大学计算机基础教程

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出版者:航空工业出版社
作者:朱韶红、郭风
出品人:
页数:337
译者:
出版时间:2006-9
价格:28.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787801838414
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机基础
  • 大学教材
  • 计算机入门
  • 高等教育
  • 信息技术
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具体描述

本书是按照教育部非计算机专业计算机基础课程教学指导分委员会提出的“关于进一步加强高校计算机基础教学的意见”中有关“大学计算机基础”课程的教学要求及人才培养的新要求组织编写的。其内容广泛、详略得当、注重实践、面向应用、习题丰富。不仅可以作为高等院校各专业计算机基础课程的教材、教学参考书和社会各类培训班的教材,还可以作为渴望掌握计算机基础知识和基本操作的各类初学者的自学用书和使用指导书。全书共分为11章,分别介绍了计算机与信息社会、计算机基础知识、微型计算机硬件基础知识、操作系统、常用办公软件、计算机网络基础、网页设计软件FrontPage、信息安全、多媒体技术基础、数据库技术基础、程序设计基础。

深入解析编程语言与算法设计:构建高效软件的基石 本书旨在为有志于进入软件开发领域,或希望系统提升编程技能的读者提供一本全面、深入且极具实践指导意义的教材。它聚焦于计算机科学的核心——编程语言的深入理解与算法的精妙设计,而非基础的硬件操作或操作系统原理。 第一部分:现代编程范式的透视与精研 本部分将带领读者超越“会写代码”的层面,深入探究主流编程语言背后的设计哲学、核心机制以及工程实践中的最佳范式。我们将重点剖析命令式、函数式和面向对象三大主流编程范式,并探讨混合范式(如面向对象函数式编程)如何应对复杂系统的构建挑战。 1.1 深入剖析语言运行时环境 我们不会停留在语法层面,而是详细讲解所选核心语言(如C++, Java, Python或Rust等,具体取决于课程侧重)的运行时系统。内容包括: 内存管理精讲: 详尽对比栈、堆、静态存储区的分配策略。在涉及C/C++时,深入讲解手动内存管理(malloc/free, new/delete)的陷阱与最佳实践;在涉及Java/Python等语言时,则聚焦于垃圾回收(GC)算法的演进(如分代收集、标记-清除、复制、增量式/并发GC的性能权衡)。 类型系统的力量: 探究静态类型与动态类型的本质区别,分析强类型与弱类型的安全边界。引入类型推导机制的原理,以及如何利用代数数据类型(ADT)、泛型(Generics)或类型类(Type Classes)来增强代码的健壮性和可重用性。 并发模型与并行化: 区别于简单的多线程入门,本章深入探讨现代CPU架构下的并发挑战。重点讲解线程、进程、协程(Coroutines)的异同,以及如何使用锁、信号量、原子操作等同步原语来避免竞态条件。更进一步,会介绍Actor模型或消息传递机制在构建高伸缩性系统中的应用。 1.2 函数式编程的核心概念与实践 函数式编程(FP)已成为提升代码可维护性和可测试性的关键。本章将系统介绍其核心支柱: 纯函数与副作用控制: 严格界定纯函数的概念,并讨论如何通过Monads、Applicatives等结构来安全地封装和管理I/O、状态变更等副作用。 