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出版者:冶金工業齣版社

作者:張曜

出品人:

頁數:552

译者:

出版時間:2002-12-1

價格:49.0

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787502431112

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機
• Java
• 程序設計
• 教程
• 入門
• 基礎
• 編程
• 計算機
• 軟件開發
• 算法
• 數據結構
• 麵嚮對象

好的，這是一本關於高級數據結構與算法實現的圖書簡介，旨在為有誌於深入理解計算機科學核心原理的讀者提供係統性的指導。 --- 高級數據結構與算法實現：麵嚮復雜係統設計 書籍定位與目標讀者 本書並非麵嚮初學者入門的編程指南，而是為具備紮實編程基礎（如熟悉至少一門主流編程語言如C++或Java的麵嚮對象特性）和初步算法概念的開發者、計算機科學專業學生以及係統架構師量身打造的深度技術手冊。 我們假定讀者已經掌握瞭基礎數據結構（如數組、鏈錶、棧、隊列）和基礎排序/查找算法。本書將帶領讀者跨越這些基礎知識，直擊高效能計算和大規模數據處理背後的核心理論與工程實踐。 目標讀者群體包括： 1. 性能敏感型工程師： 負責設計需要處理海量並發請求或極低延遲要求的應用（如金融交易係統、實時推薦引擎）。 2. 算法研究人員與學生： 需要深入理解復雜算法的時間/空間復雜度證明、變種應用及其在特定硬件架構下的錶現。 3. 係統架構師： 負責評估和選擇最適閤特定業務場景的底層數據組織形式，以優化資源利用率和係統吞吐量。 內容深度解析：超越教科書的實踐指導 本書共分為五大部分，每部分都由理論推導、僞代碼實現、性能分析（包括緩存友好性考量）和實際應用案例構成。 第一部分：高級抽象與內存優化（Cache-Aware Structures） 本部分重點探討現代計算機體係結構（尤其是多級緩存L1/L2/L3）對算法性能的實際影響，並介紹如何設計“緩存友好”的數據結構。 核心章節： 空間局部性與時間局部性重訪： 深入分析程序執行序列與內存訪問模式的耦閤關係。 B樹族與LSM樹（Log-Structured Merge-Trees）： 不僅介紹B+樹在數據庫索引中的應用，更詳細解析LSM樹（如RocksDB、Cassandra底層采用的結構）如何通過順序寫入來最大化磁盤I/O效率，並討論其在讀取放大問題上的權衡。 跳躍錶（Skip List）的並發實現： 探討無鎖（Lock-Free）和基於樂觀鎖的跳躍錶變體，分析其在多核環境下的並發性能優勢與鎖競爭點。 第二部分：圖算法的拓撲與流（Topology and Flow） 圖論是處理關係數據的基石。本部分將從經典算法的優化和大規模圖的分布式處理兩方麵展開。 核心章節： 最短路徑算法的現代變體： 詳述Dijkstra算法在稀疏圖中的優化（如使用斐波那契堆，並討論斐波那契堆在實際工程中的局限性，轉而比較其與二項堆的實際性能差異）。研究Contraction Hierarchies（CH）等預處理技術在導航係統中的應用。 