计算思维与大学计算机基础

本书以计算思维为切入点，阐述清晰，图文并茂，重点突出，通俗易懂。内容安排层层推进，紧密联系，易于读者掌握。重难点内容均配有教学视频讲解，配套教学大纲、教学课件、习题答案等。各章配有选择题、判断题、填空题、简答题及综合应用题等，帮助读者巩固所学知识。可作为高等院校计算机专业及非计算机专业的教材，也可作为学习应用技术的参考书。本书配套试题汇编，读者可结合使用，方便学练结合。

 

本书详细介绍了信息技术基础，包括信息与信息社会，计算机的起源、应用与发展，计算机内部数据的表示，计算机系统和微型计算机系统；着重介绍了计算思维的相关知识，包括算法表示及算法复杂性分析、数据结构、程序设计及基本控制结构、面向对象技术等；详细介绍了新一代信息技术，包括物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链、移动互联网、虚拟现实、智能制造与智慧城市的基本概念，并对其应用领域进行了说明；介绍了传统关系数据库的基本理论及NoSQL数据库的基本知识。为提高读者的计算机操作能力，本书还讲解了Windows 10操作系统和Office 2016办公软件。同时，本书还介绍了计算机网络基础与网页设计、数字多媒体技术及信息安全等内容。 全书共分11章。第1～4章为基础理论篇，介绍信息技术基础、计算思维、新一代信息技术、数据库管理系统；第5～8章为操作篇，介绍Windows 10、Word 2016、Excel 2016、PowerPoint 2016的功能及重要操作；第9～11章为网络及数字媒体应用篇，介绍计算机网络基础、数字多媒体技术及信息安全的基本概念。 本书适合作为高等院校非计算机专业的“大学计算机基础”公共课教材，也适合广大信息技术爱好者和职场办公人员使用。

邵增珍，男，1976年8月生，CCF高级会员，ACM会员，山东省人工智能学会会员，工学博士，博士后（西南交大），教授，山东师范大学硕士生导师；研究方向包括：智能物流及物流优化、计算智能、大数据处理与分析技术、嵌入式开发与WSN等。现为山东女子学院数据科学与计算机学院教师，数据分析与预测实验室主任，软件工程专业学科带头人。

第1章信息技术基础1

1.1信息与信息社会1

1.1.1信息与数据1

1.1.2信息技术、信息社会与信息经济3

1.1.3计算机文化4

1.2计算机的起源、应用与发展5

1.2.1计算机的起源5

1.2.2计算机发展的四个阶段6

1.2.3我国计算机的发展状况8

1.2.4计算机的特点及分类8

1.2.5计算机的应用领域11

1.2.6计算机的发展趋势14

1.3计算机内部数据的表示15

1.3.1数制及其转换15

1.3.2数据的存储单位19

1.3.3数值数据的表示20

1.3.4文字数据的表示21

1.3.5图形、图像和视频数据的表示23

1.3.6声音数据的表示25

1.3.7数据压缩技术25

1.4计算机系统26

1.4.1计算机硬件系统26

1.4.2计算机软件系统29

1.4.3计算机工作原理32

1.5微型计算机系统33

1.5.1微型计算机的分类33

1.5.2微型计算机的主要性能指标33

1.5.3常见的微型计算机硬件设备35

1.5.4微型计算机常见总线标准与主板41

1.6本章小结42

习题143

第2章计算思维与计算机基础理论46

2.1计算思维概述46

2.1.1计算思维的基本概念46

2.1.2计算思维的本质及特征47

2.1.3计算思维的应用领域48

2.2算法表示及算法复杂性分析50

2.2.1算法50

2.2.2算法的表示方法51

2.2.3算法设计要求及复杂度分析54

2.2.4解决问题的常用算法55

2.3数据结构57

2.3.1数据结构的基本概念57

2.3.2基本数据结构57

2.4程序设计及基本控制结构59

2.4.1程序及模型构建59

2.4.2程序设计的一般步骤60

2.4.3结构化程序设计及三种基本控制结构60

2.5面向对象技术62

2.5.1程序设计方法概述62

2.5.2面向对象程序设计方法63

2.5.3面向对象程序设计的三类模型65

2.6本章小结65

习题266

 