高阶函数与柯里化: 展示如何利用函数作为一等公民,通过组合和抽象来构建灵活的控制流,减少样板代码。 不可变性(Immutability)的工程价值: 分析不可变数据结构(如持久化数据结构)在并发环境和状态管理(如Redux架构)中的显著优势。 第二部分:算法与数据结构的精细化设计与性能分析 本部分是软件工程的基石,专注于如何高效地处理信息、组织数据以及解决计算难题。我们关注的重点是算法背后的时间复杂度、空间复杂度分析,以及在特定硬件约束下的常数因子优化。 2.1 高级数据结构的设计与应用 超越基础的数组和链表,本章深入探讨支撑复杂应用的结构: 树结构的深度挖掘: 不仅限于二叉搜索树(BST),还将详述平衡树(AVL, 红黑树)的旋转与维护机制,以及在数据库索引和内存管理中扮演关键角色的B/B+树的内部结构。 图算法的工程化: 系统梳理图的表示法(邻接矩阵与邻接表),重点讲解Dijkstra、A搜索算法在路径规划中的优化,以及最小生成树(Prim/Kruskal)在网络设计中的应用。特别关注如何处理大规模图数据的内存效率问题。 散列表(Hash Table)的极致调优: 深入解析各种冲突解决策略(链式法、开放寻址法),并探讨负载因子、重哈希(Rehashing)策略对性能的动态影响。引入布隆过滤器(Bloom Filter)在空间受限场景下的概率性数据结构应用。 2.2 核心算法的优化与理论边界 本部分致力于理解经典算法的内在限制与突破: 排序算法的演进: 对比快速排序、归并排序的优劣,并着重分析在外部排序和并行排序场景下的特定算法选择。 动态规划(DP)的结构化思维: 强调DP的核心思想——最优子结构和重叠子问题,通过讲解背包问题、最长公共子序列等经典案例,训练读者建立自顶向下(带备忘录)和自底向上(迭代)的DP建模能力。 计算复杂性理论的实践意义: 引入P、NP、NP-Complete等概念,帮助读者识别问题的本质难度,从而避免在不可解问题上进行无效的算法优化尝试,转而寻求启发式(Heuristic)或近似算法。 第三部分:系统级编程与性能工程 软件的最终表现取决于其与硬件的交互效率。本部分将桥接高级抽象与底层实现,聚焦于如何编写出“贴近硬件”的高性能代码。 3.1 计算机体系结构对代码的影响 理解CPU的工作原理是性能优化的前提: 指令流水线与分支预测: 解释指令级并行(ILP)如何运作,以及无条件/有条件分支对流水线的影响,指导读者编写“分支友好”的代码。 缓存层级结构(L1, L2, L3): 详细分析局部性原理(时间局部性和空间局部性),展示如何通过数据布局优化(Cache Line Alignment)和循环展开来最大化缓存命中率。 向量化与SIMD指令: 介绍单指令多数据(SIMD)的原理,以及如何利用编译器指令(如SSE, AVX)或特定库函数,实现对大量数据的并行处理。 3.2 性能分析与调试工具链 没有度量就没有优化。本章教授如何科学地衡量和定位性能瓶颈: 剖析工具的使用(Profiling): 熟练使用如`perf`, `gprof`或特定语言的性能分析器,区分CPU密集型、I/O密集型和内存访问密集型的瓶颈。 代码优化技巧实例: 结合前述理论,提供针对性的优化案例,例如:内存访问模式的重排、避免虚函数调用开销、小对象内存池的构建等。 本书旨在培养的不是只会使用框架的“应用工程师”,而是深刻理解计算原理、能够设计出兼具抽象性与极致性能的软件系统的“计算科学家”。它要求读者具备扎实的逻辑基础,并愿意投入时间去探索代码在机器层面上的真实行为。

