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第一部分 计算机科学概论1

第1章 计算机发展历史3

1.1 计算机的史前时代3

1.1.1 石头计算到算盘3

1.1.2 计算尺和计算器4

1.2 机械式计算机6

1.2.1 契克卡德计算机6

1.2.2 帕斯卡加法机6

1.2.3 莱布尼茨乘法机7

1.2.4 “编织”的程序7

1.2.5 差分机和分析机9

1.3 从机械到电子的进程10

1.3.1 穿孔制表机10

1.3.2 电子文明的曙光——电子二极管、三极管11

1.3.3 冲击最后的技术壁垒12

1.4 电子计算机发展历史15

1.4.1 电子管计算机15

1.4.2 晶体管计算机17

1.4.3 集成电路计算机18

1.4.4 大规模集成电路计算机19

1.4.5 第五代计算机22

1.4.6 总结22

1.5 奠定现代计算机理论基础的重要人物和思想23

1.5.1 布尔及逻辑代数23

1.5.2 香农及计算机开关电路23

1.5.3 图灵及图灵机、图灵测试24

1.5.4 阿塔纳索夫及ABC计算机28

1.5.5 维纳及计算机设计五原则29

1.5.6 冯·诺依曼及冯·诺依曼结构30

1.6 计算机发展趋势及新技术32

1.6.1 云计算32

1.6.2 物联网36

1.6.3 CPS40

1.6.4 新型人机交互技术41

1.7 小结44

习题44

第2章 计算机组成与工作原理47

2.1 数据的表示与基本运算47

2.1.1 进位计数制及其转换47

2.1.2 数值数据的表示50

2.1.3 非数值数据的表示57

2.1.4 数据的基本运算60

2.2 计算机系统的基本组成67

2.2.1 计算机系统的硬件组成68

2.2.2 计算机系统的软件组成76

2.3 计算机系统的工作过程78

2.4 小结80

习题80

第3章 操作系统83

3.1 操作系统概述83

3.1.1 操作系统概念83

3.1.2 操作系统历史85

3.1.3 操作系统结构86

3.2 操作系统的功能模块87

3.2.1 用户界面87

3.2.2 进程管理88

3.2.3 存储管理94

3.2.4 文件管理99

3.2.5 I/O管理99

3.3 常见操作系统99

3.4 小结101

习题102

第4章 计算机网络104

4.1 计算机网络概述104

4.1.1 计算机网络起源104

4.1.2 计算机网络定义106

4.2 网络分类107

4.2.1 按距离分107

4.2.2 按网络功能分109

4.3 网络服务模型110

4.3.1 终端网络模型110

4.3.2 C/S模型110

4.3.3 P2P网络模型111

4.4 计算机网络体系结构111

4.4.1 ISO/OSI111

4.4.2 TCP/IP113

4.5 网络互联和Internet115

4.5.1 Internet概述117

4.5.2 IP地址117

4.5.3 Internet提供的服务120

4.6 小结122

习题123

第二部分 C语言程序设计基础125

第5章 引言127

5.1 C语言的发展过程127

5.2 C语言的特点127

5.3 简单的C语言程序129

5.4 C语言程序的结构131

5.5 C程序设计语言的执行132

5.5.1 源程序翻译132

5.5.2 链接目标程序133

5.5.3 集成开发工具134

5.6 小结135

习题135

第6章 基本的程序语句137

6.1 基本数据类型及取值范围137

6.2 标识符、变量和常量141

6.2.1 标识符141

6.2.2 变量和常量141

6.3 基本运算符、表达式及运算的优先级147

6.3.1 算术运算符及算术表达式148

6.3.2 关系运算符及关系表达式153

6.3.3 逻辑运算符及逻辑表达式154

6.3.4 条件运算符156

6.3.5 逗号表达式156

6.3.6 数据类型的转换157

6.3.7 复杂表达式的计算顺序158

6.3.8 C语言的基本语句结构160

6.4 标准输入／输出函数简介161

6.4.1 格式化输出函数printf（）161

6.4.2 格式化输入函数seanf（）166

6.4.3 字符输出函数170

6.4.4 字符输入函数171

6.5 程序范例173

6.6 小结175