第3章新一代信息技术70

3.1物联网70

3.1.1物联网的基本概念70

3.1.2物联网的关键技术71

3.1.3物联网的体系结构73

3.1.4物联网的应用及未来发展73

3.2大数据73

3.2.1大数据的基本概念73

3.2.2大数据的基本特征74

3.2.3产生大数据的基础75

3.2.4大数据技术应用76

3.2.5大数据带来的社会问题76

3.3云计算77

3.3.1云计算的基本概念77

3.3.2云计算的优势及关键技术79

3.3.3云计算的应用及面临的挑战80

3.4人工智能81

3.4.1人工智能的基本概念81

3.4.2人工智能的发展82

3.4.3人工智能的应用领域82

3.5区块链84

3.5.1区块链的基本概念84

3.5.2区块链的起源与发展84

3.5.3区块链的分类及特点84

3.5.4区块链的关键技术85

3.5.5区块链的应用及未来发展86

3.6移动互联网86

3.6.1移动互联网的概念86

3.6.2移动互联网的关键技术87

3.6.3移动互联网的应用领域87

3.6.4移动互联网的未来发展趋势88

3.7虚拟现实88

3.7.1虚拟现实的概念88

3.7.2虚拟现实技术的特点89

3.7.3虚拟现实系统的分类90

3.7.4虚拟现实系统90

3.7.5虚拟现实的应用领域91

3.8智能制造与智慧城市92

3.8.1数字经济的基本概念92

3.8.2智能制造93

3.8.3智慧城市93

3.9本章小结93

习题393

第4章数据库管理系统96

4.1数据库的基本概念96

4.1.1数据库技术的产生与发展96

4.1.2数据库的基本概念96

4.1.3数据模型97

4.1.4数据库的基本操作98

4.2关系模型与关系数据库98

4.2.1关系模型和关系数据库98

4.2.2关系运算100

4.2.3SQL语句102

4.2.4Access 2016简介106

4.3N0SQL数据库106

4.3.1N0SQL106

4.3.2常用的N0SQL数据库107

4.4本章小结113

习题4113

第5章Windows 10操作系统117

5.1操作系统的基础理论117

5.1.1操作系统简介117

5.1.2操作系统的发展及分类119

5.1.3常用的操作系统121

5.2Windows 10基础知识123

5.2.1Windows 10基础123

5.2.2Windows 10基本操作工具: 鼠标和键盘125

5.3Windows 10的术语及基本操作126

5.3.1桌面的概念及组成126

5.3.2Windows术语127

5.3.3Windows的基本设置131

5.4Windows 10的文件和文件夹管理137

5.4.1文件和文件夹137

5.4.2文件和文件夹的基本操作138

5.4.3磁盘管理及操作139

5.5控制面板的使用140

5.5.1系统和安全140

5.5.2网络和Internet141

5.5.3硬件和声音142

5.5.4程序145

5.5.5用户账户146

5.5.6外观和个性化147

5.5.7时钟和区域150

5.6Windows 10附件152

5.6.1记事本和写字板152

5.6.2画图152

5.6.3计算器152

5.6.4娱乐153

5.7本章小结154

习题5154

第6章Word 2016的应用158

6.1Office 2016概述158

6.1.1Office 2016的界面结构158

6.1.2Office 2016的Backstage视图159

6.1.3Office 2016界面的个性化定制160

6.1.4Office 2016的文档操作161

6.2Word 2016简介162

6.2.1Word 2016的主要功能162

6.2.2Word 2016的窗口组成163

6.3Word 2016的基本操作163

6.3.1Word 2016的文档视图163

6.3.2文档的编辑165

6.3.3文档的修改与编辑166

6.3.4查找和替换168

6.3.5文档校对169

6.3.6撤销与恢复170

6.4文档格式化171

6.4.1设置字符格式171

6.4.2设置段落格式172

6.4.3项目符号和编号172

6.4.4分页、分节和分栏173

6.4.5页眉、页脚和页码174

6.4.6边框和底纹175

6.4.7样式和模板176

6.4.8版面设计176

6.5制作表格179

