大学计算机（人工智能通识版） / 普通高等教育“十四五”计算机基础系列教材
定价：￥52.00
作者： 包空军，程静，王鹏远等
出版时间：2025-08
最新印次日期：2025-8
出版社：中国铁道出版社
试读
- 中国铁道出版社
- 9787113323653
- 2版
- 572078
- 16开
- 2025-08
- 工学
- 计算机类
- 计算机类
- 本科
作者简介
内容简介
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《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》，结合普通高等学校的实际情况编写。教材基于“四新”（新工科、新农科、新医科和新文科）人才培养理念，指导学生树立计算思维意识，帮助学生深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术，为今后的专业学习和工作奠定坚实基础。
本书共分9章，主要内容包括：计算机与计算思维、数据表示与信息编码、人工智能基础、人工智能的网络环境、数据结构与算法基础、Python程序设计基础、数据管理与数据处理、基于知识的系统和人工智能主题应用。
本书将课程思政有机融入教学，理论讲解深入浅出，案例丰富生动，适合作为高等学校非计算机类专业人工智能通识课程的教材，也可作为人工智能爱好者的入门教材。
本书共分9章，主要内容包括：计算机与计算思维、数据表示与信息编码、人工智能基础、人工智能的网络环境、数据结构与算法基础、Python程序设计基础、数据管理与数据处理、基于知识的系统和人工智能主题应用。
本书将课程思政有机融入教学，理论讲解深入浅出，案例丰富生动，适合作为高等学校非计算机类专业人工智能通识课程的教材，也可作为人工智能爱好者的入门教材。
目录
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1
1.1.2计算机的应用领域3
1.2计算机基本结构和工作原理5
1.2.1图灵机模型5
1.2.2冯·诺依曼体系6
1.3现代计算机系统的基本构成7
1.3.1计算机硬件系统7
1.3.2计算机软件系统12
1.4指令与指令系统15
1.4.1指令15
1.4.2指令系统15
1.4.3程序16
1.5计算机应用系统的计算模式16
1.5.1单主机计算模式16
1.5.2分布式客户端/服务器计算模式16
1.5.3浏览器/服务器计算模式17
1.5.4新的计算模式17
1.6计算思维概述19
1.6.1计算思维的概念19
1.6.2计算思维的应用20
1.7计算机应用中的职业道德21
1.7.1社会问题21
1.7.2道德问题22
1.7.3知识产权保护23
思政小课堂25
习题25
第2章 数据表示与信息编码28
2.1数制及数制转换28
2.1.1进位计数制28
2.1.2数制转换29
2.1.3二进制数的算术运算32
2.2数值型数据在计算机中的表示33
2.2.1机器数与真值33
2.2.2有符号数的表示34
2.2.3实数在计算机中的表示36
2.3字符编码37
2.3.1ASCII编码37
2.3.2Unicode编码38
2.3.3UTF-8编码38
2.3.4汉字编码39
2.4条形码与二维码40
2.4.1条形码40
2.4.2二维码40
2.5多媒体数据编码41
2.5.1音频编码41
2.5.2图像编码43
2.5.3视频编码44
思政小课堂45
习题46
第3章人工智能基础48
3.1人工智能概述48
3.1.1智能与人工智能定义48
3.1.2人工智能的研究目标49
3.1.3人工智能技术的分类49
3.1.4人工智能的产生与发展49
3.1.5人工智能研究的基本内容和特点51
3.1.6人工智能的应用52
3.1.7人工智能与深度学习55
3.2人工智能主要研究学派55
3.2.1结构模拟55
3.2.2功能模拟56
3.2.3行为模拟57
3.2.4机制模拟57
3.3人工智能的要素57
3.3.1数据58
3.3.2算力58
3.3.3算法58
3.4人工智能与社会60
3.4.1人工智能技术对人类社会的主要影响60
3.4.2对人工智能发展的哲学思考61
思政小课堂63
习题65
第4章人工智能的网络环境67
4.1网络的概念与体系结构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68
4.1.4计算机网络的功能与分类72
4.1.5网络体系结构73
4.1.6网络协议74
4.2互联网及其应用75
4.2.1Internet概述75
4.2.2Internet的接入76
4.2.3IP地址与MAC地址78
4.2.4WWW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基于AI（人工智能）环境的搜索引擎87
4.3人工智能对计算机网络的影响与融合演进90
4.3.1网络性能优化与资源管理90
4.3.2网络安全领域的智能化革新91
4.3.3网络架构变革与新场景拓展91
4.3.4挑战与伦理风险92
