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出版者:人民邮电出版社

作者:林卓然

出品人:

页数:323

译者:

出版时间:2004-6

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787115122575

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 中国
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《计算思维与编程实践》 面向数字时代的思维基石与动手能力培养 在信息技术以前所未有的速度重塑世界的今天，理解计算的本质、掌握编程的思维，已不再是专业技术人员的专属技能，而是每一个现代公民必备的核心素养。《计算思维与编程实践》正是在这样的时代背景下应运而生的一本深度探索计算领域基础概念、强调逻辑构建与实际应用能力的权威教程。本书旨在帮助读者跨越“使用计算机”到“理解并构建计算机系统”的鸿沟，为后续深入学习任何前沿技术（如人工智能、大数据、物联网）打下坚实而灵活的基础。 本书结构精巧，内容覆盖面广而不失深度，尤其侧重于培养读者的计算思维（Computational Thinking）能力，即运用计算机科学的基本概念去分析问题、设计解决方案并实施算法的能力。 --- 第一部分：计算的哲学与逻辑基础 (The Philosophy and Logic of Computation) 本部分是全书的理论基石，它将引导读者从宏观上理解计算的本质，而非仅仅停留在软件操作层面。 第一章：什么是计算？——从图灵机到信息论的宏大叙事 本章首先追溯了计算的哲学根源。我们将深入探讨艾伦·图灵（Alan Turing）的抽象模型——图灵机，理解其在理论上定义了“可计算性”的边界。这不仅仅是历史回顾，而是为了让读者明白，当前我们使用的所有复杂软件和硬件，其底层逻辑都源于这个最简洁的数学模型。 可计算性与不可判定性： 讨论哪些问题是计算机可以解决的，哪些是原则上无法解决的，培养批判性思维。 冯·诺依曼结构解析： 详细剖析现代计算机的存储程序概念、控制器、运算器、输入/输出设备的工作机制，揭示硬件与软件如何协同工作。 信息论基础： 引入香农的信息熵概念，解释数据是如何被量化、编码和传输的。讨论比特（Bit）作为信息基本单元的深刻意义。 第二章：逻辑的艺术——布尔代数与数字世界的构建块 本章是理解所有数字电路和程序控制流的钥匙。我们将从严谨的逻辑学出发，过渡到实际的硬件实现。 命题逻辑与谓词逻辑： 学习如何使用符号和规则来精确表达和论证陈述，这是算法设计中进行条件判断的基础。 布尔代数（Boolean Algebra）： 深入研究AND, OR, NOT等基本逻辑门，并通过真值表和卡诺图（Karnaugh Maps）进行逻辑函数的化简。 组合逻辑与时序逻辑电路： 介绍如何利用逻辑门构建半加器、全加器等基础算术单元，并初步涉猎触发器（Flip-Flops）在存储中的应用，从而理解CPU执行指令的底层物理过程。 --- 第二部分：程序设计语言与抽象机制 (Programming Languages and Abstraction) 本部分将重点从理论逻辑转向具体的程序构建，强调不同编程范式背后的设计哲学。 第三章：算法设计——效率、正确性与解题的步骤 算法是解决问题的精确指令集。本章致力于培养读者设计高效、可靠算法的能力。 算法的基本特性： 正确性、确定性、有限性、输入与输出。 