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出版者:清华大学出版社

作者:成洁

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2005-5-1

价格:22.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302099482

丛书系列:

图书标签:

• QBASIC
• 编程入门
• 程序设计
• 计算机基础
• 经典教材
• DOS编程
• 算法
• 教学
• 入门教程
• 代码示例

深入理解现代编程范式：数据结构、算法与面向对象设计 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索当代软件开发的核心基石：数据结构、算法设计以及面向对象编程（OOP）的精髓。我们摒弃了对特定古老语言语法的冗余讲解，转而聚焦于驱动所有高效能软件系统的通用原理和思维模型。 在信息爆炸的今天，程序的性能和可维护性已成为衡量软件质量的关键指标。本书正是为那些渴望从“会写代码”跃升至“设计健壮、可扩展系统”的开发者、计算机科学专业的学生以及系统架构师精心打造的。 --- 第一部分：算法思维与效率分析 本部分将彻底解构算法设计的核心流程，从问题的抽象到高效解法的实现。 第1章：问题的数学建模与计算复杂度 本章从离散数学和数理逻辑的基础出发，探讨如何将现实世界中的问题转化为计算机可处理的数学模型。我们强调问题分解（Problem Decomposition）的重要性，这是任何复杂系统设计的起点。 抽象层级构建： 如何在高层次上定义输入、输出和约束条件。 渐进分析法（Asymptotic Analysis）： 详细阐述大O、大Ω和Θ表示法，理解其在预测程序规模增长趋势中的作用。我们不仅会计算时间复杂度，还会深入探讨空间复杂度的权衡。 最坏、平均和最好情况分析： 对比不同输入模式对算法性能的影响，为选择最合适的算法提供依据。 第2章：核心搜索与排序策略 本章将对经典算法进行系统性的剖析与重构，重点放在它们的性能瓶颈和适用场景。 高级排序技术： 深入分析归并排序（Merge Sort）的稳定性与并行化潜力，快速排序（Quick Sort）的分治法优化，以及堆排序（Heap Sort）的空间效率。我们将对比这些算法在内存访问模式上的差异。 搜索算法的效率边界： 探讨二分查找（Binary Search）的极限条件，并引入跳跃表（Skip List）等概率性数据结构，以实现在动态数据集上的对数时间查找。 分支与回溯（Branch and Bound）： 首次引入用于解决组合优化问题的策略，如旅行商问题（TSP）的近似解法，为后续的动态规划打下基础。 第3章：动态规划与贪心算法的决策艺术 本章是算法设计思维的精髓所在，关注如何通过优化子结构来解决重叠子问题。 最优子结构与重叠子问题识别： 提供一套清晰的流程图指南，帮助读者识别哪些问题可以被动态规划（DP）有效解决。 DP实现模式： 详述自顶向下（带备忘录）与自底向上（迭代）两种实现方式的优缺点，特别关注迭代实现中内存优化的技术，如将二维DP表降维至一维。 贪心选择的正确性证明： 不仅实现贪心算法，更重要的是理解其“局部最优导致全局最优”的必要条件，包括贪心选择性质和最优子结构的验证方法。 --- 第二部分：数据结构的深层结构与应用 本部分将深入探索那些支撑现代数据库、操作系统和网络协议的复杂数据组织形式。 第4章：树形结构的高级应用 我们将超越基础的二叉树，聚焦于平衡性、范围查询和持久性。 自平衡树的机制： 详细解析红黑树（Red-Black Tree）的旋转与颜色调整规则，确保始终维持 $O(log n)$ 的查找、插入和删除性能。探讨AVL树与红黑树在实际应用中的权衡。 B树族与磁盘I/O优化： 重点讨论B树和B+树在数据库索引中的关键作用，分析其高度受限的设计如何最小化昂贵的磁盘寻道时间。 Trie树与字符串处理： 阐述前缀树（Trie）在字典实现、自动补全和路由查找中的效率优势。 第5章：图论：连接世界的骨架 图算法是处理网络、路径规划和依赖关系的核心工具。 图的表示法： 对比邻接矩阵与邻接表在空间占用和算法适应性上的差异，尤其是在处理稀疏图和稠密图时的性能表现。 最短路径算法的演进： 彻底分析Dijkstra算法（非负权重）的实现优化（使用斐波那契堆的可选讨论），以及Bellman-Ford算法处理负权边的能力和其检测负环的机制。 连通性与拓扑排序： 讲解深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）在发现强连通分量（SCC）和执行任务依赖排序中的关键作用。 第6章：哈希与冲突解决的艺术 本章聚焦于哈希函数的设计、性能评估以及其在内存管理中的应用。 理想哈希函数的设计原则： 探讨如何构造分布均匀的哈希函数，避免“雪崩效应”和聚集（Clustering）。 冲突解决的高级策略： 详细比较链地址法（Separate Chaining）与开放寻址法（Open Addressing，如线性探测、二次探测和双重哈希）的性能差异，特别是在高负载因子下的性能退化模型。 一致性哈希（Consistent Hashing）： 介绍分布式系统中如何使用一致性哈希来最小化节点增减时的数据迁移量。 --- 第三部分：面向对象设计与软件架构（超越语法） 本部分超越具体语言特性，深入探讨构建可维护、可扩展系统的设计哲学。 第7章：OOP的核心原则与设计模式的实践 本章将面向对象编程提升至架构设计的层面，强调“为何”要使用OOP，而非仅仅是“如何”使用。 SOLID原则的深度剖析： 逐一解析单一职责、开放/封闭、里氏替换、接口隔离和依赖倒置原则。每个原则都将配有反面案例（Code Smells）和重构后的优化示例。 构造与析构模式： 详细探讨工厂模式（Factory）、抽象工厂（Abstract Factory）和构建者模式（Builder）在对象生命周期管理中的角色。 行为与结构设计模式： 分析观察者模式（Observer）在事件驱动架构中的应用，以及策略模式（Strategy）如何实现算法的动态切换，避免使用臃肿的条件语句。 第8章：抽象、封装与依赖管理 本章专注于降低系统耦合度和提高代码复用性。 接口与抽象类的界限： 清晰界定何时使用接口（定义契约）和何时使用抽象类（共享实现）。探讨Java 8+的默认方法和C的接口实现如何模糊了传统界限。 依赖注入（DI）框架的底层逻辑： 解释控制反转（IoC）容器如何通过反射和元数据管理依赖关系，实现框架与业务逻辑的解耦。 面向接口编程的优势： 展示如何通过依赖于抽象而非具体实现，来构建能够轻松替换底层技术的模块化系统。 第9章：性能调优与并发基础 最后，我们将目光投向程序在多核环境下的执行效率和稳定性。 内存模型与缓存一致性： 简要介绍现代CPU缓存层次结构（L1, L2, L3）对程序执行速度的隐性影响，以及内存屏障（Memory Barriers）的作用。 并发控制原语： 深入分析互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和读写锁（RWLock）的适用场景、开销和潜在的死锁风险。 无锁数据结构概述： 介绍原子操作（Atomic Operations）和CAS（Compare-and-Swap）机制，作为实现高吞吐量并发数据结构（如无锁队列）的基础。 --- 目标读者： 具备至少一年编程经验，希望系统化提升算法设计能力和软件架构思维的开发者。本书假设读者熟悉基本的编程语法结构，致力于提供超越语法的核心概念。 本书特色： 强调原理推导而非代码复制；内容侧重于“为什么”和“如何设计”，而不是特定版本的工具书。它是一本关于计算思维和系统设计哲学的深度指南。

