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出版者:學貫

作者:陳會安

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003年08月07日

价格:NT$ 490

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isbn号码:9789867693020

丛书系列:

图书标签:

• C/C++
• 程式設計
• 範例
• 教學
• 入门
• 算法
• 数据结构
• 编程技巧
• 代码示例
• 开发
• 学习

编程思维与实践：从基础到进阶的算法解析 本书致力于为有志于提升编程技能的读者提供一套全面、深入的算法学习指南。我们不侧重于某一特定编程语言的语法细节，而是将焦点放在程序设计领域的核心——算法设计与分析上。本书旨在培养读者构建高效、健壮软件的底层思维框架。 核心目标：构建扎实的算法基础与分析能力 本书结构围绕如何高效地解决计算问题展开，分为三个主要部分：基础理论、核心数据结构与经典算法，以及高级主题与优化策略。 --- 第一部分：基础理论与计算模型 (约占全书篇幅的 25%) 本部分为后续深入学习打下坚实的数学和理论基础。我们认为，没有坚实的理论支撑，任何编程技巧都只是空中楼阁。 1. 计算的本质与问题的形式化 问题的定义与实例： 探讨如何将现实世界中的问题抽象为计算机可处理的数学模型。我们详细分析了什么是“输入”和“输出”，以及如何精确地描述一个问题的“解”。 图灵机与计算模型： 简要介绍计算理论的基石——图灵机，帮助读者理解现代计算机的计算能力极限，以及什么是“可判定性”。 算法的规范性要求： 明确界定一个合格算法的五个标准：确定性、可行性、输入、输出和有限性。 2. 算法效率的度量与分析 这是本书最为关键的理论基础部分。我们强调“代码的优雅不仅在于其简洁性，更在于其效率”。 时间复杂度与空间复杂度： 引入渐近分析法，详细解释大 O、大 Ω 和 Θ 符号的精确含义及其在实际应用中的差异。 常见函数的复杂度分析： 系统分析线性、对数、平方、指数和阶乘等常见复杂度的增长趋势，并通过对比实例展示效率差异的巨大鸿沟。 最坏情况、最好情况与平均情况分析： 讨论在不同输入模式下，算法性能的波动性，并解释为何在工程实践中，最坏情况分析往往是最重要的考量。 递推关系式的求解： 重点讲解主定理（Master Theorem）的应用，这是分析分治算法复杂度的强大工具。我们提供详尽的步骤和示例，确保读者能够熟练应用该方法。 --- 第二部分：核心数据结构与经典算法 (约占全书篇幅的 50%) 本部分是算法学习的“肌肉记忆”训练场，涵盖了计算机科学中最为常用、效率最高的组织数据和解决问题的范式。 3. 基础数据组织结构 我们不仅介绍这些结构的接口，更深入探讨其内部的实现机制和性能权衡。 线性结构深度解析： 数组（Array）的内存布局与缓存友好性；链表（Linked List）的动态内存管理与指针操作；栈（Stack）和队列（Queue）的抽象及其在过程控制中的应用。 树形结构精讲： 二叉树（Binary Trees）： 遍历方法（前序、中序、后序）的内在联系与实现技巧。 二叉搜索树（BST）： 插入、删除操作的复杂性分析，以及处理不平衡问题的初步讨论。 