大学计算机基础

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出版者:北京理工大学
作者:胡建平
出品人:
页数:371
译者:
出版时间:2006-8
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787564008727
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机基础
  • 大学教材
  • 高等教育
  • 计算机科学
  • 信息技术
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具体描述

本书在原《计算机文化基础》课程的基础上,根据教育部对高等院校计算机基础教育教学的基本要求,本着“基础、实用、新型、能力”的培养目标来确定内容,增加了软件工程、数据结构、程序设计语言、多媒体技术和网页制作等新内容。从实用的角度出发,以项目驱动教学,增强了对知识的理解和掌握。

  本教材既适合大专院校用作计算机基础课教材,也可以供计算机专业和非计算机专业的读者参考。

《数据结构与算法设计》 内容简介 本书全面系统地介绍了数据结构和算法的设计与分析。旨在为读者提供扎实的理论基础和强大的实践能力,帮助理解和解决复杂计算问题。全书内容紧密结合现代计算机科学的发展,兼顾经典理论与前沿应用。 第一部分:基础与工具 第1章:算法分析与复杂度 本章是全书的基石,专注于如何科学地衡量和比较算法的效率。我们将深入探讨时间复杂度和空间复杂度的概念,引入大O、Ω和Θ记号等渐进分析工具。内容涵盖了对递归算法的精确分析方法,如主定理的应用,以及如何使用概率分析来评估平均情况下的性能。此外,还会讨论算法的稳定性和可扩展性,为后续章节的算法设计提供分析框架。我们不仅仅停留在理论层面,还将通过具体的实例展示如何利用复杂度分析来指导算法选择和优化。 第2章:线性结构:数组与链表 本章详细阐述了最基本也是最核心的两种线性数据组织方式——数组和链表。数组部分,我们将讨论静态数组和动态数组(如可变长度数组)的内存布局、访问效率与常见操作(插入、删除)的局限性。重点分析了缓存局部性对数组性能的影响。在链表部分,我们将区分单链表、双向链表和循环链表,深入分析它们在动态内存管理和高效插入/删除操作方面的优势与挑战。本章还将覆盖抽象数据类型(ADT)的视角,展示如何使用链表实现栈(Stack)和队列(Queue)这两种重要的线性结构,并详细分析其操作的$O(1)$时间复杂度保证。 第3章:栈、队列与递归 本章专注于栈和队列的深入应用。栈的应用将拓展至表达式求值(中缀转后缀/前缀)、括号匹配校验等经典问题。队列则会延伸至广度优先搜索(BFS)的基础框架。递归作为一种强大的编程范式,在本章得到强化训练,通过分析汉诺塔问题、斐波那契数列的效率对比,阐明何时应使用迭代而非递归,以及如何进行尾递归优化。 第二部分:非线性结构的高效组织 第4章:树(Trees) 树形结构是处理层次关系和分层数据的核心工具。本章从基础的树的术语(根、叶子、深度、高度)开始,逐步深入到二叉树的遍历算法(前序、中序、后序——递归与非递归实现)。重点章节将是二叉搜索树(BST)。我们将详细剖析BST的查找、插入和删除操作,并分析其在极端情况下的性能退化问题(退化为链表)。本章的难点和重点在于平衡树的概念引入,为后续的AVL树和红黑树做铺垫。 第5章:平衡搜索树:AVL树与红黑树 为了确保搜索效率的对数级别,本章集中讲解两种重要的自平衡二叉搜索树:AVL树和红黑树。对于AVL树,我们将详细推导和演示单旋和双旋操作,确保树的平衡因子始终保持在 $[-1, 1]$ 范围内。红黑树部分,我们将侧重于理解其五条严格的性质,以及在插入和删除操作后,如何通过颜色翻转和旋转操作来维护这些性质,保证最坏情况下的$O(log n)$性能。 第6章:堆(Heaps)与优先队列 堆是一种特殊的完全二叉树,是实现高效优先队列的关键。本章首先介绍最大堆和最小堆的结构特性,并详细讲解如何利用数组高效地表示堆结构。核心算法包括 `Heapify`(构建堆)和 `ExtractMax/Min`。