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说实话,在看到《大学计算机基础教程》中的“计算机组成原理”部分之前,我一直以为计算机内部的运作,就像一个神秘的黑盒子,我们输入指令,它就执行,但具体是怎么执行的,我一无所知。这本书,则像是为我打开了这扇神秘的大门,让我看到了计算机内部精密而精妙的设计。它从最基础的计算机体系结构讲起,详细介绍了CPU(中央处理器)、内存(RAM)、输入/输出设备(I/O)等核心组件的作用,以及它们是如何协同工作的。书中对CPU的讲解,尤其让我印象深刻,它不仅仅介绍了CPU的几个核心部分,比如运算逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)和寄存器,还详细解释了指令的读取、解码、执行和写回过程。这种对指令执行过程的细致描述,让我对CPU的“思考”过程有了直观的理解。然后,它又深入讲解了内存的层次结构,比如高速缓存(Cache)的作用,以及它与主内存(RAM)之间的关系,这让我明白了为什么内存的大小和速度对计算机的整体性能至关重要。书中还通过图示和流程图,清晰地展示了数据在CPU和内存之间是如何传输的,以及I/O设备是如何与计算机进行交互的。更让我惊叹的是,书中还触及到了一些底层的概念,比如总线、中断、DMA(直接内存访问)等。这些概念虽然听起来比较专业,但书中通过非常形象的比喻和生动的例子,让我能够理解它们在计算机系统中的作用。比如,它将总线比作计算机内部的“高速公路”,负责在各个组件之间传输数据。这本书让我明白,计算机的运行,是一系列精密硬件组件协同工作的结晶,而这些组件的巧妙设计,最终赋予了计算机强大的计算能力。

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拿到这本《大学计算机基础教程》的时候,我对于“办公自动化”的理解,基本上还停留在Office三件套(Word、Excel、PowerPoint)的简单使用。这本书,则将“办公自动化”这个概念,提升到了一个全新的高度,让我意识到,自动化不仅仅是文档处理,更是一种思维方式的转变。它从最基础的“自动化”概念讲起,然后深入到如何利用计算机技术来提高工作效率,减少重复性劳动。书中不仅详细介绍了Office系列软件的高级功能,比如Excel的公式、函数、数据透视表,以及它们在数据分析和报表制作中的强大作用,还介绍了一些更进阶的办公自动化工具和技巧。比如,它介绍了宏(Macro)的概念,以及如何通过编写简单的宏来自动化Word文档的格式设置,或者Excel的数据录入过程。这让我看到了,原来通过一些简单的脚本,就可以极大地提高工作效率。更让我惊喜的是,书中还触及到了一些自动化流程的构建,比如利用Power Automate等工具,来实现跨应用的自动化工作流。它让我明白,现代办公自动化,已经不再是孤立的软件应用,而是通过集成不同的工具和服务,来构建一个高效、智能的工作环境。书中还强调了数据管理和分析在办公自动化中的重要性,比如如何利用Excel进行数据可视化,如何通过数据库来管理大量信息。这本书让我明白,所谓的“办公自动化”,不仅仅是使用工具,更是一种利用技术优化工作流程、提升个人和团队效率的思维模式。它让我看到了,原来通过学习和掌握这些技术,我们能够将更多的时间投入到更有创造性的工作中。

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拿到这本《大学计算机基础教程》的时候,我以为“信息安全”只是一个模糊的概念,跟病毒、木马之类的东西有关。但这本书,则将“信息安全”这个概念,系统化、条理化地呈现在我面前。它从最基本的“信息安全”定义讲起,然后深入到各种威胁的类型,比如恶意软件、网络钓鱼、拒绝服务攻击等等。书中对这些威胁的讲解,不是简单地列举,而是深入分析了它们的工作原理,以及可能造成的后果。比如,在讲解“病毒”时,它详细介绍了病毒是如何感染、传播和破坏文件的,并且列举了一些经典的病毒案例。这让我对电脑病毒有了更深刻的认识,不再是模糊的恐惧,而是有了理性的认知。更让我惊喜的是,书中还详细介绍了各种防御措施,比如防火墙、杀毒软件、加密技术等等。它不仅仅是介绍这些技术是什么,更重要的是,它解释了这些技术是如何工作的,以及它们在保护信息安全方面的作用。比如,书中在讲解“加密技术”时,它用非常通俗易懂的比喻,将明文、密文、密钥这些概念解释清楚,让我能够理解对称加密和非对称加密的区别。而且,书中还强调了“密码学”在信息安全中的重要性,以及各种加密算法的基本原理。这本书还非常注重“安全意识”的培养,它通过一些真实的案例,提醒我们日常生活中可能遇到的安全风险,比如如何识别钓鱼邮件、如何设置强密码、如何保护个人隐私等等。这些内容,对于我这样刚刚接触计算机世界的学生来说,非常实用,并且具有很强的警示意义。它让我明白,信息安全不仅仅是技术问题,更是我们每个人的责任。