6.5.1创建表格179

6.5.2编辑表格179

6.5.3格式化表格180

6.5.4表格计算与排序181

6.6图文混排182

6.6.1插入剪贴画和图片182

6.6.2图片格式化和图文混排183

6.6.3插入和编辑艺术字185

6.6.4绘制图形185

6.6.5文本框185

6.6.6插入数学公式185

6.7文档保护185

6.7.1防止文档内容丢失185

6.7.2保护文档安全186

6.8文档打印187

6.9Word 2016的高#级应用187

6.9.1邮件合并187

6.9.2目录187

6.9.3审阅和修订文档188

6.10本章小结188

习题6188

第7章Excel 2016的应用192

7.1Excel 2016概述192

7.1.1Excel 2016的主要功能192

7.1.2Excel 2016的窗口组成192

7.1.3工作簿和工作表193

7.1.4单元格/单元格区域、行/列194

7.2Excel 2016的基本操作195

7.2.1输入和编辑数据195

7.2.2批注198

7.3数据格式化198

7.3.1工作表的格式化198

7.3.2文本的格式设置199

7.3.3Excel的数据格式199

7.4公式及函数应用200

7.4.1公式中的运算符及优先级200

7.4.2相对引用、绝#对引用和混合引用201

7.4.3函数调用202

7.4.4公式的出错信息204

7.5数据可视化工具: 图表和迷你图205

7.5.1图表的概念205

7.5.2图表的创建和编辑207

7.5.3格式化图表207

7.5.4迷你图207

7.6数据分析处理简介208

7.6.1数据清单简介208

7.6.2数据的排序208

7.6.3数据的筛选209

7.6.4数据的分类汇总211

7.7本章小结211

习题7211

第8章PowerPoint 2016的应用215

8.1PowerPoint 2016概述215

8.1.1PowerPoint 2016演示文稿215

8.1.2PowerPoint 2016视图方式215

8.2编辑幻灯片内容217

8.2.1新建演示文稿217

8.2.2幻灯片基本操作218

8.2.3在幻灯片中插入文字218

8.2.4在幻灯片中插入对象219

8.3设置幻灯片外观219

8.3.1设置背景219

8.3.2幻灯片主题220

8.3.3母版220

8.3.4演示文稿的模板、主题和版式222

8.4设置幻灯片放映222

8.4.1设置放映方式222

8.4.2幻灯片的切换223

8.4.3设置动画223

8.4.4幻灯片放映224

8.4.5超#级链接和动作设置225

8.5演示文稿的其他操作226

8.5.1演示文稿的打包226

8.5.2演示文稿的格式转换227

8.5.3打印幻灯片227

8.6本章小结228

习题8228

第9章计算机网络基础与网页设计231

9.1计算机网络基础231

9.1.1计算机网络的起源与发展231

9.1.2网络协议及体系结构232

9.1.3计算机网络的组成、功能及设备234

9.1.4计算机网络的分类237

9.2Internet的基础及应用240

9.2.1Internet的起源及发展240

9.2.2Internet的组成241

9.2.3IP地址与子网掩码241

9.2.4Internet的域名系统243

9.2.5Internet的接入方式244

9.2.6Internet的应用245

9.3网页的基本概念247

9.3.1网站与网页247

9.3.2服务器与浏览器248

9.3.3网页制作及HTML248

9.3.4网页布局252

9.3.5网站发布及设计原则252

9.4本章小结253

习题9253

第10章数字多媒体技术256

10.1数字多媒体技术概述256

10.1.1媒体与数字多媒体技术256

10.1.2数字多媒体技术的特征257

10.1.3数字多媒体相关技术257

10.2数字多媒体技术的应用领域及常用软件258

10.2.1数字多媒体技术的应用领域258

10.2.2数字多媒体技术常用软件259

10.3数字多媒体系统的组成263

10.3.1多媒体软件系统263

10.3.2多媒体硬件系统264

10.4本章小结264

习题10264

第11章信息安全267

11.1信息安全概述267

11.1.1信息安全的概念267

11.1.2信息安全意识267

