全國計算機等級考試一級培訓教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:中國水利水電齣版社

作者:雷順加 劉吉成

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1999-05-01

價格:26.0

裝幀:

isbn號碼:9787508400075

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機等級考試
• 一級
• 教程
• 培訓
• 基礎知識
• 考試指南
• 自學教材
• 入門
• 辦公軟件
• 技能提升

編程與算法的深度探索：軟件開發進階指南 圖書名稱： 編程與算法的深度探索：軟件開發進階指南 圖書定位： 本書麵嚮已經掌握基礎編程概念和至少一門主流編程語言（如Python、Java或C++）的開發者，旨在係統性地深化其對計算機科學核心理論的理解，並將其應用於解決復雜工程問題。它超越瞭初級教程的範疇，深入探討支撐現代軟件係統的底層邏輯與高效實現方法。 目標讀者： 具備至少一年實際編程經驗的初中級軟件工程師、計算機科學專業高年級學生，以及希望係統性彌補理論短闆的自學者。 --- 第一部分：底層架構與係統級理解 本部分將帶領讀者深入操作係統、計算機體係結構和編譯原理的交匯點，構建一個對代碼如何在硬件上運行的全麵認知。 第一章：高級計算機體係結構與性能優化 超越馮·諾依曼模型： 探討現代處理器設計，包括流水綫、超標量執行、分支預測機製及其對程序執行時間的影響。 內存層級結構精講： 詳細剖析寄存器、L1/L2/L3緩存、主存（DRAM）的工作原理、緩存一緻性協議（如MESI）以及如何通過代碼優化減少緩存未命中率。 I/O係統與中斷處理： DMA（直接內存訪問）、中斷控製器的工作流程，以及異步I/O模型（如epoll, aio）在高性能網絡服務中的應用。 並行性基礎： SIMD指令集（如SSE/AVX）的應用，理解嚮量化如何加速特定類型的計算任務。 第二章：現代操作係統核心機製 進程與綫程的精確控製： 深入講解內核如何管理上下文切換、調度算法（如CFS、實時調度）的權衡。 內存管理進階： 虛擬內存、分頁、分段機製的實現細節。探討內存泄漏檢測、內存分配器（如jemalloc, tcmalloc）的設計思想與性能差異。 並發控製與同步原語的陷阱： 深入分析互斥鎖、信號量、條件變量、讀寫鎖的正確及錯誤用法。重點講解死鎖的檢測與預防策略，以及無鎖數據結構的設計原理。 文件係統剖析： 討論日誌型文件係統（如ext4, ZFS）的數據完整性保障機製，以及數據塊分配與元數據操作的性能考量。 第三章：編譯器與鏈接器的工作流 詞法分析與語法分析的工程實現： 使用LALR或LL(k)算法的實踐案例，理解AST（抽象語法樹）的構建。 中間錶示（IR）的優化階段： 探討常量摺疊、循環展開、死代碼消除等經典優化技術如何在IR層麵實現。 目標代碼生成與平颱特定優化： 分析寄存器分配的復雜性，以及如何利用目標機器的特性生成高效匯編代碼。 鏈接過程詳解： 靜態鏈接與動態鏈接的差異，重定位錶、符號解析的過程，以及Position-Independent Code (PIC)的生成。 --- 第二部分：算法的深度應用與復雜度分析 本部分側重於從理論走嚮實踐，探討處理大規模數據和復雜邏輯時，如何選擇並優化正確的算法範式。 第四章：高級圖論算法與網絡流 非平麵圖與特殊圖結構： 深入最小生成樹（MST）的變體應用，如Kruskal算法在分布式計算中的擴展。 最短路徑的復雜情形： Bellman-Ford算法的局限性分析，以及適用於稀疏圖和高精度需求的A算法優化。 最大流與最小割： Edmonds-Karp、Dinic算法的原理與性能對比。重點講解網絡流在二分圖匹配、資源分配問題中的建模技巧。 連通性與網絡可靠性： 強連通分量（SCC）的應用，以及如何利用割集分析網絡瓶頸。 第五章：動態規劃與組閤優化 區間DP與樹形DP： 突破一維綫性狀態的限製，處理區間重疊子問題和樹狀結構上的最優解搜索。 狀態壓縮與指標DP： 講解如何使用位掩碼（Bitmask）來錶示有限集閤的狀態，解決旅行商問題（TSP）的近似解或精確解。 背包問題的泛化： 多維背包、有界/無界背包的精確求解與近似算法選擇。 動態規劃的性能瓶頸與記憶化搜索的工程化： 如何有效地管理DP錶，避免不必要的遞歸深度和內存開銷。 第六章：數據結構的工程化實踐 平衡搜索樹的深入剖析： B-樹、B+樹在數據庫索引中的核心地位。紅黑樹的鏇轉與再平衡操作的細節實現。 散列錶（Hash Table）的極限性能： 深入分析完美哈希、Cuckoo Hashing等技術，以應對惡意的輸入和極高的負載因子。 Trie樹與字符串處理： 結閤Aho-Corasick算法進行高效多模式匹配。 堆與優先隊列的高級應用： Fibonacci堆的理論優勢與實際應用中的挑戰，斐波那契堆在Dijkstra算法優化中的潛力。 --- 第三部分：高效編程範式與軟件工程實踐 本部分關注如何將理論知識轉化為健壯、可維護且性能卓越的工程代碼。 第七章：函數式編程思想在命令式語言中的融閤 不可變性與副作用控製： 探討如何在Java/Python等語言中模擬函數式特性，提升代碼的可預測性。 高階函數與閉包的深入運用： 鏈式調用、延遲計算（Lazy Evaluation）的實現模式。 Monad模式的抽象思維： 理解IO Monad、Maybe Monad在錯誤處理和副作用管理中的哲學意義。 第八章：性能分析、調試與基準測試 係統級性能分析工具鏈： 熟練使用`perf`、`gprof`、Valgrind等工具進行CPU熱點分析、內存訪問模式檢測和鎖競爭分析。 微基準測試（Micro-benchmarking）的陷阱： 如何設計科學的基準測試，避免JIT編譯器的乾擾和係統噪聲的影響。 內存訪問模式優化： 結構體對齊（Padding）、數據布局（SoA vs. AoS）對緩存友好的重要性。 調試復雜並發問題的策略： 使用綫程轉儲（Thread Dumps）和內存快照進行事後分析。 第九章：分布式係統中的理論挑戰 一緻性模型詳解： 從綫性一緻性到最終一緻性，CAP理論的實際解讀與權衡。 共識算法的實踐： Paxos和Raft算法的核心流程、Leader選舉機製的魯棒性設計。 時鍾同步與因果關係： 邏輯時鍾（Lamport Clocks）、嚮量時鍾在確定操作順序中的作用。 總結與展望 本書旨在構建一個從硬件到高層抽象的知識體係。掌握這些知識後，讀者將不僅能編寫齣“能跑”的代碼，更能構建齣在資源受限環境下依然能保持高性能和高穩定性的復雜軟件係統。深入理解這些基礎理論，是邁嚮資深架構師的必經之路。

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