Foundations of Computer Science: 4th Edition

Cover......Page 1 Contents......Page 7 Preface......Page 13 Chapter 1: Introduction......Page 21 1.1 Turing Model......Page 22 1.2 Von Neumann Model......Page 24 1.3 Computer Components......Page 26 1.4 History......Page 29 1.5 Computer Science as a Discipline......Page 31 1.6 Outline of the Course......Page 32 1.7 End-Chapter Materials......Page 33 1.8 Practice Set......Page 34 Chapter 2: Number Systems......Page 35 2.2 Positional Number Systems......Page 36 2.3 Nonpositional Number Systems......Page 51 2.4 End-Chapter Materials......Page 52 2.5 Practice Set......Page 54 Chapter 3: Data Storage......Page 59 3.1 Data Types......Page 60 3.2 Storing Numbers......Page 62 3.3 Storing Text......Page 80 3.4 Storing Audio......Page 81 3.5 Storing Images......Page 83 3.6 Storing Video......Page 85 3.7 Chapter Materials......Page 86 3.8 Practice Set......Page 88 Chapter 4: Operations on Data......Page 93 4.1 Logic Operations......Page 94 4.2 Shift Operations......Page 99 4.3 Arithmetic Operations......Page 102 4.4 End-Chapter Materials......Page 106 4.5 Practice Set......Page 107 Chapter 5: Computer Organization......Page 111 5.2 Central Processing Unit......Page 112 5.3 Main Memory......Page 114 5.4 Input/Output Subsystem......Page 117 5.5 Subsystem Interconnection......Page 124 5.6 Program Execution......Page 129 5.7 Different Architectures......Page 133 5.8 A Simple Computer......Page 137 5.9 End-Chapter Materials......Page 146 5.10 Practice Set......Page 150 Chapter 6: Computer Networks and Internet......Page 153 6.1 Overview......Page 154 6.2 Application Layer......Page 163 6.3 Transport Layer......Page 176 6.4 Network Layer......Page 179 6.5 Data-Link Layer......Page 186 6.6 Physical Layer......Page 194 6.7 Transmission Media......Page 197 6.8 End-Chapter Materials......Page 200 6.9 Practice Set......Page 203 Chapter 7: Operating Systems......Page 207 7.1 Introduction......Page 208 7.2 Evolution......Page 209 7.3 Components......Page 211 7.4 A Survey of Operating Systems......Page 223 7.5 End-Chapter Materials......Page 227 7.6 Practice Set......Page 229 Chapter 8: Algorithms......Page 233 8.1 Concept......Page 234 8.2 Three Constructs......Page 238 8.3 Algorithm Representation......Page 239 8.4 A More Formal Definition......Page 243 8.5 Basic Algorithms......Page 244 8.6 Subalgorithms......Page 253 8.7 Recursion......Page 254 8.8 End-Chapter Materials......Page 256 8.9 Practice Set......Page 258 Chapter 9: Programming Languages......Page 263 9.1 Evolution......Page 264 9.2 Translation......Page 266 9.3 Programming Paradigms......Page 268 9.4 Common Concepts......Page 277 9.5 End-Chapter Materials......Page 287 9.6 Practice Set......Page 289 Chapter 10: Software Engineering......Page 293 10.1 The Software Lifecycle......Page 294 10.2 Analysis Phase......Page 296 10.3 Design Phase......Page 299 10.4 Implementation Phase......Page 300 10.5 Testing Phase......Page 303 10.6 Documentation......Page 305 10.7 End-Chapter Materials......Page 306 10.8 Practice Set......Page 308 Chapter 11: Data Structure......Page 311 11.1 Arrays......Page 312 11.2 Records......Page 318 11.3 Linked Lists......Page 321 11.4 End-Chapter Materials......Page 334 11.5 Practice Set......Page 335 Chapter 12: Abstract Data Types......Page 337 12.1 Background......Page 338 12.2 Stacks......Page 340 12.3 Queues......Page 346 12.4 General Linear Lists......Page 351 12.5 Trees......Page 357 12.6 Graphs......Page 363 12.7 End-Chapter Materials......Page 364 12.8 Practice Set......Page 366 Chapter 13: File Structure......Page 369 13.2 Sequential Files......Page 370 13.3 Indexed Files......Page 374 13.4 Hashed Files......Page 375 13.5 Directories......Page 380 13.6 Text versus Binary......Page 382 13.7 End-Chapter Materials......Page 383 13.8 Practice Set......Page 384 Chapter 14: Databases......Page 389 14.1 Introduction......Page 390 14.2 Database Architecture......Page 392 14.3 Database Models......Page 393 14.4 The Relational Database Model......Page 394 14.5 Database Design......Page 401 14.6 Other Database Models......Page 405 14.7 End-Chapter Materials......Page 406 14.8 Practice Set......Page 408 Chapter 15: Data Compression......Page 411 15.2 Lossless Compression Methods......Page 412 15.3 Lossy Compression Methods......Page 420 15.4 End-Chapter Materials......Page 426 15.5 Practice Set......Page 427 Chapter 16: Security......Page 431 16.1 Introduction......Page 432 16.2 Confidentiality......Page 435 16.3 Other Aspects of Security......Page 448 16.4 Firewalls......Page 462 16.5 End-Chapter Materials......Page 465 16.6 Practice Set......Page 467 Chapter 17: Theory of Computation......Page 471 17.1 Simple Language......Page 472 17.2 The Turing Machine......Page 476 17.3 Godel Numbers......Page 483 17.4 The Halting Problem......Page 484 17.5 The Complexity of Problems......Page 487 17.6 End-Chapter Materials......Page 489 17.7 Practice Set......Page 490 Chapter 18: Artificial Intelligence......Page 493 18.1 Introduction......Page 494 18.2 Knowledge Representation......Page 495 18.3 Expert Systems......Page 505 18.4 Perception......Page 507 18.5 Searching......Page 514 18.6 Neural Networks......Page 518 18.7 End-Chapter Materials......Page 521 18.8 Practice Set......Page 523 Chapter 19: Introduction to Social Media......Page 527 19.2 Facebook......Page 528 19.3 Twitter......Page 534 19.4 End-Chapter Materials......Page 541 19.5 Practice Set......Page 542 Chapter 20: Social and Ethical Issues......Page 545 20.1 Ethical Principles......Page 546 20.2 Intellectual Property......Page 547 20.4 Computer Crimes......Page 548 20.6 End-Chapter Materials......Page 550 20.7 Practice Set......Page 551 Appendix A: Unicode......Page 553 Appendix B: Unified Modeling Language (UML)......Page 559 Appendix C: Pseudocode......Page 573 Appendix D: Structure Chart......Page 577 Appendix E: Boolean Algebra and Logic Circuits......Page 583 Appendix F: Examples of Programs in C, C++, and Java......Page 601 Appendix G: Mathematical Review......Page 611 Appendix H: Error Detection and Correction......Page 621 Appendix I: Addition and Subtraction for Sign-and-Magnitude Integers......Page 637 Appendix J: Addition and Subtraction for Reals......Page 641 Acronyms......Page 645 Glossary......Page 649 Index......Page 689