計(jì)算思維導(dǎo)論

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算思維導(dǎo)論》是計(jì)算機(jī)入門課程的最新教材。全書以計(jì)算思維為主線，著重培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題求解能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和人類行為理解能力?！队?jì)算思維導(dǎo)論》是在南方科技大學(xué)和深圳大學(xué)教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多次討論、修改并擴(kuò)充而成，期望拋磚引玉，促進(jìn)計(jì)算思維更加深入地討論與發(fā)展?！　∪珪蟛糠?，一是計(jì)算思維與計(jì)算理論，二是算法基礎(chǔ)和通用語(yǔ)言，三是計(jì)算機(jī)硬件和軟件最小知識(shí)集。在內(nèi)容上共分七章，包括計(jì)算思維基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算理論與計(jì)算模型、算法基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)、計(jì)算文化與計(jì)算機(jī)職業(yè)道德教育等。　　《計(jì)算思維導(dǎo)論》取材豐富，內(nèi)容深入淺出，既可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教材，又可作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教材，還可作為社會(huì)各類培訓(xùn)的計(jì)算機(jī)公共教材。

書籍目錄

第一章計(jì)算思維基礎(chǔ)知識(shí) 1.1科學(xué)與計(jì)算科學(xué) 1.1.1科學(xué)的概念 1.1.2計(jì)算科學(xué)與計(jì)算學(xué)科 1.1.3計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科 1.2思維與科學(xué)思維 1.2.1思維基礎(chǔ) 1.2.2科學(xué)思維 1.2.3科學(xué)思維的分類 1.3計(jì)算思維的概念 1.3.1計(jì)算思維的定義 1.3.2計(jì)算思維的特征 1.3.3計(jì)算思維的本質(zhì) 1.3.4計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)的關(guān)系 1.4計(jì)算思維的應(yīng)用領(lǐng)域 1.4.1生物學(xué) 1.4.2腦科學(xué) 1.4.3化學(xué) 1.4.4經(jīng)濟(jì)學(xué) 1.4.5藝術(shù) 1.5計(jì)算學(xué)科的典型問(wèn)題 1.5.1排序問(wèn)題 1.5.2漢諾塔問(wèn)題 1.5.3國(guó)王的婚姻 1.5.4旅行商問(wèn)題 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 第二章計(jì)算理論與計(jì)算模型 2.1計(jì)算的幾種視角 2.1.1計(jì)數(shù)與計(jì)算 2.1.2邏輯與計(jì)算 2.1.3算法與計(jì)算 2.2計(jì)算理論 2.2.1計(jì)算與計(jì)算過(guò)程 2.2.2可計(jì)算性理論 2.2.3停機(jī)問(wèn)題 2.2.4計(jì)算復(fù)雜性理論 2.2.5問(wèn)題求解的過(guò)程 2.3計(jì)算模型 2.3.1圖靈機(jī) 2.3.2馮·諾依曼機(jī) 2.3.3量子計(jì)算機(jī) 2.3.4生物計(jì)算機(jī) 2.4計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 2.4.1數(shù)理邏輯 2.4.2集合論 2.4.3代數(shù)系統(tǒng) 2.4.4圖論 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 第三章算法基礎(chǔ) 3.1算法的概念 3.1.1算法的起源 3.1.2算法的定義和特征 3.2算法的描述 3.2.1自然語(yǔ)言 3.2.2流程圖 3.2.3偽代碼 3.2.4程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 3.3算法的設(shè)計(jì) 3.3.1窮舉法 3.3.2回溯法 3.3.3遞歸 3.3.4分治法 3.3.5貪心法 3.3.6動(dòng)態(tài)規(guī)劃 3.4算法的評(píng)價(jià)和分析 3.4.1算法的正確性 3.4.2算法的復(fù)雜度 3.5算法中的常用數(shù)學(xué)工具 3.5.1求和 3.5.2遞歸方程求解 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 第四章程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言簡(jiǎn)介 4.1.1機(jī)器語(yǔ)言 4.1.2匯編語(yǔ)言 4.1.3高級(jí)語(yǔ)言 4.