第一章计算思维与计算机

21世纪科学上最重要的，经济上最有前途的前沿研究都有可能通过熟练地掌握先进的计算机技术和运用计算科学而得到解决，计算科学具有促进其他学科发展的重要作用。在信息时代，计算思维的意义和作用提到了前所未有的高度，成为现代人类必须具备的一种基本素质。计算思维代表着一种普适的态度和一种普适的技能，在各种领域都有很重要的应用。
      本章将阐述计算思维的概念、应用及其对各学科的影响和计算机的发展、分类、工作原理及系统组成。

●1.1计算思维概论

本小节主要介绍计算思维的基本概念和其本质抽象和自动化，以及计算思维的几大特性

●1.2计算机概述

计算机的基本概念和计算机的起源及其发展历程

●1.3计算机的存储程序工作原理

计算机的存储程序工作原理和计算机的五大功能部件

第二章计算机中的信息表示

人类社会的生存与发展都离不开信息。信息犹如水和空气一样时刻存在于人们的工作、学习和生活中。在科学技术飞速发展的时代，信息是当今世界的重要资源，每个人都应该具备使用计算机收集信息、处理信息和利用信息的能力。计算机是信息处理和人们进行信息交流中不可缺少的工具之一。信息时代几乎一切信息都要转换成数字，才能用计算机和通信技术进行传播和交流。用数字表示各种信息，叫做信息的数字化，也叫信息的编码，这是信息技术的重要环节。
本章将阐述信息和信息技术的含义、信息化社会的主要特征； 介绍数制及常用数制间的转换方法；介绍数值、文本、声音和图形图像等信息在计算机中的表示方式。

●2.1信息与信息技术

本节主要介绍信息和数据的概念，以及当前信息化社会的一些基本特征，强调信息社会的重要性

●2.2信息在计算机中的表示

本节强调信息在计算机中的抽象表示，如何将现实中的各种符号抽象转换成计算机可以识别的二进制代码，以及二进制编码和十进制八进制、十六进制之间的转换

●2.3数值信息的编码

本节主要介绍数值在计算机中的原码、反码和补码的表示以及如何进行转换

●2.4文本信息的编码

本节主要介绍西文字符的ASCII码编码方法和中文字符如何在计算机中呈现，其区位码，国标码、机内码和字形码等的概念及作用

第三章微型计算机的系统组成

计算机技术的高速发展和广泛应用，使其成为人们生活和工作中不可缺少的工具之一。计算机的强大功能是建立在硬件和软件基础上的，硬件是软件建立和依托的基础，软件是计算机系统的灵魂，两者相辅相成，缺一不可，硬件和软件相结合才能充分发挥计算机系统的功能。理解微型计算机软硬件的基础知识并掌握计算机组装技能是十分重要的。
本章从微型计算机系统的3个层次入手，详细介绍微型计算机的硬件系统和软件系统，并简单介绍微型计算机的选购与组装，使读者对微型计算机系统有一个充分的了解。

●3.1微型计算机系统的层次关系

本节主要介绍微型计算机系统的三个层次，微处理器，微型计算机和微型计算机系统

●3.2微型计算机硬件系统

本节主要介绍微型计算机中的主要硬件功能及其性能指标，包括微处理器，存储器总线和主板等

●3.3微型计算机的选购与组装

本节主要介绍微型计算机选购时的注意事项和组装计算机的操作步骤，及注意事项等

●3.4微型计算机软件系统

本节主要介绍系统软件和应用软件以及系统软件中的操作系统，语言处理程序和数据库管理系统

第四章计算机中的问题求解

计算机发展初期的目的就是处理数值计算问题。不同专业领域的数值计算问题千差万别，每一个专业领域的人不仅要掌握自己专业领域的知识，还应能够熟练的运用计算机对自己专业中的各种问题进行求解。
当我们使用计算机来解决一个具体问题时，一般需要经过下列几个步骤：首先从具体问题抽象出一个适当的数学模型，然后设计或选择一个解此数学模型的算法，最后编出程序进行调试、测试，直至得到最终的解答。在这个过程中数学模型和算法是灵魂，这一章中主要介绍程序设计的基本概念和要素，并结合实例给出了常用算法的思想和思路，在下一章中将讨论数学模型之一基本数据结构。通过算法训练不仅可以提高计算思维的能力，而且可以促进综合应用能力和专业素质的提高。

