本教材依据《大学计算机基本要求》，从信息与社会、平台与计算、程序与算法、数据与智能四个维度进行组织。其中，信息与社会部分包括：信息与编码，信息伦理与法律，信息技术与社会变革，信息安全与隐私保护；平台与计算部分包括：计算模式演变，计算机的组织与结构，计算机的输入输出接口，计算机网络，物联网，新型计算系统（云计算、边缘计算等）；程序与算法部分包括：程序设计模式，基本数据结构，算法设计初步，Python语言初阶，软件开发模式与过程管理，软件复杂性分析，典型行业软件简介（自学）。数据与智能部分包括：数据库，大数据基础，数据挖掘与分析，数据可视化，人工智能初步（语音识别、视觉分析）。

大学计算机的体系和内容更新是时代发展的必要。由于大学计算机基础课程老师以授课为主，科研能力不强，教学内容更新比较缓慢。本版教材将学生能力培养放在首位，学生所学能够跟专业紧密结合。因此市场潜力大。主要不足是现有教师在物联网、大数据、人工智能方面知识不足，但可以在教材出版后，通过配合师资培训，让教师能够顺利使用新版教材开展教学。

桂小林，博士，西安交通大学教授、博士生导师。担任大学计算机课程教学指导委员会秘书长，教学信息化与教学方法创新指导委员会委员，信息技术新工科联盟物联网工委主任，中国工程教育认证资深专家。荣获新世纪优秀人才，陕西省三秦人才，王宽诚育才奖，宝钢优秀教师奖和陕西省教学名师奖。主要研究方向包括：大学计算机基础教育、物联网与大数据理论等。荣获国家高等教育教学成果一等奖（第1），陕西省高等教育教学成果奖特等奖（第1）、一等奖（第7）、二等奖（第1），科学技术成果奖1项（第6）、陕西省科学技术成果奖两项（第1）。

1.信息与社会1
1.1　信息与信息革命　2
1.1.1　什么是信息　2
1.1.2　什么是信息革命　2
1.1.3　什么是新一代信息技术　3
1.1.4　信息技术与各学科的关系　4
1.2　数制与进制转换　6
1.2.1　计算机的数制　6
1.2.2　二进制数的表示单位　7
1.2.3　不同进制之间的数据转换方法　8
1.3　信息编码　11
1.3.1　字符编码.11
1.3.2　字形编码　16
1.3.3　语音和图像编码　17
1.4　信息伦理与道德法律　20
1.4.1　信息伦理与道德规范　20
1.4.2　信息安全与隐私保护　22
1.5　本章小结　23
本章习题　24
2.计算系统与平台25
2.1　计算系统与平台的发展　26
2.1.1　单计算机系统　26
2.1.2　多计算机系统　27
2.2　单计算机系统模型.　29
2.2.1　图灵机模型　29
2.2.2　冯 · 诺依曼体系.　30
2.3　计算机的算术运算.　32
2.4　计算机系统　34
2.5　云计算平台.　38
2.5.1　云计算平台和服务模式　38
2.5.2　云计算的虚拟化技术　40
2.5.3　云计算的典型应用　41
2.6　本章小结　42
本章习题　43
3.程序设计与问题求解45
3.1　指令与程序　46
3.1.1　指令与指令系统　46
3.1.2　程序与程序设计语言　47
3.2　程序设计语言的选择与编程环境.　49
3.2.1　程序设计语言的选择　49
3.2.2　Python编程环境　50
3.3　Python程序设计.　54
3.3.1　Python程序结构　54
3.3.2　Python数据类型及其表示　56
3.3.3　Python运算符与表达式　59
3.3.4　Python数据的输入和输出　61
3.3.5　Python字符串和列表运算　63
3.4　问题描述、程序流程图及程序的控制结构　66
3.4.1　问题描述　66
3.4.2　程序流程图　66
3.4.3　程序的控制结构　68
3.5　计算思维与问题求解　72
3.5.1　计算思维　72
3.5.2　问题抽象　74
3.5.3　数据结构与算法设计　75
3.5.4　程序设计与调试　78
3.5.5　代码复用：函数和库　79
3.6　经典算法及其Python实现　83
3.6.1　枚举算法　83
3.6.2　贪心算法　85
3.6.3　迭代算法　86
3.6.4　递归算法　88
3.6.5　排序算法　92
3.7　本章小结　95
本章习题　95
4.计算机网络与网络安全
4.1　计算机网络的概念与体系 .　98
4.1.1　计算机网络的概念和分类　98
4.1.2　计算机网络的分层体系结构　99
4.1.3　计算机网络的数据封装　103
4.2　计算机网络协议　105
4.2.1　网络节点身份标识协议　105
4.2.2　网络节点数据传输协议　109
4.2.3　网络链路争用协议　114
4.2.4　网络资源共享协议.116
4.3　计算机网络设备　122
4.3.1　网内互连设备　122
4.3.2　网间互连设备　127
4.4　计算机网络安全　128
4.4.1　身份认证　129
4.4.2　访问控制　130
4.4.3　入侵检测与防护　133
4.4.4　网络安全协议　135
4.5　本章小结　136
本章习题　137
5.物联网技术及应用139
5.1　物联网概述　140
5.1.1　物联网的概念与特征 .　140
5.1.2　物联网的起源与发展　142
5.2　物联网感知技术　145
5.2.1　传感检测模型　145
5.2.2　传感器的分类　146
5.2.3　典型传感器的工作原理　147
5.3　物联网标识技术　151
5.3.1　一维码　152
5.3.2　一维码实例：EAN .　153
5.3.3　一维码实例：ISBN和ISSN　159
5.3.4　一维码的识读　160
5.3.5　二维码　161
5.3.6　RFID技术　165
5.4　空间定位技术 .　168
5.4.1　卫星定位技术　168
5.4.2　蜂窝定位技术　169
5.5　物联网的典型应用.　170
5.5.1　二维码支付　170
5.5.2　刷卡乘车　172
5.5.3　电子收费　172
5.5.4　手机导航与计步　173
5.6　本章小结　174
本章习题　174
6.　大数据分析与人工智能176
6.1　大数据的定义及物联网数据特征.　177
6.1.1　什么是大数据　177
6.1.2　物联网数据特征　177
6.2　大数据的存储方法.　178
6.2.1　关系数据库存储　178
6.2.2　云存储　182
6.3　大数据分析和可视化　187
6.3.1　数据预处理　187
6.3.2　数据分析　188
6.3.3　调查问卷的设计与分析　194
6.3.4　基于电子表格的数据分析可视化　197
6.3.5　基于ECharts平台的大数据分析可视化　199
6.4　基于Python库的数据可视化.　201
6.4.1　基于turtle库的数据可视化 .　201
6.4.2　基于Matplotlib库的数据可视化　205
6.5　数据安全与隐私保护　210
6.5.1　数据安全的原则与数据加密模型　210
6.5.2　置换加密算法.211
6.5.3　对称加密算法DES　212
6.5.4　非对称加密算法RSA　214
6.5.5　隐私保护技术　216
6.6　人工智能及其应用.　217
6.6.1　人工智能的发展历程与定义　217
6.6.2　人工智能的研究范畴　219
6.6.3　人工智能的典型应用　221
6.7　本章小结　223
本章习题　223