本书依据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会编制的《大学计算机基础课程教学基本要求》，同时根据普通高校的实际情况编写。教材基于“四新”（新工科、新农科、新医科和新文科）思想和理念，指导学生树立计算思维意识，重点培养学生利用计算机处理和解决实际问题的理念、方法和综合应用能力，为后续程序设计课程和信息系统的开发奠定坚实基础。

全书内容包括：计算机与计算思维、计算机信息数字化、操作系统基础、计算机网络、多媒体技术、数据库技术基础、数据结构与程序设计基础、软件工程。本书结构严谨，叙述准确，实践性强，适合作为高校非计算机专业大学计算机课程的教材，也可作为计算机技术培训用书和自学用书。

无

第1章  计算机与计算思维 1

1.1  计算机 1

1.1.1  计算机的发展和应用领域概述 1

1.1.2  计算机基本结构和工作原理 6

1.1.3  现代计算机系统的基本构成 7

1.1.4  指令与指令系统 9

1.1.5  计算机的主要部件 10

1.2  计算机应用系统的计算模式 15

1.2.1  单主机计算模式 15

1.2.2  分布式客户机/服务器计算

模式 15

1.2.3  浏览器/服务器计算模式 16

1.2.4  新的计算模式 16

1.3  计算思维概述 18

1.3.1  科学思维 18

1.3.2  计算科学 18

1.3.3  计算思维 18

1.3.4  计算思维的应用 19

1.4  计算机网络的社会问题

和道德问题 20

1.4.1  社会问题 20

1.4.2  道德问题 21

习题 22

第 2 章  计算机信息数字化 24

2.1  信息与信息技术 24

2.1.1  信息的概念与特征 24

2.1.2  信息技术概述 25

2.2  计算机硬件基础 26

2.2.1  布尔逻辑 26

2.2.2  门电路 27

2.3  数制及数制转换 28

2.3.1  进位计数制 28

2.3.2  不同数制之间的相互转换 30

2.3.3  二进制数的算术运算 32

2.4  信息编码 33

2.4.1  基于计算机的信息处理 33

2.4.2  信息在计算机内的表示 35

2.5  条形码与RFID 41

2.5.1  一维条形码 41

2.5.2  二维条形码 41

2.5.3  RFID 42

2.6  信息标准化 42

习题 43

第 3 章  操作系统基础 45

3.1  操作系统概述 45

3.1.1  操作系统的含义 45

3.1.2  操作系统的基本功能 46

3.1.3  操作系统的分类 46

3.1.4  操作系统的发展 48

3.2  进程管理 50

3.2.1  进程管理的概念 50

3.2.2  进程管理机制 51

3.3  存储管理 53

3.3.1  存储管理基本概念 54

3.3.2  存储管理策略 55

3.4  文件管理 56

3.4.1  文件定义 56

3.4.2  文件管理概述 58

3.5  设备管理 61

3.5.1  外围设备的分类 61

3.5.2  设备管理概述 61

习题 65

第 4 章  计算机网络 67

4.1  计算机网络概述 67

4.1.1  计算机网络的定义 67

4.1.2  计算机网络的发展 68

4.1.3  计算机网络的组成 69

4.1.4  计算机网络的功能与分类 72

4.1.5  网络协议和体系结构 73

4.2  互联网及其应用 75

4.2.1  Internet概述 75

4.2.2  Internet的接入 76

4.2.3  IP 地址与MAC 地址 78

4.2.4  WWW 服务 80

4.2.5  域名系统 83

4.2.6  电子邮件 85

4.2.7  文件传输 86

4.2.8  搜索引擎 87

4.3  信息安全 91

4.3.1  计算机病毒 92

4.3.2  网络安全 93

4.3.3  信息加密与认证技术 94

4.4  云计算 95

4.4.1  云计算模式 95

4.4.2  云计算的体系架构 96

4.4.3  云计算服务 96

4.5  物联网 97

4.5.1  物联网的概念 97

4.5.2  物联网体系架构 97

4.6  移动互联网 98

4.6.1  移动互联网简介 98

4.6.2  移动互联网的主要特征 99

4.6.3  移动互联网技术基础 99

习题 101



第 5 章  多媒体技术 103

5.1  多媒体技术的基本概念 103

5.1.1  多媒体概述 103

5.1.2  多媒体技术概述 104

5.1.3  多媒体技术研究的关键 105

5.1.4  多媒体技术的发展 107

5.1.5  多媒体技术的应用 108

5.1.6  多媒体系统概述 109

5.2  音频处理技术 112

5.2.1  音频概述 112

5.2.2  音频的数字化 113

5.2.3  音频文件格式 114

5.3  图形图像处理技术 116

5.3.1  图形图像概述 116

5.3.2  图像的数字化 117

5.3.3  图像文件的格式 118

5.4  动画制作技术 119

5.4.1  动画的分类 119

5.4.2  动画的技术参数 120

5.4.3  动画文件格式 120

5.5  视频处理技术 121

5.5.1  视频概述 121

5.5.2  视频的数字化 122

5.5.3  常用视频文件格式 122

5.6  多媒体数据压缩技术 123

5.6.1  多媒体数据压缩的必要性