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言發(fā)展歷程 4.3命令式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 4.3.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 4.3.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 4.4函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 4.5邏輯式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 4.6標(biāo)記語(yǔ)言和Web開發(fā)語(yǔ)言 4.6.1標(biāo)記語(yǔ)言 4.6.2Web開發(fā)語(yǔ)言 4.7SQL語(yǔ)言 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 第五章計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ) 5.1數(shù)制與運(yùn)算 5.1.1數(shù)制的概念 5.1.2常用的數(shù)制 5.1.3各種數(shù)制的轉(zhuǎn)換 5.1.4計(jì)算機(jī)為什么采用二進(jìn)制 5.2數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與表示 5.2.1存儲(chǔ)容量單位及地址 5.2.2數(shù)值的表示 5.2.3字符的表示 5.2.4漢字的表示 5.2.5聲音的表示 5.2.6圖像的表示 5.3布爾邏輯與門電路 5.3.1布爾邏輯和運(yùn)算 5.3.2門電路 5.3.3組合邏輯電路舉例 5.4計(jì)算機(jī)硬件組成 5.4.1計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 5.4.2中央處理器 5.4.3存儲(chǔ)系統(tǒng) 5.4.4輸入設(shè)備 5.4.5輸出設(shè)備 5.5指令系統(tǒng)及執(zhí)行 5.5.1指令和程序 5.5.2計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程 5.6組網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng) 5.6.1網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí) 5.6.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 5.6.3因特網(wǎng)及應(yīng)用 5.6.4網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ) 5.6.5物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 第六章計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ) 6.1計(jì)算機(jī)軟件概述 6.1.1計(jì)算機(jī)軟件的概念 6.1.2計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展歷史 6.1.3計(jì)算機(jī)軟件的層次結(jié)構(gòu) 6.1.4計(jì)算機(jī)軟件與硬件的關(guān)系 6.2操作系統(tǒng) 6.2.1操作系統(tǒng)的概念 6.2.2常用操作系統(tǒng) 6.2.3協(xié)調(diào)機(jī)器的活動(dòng) 6.2.4競(jìng)爭(zhēng)控制 6.2.5操作系統(tǒng)的計(jì)算思維 6.3辦公軟件 6.3.1文字處理 6.3.2電子表格 6.3.3演示文稿 6.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 6.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 6.4.2關(guān)系模型 6.4.3數(shù)據(jù)挖掘 6.5軟件工程 6.5.1軟件危機(jī) 6.5.2軟件工程定義 6.5.3軟件生存周期 6.5.4軟件工程方法 6.6人工智能 6.6.1人工智能基礎(chǔ) 6.6.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 6.6.3機(jī)器人學(xué) 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 第七章計(jì)算文化與計(jì)算機(jī)職業(yè)道德教育 7.1計(jì)算文化 7.1.1計(jì)算文化與專業(yè)素質(zhì) 7.1.2人類對(duì)計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí) 7.1.3計(jì)算文化歷史：其人其事 7.1.4計(jì)算機(jī)發(fā)展的啟示 7.2網(wǎng)絡(luò)文化 7.2.1網(wǎng)絡(luò)文化概述 7.2.2網(wǎng)絡(luò)文化消費(fèi) 7.2.3人肉搜索與自組織理論 