最大流/最小割的復雜應用： 深入解析Dinic算法和Push-Relabel算法，並將其應用於網絡可靠性分析和資源分配優化問題。 大規模圖處理框架（如Pregel/GraphX）： 討論如何將圖算法分布到集群環境中，重點分析迭代計算模型（BSP模型）下的數據分區策略和通信開銷。 第三部分：概率性數據結構與近似算法（Probabilistic & Approximate Methods） 在處理超大規模數據，或者對精度要求允許一定誤差的場景時，概率性結構提供瞭極佳的內存效率。 核心章節： 布隆過濾器（Bloom Filters）的深度定製： 不僅介紹基礎用法，更深入探討瞭Cuckoo Filters（基於Cuckoo Hashing），它支持高效的元素刪除操作，並分析其誤報率與哈希函數數量和數組大小的精確關係。 HyperLogLog（HLL）與Top-K估計： 探討如何僅用極小的內存空間精確（概率性地）估計數據集中的不同元素數量（基數估計算法），並將其應用於網絡流量監控和日誌分析。 MinHash與LSH（Locality-Sensitive Hashing）： 講解如何使用這些技術在極高維度空間中進行近似最近鄰搜索（ANN），這對去重、相似內容檢測至關重要。 第四部分：高級組閤與集閤結構（Advanced Combinatorial Structures） 本部分關注那些用於解決復雜約束滿足和集閤覆蓋問題的結構。 核心章節： Trie樹的壓縮與優化： 介紹Radix Tree（或Patricia Tree）的實現，如何通過壓縮冗餘路徑來節省空間，並討論其在路由錶查找中的效率。 Disjoint Set Union (DSU) 的路徑壓縮與按秩閤並的理論極限： 詳細分析其反阿剋曼函數（Inverse Ackermann Function）的增長特性，並展示其在Kruskal算法和網絡連通性檢測中的最優錶現。 區間數據結構（Segment Trees & Fenwick Trees）： 側重於其在動態範圍查詢和點/區間更新問題中的靈活應用，包括Lazy Propagation機製的精確實現。 第五部分：並行化與並發算法設計（Parallelization & Concurrency） 算法的性能極限往往受限於並行化能力。本部分關注如何設計能充分利用多核CPU和GPU資源的算法。 核心章節： 並行排序算法： 對比Merge Sort和Quick Sort在並行環境下的優劣，介紹Bitonic Sort等基於比較網絡的並行排序方案。 原子操作與內存屏障： 深入講解CAS（Compare-and-Swap）操作在無鎖數據結構設計中的核心作用，以及不同處理器架構下內存屏障（Memory Fences）對指令重排的影響。 SIMD指令集（如AVX/SSE）對數組操作的加速： 探討如何通過嚮量化指令集對簡單的循環操作（如數組求和、元素比較）進行底層優化，實現數量級的性能提升。 總結特點 本書強調“為何如此（Why）”和“如何實現（How）”的統一。讀者不僅會學習到各種數據結構和算法的API調用，更會深入理解其背後的數學證明、工程取捨，以及在特定硬件限製下如何進行極緻優化。書中所有關鍵算法均提供高度抽象且可移植的僞代碼實現框架，引導讀者將其轉化為特定語言的高性能版本。 ---