堆（Heap）： 最大堆与最小堆的构建、`heapify` 操作的优化，以及它们在优先级队列中的核心作用。 图（Graph）的表示法： 邻接矩阵与邻接表在不同图密度下的存储效率对比。 4. 核心排序与搜索算法 本节详细对比了不同排序算法的内在逻辑和适用场景。 比较排序的下限： 证明基于比较的排序理论最优时间复杂度为 $O(n log n)$。 经典 $O(n log n)$ 算法剖析： 归并排序（Merge Sort）： 强调其稳定性与分治思想的完美结合。 快速排序（Quick Sort）： 深入讨论枢轴（Pivot）选择策略对性能的影响，以及如何通过随机化降低最坏情况发生的概率。 堆排序（Heap Sort）： 利用堆结构实现原地（In-place）排序的效率优势。 线性时间排序（非比较型）： 计数排序、基数排序和桶排序的原理、适用范围及其对输入数据特性的依赖性。 搜索策略： 广度优先搜索（BFS）与深度优先搜索（DFS）的机制，以及它们在树和图中的遍历差异。 5. 图算法的精粹 图算法是复杂系统建模的基石。 最短路径问题： 迪杰斯特拉（Dijkstra）算法（针对非负权重）与贝尔曼-福特（Bellman-Ford）算法（处理负权边）的详细推导与应用限制。 最小生成树（MST）： 普里姆（Prim）算法和克鲁斯卡尔（Kruskal）算法的贪心策略对比及其数据结构需求。 拓扑排序： 针对有向无环图（DAG）的应用场景，如任务调度和依赖管理。 --- 第三部分：高级算法范式与问题解决 (约占全书篇幅的 25%) 本部分着眼于解决那些无法通过简单迭代或递归解决的复杂问题，引入更具创造性的设计模式。 6. 动态规划（Dynamic Programming, DP） DP 是本书中对读者思维要求最高的章节之一。我们强调 DP 的核心在于“最优子结构”和“重叠子问题”。 DP 的两大要素： 如何识别一个问题是否适合使用动态规划，以及如何定义状态转移方程。 经典 DP 问题的实现： 斐波那契数列的优化、背包问题（0/1 背包与完全背包）、最长公共子序列等。 记忆化搜索与自底向上 DP 的转换： 探讨两种实现方式的优劣对比与适用情境。 7. 贪心算法（Greedy Algorithms） 与动态规划形成对比，贪心算法追求局部最优，并依赖于证明这种局部最优能导出全局最优。 贪心选择性质的证明： 重点讲解如何严谨地证明一个贪心选择是正确的。 应用实例： 活动选择问题、霍夫曼编码（Huffman Coding）的构建过程。 8. 摊还分析与高级结构应用 为了应对某些数据结构在特定操作上表现出极高成本的问题，我们引入摊还分析法。 摊还分析的原理： 聚合方法、势能方法（Potential Method）的介绍，用于分析如斐波那契堆（Fibonacci Heap）或动态数组（Dynamic Array）的平均性能。 查找结构优化： 介绍平衡二叉搜索树（如 AVL 树、红黑树）的自平衡机制，以及它们如何保证所有操作的查找、插入和删除都保持在 $O(log n)$ 复杂度内。 本书旨在为读者提供一个坚实的算法知识体系，使其能够自信地分析任何计算问题的复杂性，并设计出性能卓越的解决方案，无论面对的是面试挑战还是复杂的工程优化需求。我们聚焦于“为什么”和“如何做”，而非特定语言的语法细节。

