C++面向对象程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京大学出版社

作者:崔永红

出品人:

页数:243

译者:

出版时间:2005-8

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787301093979

丛书系列:

图书标签:

• C++
• 面向对象
• 程序设计
• 编程
• 计算机科学
• 软件开发
• 数据结构
• 算法
• 教学
• 教材
• 入门

深入理解计算思维：算法、数据结构与程序设计基础 本书聚焦于构建坚实的计算机科学基础，旨在为读者提供一套系统、实用的方法论，以应对现代软件开发中的核心挑战。它不直接探讨特定的面向对象编程语言特性，而是深入剖析支撑一切高效程序设计的底层逻辑和核心概念。 --- 第一部分：计算思维的基石 本部分旨在培养读者将现实问题转化为计算机可执行指令的思维框架。它强调的是“如何思考”而非“如何编码”的具体语法细节。 第一章：问题的分解与抽象化 本章从根本上探讨计算的本质：如何将一个庞大而复杂的现实问题，拆解成一系列可以被清晰、无歧义地描述和解决的小问题。 问题的形式化描述： 介绍如何使用精确的数学和逻辑语言来定义输入、输出以及所需满足的约束条件。这包括对不确定性进行量化和边界条件的严格界定。 信息隐藏与关注点分离： 探讨抽象化过程中的关键原则。我们如何构造模型来忽略不必要的细节，只专注于当前解决问题所需的核心要素。通过实例演示，如交通流模型、资源分配问题，说明不同层次的抽象如何服务于不同的分析目标。 算法的初步概念： 在不涉及具体实现的情况下，定义算法的特征：有限性、确定性、有效性以及输入输出的明确性。这是后续所有技术讨论的逻辑起点。 第二章：数学基础与离散结构 高效的算法设计离不开扎实的数学支撑。本章侧重于为算法分析提供必要的工具箱。 集合论与关系代数： 回顾和应用集合论的基本概念，理解关系（如等价关系、偏序关系）在数据组织和逻辑推理中的作用。 图论基础： 详细介绍图（Graph）作为建模复杂系统的强大工具。内容涵盖图的表示法（邻接矩阵与邻接表）、基本术语（度、路径、连通性）以及基础遍历概念（如深度优先搜索的逻辑框架）。 基本计数原理与概率基础： 介绍排列组合在计算复杂度分析中的应用。同时，初步引入概率论在评估算法平均性能时的必要性。 --- 第二部分：核心数据组织范式 本部分集中于数据在内存中的组织方式，这些组织方式直接决定了操作效率和系统性能。我们关注的是数据的内在结构，而非封装、继承等语言特性。 第三章：线性数据结构的深入剖析 线性结构是组织有序序列的基础，本章对其操作效率进行严格的数学分析。 数组与动态数组的内存模型： 深入探讨底层内存布局，理解连续存储带来的高效随机访问优势，以及动态扩展时的摊还分析（Amortized Analysis）。 栈（Stack）的LIFO机制： 聚焦于栈操作的限制性（后进先出），并阐述其在表达式求值、函数调用管理（不涉及特定语言的调用约定）中的核心地位。 队列（Queue）的FIFO逻辑： 分析先进先出原则在缓冲和调度系统中的应用。特别关注循环队列的实现原理，以优化空间利用率。 第四章：非线性结构的逻辑架构 非线性结构是处理层次关系和复杂关联的利器。 树形结构： 详细阐述树的概念、术语（根、叶子、深度、高度）。重点分析二叉树的遍历方法（前序、中序、后序）在数据结构操作中的逻辑意义。 有序树与搜索效率： 介绍二叉搜索树（BST）的构建原则，以及在理想情况下的对数时间复杂度。同时，讨论BST在最坏情况下的退化问题，为后续的平衡结构做铺垫。 堆（Heap）的结构与优先级管理： 阐述堆是一种特殊的完全二叉树，它如何保证局部最优性（最大堆或最小堆）。重点分析堆化（Heapify）操作的效率，它是实现高效优先级队列的基础。 第五章：散列与映射的性能革命 本章探讨如何实现近乎常数时间的查找、插入和删除操作。 散列函数的设计原则： 深入研究理想散列函数的特性：均匀性、雪崩效应。探讨常见的散列算法，如除法散列、乘法散列。 冲突解决策略： 详细分析两种主要解决冲突的方法：链式法（Separate Chaining）与开放定址法（Open Addressing，包括线性探测、二次探测和双重散列）。每种方法的空间利用率和性能退化机制被进行对比。 负载因子与性能权衡： 分析负载因子（Load Factor）对散列表性能的决定性影响，并讨论何时需要进行表的大小重哈希（Rehashing）。 --- 第三部分：高效算法的设计与分析 本部分是全书的核心，专注于如何系统地设计出高效、正确的算法，并使用量化指标来评估其资源消耗。 第六章：算法效率的数学度量 本章是进行科学比较的基础。 渐近分析法（Asymptotic Analysis）： 严格定义大O（$O$）、大Omega（$Omega$）和小o（$o$）符号的数学含义，理解它们如何描述函数在输入规模趋于无穷时的增长趋势。 时间复杂度和空间复杂度： 区分最坏情况、最好情况和平均情况的复杂度分析。通过实例展示如何推导一个算法的精确复杂度表达式。 常见复杂度类： 对比多项式时间（如 $O(n^2)$, $O(n log n)$）与指数时间（如 $O(2^n)$）算法在实际应用中的可行性差距。 第七章：经典排序算法的比较分析 排序是算法学的“Hello World”，但其变种揭示了不同的设计哲学。本章专注于基于比较的排序。 简单排序方法的局限性： 重新审视冒泡排序、插入排序和选择排序，理解它们 $O(n^2)$ 复杂度的根源。 分治策略的应用： 深入剖析快速排序（Quick Sort）的枢轴选择、分区操作及其 $O(n log n)$ 的平均性能。同时，分析其递归深度与栈空间消耗。 合并排序（Merge Sort）的稳定性与性能保证： 探讨合并排序如何保证 $O(n log n)$ 的最坏情况性能，并分析其额外的 $O(n)$ 空间需求。 堆排序（Heap Sort）的内部机制： 利用第三部分建立的堆结构知识，分析堆排序如何原地（In-place）完成排序，并达到 $O(n log n)$ 的效率。 第八章：贪心算法与动态规划 本部分介绍解决优化问题的两种强大范式。 贪心策略的适用性： 阐述贪心算法的工作原理——在每一步做出当前看起来最好的选择。通过活动选择问题、霍夫曼编码等实例，讲解如何证明贪心选择的正确性（局域最优性蕴含全局最优性）。 动态规划的原理： 介绍动态规划（DP）的两大核心特征：最优子结构和重叠子问题。强调如何通过自底向上（Bottom-Up）或自顶向下带备忘录（Memoization）的方式，避免重复计算。 DP 实例分析： 详细解析斐波那契数列的优化、最长公共子序列（LCS）和背包问题的基本模型构建，重点在于状态转移方程的推导。 第九章：图的搜索与路径算法 图算法是连接数据结构与实际应用（如网络路由、地图导航）的关键桥梁。 无权图的搜索： 再次回顾广度优先搜索（BFS）在寻找最短路径中的作用，以及其与队列的关系。 有权图的路径查找： 深入分析 Dijkstra 算法的原理，特别是其对优先队列（基于堆实现）的依赖性，以及它如何确保找到从单源到所有其他节点的最短路径（针对非负权边）。 拓扑排序： 介绍如何利用图的依赖关系进行排序，这在任务调度和编译依赖分析中至关重要。 --- 第四部分：高级计算模型与计算极限 本部分将视野从具体实现提升到理论高度，探讨程序的边界。 第十章：递归、迭代与程序控制流 本章侧重于不同控制结构的等价性与效率差异。 递归的本质与代价： 分析递归调用的工作机制，特别是函数调用栈的开销。讨论尾递归（Tail Recursion）的优化潜力。 迭代结构的等价转换： 演示如何将复杂的递归逻辑安全、高效地重构为迭代形式，从而避免栈溢出风险和管理开销。 流程控制的数学基础： 探讨循环不变式（Loop Invariant）在证明程序正确性方面的作用，这是严谨软件工程的体现。 第十一章：计算复杂性概述（不涉及NP完全性证明） 本章为读者提供对计算能力极限的宏观认识。 可判定性与不可判定性： 引入图灵机作为计算的抽象模型，理解哪些问题原则上是可解的，哪些是不可解的（如停机问题）。 多项式时间问题（P类）： 巩固对多项式时间算法的理解，认为它们是“可高效解决”的问题。 复杂度与实用性： 讨论为什么 $O(n^3)$ 或指数级算法在处理大规模数据时会迅速变得毫无用处，强调算法选择的工程意义。 --- 总结： 本书通过对算法逻辑、数据组织原理和效率分析方法的系统性训练，为构建健壮、高性能的软件系统奠定了不可动摇的科学基础。它教授的思维方式和分析工具，是任何编程范式成功应用的前提。