我们将展示如何利用堆来实现优先队列(Priority Queue)这一抽象数据类型,并分析其在调度系统和事件驱动模拟中的应用。 第7章:散列表(Hash Tables) 散列表提供了平均$O(1)$时间复杂度的查找、插入和删除操作,是现代软件工程中不可或缺的数据结构。本章深入探讨散列函数的设计原则(如除法散列、乘法散列),以及如何处理哈希冲突。冲突解决策略是本章的重点,我们将详尽对比链地址法(Separate Chaining)和开放寻址法(Linear Probing, Quadratic Probing, Double Hashing)。此外,还会讨论负载因子、重哈希(Rehashing)机制,以及散列表在数据库索引和缓存系统中的实际效能表现。 第三部分:高级结构与图论算法 第8章:图(Graphs)基础与遍历 图论是建模复杂关系系统的核心工具。本章首先定义图的基本概念(顶点、边、权重、有向/无向、简单图/多重图),并介绍邻接矩阵和邻接表两种主要的存储表示方法,分析各自的空间和时间复杂度权衡。接着,我们将详细讲解图的两种基本遍历算法:深度优先搜索(DFS)及其在拓扑排序中的应用,以及广度优先搜索(BFS)及其在查找最短路径(无权图)中的作用。 第9章:最短路径算法 最短路径问题是图算法的经典难题。本章分为两个主要部分: 1. 单源最短路径: 深入剖析Dijkstra算法,讨论其在处理非负权重边时的效率,并分析其与优先队列结合后的优化。随后,我们将介绍Bellman-Ford算法,重点分析其在检测负权环方面的能力。 2. 所有对最短路径: 详细讲解Floyd-Warshall算法,分析其动态规划思想及其$O(n^3)$的计算复杂度。 第10章:最小生成树(Minimum Spanning Tree, MST) 本章聚焦于如何从连通加权图中选取边集,使得所有顶点连通且总权重最小的问题。我们将详尽阐述两种贪心算法:Prim算法和Kruskal算法。对于Prim算法,我们将分析其从单点扩展的策略;对于Kruskal算法,我们将重点介绍并查集(Disjoint Set Union, DSU)数据结构如何高效地维护边的集合,并分析DSU在路径压缩和按秩合并优化下的近乎常数时间复杂度。 第11章:高级主题:堆栈排序与外部存储结构 本章作为延伸,探讨了更专业的算法和数据结构应用。内容包括:如何使用堆栈实现输入受限的排序操作;深入探讨B树和B+树的结构,重点分析它们在磁盘存储系统(外部存储)中为保持低I/O次数而采取的设计策略,这是数据库索引系统的基石。最后,简要介绍Trie(前缀树)在字符串匹配和字典实现中的独特优势。 算法设计范式 贯穿全书的另一个重要视角是算法设计范式。我们将使用以下框架来分析和构建算法: 分治法(Divide and Conquer): 如快速排序和归并排序的实现与复杂度分析。 贪心算法(Greedy Algorithms): 结合MST实例,讨论贪心选择性质和最优子结构。 动态规划(Dynamic Programming): 深入讲解背包问题、最长公共子序列等问题,强调备忘录化和自底向上构建解集的思想。 回溯法与分支限界法: 用于解决NP完全问题的搜索策略,如八皇后问题和旅行商问题(TSP)的近似求解。 本书的每一章都包含丰富的C++或Java代码示例,并辅以大量的图示和习题,确保读者不仅能掌握理论,更能熟练地将数据结构和算法应用于实际的软件开发场景中。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版设计也相当出色。页面布局清晰,字体大小适中,阅读起来非常舒适。重点内容会用粗体或斜体标出,章节标题和副标题的设置也很有条理,让我能够快速地找到自己需要的信息。书中大量的图表和示意图,更是起到了画龙点睛的作用,它们将抽象的概念可视化,大大降低了理解的难度。我尤其喜欢它在讲解数据结构时,使用了很多漂亮的动态图示,让我能够直观地看到数据在不同结构中的排列和变化。此外,书中的索引和目录也做得非常详细,方便我进行查阅和回顾。总的来说,这本书的整体设计,都体现了作者和出版社对读者的用心,这让我能够更专注于学习内容本身,而不被阅读体验所干扰。

