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出版者:清华大学出版社

作者:李春葆

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2004-6-1

价格:29.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302086185

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• 程序设计
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• 计算机
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• 学习
• 算法
• 基础

《信息时代的编程基石：现代计算机科学导论》 图书简介 在信息爆炸的今天，理解和掌握计算机科学的基础原理已不再是专业人士的专属技能，而是通往理解我们数字世界的关键钥匙。本书《信息时代的编程基石：现代计算机科学导论》旨在为零基础的学习者构建一个全面、深入且富有洞察力的计算机科学知识体系。我们不侧重于某一种特定编程语言的语法细节，而是着眼于支撑所有计算活动的底层逻辑、核心概念和发展趋势。 第一部分：计算的本质与历史脉络 本部分将带领读者穿越时空，探寻计算思想的起源。我们将从古代的计数工具和逻辑推理活动开始，逐步过渡到布尔代数和冯·诺依曼体系结构的诞生。重点在于理解“图灵机”这一抽象计算模型的深远意义——它定义了什么是可计算的，以及计算能力的极限。我们将详细剖析二进制系统如何成为所有现代数字系统的基石，探讨信息论的基本原理，例如香农熵如何量化信息的不确定性。理解了这些基础，读者才能真正领悟到现代软件和硬件的运行逻辑，而不是停留在“输入数据，得到结果”的表面认知。 第二部分：数据结构与算法的艺术 数据结构和算法是任何高效程序的灵魂。《信息时代的编程基石》将超越简单的数组和链表介绍，深入探讨复杂数据结构的内部机制及其在实际问题中的应用场景。我们将详细分析树（如二叉搜索树、平衡树）、图（深度优先搜索、广度优先搜索、最短路径算法如Dijkstra和A）、哈希表等核心结构的工作原理，并辅以现实世界中的案例，例如数据库索引、网络路由和社交网络分析。 算法部分，我们将系统地梳理排序和搜索算法的效率比较，引入大 O 符号（$O$ 符号）作为衡量算法性能的精确标尺。更重要的是，本书将重点介绍设计算法的范式：分治法、贪心算法、动态规划。通过对动态规划的深入剖析，读者将学会如何将复杂问题分解为可管理的子问题，这是一种对解决任何复杂工程挑战都极其宝贵的思维训练。我们将探讨P/NP问题的重要性，让读者了解哪些问题是目前计算机科学认为“容易”解决的，哪些是具有挑战性的。 第三部分：计算机系统的工作原理 要写出高效的代码，必须了解代码是如何被执行的。《信息时代的编程基石》将揭示从高级语言代码到机器指令的转化过程。我们将深入计算机的“心脏”——中央处理器（CPU）。内容涵盖指令集架构（ISA）的基础概念，流水线技术如何提升执行效率，以及缓存层次结构（L1, L2, L3 缓存）对程序性能的决定性影响。 内存管理是另一个核心主题。我们将详细解释虚拟内存的概念，它如何使得程序可以访问比物理内存更大的地址空间，并探讨分页和分段机制。此外，本书还将覆盖编译和解释器的基础区别，以及汇编语言作为连接高级语言和硬件的桥梁所扮演的角色。理解这些系统层面的知识，有助于程序员编写出真正“贴近硬件”的优化代码。 第四部分：操作系统——数字世界的管理者 操作系统（OS）是人与硬件之间最关键的抽象层。本部分将系统地介绍操作系统的核心功能和设计哲学。我们将重点解析进程与线程的区别、它们的状态转换、以及上下文切换的开销。并发与并行是现代计算的基石，本书将详尽讲解同步机制，包括互斥锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）和条件变量，以及如何识别和避免死锁。 文件系统是数据持久化的基础，我们将探讨不同文件系统的设计理念，如日志记录和i节点（inode）结构。此外，存储I/O（输入/输出）的性能瓶颈分析，以及现代操作系统如何通过调度算法（如时间片轮转、优先级调度）来公平有效地分配CPU资源，都将在书中得到详尽的阐述。 第五部分：网络与分布式计算 在互联的世界中，网络是信息流通的血液。《信息时代的编程基石》将从基础的物理层开始，逐步向上构建概念模型，重点讲解TCP/IP协议栈的每一层。读者将清晰地理解IP寻址、子网划分的原理，以及TCP协议如何保证数据可靠传输的机制（如三次握手和拥塞控制）。 更进一步，本书将涉足现代分布式计算的挑战。我们将探讨一致性模型、CAP理论在设计高可用系统中的指导意义，以及分布式事务处理的基本方法。这为读者理解云计算、微服务架构和大数据处理奠定了坚实的理论基础。 总结与展望 《信息时代的编程基石：现代计算机科学导论》不追求提供快速上手的“秘籍”，而是致力于培养读者的计算思维和解决问题的能力。通过对计算底层原理的深入挖掘，本书旨在让读者成为一个不仅会“使用”工具，更能“理解”工具如何运作的思考者。它为有志于深入学习数据科学、人工智能、系统编程或网络安全领域的读者，铺设了一条坚实而宽广的学术与实践之路。掌握了这些基石，未来的技术演进将不再令人畏惧，而是充满机遇。