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这本书，坦白说，拿到手里的时候，我其实是有点抱有疑虑的。毕竟现在市面上讲编程的教材浩如烟海，很多都停留在理论的堆砌，或者只是简单罗列几个语法点，美其名曰“入门”。然而，翻开《C++面向对象程序设计》的扉页后，我的观感立刻有了微妙的变化。它不是那种冷冰冰的教科书腔调，而是带着一种引导者的姿态。作者在开篇并没有急于展示复杂的代码结构，而是花了相当大的篇幅去阐述“为什么”要使用面向对象，这种思维范式的转变，对于我这种之前习惯了过程化编程的“老手”来说，简直是醍醐灌顶。书中对于封装、继承和多态这三大支柱的讲解，没有采用那种刻板的定义复述，而是大量引入了生活中的类比，比如工厂流水线、家族谱系图，让抽象的概念瞬间具象化。尤其是在讲到虚函数和虚函数表的时候，它没有直接跳到内存地址的分析，而是先构建了一个清晰的调用路径图，让我这个曾经对多态的底层实现感到头疼的人，第一次真正理解了“运行时绑定”的美妙之处。对于每一个核心概念，作者都设计了精心构造的小型实验场景，这些场景设计得极为巧妙，既能展示概念的强大功能，又不会因为代码过长而让人望而生畏。读完前几章，我感觉自己像是一个初次拿起画笔的人，突然间明白了色彩的搭配和光影的原理，不再只是盲目地涂抹颜色。

