前    言

　　《计算机科学导论》是计算机专业学生进入大学学习的第一门专业基础课程，其目的在于用统一的思想，认识计算机学科的本质，并对计算机学科进行系统化和科学化的阐述。本书根据教育部高教司主持评审的《中国计算机科学与技术学科教程2002》组织编写，并参照ACM和IEEE Computing Curricula 2005，用逻辑严密的讲授方式将读者引入计算机学科各个富有挑战性的领域之中。本书介绍了计算机体系结构与组织、程序设计语言、程序设计基础、算法与复杂性、信息管理、软件工程、操作系统、网络计算、图形学和可视化计算、人机交互、离散结构、数值计算科学、智能系统、社会和职业问题等知识，力求使读者对所学专业有比较深入的了解，树立专业学习的责任感和自豪感。

　　本书要求读者了解计算机科学与技术方法论产生的背景、定义、内容和意义；了解计算学科的历史、计算学科的定义、根本问题；了解计算学科中的抽象、理论和设计3个过程及其内在联系；掌握计算学科各主要领域的基本内容及其相应的课程设置、计算学科中的核心概念、数学方法、系统科学方法、社会和职业问题等内容。为读者正确认知计算学科提供方法，为今后深入学习计算机课程做好铺垫。

　　本书是在《计算机科学导论》(第2版)的基础上进行修订的，主要修订的内容有：第1章增加了计算的起源、中国计算机发展简史、社会信息化的挑战、计算机产业等内容。第2章增加了多核技术等内容。第3章增加了高级语言的数据表示手段、声明和类型、抽象机制等内容。第4章增加了程序设计的基本方法要素、程序设计风格、程序设计举例等内容。第5章增加了问题、算法、算法描述和程序、算法设计策略、并行算法等内容。第6章增加了信息模型、数字图书馆、数据库的社会影响等内容。第7章修改了基于构件的计算、软件过程等。第8章修改了并发性、调度与分派、实时和嵌入式系统、容错、系统性能评价等内容。第9章修改了TCP/IP协议等内容。第10章修改了图形通信、几何建模、计算机动画等内容。第11章修改了简单图形用户界面的创建、以人为中心的软件评价、以人为中心的软件开发、图形用户界面的设计、图形用户界面的程序设计、多媒体系统的人机交互等内容。第12章修改了数理逻辑等内容。第13章修改了高性能计算、数值分析、运筹学、数学建模与计算机模拟等内容。第14章修改了知识及推理等内容。第15章修改了信息技术的社会环境、分析方法和分析工具以及团队等内容。

　　本书共15章，每章的主要内容如下：

* 第1章介绍了计算的起源、计算机的产生和发展阶段、中国计算机的发展历程、计算机的应用领域和发展趋势、计算学科的基本知识、计算机科学与技术学科的知识体系、计算机科学与技术学科的教育、信息化社会的挑战和计算机产业的发展。

* 第2章介绍了数值数据的表示和计算、非数值数据的编码、数字逻辑与数字系统、数据的机器编码、微型计算机系统的组成、存储系统的组织结构、基本的输入/输出系统、计算机系统的分类、多核技术、高性能计算机、并行计算机、网络计算机、分布式系统。

* 第3章介绍了计算机程序设计语言、编译原理的基本知识。

* 第4章介绍了程序设计的基础知识、结构化程序设计方法和面向对象程序设计方法的思想、几种基本的数据结构、程序设计风格的重要性、基本的查找和排序方法。

* 第5章介绍了算法的概念和特性、算法的描述工具、评价、算法设计策略、分布式算法、可计算性理论基础、NP问题、自动机理论、加密算法、几何算法、并行算法等。

* 第6章介绍了信息系统概念、数据库系统基本概念、关系数据库概念、数据库查询语言、关系数据库设计、数据库管理、常用数据库管理系统、数据库新发展。

* 第7章介绍了软件危机、软件工程、软件生命周期的概念、软件开发模型、软件开发方法、软件质量评价和保证体系、软件项目管理、软件评审、软件可靠性、软件容错、软件环境。

* 第8章介绍了操作系统的发展历史、操作系统的分类、操作系统概念、操作系统的功能、操作系统的体系结构、常用主流操作系统、操作系统的新发展。

* 第9章介绍了数据通信的方式、传输方式、计算机网络的体系结构、Internet和TCP/IP协议、Web和浏览器、网络管理、网络安全机制、网格计算。

* 第10章介绍了图形系统、图形学基本概念、计算机视觉和可视化、图形用户界面的程序设计、虚拟现实。

* 第11章介绍了人机交互技术基础、人机交互模型、人机系统交互界面的构架、人机界面的设计原则和步骤、数据交互、语音交互、图像交互、行为交互、多媒体系统的人机交互、多媒体技术等。

* 第12章介绍了离散结构的研究对象及主要内容、数理逻辑与简单推理、集合论基础知识、图论基本知识、代数结构、离散概率。

* 第13章介绍了高性能计算、数值分析、运筹学、数学建模与计算机模拟。

* 第14章介绍了人工智能系统的概念、知识表示及推理、搜索技术、自然语言处理、智能计算、机器学习的基本概念。

* 第15章介绍了计算的社会背景、道德分析的方法和工具、职业和道德责任、基于计算机系统的风险与责任、团队合作、知识产权、隐私与公民自由、计算机犯罪、哲学框架。

　　本书通过对计算机科学的核心内容做概括性介绍，使读者能深刻地理解计算机系统的信息处理功能本质，掌握数据表达和数据加工表达的层次方法，了解计算机系统的功能组成，认识计算机科学对人类社会的重要推动作用。

　　由于本书涉及的内容繁多，各高校任课教师可根据读者的情况，在讲授本书时适当调整学时；对其中一些章节也可以根据各高校的实际情况选用。本书配备有电子教案，任课教师可以根据学生的实际情况修改。

　　本书由瞿中、熊安萍、蒋溢编著。研究生王正勇、李楠、马庆伟、高腾飞、张庆庆以及本科生周佩玲、王金如、陈虹志、彭邦圣、李文婷、吉红霞、赵凯强、喻晓畅、李鑫、李都、杨强、刘玲丽、倪礼等查阅了大量的资料，参与了文字录入，并对书中的实例及图表做了大量的工作。本书的顺利出版，得到了各级领导的大力支持和帮助，也得到了计算机教育界许多同行的关心，在此一并致谢。

　　由于计算机科学与技术发展迅速和编者水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者特别是同行专家们批评指正。在使用本书时如遇到什么问题，或者有好的意见和建议，请与作者联系，联系方式：quzhong@hotmail.com。

　　                                                              作  者