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内容深度上，这本书展现了令人信服的专业性。它不仅仅停留在展示基础语法和简单功能的层面，而是深入挖掘了语言背后的运行机制和高级特性。我特别欣赏其中关于内存管理和特定结构优化的章节，那些论述严谨且富有洞察力，让我对这门语言有了更深层次的理解，远超出了我过去阅读过的其他教程。作者似乎对这门语言的“怪癖”和“精髓”都了如指掌，并在关键节点进行了非常恰当的补充说明。唯一的遗憾是，在某些前沿的应用场景或者最新的语言版本特性方面，内容略显保守，似乎更侧重于经典和稳定的部分，对于追求最新技术的读者来说，可能需要自行查找后续资料来补全知识链条。

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这本书的排版和装帧给我留下了相当不错的初印象。纸张的质感很舒服，拿在手里沉甸甸的，一看就是经过精心设计的。尤其是封面设计，那种简约中透露着专业气息的风格，让我对书的内容充满了期待。内页的字体选择也十分考究，大小适中，行距合理，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。这一点对于技术类书籍来说至关重要，毕竟我们需要花费大量时间来研究那些复杂的代码结构和逻辑。不过，我发现一些图表的清晰度稍微欠佳，尤其是一些流程图和数据结构示意图，在小字体下看起来有些吃力，如果能将这些关键的可视化元素做得更精细一些，相信阅读体验会更上一层楼。整体而言，从物质层面来看，这绝对是一本值得收藏的书籍，看得出作者和出版方在制作细节上花了不少心思。

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从学习体验的整体感受来看，这本书更像是一位经验丰富的导师在跟你进行一场高质量的对话。它不像有些教材那样枯燥乏味，而是充满了逻辑的张力。它的章节划分非常清晰，逻辑链条环环相扣，即使你中途暂停学习一段时间后，重新翻阅回来，也能很快地重新进入状态。这种结构上的优势，使得它非常适合作为一本工具书来长期备用。我发现自己经常会在遇到编程难题时，直接翻到对应的章节进行查阅，总能从中找到启发。总而言之，这本书成功地平衡了理论的深度和实践的广度，它确实帮助我建立起一个坚实的技术基础，虽然过程需要投入不少专注力，但最终收获是丰厚且扎实的。

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这本书的案例和实战部分的实用性是毋庸置疑的。每一个理论讲解后，紧跟着的都是精心设计的、能够立刻上手操作的小项目，这极大地增强了学习的即时反馈感。我尝试着敲入了几个书中的示例程序，发现它们不仅能顺利运行，而且代码结构清晰，注释得当，是学习如何组织规范代码的绝佳范本。尤其是中间穿插的一些小型综合性项目，它们将前面学到的各个零散知识点巧妙地串联起来，让人在解决实际问题的过程中巩固了所学。如果说有什么可以改进的地方，那就是部分复杂案例的调试过程描述得不够详尽，有时候程序运行出错时，我需要花费额外的时间去“猜测”作者是如何处理那些边缘情况和异常输入的。

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这本书的叙述方式，说实话，一开始让我有些摸不着头脑。它似乎更倾向于一种“直接上手”的教学理念，开篇就抛出了几个相对复杂的概念和示例，对于完全没有接触过相关领域的新手来说，可能会感到压力山大。我花了比预期更长的时间去消化前几章的内容，感觉作者在“循序渐进”这个环节的处理上略显仓促。不过，一旦跨过了最初的门槛，你会发现这种跳跃式的讲解反而激发了你主动去探索底层原理的欲望。它更像是给了一个熟练的工匠工具箱，而不是手把手教你如何拧螺丝。对于已经具备一定编程基础的读者来说，这本书的切入点无疑是高效的，它能迅速将你的知识体系拉升到一个新的高度，但对于纯粹的初学者，可能需要配合其他辅助材料才能更好地理解。

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