第1章  概述

1.1  計算機發展概況

1.1.1  計算機發展簡史

1.1.2  現代計算機的特點

1.1.3  計算機的發展趨勢

1.2  計算機分類及應用

1.2.1  計算機分類

1.2.2  計算機應用

1.3  計算思維

1.3.1  計算思維的定義

1.3.2  計算思維的特點

1.3.3  計算思維的應用案例

1.4  本章小結

習題

第2章  計算機繫統組成

2.1  計算機硬件繫統

2.1.1  計算機的組成和大致工作過程

2.1.2  計算機的五大組成部分及硬件結構

2.2  計算機軟件繫統

2.2.1  軟件的分類

2.2.2  軟件的工作模式

2.3  計算機繫統及解題過程

2.3.1  計算機繫統

2.3.2  計算機繫統的層次結構

2.3.3  計算機解題過程

2.4  計算機繫統的技術指標

2.5  本章小結

習題

第3章  計算機中數據的表示與運算

3.1  數值數據

3.1.1  進位計數制及進制間的相互轉換

3.1.2  定點數與浮點數

3.1.3  數的符號表示——原碼、補碼、反碼

3.2  非數值數據

3.2.1  邏輯數據的表示與邏輯運算

3.2.2  十進制數字編碼

3.2.3  字符數據編碼

3.2.4  多媒體數據

3.3  數據校驗編碼

3.3.1  奇偶校驗碼

3.3.2  漢明校驗碼

3.3.3  循環冗餘碼校驗碼

3.4  本章小結

習題

第4章  計算機網絡

4.1  概述

4.1.1  計算機網絡的定義

4.1.2  計算機網絡的發展歷史

4.1.3  計算機網絡的組成

4.2  計算機網絡的類別

4.3  計算機網絡的性能

4.3.1  計算機網絡的性能指標

4.3.2  計算機網絡的非性能指標

4.4  計算機網絡體繫結構

4.4.1  OSI參考模型

4.4.2  TCP/IP的體繫結構

4.4.3  網絡互聯設備

4.5  局域網

4.5.1  局域網概述

4.5.2  局域網的體繫結構

4.5.3  MAC層的硬件地址

4.6  Internet基礎

4.6.1  網際協議IPv4

4.6.2  劃分子網和構造超網

4.6.3  地址解釋和地址轉換

4.6.4  域名繫統

4.6.5  網際協議IPv6

4.6.6  Internet的基本服務

4.7  物聯網

4.8  網絡安全

4.8.1  網絡安全問題概述

4.8.2  兩類密碼體制

4.8.3  防火牆與入侵檢測

4.9  本章小結

習題

第5章  大數據技術與應用

5.1  大數據概述

5.1.1  相關概念

5.1.2  大數據發展背景

5.1.3  大數據的基本特征

5.1.4  大數據的典型應用

5.1.5  大數據帶來的思維模式轉變

5.1.6  數據科學

5.1.7  數據處理的基本流程

5.2  數據采集與治理

5.2.1  多源數據采集

5.2.2  數據的預處理

5.3  數據存儲

5.3.1  關繫數據庫

5.3.2  NoSQL數據庫

5.3.3  分布式文件繫統

5.4  大數據計算

5.4.1  概述

5.4.2  MapReduce

5.5  數據分析

5.5.1  概述

5.5.2  數據描述性分析

5.5.3  預測性分析

5.6  數據可視化

5.6.1  概述

5.6.2  數據可視化工具和軟件

5.7  本章小結

習題

第6章  Python概述

6.1  Python的發展和特點

6.2  Python的下載和安裝

6.3  開始使用Python

6.4  Python的集成開發環境

6.5  本章小結

習題

第7章  Python語言基礎

7.1  Python中的對像和變量

7.1.1  Python中的對像

7.1.2  變量和對像引用

7.1.3  標識符

7.2  Python內置基本數據類型

7.2.1  數值數據類型

7.2.2  布爾類型

7.2.3  字符串類型

7.2.4  NoneType

7.2.5  Python類型轉換函數

7.3  運算符和表達式

7.3.1  運算符

7.3.2  表達式

7.4  Python中的函數和模塊

7.4.1  Python常用內置函數

7.4.2  使用Python標準庫模塊

7.5  本章小結

習題

第8章  流程控制

8.1  流程圖

8.2  順序結構

8.3  選擇結構

8.3.1  單分支選擇結構

8.3.2  雙分支選擇結構

8.3.3  多分支選擇結構

8.3.4  選擇結構嵌套

8.3.5  pass語句

8.4  循環結構

8.4.1  for循環

8.4.2  while循環

8.4.3  循環的中途退出

8.4.4  帶else子句的循環

8.4.5  循環嵌套

8.5  本章小結

習題

第9章  Python組合數據類型

9.1  序列類型概述

9.2  列表

9.2.1  創建列表對像

9.2.2  列表訪問

9.2.3  列表遍歷

9.2.4  修改和刪素