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这本书的习题设计，只能用“敷衍了事”来形容。大部分练习题无非是机械地重复前文中已经演示过的基本语法操作，缺乏任何需要创新思维或综合运用知识点的挑战性题目。比如，学完了循环和条件语句，给出的练习题居然只是让你写一个打印九九乘法表的程序——这在任何一本入门级的编程教材里都是标配，简直没有一点新意。更要命的是，很多章节的课后答案根本缺失，或者给出的答案逻辑混乱，根本无法校验自己是否真的掌握了知识点。这对于自学编程的人来说是致命的打击，因为我们非常依赖及时的反馈来纠正错误。我尝试自己去优化一些基础代码，却发现这本书提供的“标准解法”本身就存在性能上的冗余，让人怀疑作者在出题时是否真正思考了如何引导学生写出更高效、更现代的代码。

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关于错误处理和调试的部分，简直像被作者草草略过了一样。书中提及`errno`宏和基本的断点调试技巧时，用词极其简略，仿佛这只是一个无关紧要的附注。然而，在实际的编程过程中，我们花费在查找和修复错误上的时间，往往比编写新功能的时间要长得多。我特别期待能看到一些关于常见运行时错误（如段错误、野指针使用）的深度剖析，以及如何利用标准库工具链（如`gdb`）来系统地跟踪内存泄漏或栈溢出的具体步骤。这本书似乎停留在“代码能跑起来就好”的阶段，完全没有触及到软件工程中“健壮性”这一核心要求。如果读者想通过这本书学会如何写出生产可用的、容错性高的程序，那这本书提供的帮助几乎为零，它更像是一本停留在上世纪八十年代的语法手册。

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这本书的排版设计简直是一场视觉灾难，每一个章节的布局都像是随手乱放的草稿纸，毫无逻辑可言。页边距的设置也极其不一致，有时候宽得能塞下一本书，有时候又窄得让人觉得文字都要溢出去了。更别提那些代码示例的格式了，错位、对齐混乱是家常便饭，初学者光是盯着这些代码看，就已经要耗费掉大量的精力去猜测作者到底想表达什么。有些关键的函数定义，竟然被安排在页面的最末端，需要反复翻页才能找到上下文，这完全是在考验读者的耐心和眼力。如果我不是对C语言有极大的热情，真想把它直接扔到一边。说实话，一本技术书籍，内容固然重要，但阅读体验同样是衡量其专业性的一个重要指标，这本书在这方面无疑是彻底的失败者。我希望作者在再版时，能请一位专业的排版设计师来拯救一下这些令人眼花缭乱的页面。

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我花了整整一个下午试图理解第三章关于指针运算的那几个例子，结果是更加一头雾水。作者似乎默认读者已经具备了扎实的底层概念，上来就直接抛出那些晦涩难懂的数学公式和内存地址的抽象描述，完全没有提供一个清晰的、逐步深入的、可以触摸到的形象来辅助理解。比如，当提到“函数指针”和“指向函数的指针的指针”时，书中只用了寥寥数语带过，没有提供任何实际的应用场景或者形象化的比喻来帮助我们建立起正确的认知模型。对于一个刚接触C语言的新手来说，这种教学方式简直是灾难性的。感觉作者是把自己脑子里已经固化的知识体系，原封不动地搬到了纸面上，却忘了我们这些“外行人”需要的是一座搭建好的、带有扶手的阶梯，而不是直接把我们扔到山顶，让我们自己摸索下山的路。我不得不转而求之于网络上的各种视频教程，才能勉强拼凑起对这些核心概念的理解。

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全书的语言风格在我看来，显得异常的冷漠和疏离。作者的叙述方式是纯粹的、客观的陈述，缺少任何鼓励性或启发性的引导。每当引入一个新的数据结构或高级特性时，总有一种“就这么回事，你自己去琢磨吧”的冰冷感。在涉及操作系统底层交互的部分，例如文件I/O和内存分配，讲解得过于干燥，完全没有将C语言作为系统级编程利器的那种震撼力和美感传达出来。一本好的技术教程，除了传授知识，更应该点燃学习者的热情，让他们感受到编程的乐趣和C语言的强大。遗憾的是，这本书读起来像是在啃一块没有调味的干面包，虽然营养成分可能够，但实在难以下咽。我希望未来的版本能加入更多历史背景的介绍，或者作者本人的实践心得，让冰冷的字符多一些“人味儿”。

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