11.1.3网络道德269

11.2计算机犯罪270

11.2.1计算机犯罪概述270

11.2.2网络黑客概述272

11.3常见的信息安全技术273

11.3.1信息安全基础273

11.3.2Windows 10操作系统的安全策略277

11.3.3电子商务及电子政务安全技术278

11.3.4信息安全法规概述279

11.4本章小结280

习题11280

参考文献284

计算思维与大学计算机基础（微课版）以计算机技术为核心的现代信息技术正在影响和改变着人类的生产、生活和学习方式，尤其影响了人类的创造性思维。计算思维概念的提出，使人类对计算机应用的认识达到了一种新的高度。信息技术正在改造传统领域，也正在催生新的领域和学科。当代大学生是未来社会的建设者，计算机应用能力水平的高低已经成为衡量其能否承担未来建设重任的重要指标。
本书以提高大学生计算机应用能力为基础，以培养计算思维能力为目标，梳理了信息社会对专业技术人员的技术要求，形成了相应的章节。按照循序渐进的原则，笔者对全书内容进行了精心设计和安排，针对重点内容进行了详细讲解。课后配备的部分习题方便读者自查。另外还配套了试题汇编。本书可以提高学生的计算机应用能力和计算思维能力，使其对新一代信息技术的发展具有更高的敏感度。本书既可以作为非计算机类专业学生的教材，也可以作为计算机爱好者和办公人员的参考用书。
全书共分11章，编写思路为先讲解理论，再讲解操作，后讲解网络及数字媒体应用。内容讲解由浅入深，层次清晰，通俗易懂。第1章为信息技术基础，介绍信息与信息社会，计算机的起源、应用与发展，计算机内部数据的表示，计算机系统及微型计算机系统等；第2章为计算思维，介绍计算思维的基本知识、算法表示及算法复杂性分析、数据结构、程序设计及基本控制结构、面向对象技术等；第3章介绍新一代信息技术，包括物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链、移动互联网、虚拟现实、智能制造与智慧城市等。第4章为数据库管理系统，介绍数据库的基本概念、关系模型与关系数据库，以及NoSQL数据库；第5章为Windows 10操作系统，介绍操作系统基础理论以及Windows 10的应用；第6章为Word 2016应用，重点介绍Office 2016的主要功能及其基本操作；第7章为Excel 2016应用，重点介绍Excel的主要功能及其基本操作；第8章为PowerPoint 2016应用，重点介绍 PowerPoint的视图方式及其应用；第9章为计算机网络基础与网页设计，介绍计算机网络基础、Internet基础及应用、网页基本概念等；第10章为数字多媒体技术，介绍数字多媒体技术的相关概念、应用领域及常用软件、数字多媒体系统组成等；第11章为信息安全，介绍信息安全基本概念、计算机犯罪、常见的信息安全技术等。
本书具有以下特点:
(1) 遵照教指委有关信息技术课程培养目标和方案，合理安排信息技术基础知识体系。结合社会对行业工作人员的实际需要，本着提高信息思维能力的原则组织全书内容的编写。
(2) 注重理论和实践的结合。本教材充分考虑读者的实际需要，采用逐步深入的方法介绍计算机基础理论及计算机应用工具，使用户逐渐掌握相关理论及实践技能。
(3) 本书内容丰富，既包括计算机基础理论，又包括新一代信息技术。在知识内容安排上采取层层推进的方法，使得读者易于接受和掌握。
（4） 本书的重难点内容均配有教学视频讲解，读者可扫描封底刮刮卡注册，再扫描书中二维码观看学习。教学大纲、教学课件等配套资源，读者可登录清华大学出版社网站（www.tup.tsinghua.edu.cn）下载。
（5） 各章配有选择题、判断题、填空题、简答题及综合应用题等，并配有在线作业库系统。读者可扫描封底作业系统二维码注册获取习题及答案，以巩固所学知识。
本书由邵增珍、姜言波、刘倩共同编写。其中，邵增珍编写了第1、2、3、4章并统稿，姜言波编写了第5、6、7、8章和各章习题，刘倩编写了第9、10、11章。本书吸取了国内外优秀教材的精髓，这里对提供资源的作者表示由衷的感谢。本书的编写得到了刘伯明教授、孙洪峰教授、董树霞副教授和刘辉老师的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。感谢我的儿子邵齐家，他为本书做了大量校稿工作。本书还得到了清华大学出版社的大力支持，在此表示诚挚的感谢。
由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，恳请各位专家、同仁和读者不吝赐教。计算思维与大学计算机基础（微课版）前言

邵增珍2021年7月