4.4云计算92
4.4.1云计算模式92
4.4.2云计算的关键特性93
4.4.3云计算服务93
4.4.4云计算的应用场景94
4.5物联网94
4.5.1物联网的概念94
4.5.2物联网的关键技术95
4.5.3物联网的应用场景95
4.6移动互联网96
4.6.1移动互联网简介96
4.6.2移动互联网的主要特征96
4.6.3移动互联网技术基础97
4.7区块链98
4.7.1区块链简介98
4.7.2区块链的特征98
4.7.3区块链的核心技术99
4.7.4区块链的发展和应用100
4.8计算机网络安全100
4.8.1计算机病毒及其防范100
4.8.2网络攻击及其防范102
思政小课堂104
习题104
第5章数据结构与算法基础106
5.1算法的基本概念106
5.1.1算法的定义与性质106
5.1.2设计算法的原则和过程107
5.1.3算法设计的基本方法108
5.2算法的控制结构与表达109
5.2.1算法的控制结构109
5.2.2算法的表达110
5.3数据结构112
5.3.1数据结构概述112
5.3.2线性结构和非线性结构113
5.3.3数组114
5.3.4链表115
5.3.5栈116
5.3.6队列117
5.3.7树118
5.3.8二叉树119
5.3.9图121
5.4基本算法122
5.4.1累加算法122
5.4.2连乘算法123
5.4.3统计算法124
5.4.4求最大值和最小值算法124
5.4.5排序124
5.4.6查找129
5.5算法分析131
5.5.1算法的时间复杂度131
5.5.2算法的空间复杂度132
5.5.3时间与空间复杂度比较133
5.6程序设计与软件开发133
5.6.1确定软件开发需求133
5.6.2软件设计与开发134
5.6.3文档整理134
5.6.4软件维护135
思政小课堂135
习题137
第6章Python程序设计基础140
6.1程序设计语言概述140
6.1.1程序设计语言的发展历程140
6.1.2程序设计语言的分类141
6.1.3常见程序设计语言特点142
6.2Python基础143
6.2.1Python与IDLE144
6.2.2一个简单的Python实例145
6.2.3Python程序语法元素分析146
6.2.4Python的库149
6.3Python的数据类型与运算符150
6.3.1Python的变量和常量150
6.3.2Python的数据类型150
6.3.3运算符与表达式154
6.3.4运算符的优先级156
6.4Python的流程控制概述157
6.4.1Python的选择结构157
6.4.2迭代与可迭代对象160
6.4.3Python的循环结构160
6.5函数163
6.5.1函数的定义163
6.5.2函数的调用164
6.5.3递归函数165
6.6文本文件的操作167
6.6.1文件概述167
6.6.2文件的打开与关闭167
6.6.3文本文件的读/写168
6.6.4CSV文件简介171
思政小课堂173
习题174
第7章数据管理与数据处理176
7.1数据管理概述176
7.1.1数据管理与数据管理技术176
7.1.2数据管理的发展178
7.1.3数据库管理系统的基本功能181
7.2数据库的体系结构与数据模型181
7.2.1数据库体系结构181
7.2.2数据模型183
7.2.3数据库管理系统的分类186
7.3关系模型188
7.3.1关系模型中的基本概念188
7.3.2关系完整性约束189
7.3.3基本关系运算189
7.3.4关系数据库规范化193
7.4数据分析与处理195
7.4.1数据分析的含义195
7.4.2常用数据分析方法195
7.4.3数据可视化196
思政小课堂198
习题199
第8章基于知识的系统201
8.1知识与知识表示201
8.1.1知识的定义201
8.1.2知识表示方法202
8.2决策树208
8.2.1决策树的常用算法209
8.2.2决策树的构建过程211
8.2.3决策树的优势与局限213
8.3知识图谱214
8.3.1知识图谱的概念214
8.3.2知识图谱的生命周期215
8.3.3知识图谱的应用215
8.4专家系统217
8.4.1专家系统的概述217
8.4.2专家系统的特点217
8.4.3专家系统的结构218
8.4.4专家系统的应用219
8.5机器学习220
8.5.1机器学习的概述220
8.5.2机器学习的应用221
8.5.3机器学习的分类222
8.5.4常见的机器学习的算法223
8.6深度学习224
8.6.1神经网络225
8.6.2深度学习的定义229
8.6.3深度学习模型230
8.6.4常用深度学习框架231
8.6.5深度学习的未来发展232
8.7大语言模型233
8.7.1生成式人工智能的概念234
8.7.2生成式人工智能产业和应用235
8.7.3生成式人工智能的开发过程236
8.7.4生成式人工智能的优化237
8.7.5国产大模型239
思政小课堂241
习题242
第9章人工智能主题应用244
9.1计算机视觉244
9.1.1数字图像处理技术244
