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第一篇　计算机技术基础1

第一章　计算机系统概论1

1.1　计算机中的数和编码系统1

1.1.1　进位计数制1

1.1.2　数在不同计数制之间的转换3

1.1.3　二进制编码7

1.1.4　二进制数运算9

1.1.5　带符号数的表示法11

1.2　计算机基础14

1.2.1　计算机的基本结构14

1.2.2　指令、程序和指令系统15

1.2.3　初级计算机17

1.2.4　简单程序举例19

1.2.5　寻址方式23

1.2.6　分支28

1.3　计算机软件32

1.3.1　系统软件33

1.3.2　应用软件33

1.3.3　数据库及数据库管理系统33

1.4　微型计算机的结构特点34

1.4.1　微型机的外部结构特点34

1.4.2　微型机的内部结构特点34

参考文献37

第二章　数据结构37

2.1　导言37

2.1.1　什么是数据结构37

2.1.2　数据的逻辑结构37

2.1.3　数据的存贮结构40

2.1.4　数据运算与计算机算法42

2.2　线性结构45

2.2.1　顺序表45

2.2.2　链表60

2.2.3　内排序69

2.2.4　线性表的检索86

2.3　树形结构98

2.3.1　树形结构的概念98

2.3.2　树形结构的存贮103

2.3.3　二叉树的周游算法109

2.3.4　树形结构的应用112

2.4　复杂结构——图118

2.4.1　图的概念118

2.4.2　图的存贮表示法121

2.4.3　图的周游和生成树123

2.4.4　最短路径127

2.4.5　拓扑排序130

2.4.6　关键路径133

习题141

参考文献141

第三章　程序设计技术141

3.1　导言141

3.2　顺序结构141

3.3　分支结构142

3.4　迭代结构143

3.5　结构化程序设计149

3.6　子程序概念150

3.7　递归与递归消去技术152

3.8　回溯159

3.9　程序设计风格165

3.10　专家系统简介167

3.11　并行算法概述172

习题180

参考文献180

第四章　软件工程180

4.1　导言180

4.1.1　软件工程学180

4.1.2　软件和软件生命期181

4.1.3　软件质量182

4.1.4　软件开发的组织结构184

4.2　软件计划185

4.2.1　初步软件计划185

4.2.2　成本估算与估算技术188

4.3　软件需求分析191

4.3.1　需求子任务192

4.3.2　数据流图195

4.3.3　信息结构及其表示法196

4.3.4　软件需求规范书197

4.4　软件设计199

4.4.1　设计步骤199

4.4.2　软件概念200

4.4.3　结构化设计204

4.4.4　概要设计交付文档209

4.4.5　概要设计复审210

4.4.6　详细设计211

4.4.7　详细设计交付文档218

4.4.8　详细设计复查DDR218

4.5　结构化编码219

4.5.1　程序的结构219

4.5.2　代码文档222

4.5.3　编码效率223

4.5.4　程序设计语言的特性224

4.5.5　交付文档和复审225

4.6　软件测试225

4.6.1　测试目的与定义226

4.6.2　测试顺序226

4.6.3　单元测试227

4.6.4　组装测试228

4.6.5　确认测试230

4.6.6　测试小组231

4.6.7　测试原则与测试技求231

4.7　软件维护237

4.7.1　维护的分类237

4.7.2　易维护性238

4.7.3　维护过程239

习题246

参考文献246

第二篇　数学模型与数值算法设计246

第五章　数学模型246

5.1　数学模型基本概念246

5.1.1　模型与现实246

5.1.2　建立数学模型的步骤247

5.1.3　模型的分类247

5.2　初等方法248

5.2.1　量纲分析248

5.2.2　最优化方法基础251

5.3　高等方法252

5.3.1　解析解的局限性254

5.3.2　近似方法254

5.3.3　计算机仿真254

第六章　数值计算的误差与算法的稳定性254

习题256

参考文献256

6.1　基本概念256

6.1.1　误差256

6.1.2　绝对误差和相对误差257

6.1.3　有效数字和机器数系258

6.2　误差的传播261

6.2.1　近似数的算术运算261

6.2.2　浮点运算264

6.2.3　误差估计265

6.2.4　条件数266

6.3　算法分析267

6.3.1　算法的数值稳定性267

6.3.2　算法分析规则268

习题271

参考文献271

第七章　数值计算的算法设计271

7.1　线性代数方程组的解法271

7.1.1　高斯（Gauss）消去法271

7.1.2　矩阵的三角分解法277

7.1.3　三对角方程组的解法281

7.1.4　迭代法282

7.1.5　方法述评288

7.1.6　逆矩阵的计算289

7.1.7　误差分析290

7.1.8　矩阵的特征值和特征向量294

7.2　插值法298

7.2.1　Lagrange插值298

7.2.2　Newton插值公式，均差304

7.2.3　Hermite插值法311

7.2.4　样条插值法313

7.2.5　最小二乘拟合315

7.3　数值积分法317

7.3.1　等距节点求积公式318

7.3.2　Gauss型求积公式326

7.3.3　重积分的近似计算332

7.3.4　反常积分的计算333

7.4　常微分方程的数值解法335

7.4.1　Euler法336

7.4.2　隆哥——库塔方法339

7.4.3　线性多步法340

7.4.4　常微分方程组及高阶微分方程的数值解法345

7.4.5　边值问题的解法347

习题355

参考文献355

第八章　曲线与曲面拟合方法355

8.1　插值法与样条函数355

8.1.1　牛顿插值法355

8.1.2　拉格朗日插值法356

8.1.3　三次样条曲线357

8.1.4　三次空间参数样条曲线358

8.1.5　三角样条函数358

8.1.6　张力样条函数359

8.1.7　圆弧样条曲线360

8.1.8　二维样条函数363

8.2　用逼近法构造曲线曲面365

8.2.1　最小二乘法365

8.2.2　Beta样条曲线与曲面367

习题369

参考文献369

第九章　有限元法简介369

9.1　有限元分析方法的基本原理和杆系结构分析369

9.1.1　杆件的刚度矩阵370

9.1.2　局部坐标系与结构坐标系的坐标变换371

9.1.3　结构整体刚度矩阵与结构整体刚度方程式372

9.2　连续介质的离散化及网络自动划分375

9.2.1　连续介质的离散化375

9.2.2　网格自动划分378

9.3　应用举例380

9.3.1　电力网络导纳矩阵的计算380

9.3.2　供水系统网络381

9.4　结构动力分析的动态有限元法381

9.4.1　动态有限元法的基本原理382

9.4.2　构造动态形函数的基本方法383

9.4.3　建立二维平面单元的动态刚度和质量矩阵的方法387

习题391

参考文献391

第十章　数学模型的应用391

10.1　工程元件及系统数学模型举例391

10.1.1　能量元件391

10.1.2　系统的数学模型392

10.2　系统传递函数393

10.2.1　传递函数的基本概念394

10.2.2　工程中常用的传递函数395

10.2.3　传递函数的方块图397

10.2.4　传递矩阵399

习题401

参考文献401

附录A　关于书写算法的若干规定401

附录B　软件工程中的文档格式402