7.2.4網(wǎng)絡(luò)輿情分析與引導(dǎo) 7.2.5社會(huì)計(jì)算與平行系統(tǒng) 7.3計(jì)算機(jī)職業(yè)道德教育 7.3.1道德和職業(yè)道德 7.3.2計(jì)算機(jī)倫理與網(wǎng)絡(luò)倫理 7.3.3計(jì)算機(jī)知識(shí)產(chǎn)權(quán) 7.3.4網(wǎng)絡(luò)隱私與自由 7.3.5計(jì)算機(jī)犯罪 本章小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn) 索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   當(dāng)然，死鎖的出現(xiàn)是一種巧合，但是只要出現(xiàn)了就會(huì)影響整個(gè)操作系統(tǒng)的運(yùn)行，為了避免死鎖，我們必須弄清楚死鎖出現(xiàn)的原因。只有滿足以下全部條件才會(huì)出現(xiàn)死鎖： ①互斥條件：存在對(duì)不可共享資源的競(jìng)爭(zhēng)。 ②請(qǐng)求和保持條件：一個(gè)進(jìn)程接受了某些資源后，稍后還將請(qǐng)求其他的資源。 ③不剝奪條件：進(jìn)程已獲得的資源，在使用完之前，不被外力剝奪。 ④環(huán)路等待條件：進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)，出現(xiàn)互相等待其他進(jìn)程已獲得資源。 確定這些死鎖必要條件的意義在于只要其中任何一個(gè)條件不成立，就可以避免死鎖的發(fā)生。比如一次將資源全部分配（摒棄“請(qǐng)求和保持條件”），或者當(dāng)請(qǐng)求的資源得不到滿足時(shí)，釋放已分配的資源（摒棄“不剝奪條件”），或者對(duì)資源的申請(qǐng)必須按一定順序進(jìn)行（摒棄“環(huán)路等待條件”），通過(guò)上述措施可預(yù)防死鎖。 將不可共享的資源轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒蚕淼馁Y源也是解決死鎖問(wèn)題的方法之一。例如，假定出問(wèn)題的資源是打印機(jī)上，各種進(jìn)程都請(qǐng)求使用它。每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程請(qǐng)求打印機(jī)時(shí)，操作系統(tǒng)都批準(zhǔn)這個(gè)請(qǐng)求。但是，操作系統(tǒng)不是把這個(gè)進(jìn)程連接到打印機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上，而是連接到一個(gè)“虛構(gòu)”的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序上，該驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒁蛴〉男畔⒋娣旁诤Ａ看鎯?chǔ)器中，而不把它們發(fā)送到打印機(jī)上。于是每個(gè)進(jìn)程都認(rèn)為它訪問(wèn)了打印機(jī)，所以能正常工作。當(dāng)打印機(jī)可用時(shí)，操作系統(tǒng)可以把數(shù)據(jù)從海量存儲(chǔ)器傳送到打印機(jī)。這樣，操作系統(tǒng)通過(guò)建立多個(gè)虛構(gòu)的打印機(jī)把不可共享的資源變成好像是可共享的了。這種保存數(shù)據(jù)供以后在合適的時(shí)候輸出的技術(shù)稱為假脫機(jī)，它在各種規(guī)模的機(jī)器里都很流行。 在應(yīng)對(duì)死鎖的策略上，通常采用不予理睬、檢測(cè)修復(fù)、靜態(tài)防止和動(dòng)態(tài)避免四種?？傮w說(shuō)來(lái)，檢測(cè)修復(fù)與動(dòng)態(tài)避免兩種策略成本（指實(shí)現(xiàn)的程序復(fù)雜性成本和運(yùn)行時(shí)的時(shí)間成本）過(guò)高，很難在實(shí)際系統(tǒng)中采用。而不予理睬與靜態(tài)防止是較為合理的策略。例如，通過(guò)對(duì)CPU、內(nèi)存實(shí)施可搶占的靜態(tài)防止策略，對(duì)磁盤、打印機(jī)等實(shí)施假脫機(jī)的共享，有效防止了在CPU、內(nèi)存、磁盤和打印機(jī)上因競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生死鎖的可能。對(duì)于一些軟件資源，則實(shí)施按照規(guī)定順序請(qǐng)求，從而防止在這些資源上發(fā)生死鎖，而對(duì)剩下的其他資源因競(jìng)爭(zhēng)造成的死鎖就不予理睬了。 現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)生死鎖的頻率相對(duì)人們的期望值來(lái)說(shuō)還是比較高的。例如，用過(guò)Windows和Linux操作系統(tǒng)的用戶幾乎沒有不遇上死鎖的。解決死鎖的辦法也很簡(jiǎn)單：重新啟動(dòng)系統(tǒng)或者停止部分進(jìn)程，至于重啟或停止進(jìn)程所造成的不良后果則由用戶自己承擔(dān)。

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