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总而言之,我对这本书的整体评价是相当高的。它不仅仅是一本“大学计算机基础”的教材,更是一本能够激发学习兴趣、培养解决问题能力的优秀读物。它系统地介绍了计算机的方方面面,从硬件到软件,从原理到应用,内容丰富而深入浅出。我在这本书中不仅学到了知识,更重要的是,我建立起了一个关于计算机世界的完整认知框架。我相信,这本书将成为我学习计算机道路上的重要里程碑,为我未来的学习和发展打下坚实的基础。我也会毫不犹豫地向我的同学们推荐这本书,因为我认为,掌握计算机基础知识,是这个时代每个大学生都应该具备的能力。

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这本书在软件应用方面的介绍,也让我眼前一亮。它并没有停留在教你如何使用某个具体的软件,而是更侧重于讲解软件背后的原理,以及软件开发的基本流程。例如,在讲解编程语言时,它并没有直接教你语法,而是先让你了解什么是编程,编程的意义是什么,以及不同编程语言的特点和适用场景。我非常喜欢它在介绍开发流程时,将需求分析、设计、编码、测试、维护等环节都进行了详细的阐述,这让我对软件的整个生命周期有了一个更清晰的认识。我还注意到,书中提到了一些常用的开发工具和技术,比如集成开发环境(IDE)、版本控制系统(如Git)等等,这些都是我之前闻所未闻的,但作者的介绍让我觉得它们非常重要,而且并不像我想象中的那么难以掌握。我觉得,这本书不仅能帮助我理解计算机的基础知识,还能为我将来接触软件开发打下初步的基础,让我知道从何入手。

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刚翻开第一页,就被作者的引言深深吸引了。他用一种非常接地气的方式,讲述了学习计算机基础的重要性,以及这本书的设计初衷。这不像一些教科书那样枯燥乏粉,而是充满了人文关怀和对读者的理解。我尤其欣赏作者在开篇就强调的“能力培养”而非“死记硬背”,这让我觉得这本书的编写者是真的在为学生考虑,希望我们学到的不仅仅是知识点,更是解决问题的能力和独立思考的习惯。我一直觉得,学习任何知识,如果不能转化为一种能力,那么它终究是纸上谈兵。作者在引言中提到的“以终为始”的教学理念,也让我眼前一亮。他不是让我们从最基础的二进制开始,而是先描绘了学习计算机能够达到的目标,然后循序渐进地带领我们去实现这些目标。这种方式,我认为会极大地激发学习者的兴趣和动力。我还注意到,作者在描述一些概念时,会引用生活中的例子,这让抽象的概念变得具体可感,更容易被我们理解和接受。我迫不及待地想深入阅读下去,看看这本书到底是如何一步步将我从计算机小白变成一个有逻辑、有体系的计算机学习者的。

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我对这本书的章节安排感到非常满意。它没有一下子就抛出大量晦涩难懂的概念,而是遵循了由浅入深、循序渐进的原则。从最基本的计算机组成原理,到操作系统,再到数据结构和算法,每一个部分都像是在为下一个部分打下坚实的基础。我特别喜欢它在介绍硬件时,并没有过于深入地讲解每一个芯片的制造工艺,而是侧重于它们的功能和相互之间的联系,这对于我们这些非电子工程专业的学生来说,是非常友好的。当读到操作系统部分时,我终于明白了我平时在电脑上进行的多任务处理是如何实现的,比如如何打开多个程序,如何切换它们,以及它们之间是如何协调工作的。作者对内存管理、进程调度等概念的解释,清晰易懂,而且还穿插了一些简单的图示,让我能够更直观地理解这些复杂的运作机制。我还发现,书中在讲解每个概念后,都会附带一些思考题或者小练习,这让我能够及时巩固所学,检验自己是否真正理解了。这种互动式的学习方式,比单纯地阅读更加高效。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,一股浓浓的学术风扑面而来,那种严谨中带着一丝亲切的感觉,让人一看就知道这是一本实打实的“干货”。拿到手里,沉甸甸的,这让我对它的内容充满了期待。我之前对计算机的了解,大概停留在会上网、会打字、会用Office办公软件的层面,对于计算机究竟是如何运作的,底层逻辑是什么,以及更深层次的编程、网络原理等等,都像是在云里雾里。我一直渴望能够系统地学习一下,摆脱那种“知其然不知其所以然”的状态,所以当我看到这本书的书名时,觉得这就是我一直在寻找的。封面上“大学计算机基础”这几个字,也让我觉得非常贴切,它传达了一种全面、系统、适合入门的信号,这正是初学者所需要的。我想,这本书应该能为我打开一扇新的大门,让我不再仅仅是计算机的使用者,更能理解计算机的语言,甚至能够驾驭它,去创造一些属于自己的东西。我希望它能涵盖计算机的方方面面,从硬件到软件,从基础的概念到应用的前沿,让我在短时间内能够对计算机世界有一个宏观而深入的认识。毕竟,在这个信息时代,计算机已经渗透到我们生活的方方面面,不懂计算机,就像是生活在一个黑箱里,而这本书,我希望它能成为我的“开箱钥匙”。

