本书以人工智能为导向、计算思维为核心、编程实践为支撑，构建完整计算机科学知识体系。内容主要包括计算思维与人工智能、计算机系统、数据在计算机中的表示、算法与程序、Python程序设计概述、Python程序设计实例等主要模块。同时结合人工智能时代的特点，简要介绍机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉、语音识别与合成等相关知识。
样章试读
目录
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第1章 计算思维与人工智能 1
1.1 计算思维概述 2
1.1.1 计算思维的定义与特征 2
1.1.2 计算思维的核心要素 3
1.1.3 计算思维的应用领域 5
1.1.4 计算思维能力的培养路径与实践方法 7
1.2 人工智能概述 11
1.2.1 人工智能的定义与发展历程 12
1.2.2 人工智能的主要技术 14
1.2.3 人工智能的应用领域 18
1.2.4 生成式人工智能 22
1.2.5 大模型基本用法 25
1.2.6 人工智能伦理与安全 27
1.3 计算思维与人工智能协同融合 28
1.3.1 计算思维在人工智能中的作用 28
1.3.2 人工智能对计算思维的推动 31
1.3.3 计算思维与生成式AI的协同应用 32
本章小结 36
习题1 36
第2章 计算机系统 41
2.1 计算机概述 42
2.1.1 计算机的发展历程 42
2.1.2 计算机的特点 46
2.1.3 计算机的分类 47
2.1.4 计算机的应用领域 49
2.1.5 计算机的发展趋势 51
2.1.6 新一代信息技术 51
2.2 计算机系统组成 63
2.2.1 计算机硬件系统 64
2.2.2 计算机软件系统 65
2.2.3 微型计算机的硬件系统 69
2.3 计算机的工作原理 76
2.3.1 指令和指令系统 76
2.3.2 计算机的工作过程 77
2.3.3 流水线和多核技术 78
2.4 计算机信息系统安全基础 79
2.4.1 计算机信息系统概述 79
2.4.2 计算机病毒及防护 82
2.4.3 黑客及防护 84
2.4.4 计算机道德规范与信息安全法律法规 85
本章小结 86
习题2 87
第3章 数据在计算机中的表示 93
3.1 二进制与进位计数制 94
3.1.1 采用二进制的原因 94
3.1.2 进位计数制 94
3.1.3 二进制与逻辑运算 95
3.1.4 不同进制间的转换 98
3.2 数据在计算机中的存储 101
3.3 数值数据的编码 103
3.3.1 原码、反码与补码 103
3.3.2 定点数与浮点数 104
3.4 字符数据的编码 107
3.4.1 西文编码 107
3.4.2 汉字编码 108
3.5 多媒体数据的表示 112
3.5.1 音频数据的表示 112
3.5.2 图像数据的表示 115
3.5.3 视频数据的表示 119
本章小结 122
习题3 122
第4章 算法与程序 126
4.1 算法概述 127
4.1.1 算法的定义与特性 127
4.1.2 算法的描述方法 128
4.1.3 算法的评价 130
4.1.4 算法设计的基本方法 132
4.2 程序概述 137
4.2.1 程序的概念 137
4.2.2 程序设计的一般过程 138
4.2.3 程序的基本结构 139
4.2.4 程序设计方法 140
本章小结 145
习题4 145
第5章 Python程序设计概述 149
5.1 Python语言简介 149
5.1.1 Python语言特点 150
5.1.2 Python的应用领域 150
5.1.3 Python在人工智能中的应用 152
5.2 Python开发环境的配置 154
5.2.1 Python解释器安装 154
5.2.2 Python的运行方式 156
5.3 Python编程基础 157
5.3.1 程序的基本编写方法 157
5.3.2 赋值语句 159
5.3.3 输入函数 161
5.3.4 输出函数 162
5.4 Python程序流程控制结构 163
5.4.1 顺序结构 163
5.4.2 分支结构 164
5.4.3 循环结构 169
5.4.4 循环流程控制及辅助语句 174
5.5 自定义函数 179
5.5.1 函数定义 179
5.5.2 函数调用 180
5.5.3 参数传递 181
5.5.4 返回值 182
5.6 Python基本语法 184
5.6.1 书写规范 184
5.6.2 变量、常量和标识符 185
5.6.3 常用数据类型、运算符与表达式 186
5.6.4 常用内置函数 188
5.6.5 常用标准模块 190
5.6.6 第三方库的获取与安装 191
本章小结 193
习题5 194
第6章 Python程序设计实例 198
6.1 典型算法实例 198
6.1.1 基础算法 198
6.1.2 冒泡排序算法 203
6.1.3 查找算法 205
6.1.4 递归算法 207
6.1.5 绘图算法 209
6.2 文件操作实例 216
6.2.1 文件的读写操作 216
6.2.2 文件的管理操作 220
6.3 数据可视化实例 223
6.3.1 绘制统计图形 223
6.3.2 绘制词云图 229
本章小结 231
习题6 232
参考文献 234
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