●4.1程序设计的基本概念

本节主要介绍什么是程序设计，程序设计语言的基本概念和发展，以及什么是算法，以及算法的基本要求

●4.2程序设计的构成要素

本节主要介绍程序设计时需要用到的基本要素，包括常量、变量、运算符、表达式和语句等

●4.3结构化程序设计

本节主要介绍结构化程序设计的几个基本要求，模块化程序设计的基本思想及要求

●4.4常用算法

本节主要介绍常用的算法，包括极值算法、求和算法、迭代算法和枚举算法等

第五章计算机中的数据结构

随着计算机在各行各业中的普及和发展，计算机的应用不再局限于科学计算，而更多地被用于数据处理。数据处理是计算机应用的一个十分重要的领域，数据处理的对象往往是具有一定关联、关系的大批量非数值类数据对象，如图书管理系统、交通咨询系统、学生档案管理系统等。计算机之所以具备这些功能，是因为执行了程序员所赋予的程序。为了编写一个“好”的程序，程序员必须认真地分析程序待处理的各个数据对象的特性及各个数据对象之间的关联、关系，寻找求解具体问题的有效的方法和步骤，这就是计算机中的数据结构。
本章从数据结构的基本概念出发，首先分析了基本数据结构的逻辑结构和物理结构特征，然后讨论了建立在基本数据结构之上的查找、排序算法的基本思想

●5.1数据结构的基本概念

本节主要介绍数据、数据元素和数据结构的概念，及逻辑结构和存储结构的基本分类

●5.2基本数据结构

本节主要介绍线性表的逻辑结构和存储结构及其上的操作和二叉树的逻辑结构和存储结构及遍历方法

●5.3查找算法与排序算法

本节主要介绍顺序查找，二分查找和选择排序、插入排序和冒泡排序的算法实现

第六章计算机中的数据管理

数据库是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。在计算机的3大主要应用领域（科学计算、数据处理与过程控制）中，数据处理的比重约占70%左右。计算机作为信息处理的工具，为适应数据处理需求的迅速提高，满足各类信息系统对数据管理的要求，在文件系统的基础上发展了数据库系统。
在进行数据管理时，如何有效的提取数据、描述数据，如何保存数据和数据之间的联系，如何保证数据的有效性、正确性和相容性，本章将介绍数据库系统的特点、关系数据库系统、数据库设计过程及数据库新技术。

●6.1数据库系统概述

本节主要介绍数据管理的发展和数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念及数据模型

●6.2关系数据库

本节主要介绍关系模型的基本概念，关系完整性规则和对于关系的操作，以及相关的数据库管理系统

●6.3数据库设计

本节主要介绍数据库设计中的需求分析和概念设计以及逻辑设计等的要求和注意事项

第七章计算机网络初步

计算机技术和通信技术的结合推动着社会信息化的革命进程。人们通过连接地区、国家，甚至全世界的计算机网络来获取、存储、传输和处理信息，并利用信息进行生产过程的控制和经济计划的决策。计算机网络，已成为各个国家经济竞争的战略武器，我国也把建设国家信息基础设施作为基本国策，积极发展和建设国家信息网络。可以预计，计算机互连网络将会有更大的发展，并日益深入到国民经济和社会生活的各个方面，计算机网络也将成为人们日常生活中必不可少的工具，而学习和研究计算机网络方面的新技术是相当重要的。
本章主要介绍网络的基本概念、Internet基础和Internet服务。

●7.1计算机网络的基本概念

本节主要介绍计算机网络的形成和发展、基本概念，以及计算机网络的组成和分类

●7.2Internet基础

本节主要介绍Inernet的概念，以及TCP/IP参考模型和Internet地址，以及DNS等

●7.3Internet服务

本节主要介绍Internet的服务，包括WWW浏览，电子邮件，远程登陆和文件传输等

第八章信息安全

随着计算机网络的开放、共享和互连程度的不断发展，全球信息化已成为人类社会发展的必然趋势。当资源共享广泛用于政治、军事、经济及人们生活的各个领域，网络用户的来源遍及社会各个阶层与部门时，网上信息的安全和保密已成为一个至关重要的问题。无论是局域网还是广域网中，都存在着自然和人为等诸多因素的脆弱性和潜在威胁。对于有意或无意的攻击或误操作，都将造成无法估量的损失，甚至会危及国家的安全。比如，军队的自动化指挥网络、C3I系统和银行等传输敏感数据的计算机网络系统，其网上信息的安全和保密尤为重要。因此，必须加强信息安全教育，从我做起，高度重视信息的安全和网络安全，这样才能确保网络信息的保密性、完整性和可用性。
本章从公民应具有的信息安全意识出发，引出了计算机犯罪和黑客，以及计算机教育、计算机病毒及防治、公民应有的社会责任、网络道德和知识产权的保护等问题。通过对本章的学习，将使得每个将要应用信息技术工作的学生掌握一些必备的知识和能力。

●8.1信息安全技术

本节主要介绍信息安全的含义，以及相关的信息安全技术，包括防火墙，加密解密等技术

●8.2计算机病毒及其防治

本节主要介绍计算机病毒的概念，病毒的特征和计算机病毒的分类和如何预防计算机病毒