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我非常喜欢这本书的语言风格,它既保持了科学的严谨性,又充满了通俗易懂的亲和力。作者并没有使用过多生僻的专业术语,或者即使使用了,也会在第一时间给出清晰的解释。他善于运用类比和比喻,将复杂的计算机原理形象化,让读者能够轻松地理解。我特别欣赏他在讲解一些比较抽象的概念时,会插入一些小故事或者历史轶事,这不仅让阅读过程更加有趣,也能帮助我们更好地记住这些知识点。例如,在介绍计算机历史时,他生动地描绘了ENIAC等早期计算机的庞大身躯和有限功能,与如今的微型计算机形成鲜明对比,让我对计算机技术的发展历程有了更直观的认识。这种寓教于乐的方式,极大地提升了我的阅读体验。

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让我感到惊喜的是,这本书并没有止步于理论知识的传授,而是融入了许多实际的应用案例和项目实践。作者在介绍完某个概念后,往往会提供一个小的编程示例,让我们能够亲手去实践,去验证所学。这些示例代码不仅完整,而且注释详细,非常适合初学者模仿和学习。我还注意到,书中还提供了一些更具挑战性的项目,例如“简易计算器”、“图书管理系统”等,并给出了详细的开发思路和步骤。我非常渴望能够尝试完成这些项目,因为我知道,只有通过动手实践,才能真正地将知识内化,并且提升自己的编程能力。这些项目让我看到了计算机基础知识在实际应用中的价值,也激发了我进一步探索和学习的动力。

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我尤其欣赏这本书在网络通信部分的处理方式。在如今这个万物互联的时代,理解网络是如何工作的至关重要。这本书没有仅仅停留在“上网”这个表象,而是深入浅出地讲解了TCP/IP协议栈的各个层次,以及数据包在网络中是如何传输的。作者通过生动的比喻,例如将网络通信比作邮政系统,让我更容易理解IP地址、端口号、域名解析等概念。我终于明白了,为什么我们在浏览网页时,输入的是一个网址,而电脑能够找到对应的服务器,并且将网页内容传输回来。书中对HTTP协议的讲解,也让我对网页的加载过程有了更深刻的理解。此外,我还学到了一些关于网络安全的基础知识,比如防火墙的作用,以及如何保护自己的信息不被泄露。这些内容对于我们日常生活中的网络使用,都具有非常重要的指导意义。

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这本书在数据结构和算法方面的讲解,是我最期待的,也是我之前觉得最难理解的部分。然而,这本书的作者用一种非常巧妙的方式,化繁为简,将这些抽象的概念变得生动有趣。例如,在讲解链表时,作者用“一串珠子”来类比,每个珠子都装着信息,并且有一个“线”连着下一个珠子。而在讲解树结构时,则用“家族族谱”来类比,层层递进,清晰明了。我尤其喜欢它在讲解各种排序算法时,不仅给出了代码实现,还配有详细的步骤分解和性能分析。这让我能够直观地看到不同算法之间的效率差异,并且理解它们各自的优缺点。通过学习这些内容,我发现算法并不仅仅是计算机科学的理论,更是解决实际问题的重要工具。我开始思考,如何运用这些知识来优化我将来可能会遇到的编程问题。

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