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坦白说，这本书的理论深度和广度，对于一个声称是“范例教本”的著作来说，显得极其表浅和零散。它似乎更像是一个高中计算机兴趣小组的笔记汇总，而非经过系统梳理的专业教材。在面向对象编程（OOP）的部分，对继承、多态这些核心概念的讲解，几乎只是机械地罗列了C++的语法特性，完全缺乏对设计模式（Design Patterns）在实际工程中如何应用和权衡的深入剖析。例如，当提到模板（Templates）时，作者只是简单展示了泛型编程的语法糖，却对SFINAE原理、编译期计算的潜在陷阱只字未提，导致读者很容易误以为C++的泛型机制是如此的无懈可击。这种“能跑就行”式的教学思路，培养出来的只会是会写代码的“码农”，而不是能设计健壮系统的工程师。很多章节之间缺乏逻辑上的承接，东一榔头西一棒子，让人感觉作者是在清点自己知道的知识点，而非构建一个连贯的学习路径。如果你期待能从中找到关于现代C++标准（如C++20）的新特性或最佳实践的讨论，那你注定会失望，这本书的内容更新似乎停滞在了十年前某个模糊的迭代节点。

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这本书的语言风格异常的生硬和晦涩，充满了不必要的术语堆砌和冗长的从句结构，读起来像是直接将英文技术文档进行逐字翻译，缺乏母语者应有的流畅性和亲切感。作者似乎非常热衷于使用长难句来彰显其学识，结果却事与愿违，阅读的门槛被不当地抬高了。很多基础概念的解释，本来可以用两三句简洁明了的话说清楚，却被拉伸成一个段落，充斥着大量的限定词和插入语，导致读者需要反复重读才能捕捉到核心信息。尤其是在阐述底层机制时，如汇编层面对C函数的调用约定（Calling Conventions）的讨论，其描述的跳跃性和省略性，使得没有扎实汇编基础的读者几乎无法跟上思路。这种写作方式，使得学习过程充满了挫败感，而不是逐步建立自信的过程。与其说这是一本指导书籍，不如说它更像是一份需要高强度解码才能获取信息的参考手册，完全丧失了一本优秀教材应有的启发性和引导性。

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从工具链和环境配置的角度来看，这本书的实用性也大打折扣。它似乎完全没有考虑到当前主流开发环境的实际情况。例如，在讲解编译和链接过程时，作者依然停留在对老式Makefiles的详细解析上，对于现代项目管理中普遍使用的CMake、Bazel或者Vcpkg等工具链的介绍，完全是避而不谈。这使得读者在学完书中的理论知识后，如果想要应用到任何一个真实的、稍具规模的项目中，都将面临巨大的“工程化鸿沟”。书中的例子几乎都是孤立的单文件程序，缺乏对跨文件模块化、外部库依赖管理、以及版本控制集成等现代软件开发流程中不可或缺的环节的任何提及。因此，这本书只能充当一个理论知识的“冰箱贴”，告诉你某些概念是什么，但它绝对无法让你学会如何“搭建一个现代化的C/C++开发工作站”，或者如何将你的代码投入实际生产环境。它留给读者的，是理论上的满足感和实际操作上的迷茫感，这种脱节是致命的。

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我不得不指出，书中大量的“范例”代码，其质量之低劣，令人发指，很多简直就是反面教材。例如，在处理字符串和缓冲区操作时，那些直接使用`strcpy`或`gets`的例子，在今天看来，无异于是在教唆读者制造安全漏洞。即便是涉及到内存分配，也是清一色地使用裸指针和`new/delete`的直接配对，对于智能指针（`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`）的介绍轻描淡写，仿佛它们是某种可有可无的“花哨”功能，而非现代C++内存管理的主流范式。更令人气愤的是，有些示例代码中存在明显的逻辑错误或资源泄露，但作者却未加警示，直接将其包装成了正确的用法，这对于心智尚未成熟的初学者而言，无疑是雪上加霜。我花费了大量时间去调试那些本应是清晰例子的代码片段，结果发现问题根源在于作者自身的疏忽。如果一本教本连自己的范例都无法保证其正确性和安全性，那么它存在的价值就非常值得怀疑了。这已经不是简单的“过时”问题，而是直接的“误导”。

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这本教材的排版设计简直是一场视觉的灾难，封面那种俗气的配色和字体选择，让人第一眼就联想到上世纪九十年代的过时技术手册。打开内页，更是令人费解，代码块和文字的间距混乱不堪，注释的字体大小和颜色变化毫无章法可言，仿佛是赶工期随便拖拽拼凑出来的。阅读体验极差，尤其是当涉及到复杂的指针操作和内存管理章节时，这种混乱的视觉呈现极大地增加了理解的难度。我不得不频繁地在书本和我的IDE之间来回切换，因为书上的代码示例常常因为格式问题难以快速辨认关键结构，比如宏定义或者函数签名，那些该加粗或高亮的地方完全被忽略了。更不用提那些穿插在正文中的插图，质量低劣，很多流程图模糊不清，像打印机墨水快用完了的产物，完全起不到辅助理解的作用，反而成了分散注意力的负担。对于初学者来说，这种缺乏专业审美的设计，无疑会让他们对C/C++这种本身就有些枯燥的学科产生疏远感，因为它没有提供任何现代技术书籍应有的那种清晰、直观的阅读引导。这本书在外观和结构上所展现出的随意性，让人不禁怀疑作者在内容组织上是否也抱持着同样的敷衍态度。

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