和可能性 124

5.6.2  多媒体数据压缩的分类 124

5.6.3  多媒体数据压缩标准 125

5.7  虚拟现实技术 126

5.7.1 虚拟现实技术介绍 127

5.7.2  虚拟现实技术的基本特征

及分类 128

5.7.3  虚拟现实技术的应用领域 130

5.8  增强现实技术 131

5.8.1  增强现实技术概述 131



5.8.2  增强现实技术的工作原理

及关键技术 132

5.8.3  增强现实技术的应用领域 133

习题 134

第 6 章  数据库技术基础 136

6.1  数据库技术概述 136

6.1.1  数据管理与数据管理技术 136

6.1.2  数据库管理系统的发展 138

6.1.3  数据库管理系统的基本功能 141

6.2  数据库的体系结构与数据模型 141

6.2.1  数据库体系结构 141

6.2.2  数据模型 143

6.2.3  数据库管理系统的分类 145

6.3  关系模型 147

6.3.1  基本概念 147

6.3.2  关系完整性约束 148

6.3.3  基本关系运算 149

6.3.4  关系数据库规范化 152

6.4  结构化查询语言 154

6.4.1  数据定义 154

6.4.2  数据更新 156

6.4.3  数据查询 157

6.4.4  常用数据查询函数 159

6.5  数据仓库与数据挖掘 161

6.5.1  数据仓库的定义 161

6.5.2  数据仓库与数据库的区别 161

6.5.3  数据挖掘 161

6.6  大数据 162

6.6.1  大数据概述 162

6.6.2  大数据分析 163

6.6.3  大数据处理技术 164

习题 164

第 7 章  数据结构与程序设计基础 167

7.1  程序设计的概念 167

7.1.1  程序的定义 167

7.1.2  文档 167

7.1.3  程序设计 168

7.2  程序设计的基本原则 168

7.2.1  模块化程序设计概念 168

7.2.2  程序设计的风格 169

7.2.3  结构化程序设计的原则 170

7.2.4  面向对象的程序设计 171

7.3  程序设计的基本控制结构 172

7.3.1  顺序结构 172

7.3.2  选择（分支）结构 172

7.3.3  循环结构 173

7.4  算法的基本概念 173

7.4.1  算法定义与性质 173

7.4.2  设计算法的原则和过程 174

7.4.3  算法的基本表达 175

7.5  数据结构 179

7.5.1  数据结构概述 179

7.5.2  数组 180

7.5.3  链表 181

7.5.4  栈 182

7.5.5  队列 183

7.5.6  树 184

7.5.7  二叉树 185

7.5.8  图 187

7.6  基本算法 188

7.6.1  累加算法 188

7.6.2  连乘算法 189

7.6.3  统计算法 190

7.6.4  求最大值和最小值算法 191

7.6.5  排序 192

7.6.6  查找 197

7.7  算法分析 200

7.7.1  算法的时间复杂度 200

7.7.2  算法的空间复杂度 201

7.7.3  时间与空间复杂度比较 202

7.8  常用程序设计语言 202

7.8.1  程序设计语言 202

7.8.2  C和C++ 205

7.8.3  Visual Basic.NET 208

7.8.4  Java 208

7.8.5  Python 210

7.9  集成开发环境 211

7.9.1  .NET 211

7.9.2  Raptor 212

习题 213

第 8 章  软件工程 216

8.1  软件生命周期 216

8.1.1  软件工程概述 216

8.1.2  软件的生命周期 219

8.1.3  软件生命周期模型 220

8.2  分析阶段 221

8.2.1  面向过程分析 221

8.2.2  面向对象分析 225

8.3  设计阶段 228

8.3.1  面向过程设计 228



8.3.2  面向对象设计 230

8.4  实现阶段 233

8.4.1  程序设计语言的选择 233

8.4.2  软件质量 235

8.5  测试阶段 237

8.5.1  软件测试目标和准则 237

8.5.2  软件测试的策略和方法 238

8.5.3  白盒测试 240

8.5.4  黑盒测试 242

8.6  文档 243

8.6.1  用户文档 244

8.6.2  系统文档 245

8.6.3  技术文档 247

习题 250

参考文献 254

包空军:硕士、副教授。目前在郑州轻工业大学任教。近年来承担了“大学计算机”、“程序设计”等课程的讲授实验指导任务。近年来公开发表论文20余篇；主编、副主编、参编教材及实践教程10余部。参与“计算机应用基础”、“程序设计技术“等省级精品课程、资源共享课程建设多项；主持或参与科研鉴定项目多项。程静：女，副教授，主要从事计算机应用方向的研究，目前在郑州轻工业大学工程训练中心任教。近年来主要承担了“大学计算机基础”、“程序设计”等课程的讲授。在课程建设方面，参与了“计算机应用基础”和“程序设计技术”这两门课程的河南省省级精品课程的建设工作。王鹏远：硕士，讲师，目前担任郑州轻工业大学计算机基础教学部主任。一直从事计算机基础课程教学，包括“大学计算机基础”、“程序设计”等。

（1）体现新工科特色，强调与多学科的融合；（2）以计算思维的理念，思考问题、解决问题。