信号在生活中无处不在，比如电话语音、无线WiFi信号、鸟鸣、汽车振动、雷达波、心脏跳动、爆炸声、地震波、监控图像或视频、网络流量。通过信号，人们可以获得许多有用的信息，如系统状态（如心脏状态、呼吸情况、发动机运行状态）、异常信息（如系统报警、异常、错误、故障），建立更多的社会联系方式，方便生活，如北斗导航为出租车业务提供了定位、跟踪等服务，蓝牙通信方式省去了多余的导线。然而，人们在享受着现代科技带来的便捷的同时，是否思考了信息是怎么随着信号从一端传递到另一端的呢？这个过程涉及了许多技术原理，如信号的识别、降噪、编码、压缩、载波、增强、传输、滤波、解码等过程，实现这些环节就离不开信号的分析、处理。

信号分析和处理是一门数学理论较深、实践性较强的课程，同时，它也是许多工程应用的基础，比如医学诊断、故障检测、资源勘探、控制系统。在计算机领域，它可用于实现数据压缩、图像变换、聚类分析、语音识别。然而，当前信号处理教材多侧重于电子、通信、自动化领域，对没有相关学科基础的计算机专业学生来讲，具有一定的难度，因此，需要反复询问、阅读和编程实践加以理解和体会。信号分析和处理方法来源于工程实践，也将服务于工程应用。

本书结合了计算机领域的应用问题，为适应计算机科学专业的本科生而编写的，主要内容包括：绪论、信号的时域分析、信号的频域分析、Z变换、随机信号、滤波器和自适应滤波器。

第1章简介了信号、信息、系统概念和性质，及信号的分类。然后介绍了三个典型的应用领域。最后采用图示的方式概括了本书的知识要点和结构。

第2章描述了连续和离散信号的时域分析，介绍了信号的平移、缩放、翻摺运算。随后介绍了信号的卷积运算、相关性分析以及信号的脉冲分解和正交分解。

第3章阐述了连续和离散信号的频域分析，介绍了傅里叶级数、傅里叶变换以及它们的性质。然后，描述了傅里叶级数和傅里叶变换的关系，重点阐述了离散傅里叶变换。最后，介绍了拉普拉斯变换、快速傅里叶变换算法（FFT）、连续系统。

第4章介绍了能谱与功率谱的定义和相关概念。

第5章介绍了从模拟信号转变为数字信号的过程，阐述了采样定理，并依据采样过程推导了采样信号的频率。

第6章阐述了Z变换的目的和意义，描述了系统和方程的关系、Z变换和Z反变换的定义。介绍了Z变换和傅里叶变换之间的关系、Z变换的应用。

第7章描述了随机信号的基本概念、统计特性以及随机信号的时域和频域分析方法。随后介绍了几种典型的随机信号。

第8章介绍了滤波器的概念与分类、模拟滤波器的设计和类型，然后介绍了巴特沃斯低通滤波器和切比雪夫低通滤波器。同时，本章也介绍了数字滤波器的分类和设计方法，描述了有限冲击响应和无限冲击响应两种数字滤波器。

附录部分给出了常见函数的傅里叶变换、Z变换、常见窗函数、常见的Matlab代码以及中英文对照表。