程序设计基础/104

5.1　程序设计的概念　/ 105

5.1.1　程序　/ 105

5.1.2　文档　/ 105

5.1.3　程序设计　/ 105

5.2　程序设计的基本原则　/ 106

5.2.1　模块化程序设计概念　/ 106

5.2.2　程序设计的风格　/ 107

5.2.3　结构化程序设计的原则/ 108

5.2.4　面向对象的程序设计　/ 109

5.3　程序设计的基本控制结构　/ 110

5.3.1　顺序结构　/ 111

5.3.2　选择（分支）结构　/ 111

5.3.3　循环结构　/ 111

5.4　常用程序设计语言　/ 112

5.4.1　程序设计语言　/ 112

5.4.2　C和C++　/ 115

5.4.3　Visual Basic　/ 119

5.4.4　JAVA　/ 120

5.4.5　Python　/ 122

5.5　集成开发环境　/ 124

5.5.1　.NET　/ 124

5.5.2　Raptor　/ 125

习题　/ 126

第6章　多媒体技术及应用/129

6.1 多媒体技术的基本概念　/ 130

6.1.1 多媒体概述　/ 130

6.1.2 多媒体技术概述　/ 130

6.1.3 多媒体技术　/ 131

6.1.4 多媒体技术的发展　/ 133

6.1.5 多媒体技术的应用　/ 133

6.2 多媒体系统的组成　/ 135

6.2.1 多媒体计算机硬件系统/ 135

6.2.2 多媒体计算机软件系统/ 137

6.3 音频处理技术　/ 139

6.3.1 音频概述　/ 139

6.3.2 音频的数字化　/ 140

6.3.3 音频文件格式　/ 142

6.4 图形图像处理技术　/ 143

6.4.1 图形图像概述　/ 143

6.4.2 图像的数字化　/ 144

6.4.3 图像文件格式　/ 145

6.5 动画制作技术　/ 147

6.5.1 动画的分类　/ 147

6.5.2 动画的技术参数　/ 148

6.5.3 动画文件格式　/ 148

6.5.4 Flash动画制作软件　/ 149

6.6 视频处理技术　/ 150

6.6.1 视频概述　/ 151

6.6.2 视频的数字化　/ 151

6.6.3 常用视频文件格式　/ 152

6.6.4 视频编辑软件Premiere和After Effects　/ 153

6.7 多媒体数据压缩技术　/ 154

6.7.1 多媒体数据压缩的必要性和可能性　/ 154

6.7.2 多媒体数据压缩的分类/ 155

6.7.3 多媒体数据压缩标准　/ 155

习题　/ 157

第7章　数据库技术基础/159

7.1 数据库技术基本概念　/ 160

7.1.1 数据管理和数据管理技术　/ 160

7.1.2 数据库　/ 160

7.1.3 数据库管理系统　/ 160

7.1.4 数据库系统　/ 161

7.2 数据库管理系统的发展　/ 162

7.2.1 人工管理阶段　/ 162

7.2.2 文件管理阶段　/ 162

7.2.3 数据库系统管理阶段　/ 163

7.3 数据库管理系统的基本功能　/ 165

7.4 数据库的体系结构和数据模型/ 166

7.4.1 数据库体系结构　/ 166

7.4.2 数据模型　/ 167

7.4.3 数据库管理系统的分类/ 170

7.5 关系模型　/ 172

7.5.1 基本概念　/ 172

7.5.2 关系完整性约束　/ 173

7.5.3 基本关系运算　/ 174

7.6 数据库设计　/ 174

7.7 结构化查询语言　/ 175

7.7.1 数据定义　/ 176

7.7.2 数据操纵　/ 178

7.7.3 数据查询　/ 179

7.8 数据仓库积数据挖掘　/ 179

7.8.1 数据仓库的定义　/ 180

7.8.2 数据仓库和数据库的区别　/ 180

7.8.3 数据挖掘　/ 180

7.9 大数据　/ 181

7.9.1 大数据概述　/ 181

7.9.2 大数据分析　/ 182

7.9.3 大数据处理技术　/ 183

习题　/ 184

第8章　计算机网络/186

8.1 计算机网络概述　/ 187

8.1.1 计算机网络的定义　/ 187

8.1.2 计算机网络的发展　/ 187

8.1.3 计算机网络的组成　/ 188

8.1.4 计算机网络的功能与分类　/ 193

8.1.5 网络协议和体系结构　/ 194

8.2 计算机局域网　/ 196

8.2.1 局域网概述　/ 196

8.2.2 载波侦听多路访问/冲突检测协议　/ 197

8.2.3 以太网　/ 198

8.3 Internet基础知识　/ 199

8.3.1 Internet概述　/ 199

8.3.2 Internet的接入　/ 200

8.3.3 IP地址与MAC地址　/ 202

8.3.4 WWW服务　/ 205

8.3.5 域名系统　/ 208

8.3.6 电子邮件　/ 210

8.3.7 文件传输　/ 210

8.4 搜索引擎　/ 211

8.4.1 搜索引擎的概念和功能/ 212

8.4.2 搜索引擎的类型　/ 212

8.4.3 常用搜索引擎　/ 213

8.5 信息安全　/ 216

8.5.1 计算机病毒　/ 217

8.5.2 网络安全　/ 218

8.5.3 信息加密和认证技术　/ 219

8.6 云计算　/ 220

8.6.1 云计算模式　/ 220

8.6.2 云计算的体系架构　/ 221

8.7 物联网　/ 222

8.7.1 物联网的概念　/ 222

8.7.2 物联网体系架构　/ 222

8.8 移动互联网　/ 223

8.8.1 移动互联网简介　/ 223

8.8.2 移动互联网的主要特征/ 224

8.8.3 移动互联网技术基础　/ 224

习题　/ 226

第9章　软件工程/228

9.1 软件生命周期　/ 229

9.2 分析阶段　/ 231

9.2.1 面向过程分析　/ 231

9.2.2 面向对象分析　/ 236

9.3 设计阶段　/ 239

9.3.1 面向过程设计　/ 239

9.3.2 面向对象设计　/ 241

9.4 实现阶段　/ 244

9.4.1 语言的选择　/ 244

9.4.2 软件质量　/ 246

9.5 测试阶段　/ 248

9.5.1 软件测试目标和准则　/ 248

9.5.2 软件测试的策略和方法/ 249

9.5.3 白盒测试　/ 250

9.5.4 黑盒测试　/ 251

9.6 文档　/ 252

9.6.1 用户文档　/ 253

9.6.2 系统文档　/ 254

9.6.3 技术文档　/ 256

习题　/ 259

参考文献/262

作者包空军，副教授，现年54岁，毕业于华中科技大学计算机技术专业，现任职于郑州轻工业学院计算机学院。一直在该校从事大学本科计算机类专业的教学工作近20年，具有丰富的教学经验，并对计算机类课题有广泛地参与和研究，并多次获得河南省各类教学成果奖项。

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