算法分析的量化标准： 详细介绍时间复杂度和空间复杂度，重点讲解大O表示法（Big O Notation），理解算法的渐进性能分析。 核心算法设计范式： 深入讲解分治法（Divide and Conquer）、贪心算法（Greedy Algorithms）和动态规划（Dynamic Programming）的适用场景与经典案例（如排序算法的比较与选择）。 第四章：数据结构——组织信息的艺术 数据结构是程序处理信息的骨架。本章侧重于理解不同数据结构在内存中的组织方式及其对操作效率的影响。 线性结构精讲： 数组（Array）与链表（Linked List）的内存布局差异；栈（Stack）与队列（Queue）的LIFO/FIFO操作原理及其应用（如函数调用栈）。 非线性结构探索： 树（Tree）结构（特别是二叉搜索树BST和平衡树的原理），图（Graph）的基本概念（邻接矩阵与邻接表）及其在路径搜索中的应用。 抽象数据类型（ADT）： 强调结构与操作的分离，理解数据结构作为一种封装手段的重要性。 第五章：现代编程范式导论（以C/Python为例） 本章不追求成为某一特定语言的详尽手册，而是侧重于通过实例展示主流编程范式如何指导代码的组织。 过程式编程： 强调函数的模块化、控制流的顺序执行。 面向对象编程（OOP）的核心概念： 封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）和多态（Polymorphism）的实际意义，以及它们如何帮助管理复杂性。 内存管理基础： 初步介绍静态内存分配与动态内存分配的概念，理解变量的生命周期和作用域。 --- 第三部分：系统架构与网络互联 (System Architecture and Interconnection) 计算不仅仅是代码，更是运行在物理和网络环境中的复杂系统。本部分将视角提升到操作系统和网络层面。 第六章：操作系统：计算机资源的管理核心 操作系统是连接硬件与用户程序的桥梁。本章剖析其核心职能，培养对资源分配的深刻理解。 进程与线程管理： 区分进程与线程，讨论并发性（Concurrency）与并行性（Parallelism）的概念，理解上下文切换的代价。 内存管理策略： 虚拟内存（Virtual Memory）的引入及其对程序运行的意义；分页（Paging）和分段（Segmentation）的基本工作原理。 文件系统与I/O： 理解文件如何被组织在磁盘上，以及输入/输出操作是如何被高效处理的。 第七章：计算机网络与互联网的运作原理 理解现代计算的互联性是至关重要的。本章聚焦于数据的传输路径和标准协议。 网络分层模型： 深入解析TCP/IP五层或七层模型，重点理解每一层的功能和所负责的协议。 TCP/IP核心协议详解： 详细探讨IP地址的分配、子网划分（Subnetting）的基本概念；着重分析TCP的三次握手与四次挥手过程，理解可靠数据传输的机制。 应用层基础： 介绍HTTP/HTTPS的基本请求-响应模式，理解客户端-服务器（Client-Server）架构的工作流程。 --- 结语：迈向专业计算的下一步 《计算思维与编程实践》的最终目标是为读者建立一个坚实、全面的计算知识框架，使读者能够“知其然，更知其所以然”。本书提供的不是特定工具的使用说明，而是理解所有信息技术工具背后的第一性原理（First Principles）。掌握了这些基础，无论是未来转向人工智能的深度学习模型构建，还是网络安全协议的分析，都将拥有一个清晰、可信赖的认知起点。 本书的案例和习题设计高度注重跨学科应用，确保所学知识能直接映射到实际问题的解决中，是所有希望系统性掌握计算机科学基础、为未来技术学习铺路的读者的理想教材。