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我必须承认，这本书的难度曲线设置得相当陡峭，但这种陡峭并非无理取闹，而是一种精心设计的挑战。对于那些只满足于停留在`class Dog { ... };`这种皮毛层面的学习者来说，这本书可能会让你感到压力山大。它对内存模型和对象生命周期的讨论，严谨到了令人发指的地步。作者对`new`和`delete`的底层机制剖析，以及结合RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则来构建健壮的类，其深度远超普通教材。我印象特别深的是关于“虚继承”和“菱形继承”的章节，很多书里只是简单提一句然后略过，但这本书却用详尽的图示和汇编层面的思考，解释了虚基类指针（vbptr）的作用和开销，虽然读起来需要反复咀嚼，但一旦理解，你对C++复杂继承结构的恐惧感就会大大降低。这种对底层机制的深挖，使得我们不仅仅是学会了如何“使用”面向对象，而是理解了它在C++这门语言中的“物理实现”。这对于日后进行性能优化或者排查深层次的内存泄漏问题时，是极其宝贵的财富。它强迫你从一个“用户”转变为一个“设计者”和“架构师”。

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从排版和可读性来看，这本书在视觉设计上也下了不少功夫，这在技术书籍中往往是个薄弱环节。通常，技术书不是信息爆炸的文字墙，就是配色单一的沉闷排版。但这本《C++面向对象程序设计》的编排逻辑非常清晰，章节之间的过渡自然流畅，没有那种生硬的跳转感。作者采用了大量的代码块高亮和关键术语加粗的策略，使得重点突出。更让我欣赏的是，它并没有采用那种“填鸭式”的习题布局。每一章末尾的“思考与实践”部分，提供的都不是标准答案式的练习题，而是更像一个个开放性的设计挑战。比如，要求读者设计一个支持不同序列化协议的对象的接口，这迫使我必须综合运用多态、抽象基类和工厂模式等多种技术。这种开放性极大地激发了我的主动学习欲望，因为我知道，我最终产出的代码质量，才是衡量我掌握程度的唯一标准。这种教学方式避免了死记硬背，而是培养了解决未知问题的能力，这是技术学习中最为核心的一环。

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说实话，我入手这本书时，主要是被它“实战导向”的宣传语吸引的，因为我希望找到一本能真正让我动手、解决实际问题的书。读完大半本后，我可以负责任地说，它绝对没有辜负这个承诺。这本书的独特之处在于，它极其注重C++特有的现代特性与OOP思想的融合。很多老派的教材在讲完基本概念后，就戛然而止，留给读者的就是一堆半生不熟的知识点。但这本书不同，它后续章节深入探讨了模板（Templates）如何配合多态实现泛型编程，以及智能指针（Smart Pointers）在资源管理中的面向对象体现。特别是关于异常处理和C++11之后的新特性与OOP范式的兼容性讨论，写得非常到位，这显示了作者对C++语言生态的深刻理解，而非仅仅停留在C++98的老旧知识上。书中那些贯穿始终的案例，比如设计一个小型图形库或者一个简单的配置管理器，它们不是孤立的小片段，而是在后续章节中不断迭代和优化的，这完美模拟了真实软件开发中需求驱动的演化过程。每次学到一个新工具，作者都会立刻展示如何用它来优化之前设计中的“痛点”，这种持续重构的教学方式，让我学会了如何从面向对象的视角去审视和提升代码质量，而不是简单地让程序跑起来。

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这本书最难能可贵的一点是，它成功地平衡了C++的“面向对象”哲学与C++作为一门“多范式语言”的现实。很多纯粹的OOP书籍会让你陷入一种“万物皆对象”的教条主义，仿佛过程化编程一无是处。但本书的作者非常务实，在讲解完类和对象的强大能力后，它并没有回避C++中依然存在的C风格遗留问题，而是探讨了如何在面向对象的框架内，安全、高效地处理那些非面向对象的底层操作，比如与硬件交互或者处理遗留C库接口。书中关于“组合优于继承”的讨论，特别是如何使用“接口”而非“实现”进行对象间的协作，被阐述得极其透彻，这打破了我过去盲目追求深层继承结构的习惯。它教会了我如何根据场景选择最合适的抽象层次和设计模式，而不是僵硬地套用某一个固定的模板。读完它，我感觉自己对C++这门语言的理解不再是零散的知识点集合，而是一个相互支撑、逻辑严密的知识体系，它为我未来进行大型、复杂的软件项目设计打下了坚实且灵活的思维基础。

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