9.1.2计算机视觉的概念246
9.1.3计算机视觉的发展246
9.1.4计算机视觉的应用247
9.2自然语言处理249
9.2.1自然语言处理的定义249
9.2.2自然语言理解的发展250
9.2.3自然语言处理的研究方向251
9.2.4语音识别251
9.2.5自然语言处理相关工具和平台253
9.3机器人254
9.3.1机器人概述254
9.3.2机器人常见种类255
思政小课堂261
习题262
参考文献264
1.1计算机1
1.1.1计算机的发展1
1.1.2计算机的应用领域3
1.2计算机基本结构和工作原理5
1.2.1图灵机模型5
1.2.2冯·诺依曼体系6
1.3现代计算机系统的基本构成7
1.3.1计算机硬件系统7
1.3.2计算机软件系统12
1.4指令与指令系统15
1.4.1指令15
1.4.2指令系统15
1.4.3程序16
1.5计算机应用系统的计算模式16
1.5.1单主机计算模式16
1.5.2分布式客户端/服务器计算模式16
1.5.3浏览器/服务器计算模式17
1.5.4新的计算模式17
1.6计算思维概述19
1.6.1计算思维的概念19
1.6.2计算思维的应用20
1.7计算机应用中的职业道德21
1.7.1社会问题21
1.7.2道德问题22
1.7.3知识产权保护23
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习题25
第2章 数据表示与信息编码28
2.1数制及数制转换28
2.1.1进位计数制28
2.1.2数制转换29
2.1.3二进制数的算术运算32
2.2数值型数据在计算机中的表示33
2.2.1机器数与真值33
2.2.2有符号数的表示34
2.2.3实数在计算机中的表示36
2.3字符编码37
2.3.1ASCII编码37
2.3.2Unicode编码38
2.3.3UTF-8编码38
2.3.4汉字编码39
2.4条形码与二维码40
2.4.1条形码40
2.4.2二维码40
2.5多媒体数据编码41
2.5.1音频编码41
2.5.2图像编码43
2.5.3视频编码44
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习题46
第3章人工智能基础48
3.1人工智能概述48
3.1.1智能与人工智能定义48
3.1.2人工智能的研究目标49
3.1.3人工智能技术的分类49
3.1.4人工智能的产生与发展49
3.1.5人工智能研究的基本内容和特点51
3.1.6人工智能的应用52
3.1.7人工智能与深度学习55
3.2人工智能主要研究学派55
3.2.1结构模拟55
3.2.2功能模拟56
3.2.3行为模拟57
3.2.4机制模拟57
3.3人工智能的要素57
3.3.1数据58
3.3.2算力58
3.3.3算法58
3.4人工智能与社会60
3.4.1人工智能技术对人类社会的主要影响60
3.4.2对人工智能发展的哲学思考61
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习题65
第4章人工智能的网络环境67
4.1网络的概念与体系结构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68
4.1.4计算机网络的功能与分类72
4.1.5网络体系结构73
4.1.6网络协议74
4.2互联网及其应用75
4.2.1Internet概述75
4.2.2Internet的接入76
4.2.3IP地址与MAC地址78
4.2.4WWW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基于AI（人工智能）环境的搜索引擎87
4.3人工智能对计算机网络的影响与融合演进90
4.3.1网络性能优化与资源管理90
4.3.2网络安全领域的智能化革新91
4.3.3网络架构变革与新场景拓展91
4.3.4挑战与伦理风险92
4.4云计算92
4.4.1云计算模式92
4.4.2云计算的关键特性93
4.4.3云计算服务93
4.4.4云计算的应用场景94
4.5物联网94
4.5.1物联网的概念94
4.5.2物联网的关键技术95
4.5.3物联网的应用场景95
4.6移动互联网96
4.6.1移动互联网简介96
4.6.2移动互联网的主要特征96
4.6.3移动互联网技术基础97
4.7区块链98
4.7.1区块链简介98
4.7.2区块链的特征98
4.7.3区块链的核心技术99
4.7.4区块链的发展和应用100
4.8计算机网络安全100
4.8.1计算机病毒及其防范100
4.8.2网络攻击及其防范102
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习题104
第5章数据结构与算法基础106
5.1算法的基本概念106
5.1.1算法的定义与性质106
5.1.2设计算法的原则和过程107
5.1.3算法设计的基本方法108
5.2算法的控制结构与表达109
5.2.1算法的控制结构109