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说实话，我对市面上那些充斥着大量枯燥理论和晦涩难懂代码的书籍已经彻底绝望了，但这本书成功地扭转了我的看法。它的排版设计非常讲究，大片的留白和清晰的区块划分，让阅读体验瞬间提升了一个档次。内容上，它没有一味地堆砌技术细节，而是更侧重于构建一个完整的知识体系框架。我尤其欣赏它在网络基础部分的处理，从TCP/IP协议族的宏观架构到具体的IP地址划分，讲解得深入浅出，既保证了学术的严谨性，又避免了陷入无休止的细节泥潭。对于我这种需要快速掌握核心概念的职场人士来说，这种把握重点的能力至关重要。书中穿插的“历史沿革”小栏目也很有趣，让我了解了许多计算机技术背后的故事和发展脉络，这有助于我更好地理解当前技术的局限性和未来发展方向。总而言之，这是一本兼顾了广度与深度的优秀入门读物，阅读过程如同在欣赏一幅精心绘制的逻辑地图。

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这本书简直就是为我量身定做的，我一个完全的计算机小白，拿起它才发现原来那些高深的术语也不是那么难以理解。作者的叙述方式非常亲切，就像邻家大哥在手把手教你一样，没有那种高高在上的说教感。尤其是在讲授基础概念的时候，会用很多生活化的例子来做比喻，比如把CPU比作人脑，把内存比作工作台，一下子就豁然开朗了。我之前总是在想，那些0和1是怎么构成复杂程序的，这本书从最底层的二进制开始讲起，逻辑性极强，层层递进，让人感觉每一步都是那么自然而然。我对硬件结构也一窍不通，但翻开这本书后，对主板、显卡这些部件的功能和相互协作的关系有了清晰的认识，这极大地增强了我的学习信心。而且，书中对一些常见软件的操作界面也做了详尽的图解，即便是第一次接触这些软件的人也能很快上手，实用性非常高。我感觉这不仅仅是一本教材，更像是一个耐心的私人导师，引领我走进了数字世界的入口。

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读完这本书，我最大的感受就是“体系化”。很多零散的知识点在我脑中像是散落的珍珠，这本书就像一根坚韧的丝线，将它们串联成了一条清晰的项链。它在讲解软件工程的基本概念时，虽然篇幅不长，但对瀑布模型、敏捷开发等核心思想的对比和分析非常到位，让我对软件开发的生命周期有了初步的概念。此外，书中对于“信息安全”的入门介绍也相当到位，它没有制造恐慌，而是以一种教育性的口吻，讲解了常见威胁的原理和基本的防范措施，让人在掌握便利性的同时，也提高了警惕。最让我惊喜的是，书中对于“算法思维”的培养也是潜移默化的，它虽然没有专门开辟一个高难度的算法章节，但在讲解数据结构时，已经自然而然地引导读者去思考效率和优化的问题。这本书更像是一份精良的蓝图，让人清楚地知道自己未来应该往哪个方向去深挖。

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我通常对这种基础教程持保留态度，总觉得它们停留在表面，无法真正触及到问题的核心。然而，这本书在看似基础的章节中，却隐藏着非常精妙的设计。比如，它讲解数据存储和表示法时，没有止步于十进制和二进制的转换，而是深入探讨了浮点数精度问题和字符编码的演变，这些都是进阶学习中经常会遇到的“坑”，提前了解能少走很多弯路。作者的语言风格带着一种老派的严谨和对知识的敬畏，每一个定义都力求精确，但又不失温度。这本书的习题设计也十分巧妙，不是那种死记硬背的选择题，而是需要你动脑筋去分析和推理的开放性问题，真正考验了你对概念的理解程度，而不是对文字的记忆力。我花了大量时间去思考那些需要动手实践的练习，每一次成功解决都带来巨大的成就感，这才是学习计算机的乐趣所在。

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这本书最吸引我的地方在于它出乎意料的“人性化”。我是一个习惯通过视觉和触觉来学习的人，而这本书的插图质量非常高，不仅仅是流程图，很多内部结构图的细节都处理得非常到位，色彩搭配柔和，不会让人产生视觉疲劳。在描述复杂的逻辑流程时，作者会用表格和对比图的形式来总结，非常适合我这种需要快速回顾和对比知识点的读者。比如，它在对比不同操作系统内核处理并发任务的机制时，那种层级分明的图示，比单纯的文字描述要清晰上百倍。而且，书中的语言风格充满了鼓励和正向反馈，当你遇到难点时，总能找到一些话语让你觉得“这没什么大不了，慢慢来就能搞懂”。这本书没有强迫我立即成为一个“技术大牛”，而是让我踏踏实实地走好第一步，建立起对这门学科的尊重和热爱。它真正做到了让初学者在没有压力的环境下，愉快地吸收知识。

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课本，作者给我们上的课。

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