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說實話，我對市麵上大部分Java教材都抱有一種“學瞭也白學”的懷疑態度，它們要麼過於注重理論的深度，讓你在入門階段就迷失在各種設計模式和底層原理中，要麼就是代碼示例陳舊，根本跑不起來，更新迭代的速度跟不上Java語言本身的發展。然而，這本《Java程序設計教程》在內容的新鮮度和實用性上做得相當齣色。它不僅僅停留在Java SE的基礎語法層麵，而是巧妙地融入瞭現代開發中常用的API和一些最佳實踐。比如，它在講解集閤框架時，對List、Set、Map的底層實現邏輯做瞭直觀的圖解，讓我立刻明白瞭為什麼在特定場景下應該選擇ArrayList而不是LinkedList。而且，這本書沒有迴避現代Java的一些新特性，即便是對於初學者，它也適當地介紹瞭Lambda錶達式的初步概念，雖然沒有深入展開，但足以讓讀者感受到Java語言的活力。這種既紮實基礎又兼顧前沿的平衡感，是很多教材難以企及的。讀完後，我感覺自己不隻是學會瞭“如何寫”Java，更理解瞭“為什麼這樣寫”更有效率。

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這本《Java程序設計教程》簡直是為我這種編程新手量身定做的，我之前對編程完全是零基礎，看那些動輒上韆頁的官方文檔簡直是雲裏霧裏。但是這本書的敘述方式非常平易近人，作者似乎很清楚初學者會卡在哪裏。它沒有一上來就拋齣復雜的麵嚮對象概念，而是從最基礎的變量、數據類型講起，每一步都有清晰的代碼示例，而且示例代碼都非常精簡，能準確地展示當前講解的知識點。我特彆喜歡它在介紹流程控製時，用到的那些生活化的比喻，比如用“如果下雨就帶傘，否則就穿T恤”來解釋條件判斷，一下子就讓枯燥的邏輯變得生動起來。更重要的是，這本書的排版非常舒服，關鍵代碼和解釋分得很有層次，即使用來速查也非常方便。對於那些害怕編程的讀者來說，這本書絕對能幫你邁齣堅實的第一步，它提供的不是冰冷的知識堆砌，而是一條循序漸進、充滿鼓勵的學習路徑。我用瞭大概一個月的時間，跟著書上的練習做，現在已經可以自己寫一些簡單的小程序來解決日常遇到的自動化問題瞭，成就感爆棚！

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這本書的價值，絕不僅僅在於它所傳授的語法知識，更在於它構建瞭一套完整的編程思維框架。很多教程在教完基礎語法後，就會突然跳到復雜的數據結構或多綫程，讓學習者産生巨大的認知鴻溝。我發現《Java程序設計教程》在過渡階段的處理非常老到。它在引入類和對象之前，花瞭大量的篇幅講解“抽象”這個概念，通過分析現實世界中的實體（比如汽車、員工）如何映射到代碼對象上，使得麵嚮對象編程的本質不再神秘。等到講解到繼承和多態時，作者提供的案例都極其貼閤實際的應用場景，比如一個圖形庫中不同形狀（圓形、方形）的繪製和行為差異。這種教學思路讓我明白，編程不是單純的字符輸入，而是一種將現實問題模型化和結構化的過程。即便未來我轉到其他語言，這本書為我打下的這種結構化思維和麵嚮對象的認知基礎，是完全可以遷移和復用的寶貴財富。

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我對這本書的最後一點深刻體會，來自於它的可讀性和作者的專業態度。市麵上很多技術書籍為瞭追求“快”，常常使用大量縮寫和行話，導緻非專業人士閱讀起來非常吃力。但這本《Java程序設計教程》的語言風格非常嚴謹而不失溫度。它在解釋每一個Java關鍵字或方法時，都會追溯到它在JVM（Java虛擬機）層麵上是如何被處理的，這種追本溯源的講解，極大地滿足瞭我對“知其所以然”的求知欲。例如，在講解字符串不可變性時，它通過內存地址的圖示清晰地展示瞭`String`對象在拼接操作中的實際開銷，而非簡單地拋齣結論。這種對底層原理的尊重和細緻入微的講解，讓讀者在學習過程中建立起極強的信任感。感覺作者在撰寫時，不僅僅是想讓你“學會”語法，更是想讓你“理解”這門語言設計的哲學。對於想長期從事軟件開發工作的人來說，這種深層次的理解遠比記住一堆API要重要得多。

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與其他強調快速入門，但實戰能力欠佳的教程相比，這本《Java程序設計教程》在項目實戰和調試技巧方麵的側重，給我留下瞭深刻的印象。很多教材隻教你寫齣能運行的代碼，卻很少告訴你代碼齣錯時該怎麼辦。這本書則非常人性化地闢瞭一個章節專門講解Java的異常處理機製，不僅解釋瞭Checked Exception和Unchecked Exception的區彆，還通過大量的`try-catch-finally`的組閤示例，教會我們如何編寫健壯的代碼。更讓我受益匪淺的是它對IDE（集成開發環境）使用的講解，它沒有隻停留在“點擊運行”的層麵，而是詳細介紹瞭如何設置斷點、如何單步調試、如何查看變量在內存中的變化情況。這直接解決瞭我在初學階段最大的痛點——代碼跑不起來，卻不知道錯在哪裏。學會瞭高效的調試方法，學習麯綫瞬間變得平滑。這不僅僅是一本教材，更像是一個經驗豐富的導師，手把手地教你如何像一個真正的開發者一樣去思考和排查問題。

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