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第1章 认识计算文化与计算思维1

1.1计算与计算机科学1

1.1.1计算工具的发展史1

1.1.2计算文化和计算机科学3

1.2计算思维3

1.2.1计算3

1.2.2计算思维的概念4

1.2.3计算思维中的思维方式7

1.2.4计算思维的本质9

1.3计算模型与计算机11

1.3.1图灵机11

1.3.2冯·诺依曼机12

1.3.3计算机的发展13

1.3.4计算机的特点16

1.3.5计算机的分类16

1.4新的计算模式18

基础知识练习20

能力拓展与训练20

第2章0和1的思维——信息在计算机内的表示21

2.1信息与信息技术21

2.1.1信息的概念21

2.1.2信息技术22

2.2数值的表示22

2.3字符编码29

2.4汉字编码30

2.5多媒体信息的表示33

2.5.1多媒体技术的基本概念33

2.5.2多媒体处理的关键技术33

2.5.3多媒体应用中的媒体元素35

2.5.4多媒体计算机的组成与应用40

2.5.5移动多媒体终端42

基础知识练习42

能力拓展与训练43

第3章 系统思维——计算机系统基础44

3.1计算机系统44

3.1.1计算机硬件系统45

3.1.2问题求解与计算机软件系统47

3.1.3计算机的基本工作原理48

3.2微型计算机的硬件系统49

3.2.1总线50

3.2.2中央处理器（CPU）51

3.2.3内存储器52

3.2.4系统主板53

3.2.5外存储器54

3.2.6输入设备56

3.2.7输出设备57

3.2.8微型计算机的主要性能指标和分类59

3.3计算机的启动过程59

3.4操作系统61

3.4.1操作系统概述61

3.4.2常用的操作系统62

3.4.3操作系统的管理功能64

3.4.4文件系统66

3.4.5操作系统中的计算思维69

3.5软件系统中的交互方式70

3.5.1操作系统中的交互方式70

3.5.2应用软件中的交互方式72

3.6软件工程74

3.6.1软件工程概念74

3.6.2软件生命周期76

3.6.3软件工程方法79

基础知识练习85

能力拓展与训练86

第4章 算法思维90

4.1算法的概念90

4.1.1什么是算法90

4.1.2算法的分类91

4.1.3算法应具备的特征92

4.2算法的设计与分析92

4.2.1问题求解的步骤92

4.2.2数学建模94

4.2.3算法的描述95

4.2.4常用的算法设计策略98

4.2.5算法分析109

4.3算法的实现——程序设计语言111

4.3.1程序设计语言的分类111

4.3.2语言处理程序112

4.3.3常用的高级语言113

基础知识练习116

能力拓展与训练117

第5章 程序思维——程序设计基础（Python）120

5.1 Python起步120

5.1.1 Python的版本与环境搭建121

5.1.2 Python的开发环境122

5.1.3使用pip管理Python扩展库128

5.2 Python编程基础129

5.2.1标识符和关键字129

5.2.2程序的书写规则130

5.2.3基本的输入和输出131

5.2.4常量、变量和对象133

5.3常用数据类型：数字、字符串和布尔型135

5.3.1数字类型135

5.3.2数字类型的运算136

5.3.3字符串类型140

5.3.4字符串类型的运算141

5.3.5布尔类型146

5.4数据类型：列表146

5.4.1列表146

5.4.2列表基本操作146

5.5数据类型：元组151

5.5.1元组151

5.5.2元组基本操作151

5.6数据类型：字典154

5.6.1字典154

5.6.2字典基本操作154

5.7数据类型：集合158

5.7.1集合158

5.7.2集合基本操作158

5.8运算符和表达式160

5.8.1运算符160

5.8.2表达式163

5.9程序设计语言的基本控制结构163

5.9.1顺序结构164

5.9.2选择结构165

5.9.3循环结构170

5.9.4异常处理语句175

5.10函数与模块182

5.10.1函数的定义183

5.10.2函数的调用184

5.10.3变量的作用域188

5.10.4导入模块190

5.10.5 Python标准库中的常用模块191

5.10.6查看Python模块和函数帮助文档的方法196

5.11常用算法策略的Python实现199

5.12图形界面与图形绘制208

5.12.1常用Python GUI库208

5.12.2 tkinter入门209

5.12.3绘图模块turtle的使用212

5.13文件217

5.13.1打开和关闭文件217

5.13.2读写文本文件218

5.13.3读写二进制文件221

基础知识练习221

能力拓展与训练225

第6章 数据思维——数据的组织、管理与挖掘226

6.1数据的组织和管理226

6.1.1数据结构226

6.1.2文件系统和数据库232

6.2挖掘数据的潜在价值——数据仓库与数据挖掘235

6.2.1大数据235

6.2.2数据挖掘237

6.2.3数据仓库238

基础知识练习240

能力拓展与训练240

第7章 网络化思维241

7.1计算机网络的基本知识241

7.1.1计算机网络的基本概念241

7.1.2计算机网络的传输介质244

7.1.3计算机网络的拓扑结构246

7.1.4计算机网络协议249

7.1.5计算机网络设备251

7.1.6局域网253

7.2 Internet概述254

7.2.1 Internet的形成与发展254

7.2.2 Internet在中国的发展255

7.2.3 Internet提供的主要服务255

7.2.4 Internet基本技术257

7.2.5物联网262

基础知识练习263

能力拓展与训练263

第8章 伦理思维——信息安全与信息伦理267

8.1信息安全267

8.1.1信息安全的概念267

8.1.2计算机病毒及其防范267

8.1.3网络安全270

8.1.4数据加密272

8.2信息伦理273

8.2.1信息伦理的产生273

8.2.2信息伦理准则与规范274

8.2.3计算机伦理、网络伦理与信息产业人员道德规范275

8.2.4知识产权278

基础知识练习280

能力拓展与训练280

附录284

参考文献286