5.2.2算法的表达110
5.3数据结构112
5.3.1数据结构概述112
5.3.2线性结构和非线性结构113
5.3.3数组114
5.3.4链表115
5.3.5栈116
5.3.6队列117
5.3.7树118
5.3.8二叉树119
5.3.9图121
5.4基本算法122
5.4.1累加算法122
5.4.2连乘算法123
5.4.3统计算法124
5.4.4求最大值和最小值算法124
5.4.5排序124
5.4.6查找129
5.5算法分析131
5.5.1算法的时间复杂度131
5.5.2算法的空间复杂度132
5.5.3时间与空间复杂度比较133
5.6程序设计与软件开发133
5.6.1确定软件开发需求133
5.6.2软件设计与开发134
5.6.3文档整理134
5.6.4软件维护135
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习题137
第6章Python程序设计基础140
6.1程序设计语言概述140
6.1.1程序设计语言的发展历程140
6.1.2程序设计语言的分类141
6.1.3常见程序设计语言特点142
6.2Python基础143
6.2.1Python与IDLE144
6.2.2一个简单的Python实例145
6.2.3Python程序语法元素分析146
6.2.4Python的库149
6.3Python的数据类型与运算符150
6.3.1Python的变量和常量150
6.3.2Python的数据类型150
6.3.3运算符与表达式154
6.3.4运算符的优先级156
6.4Python的流程控制概述157
6.4.1Python的选择结构157
6.4.2迭代与可迭代对象160
6.4.3Python的循环结构160
6.5函数163
6.5.1函数的定义163
6.5.2函数的调用164
6.5.3递归函数165
6.6文本文件的操作167
6.6.1文件概述167
6.6.2文件的打开与关闭167
6.6.3文本文件的读/写168
6.6.4CSV文件简介171
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习题174
第7章数据管理与数据处理176
7.1数据管理概述176
7.1.1数据管理与数据管理技术176
7.1.2数据管理的发展178
7.1.3数据库管理系统的基本功能181
7.2数据库的体系结构与数据模型181
7.2.1数据库体系结构181
7.2.2数据模型183
7.2.3数据库管理系统的分类186
7.3关系模型188
7.3.1关系模型中的基本概念188
7.3.2关系完整性约束189
7.3.3基本关系运算189
7.3.4关系数据库规范化193
7.4数据分析与处理195
7.4.1数据分析的含义195
7.4.2常用数据分析方法195
7.4.3数据可视化196
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习题199
第8章基于知识的系统201
8.1知识与知识表示201
8.1.1知识的定义201
8.1.2知识表示方法202
8.2决策树208
8.2.1决策树的常用算法209
8.2.2决策树的构建过程211
8.2.3决策树的优势与局限213
8.3知识图谱214
8.3.1知识图谱的概念214
8.3.2知识图谱的生命周期215
8.3.3知识图谱的应用215
8.4专家系统217
8.4.1专家系统的概述217
8.4.2专家系统的特点217
8.4.3专家系统的结构218
8.4.4专家系统的应用219
8.5机器学习220
8.5.1机器学习的概述220
8.5.2机器学习的应用221
8.5.3机器学习的分类222
8.5.4常见的机器学习的算法223
8.6深度学习224
8.6.1神经网络225
8.6.2深度学习的定义229
8.6.3深度学习模型230
8.6.4常用深度学习框架231
8.6.5深度学习的未来发展232
8.7大语言模型233
8.7.1生成式人工智能的概念234
8.7.2生成式人工智能产业和应用235
8.7.3生成式人工智能的开发过程236
8.7.4生成式人工智能的优化237
8.7.5国产大模型239
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习题242
第9章人工智能主题应用244
9.1计算机视觉244
9.1.1数字图像处理技术244
9.1.2计算机视觉的概念246
9.1.3计算机视觉的发展246
9.1.4计算机视觉的应用247
9.2自然语言处理249
9.2.1自然语言处理的定义249
9.2.2自然语言理解的发展250
9.2.3自然语言处理的研究方向251
9.2.4语音识别251
9.2.5自然语言处理相关工具和平台253
9.3机器人254
9.3.1机器人概述254
9.3.2机器人常见种类255
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习题262
参考文献264
