第 1 章    計算機概論1

 1.1    計算機的產生與發展 2

 1.1.1    計算機的產生 2

 1.1.2 計算機的發展歷史 6

 1.1.3 計算機的發展趨勢 9

 1.2    人工智能 11

 1.2.1 人工智能的概念 11

 1.2.2 人工智能的應用 11

 1.3    雲計算 13

 1.3.1 雲計算的概念 13

 1.3.2 雲計算的應用 14

 1.3.3 雲計算的體繫結構 14

 1.4    大數據 15

 1.4.1 大數據產生的背景 16

 1.4.2 大數據的應用場景 16

 1.4.3 大數據的關鍵技術 19

 小結 22

 習題一 22

 第 2 章    數據表示 25

 2.1    數值的表示 25

 2.1.1 數制 25

 2.1.2 數制之間的轉換 27

 2.2    二進制數的運算基礎 29

 2.2.1 算術運算 29

 2.2.2 邏輯運算 30

 2.3    計算機中的編碼 32

 2.3.1字符數據 32

 2.3.2音頻數據 35
 
  2.3.3 圖像和圖形數據 36
 
 
  2.3.4 視頻數據 37
 
 
  小結 38
 
 
  習題二 38
 
 
  第 3 章    計算思維與常用算法41
 
 
  3.1計算思維的概念 41
 
 
  3.2計算思維的應用領域 43
 
 
  3.3計算思維的特點 43
 
 
  3.4算法 44
 
 
  3.4.1算法特征 44
 
 
  3.4.2算法要素 45
 
 
  3.4.3算法流程圖 45
 
 
  3.4.4常用算法 48
 
 
  3.5程序 56
 
 
  小結 56
 
 
  習題三 56
 
 
  第 4 章    計算機繫統59
 
 
  4.1計算機體

《計算機導論——基於計算思維》的編寫符合*對“計算機導論”課程的要求。“計算機導論”課程應為新生提供關於計算機科學與技術學科的入門介紹，使學生能對該學科有整體的認識，並了解該專業的學生應具備的基本知識和技能。隨著近年計算機科學技術的迅猛發展，社會對該專業學生所需具備和掌握的計算機科學的能力素養要求發生了巨大變化，為應對這些變化，做好教學工作，我們編寫了本書。
計算思維是人類求解問題的一條有效途徑，是一種分析求解問題的過程和思想。現在人類利用計算機的強大功能解決各種問題的同時，也需要數學和工程思維的互補。這源於計算機誕生的本質，即數學和工程思維的融合。所以，計算思維是一種人、機思維的綜合考量，三者互相促進，互相制約。
2021 年，*組織申報大學計算機課程改革項目，要求大學計算機教學的總體建設目標應該定位在普及計算機文化、培養專業應用能力、訓練計算思維能力上。計算機不僅為不同專業提供了解決專業問題的有效方法和手段，還提供了一種獨特處理問題的思維方式。
如何將計算思維融入到大學計算機教育中，已經得到教育工作者的廣泛關注。本書的編寫團隊成員都是多年工作在教學線的計算機科學與技術專業的教學工作者，多年專注於計算機專業教學改革和探索研究。本書編寫大綱經過多次集體研討，召集書稿討論會和審定會，並廣泛征求了不同層面學者、專家的建議和意見，希望本書能滿足當下大學計算機專業教學的新模式和新方法。本書在編寫過程中以通俗易懂、緊跟科技前沿為目標，期望能夠適合學生的需求，貼合教學目標。在教材內容組織上強調計算思維能力的培養，將計算思維能力的訓練融入計算機專業完整的教學體繫，實現計算機導論課程的教學改革。
本書的主要特色如下：
1.著重對計算機基礎理論知識進行講解和介紹。
2.力求通過深入淺出的風格，講授計算機和計算思維之間相互支撐和相互制約的關繫。
3.突出介紹計算機科學與技術發展的技術和成果，將其融入課程內容中。
4.將“計算思維”的新理念貫穿始終，達到提升計算機專業能力的教學目的。
5.將理論知識和實際應用相結合，讓學生清楚地了解計算機擅長哪些方面、計算機能做什麼，如何利用計算機來解決實際問題。
在學習過程中，讀者可在中國鐵道出版社有限公司的資源網站（網址 http://www.tdpress.com/51eds/）中下載本書配備的教學資源，如電子教案、習題參考答案等。
全書共分為 7 章，第 1 章為計算機概論，第 2 章為數據表示，第 3 章為計算思維與常用算法，第 4 章為計算機繫統，第 5 章為數據結構，第 6 章為計算機網絡，第 7章為計算機信息安全和職業道德。
本書由郜曉晶、羅小玲任主編，王艷芬和李建榮參與了本書的編寫。具體編寫分工：第 1 章和第 2 章由李建榮編寫，第 3 章由羅小玲編寫，第 4 章由羅小玲和王艷芬共同編寫，第 5 章和第 7 章由郜曉晶編寫，第 6 章由王艷芬編寫。全書由郜曉晶和羅小玲統稿。在本書的編寫過程中得到潘新、李慧旻、劉艷秋、阿斯雅等多位老師的幫助，以及中國鐵道出版社有限公司編輯的大力支持與幫助，在此表示衷心的感謝。
由於時間倉促，信息技術的發展日新月異，本書涉及的新技術較多，加之編者水平有限，書中疏漏與不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。
          編 者
      2021 年 3 月