习题175

第7章 分支结构182

7.1 if结构182

7.1.1 if语句182

7.1.2 if_else语句184

7.1.3 if语句的嵌套187

7.2 switch结构190

7.2.1 switch语句190

7.2.2 break语句在switch语句中的作用192

7.3 程序范例195

7.4 小结202

习题202

第8章 循环结构210

8.1 for语句210

8.2 while语句218

8.3 do_while语句223

8.4 用于循环中的break语句和continue语句226

8.5 循环结构的嵌套230

8.6 goto语句231

8.7 程序范例234

8.8 小结238

习题238

第9章 函数247

9.1 函数的概念247

9.1.1 函数的定义247

9.1.2 函数的声明和调用248

9.1.3 函数的传值方式249

9.2 变量的作用域和存储类型251

9.3 内部函数与外部函数255

9.4 预处理257

9.4.1 宏定义257

9.4.2 文件包含260

9.5 综合范例261

9.6 小结265

习题265

第三部分 仿真及计算工具271

第10章 Matlab基础273

10.1 Matlab概述273

10.1.1 Matlab的基本特点273

10.1.2 Matlab应用领域274

10.1.3 Matlab界面274

10.1.4 基本命令277

10.2 Matlab语言基础278

10.2.1 基本概念278

10.2.2 向量283

10.2.3 矩阵286

10.2.4 矩阵的建立286

10.3 Matlab编程288

10.3.1 m文件综述289

10.3.2 m文件的编辑289

10.3.3 m脚本文件290

10.3.4 m文件调试291

10.3.5 路径设置291

10.3.6 分支语句292

10.3.7 循环语句293

10.3.8 m函数文件294

10.4 小结298

习题299

第11章 Matlab应用301

11.1 Matlab在高等数学中的应用301

11.1.1 符号运算301

11.1.2 多项式304

11.1.3 函数极限306

11.1.4 函数求导307

11.1.5 函数积分308

11.1.6 级数运算308

11.1.7 矩阵及线性方程组310

11.1.8 方程求根315

11.2 Matlab绘图316

11.2.1 二维图形316

11.2.2 三维曲线图320

11.2.3 三维曲面图320

11.2.4 隐函数绘图322

11.3 Matlab图像处理324

11.3.1 图像基础324

11.3.2 图像的读和写324

11.3.3 图像的显示325

11.4 小结326

习题326

第12章 Matlab交互式仿真328

12.1 计算机仿真技术328

12.2 Simulink基础329

12.2.1 Simulink特点329

12.2.2 Simulink的工作环境329

12.2.3 Simulink仿真基本步骤330

12.3 模型的创建331

12.3.1 模型概念331

12.3.2 模型的建立333

12.4 仿真配置334

12.5 执行仿真334

12.6 小结335

习题335

第13章 Mathematica基础及其应用336

13.1 Mathematica基础336

13.1.1 Mathematica简介336

13.1.2 Mathematica的使用和操作336

13.1.3 Mathematica的输入337

13.2 数值计算338

13.2.1 算术运算338

13.2.2 常用数学函数339

13.3 常量、变量和表达式340

13.3.1 使用前面的结果340

13.3.2 常量和变量340

13.3.3 对象与对象列表340

13.3.4 表达式341

13.3.5 符号运算341

13.4 符号数学342

13.4.1 函数极限342

13.4.2 微分342

13.4.3 积分343

13.4.4 求和与求积343

13.4.5 解方程344

13.5 函数作图345

13.5.1 基本绘图方法345

13.5.2 三维曲面绘图346

13.5.3 等高线和密度线346

13.6 小结347

习题348