9.2.5  列表運算

9.2.6  列表切片

9.2.7  列表方法

9.2.8  列表常用函數

9.2.9  列表推導式

9.3&nbs組

9.3.1 組對像

9.3.2&nbs組訪問和遍歷

9.3.3&nbs組運算

9.3.4  常用方法和函數

9.3.5&nbs組和列表的相互轉換

9.4  字符串

9.4.1  字符串訪問

9.4.2  字符串常用內置函數

9.4.3  字符串內置方法

9.4.4  字符串格式化

9.5  字典

9.5.1  創建字典對像

9.5.2  字典訪問、運算及內置函數

9.5.3  字典對像的常用方法

9.5.4  字典視圖對像及字典遍歷

9.5.5  字典推導式

9.6  集合

9.6.1  創建集合對像

9.6.2  集合運算

9.6.3  集合常用函數和方法

9.6.4  集合推導式

9.7  本章小結

習題

第10章  函數

10.1  函數概述

10.1.1  理解函數概念

10.1.2  函數的作用

10.1.3  Python中函數的分類

10.2  函數的定義和調用

10.2.1  函數定義

10.2.2  函數調用

10.3  函數的參數和返回值

10.3.1  形式參數和實際參數

10.3.2  參數傳遞

10.3.3  默認參數和關鍵字參數

10.3.4  參數類型檢查

10.3.5  函數的返回值

10.4  lambda函數

10.5  遞歸函數

10.6  生成器函數

10.7  Python高階函數

10.8  本章小結

習題

參考文獻

計算機基礎是高等院校學生必修的通識教育課程，對於引導學生深入了解計算機基礎知識、洞悉計算機及信息技術發展、培養計算思維以及銜接後續與專業相關的信息技術類課程都具有非常重要的意義。多年來，大學計算機基礎教育的內容主要以計算機基本概念、操作繫統、辦公軟件等為主要內容，但隨著計算機普及應用的廣度和深度不斷拓展，大數據、雲計算、人工智能等新興信息技術應用飛速發展，學生的知識結構、認知能力和基本的計算機應用能力也在不斷提升。在這樣的背景下，傳統的教學內容以及相應的教材已經明顯不能滿足時代發展對學生在計算機知識、技能、素養、思維方法以及解決問題能力方面的培養要求。在2010年第六屆大學計算機課程報告論壇上，陳國良院士提出將“計算思維能力培養”作為計算機基礎課程教學改革切入點的倡議，*高等學校計算機基礎課程教學指導委員會也建議高校開設相關內容的教學。因此，高校計算機基礎教育勢必要順應時代發展，需要進行相應的改革。
本書編者所在學校自2018年起開始推進計算機基礎課程教學的改革，結合學校不同專業的特點經充分研究論證後，初步制定了三個層次的計算機基礎課程教學體繫，並於2019年開始正式實施。三層次教學體繫中，層次注重學生計算機繫統及網絡技術基礎、程序設計及計算思維、數據科學及數據分析等方面的知識學習和能力培養，面向全校非計算機及信息管理專業學生開設，本書就是為滿足層次課程的教學需要編寫的。本書編者均為參與本層次課程教學的一線教師，並且在章節內容分工上充分考慮各位編者以往的專業課教學經驗和科研經歷。
本書在內容上保留了部分傳統的計算機軟硬件組成及計算機網絡等內容，在此基礎上增加了計算思維、物聯網、大數據技術及應用、Python程序設計等內容。其中，大數據技術與應用部分包括數據采集與治理、數據存儲、大數據計算、數據分析及數據可視化等內容，主要針對學生數據科學及數據分析等方面的知識學習和能力培養。而計算思維能力的培養不能停留在抽像的概念上，對計算思維的培養在一定程度上可以通過學習程序設計、運用計算機科學的基礎概念來分析和解決問題得以實現。本書選取Python作為教學語言，一是Python語言語法簡潔，適合初學者入門； 二是由於Python語言在人工智能、大數據分析和處理、機器學習、雲計算、區塊鏈等諸多領域的應用都非常廣泛，構建了完整豐富的計算生態，學生掌握了Python語言的基礎知識和程序設計思想，可以為今後在不同領域進一步深入學習奠定基礎。由於Python程序設計作為計算機基礎課程教學的一部分內容，課時相對有限，所以在內容上隻涵蓋了Python語言基礎、流程控制、復合數據類型、函數以及常用的標準庫等內容，以滿足學生門程序設計語言學習和初步程序設計思維培養的需要為本，對於一些相對進階的內容，如文件操作、面向對像程序設計方法以及應用於不同專業領域的Python標準庫和第三方庫等內容則未涉及，這部分內容將根據本書在實際教學過程中使用的反饋情況，在後續改版中酌情適當增補。
本書編者均為天津財經大學管理科學與工程學院管理信息繫統繫教師。其中，第1~3章由楊光煜編寫，第4章由劉暢編寫，第5章由劉婧編寫，第6~10章由韓瀛編寫。全書由韓瀛負責統稿。
感謝天津財經大學管理科學與工程學院管理信息繫統繫薛福亮副教授，作為本校計算機基礎課程改革方案的主要策劃和制定者之一，在本書的內容框架、結構編排等方面均提出了很多有價值的建議。感謝清華大學出版社的大力協助，使本書得以順利出版。此外，在本書編寫過程中，我們還參考了很多國內其他高校教授、學者的著作，在此一並表示感謝。
由於編者水平有限且成書時間倉促，書中不足之處在所難免，敬請各位同行和讀者批評指正。

編者
2020年4月