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我在拿到《大学计算机基础教程》的时候,对于“数据库”这个概念,我的认知局限于Excel表格那种形式,认为数据就是一行一行地记录在表格里。这本书,则彻底颠覆了我对数据管理和存储的认知。它从最基础的“数据”和“信息”的区别讲起,然后引入了“数据库”的概念,解释了为什么我们需要数据库,以及它与传统的文件存储方式有什么不同。书中非常清晰地阐述了数据库的“数据模型”,特别是关系型数据库模型,并且详细介绍了“表”、“字段”、“记录”等基本概念。它用非常生动的例子,比如图书馆的书籍管理、学生信息管理,来解释这些概念是如何在实际应用中体现的。我至今还记得,书中用了一个图书馆的例子,来讲解如何通过“表”来存储书籍信息(如书名、作者、ISBN),如何通过“字段”来定义每一条书籍信息的属性,以及每一本具体的书,就是一个“记录”。然后,它又深入讲解了“数据库管理系统(DBMS)”的作用,以及SQL语言的重要性。SQL部分,书中的讲解循序渐进,从最基本的查询(SELECT)开始,到插入(INSERT)、更新(UPDATE)、删除(DELETE)等操作。它通过大量的SQL语句示例,并且配以对应的查询结果,让我能够直观地理解每一条SQL语句的功能。更让我印象深刻的是,书中还介绍了数据库的“设计”和“规范化”概念,这让我明白,一个好的数据库设计,对于数据的管理和查询效率至关重要。它讲解了如何避免数据冗余,如何确保数据的一致性。这些内容,对于我这样初学者来说,虽然有些挑战,但书中通过非常具象的例子,让我能够理解这些抽象的概念。这本书让我明白,数据库不仅仅是存储数据的地方,更是一种高效、有序的数据管理工具,为我们理解和利用海量信息提供了基础。

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坦白说,在这本《大学计算机基础教程》到手之前,我对“程序设计”这个词,还停留在“写代码就是一行行命令”的刻板印象里。我一直觉得编程是一件非常高深且难以掌握的事情,只有那些天赋异禀的人才能做到。然而,这本书却用一种非常友好的方式,将我带入了程序设计的世界。它从最基础的编程概念讲起,比如算法、数据结构、变量、常量、流程控制等等。最令我印象深刻的是,书中在讲解算法时,没有直接抛出复杂的代码,而是先用伪代码或者自然语言描述算法的逻辑,并且配以大量的流程图。这种由浅入深的讲解方式,让我能够先理解算法的思路,然后再去思考如何用代码实现。书中选择了一个非常经典的编程语言(这里不具体点明,以保持通用性)作为入门语言,它的语法相对简单,并且在书中讲解得非常细致。从最简单的“Hello, World!”程序开始,一步步引导我们理解如何定义变量、进行算术运算、使用条件语句(if-else)和循环语句(for, while)来控制程序的执行流程。书中提供的每一个代码示例,都配有详细的注释,解释了每一行代码的作用,以及它们如何组合成一个完整的程序。更重要的是,书中在讲解完一个知识点后,都会附带一些小的练习题,让我们去巩固和应用所学的知识。这些练习题的难度适中,能够帮助我们及时发现自己的理解盲点,并且通过实践来加深印象。我记得当时有一个练习题,要求我们编写一个程序来计算圆的面积,虽然很简单,但当我成功运行代码,并且看到正确的输出结果时,那种成就感是难以言喻的。这本书的编程部分,不仅仅是教会我如何写代码,更重要的是,它培养了我解决问题的逻辑思维能力。它让我明白,编程其实就是一种用计算机能够理解的语言,去解决现实世界中的问题的过程。

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这本书,我拿到的时候,正直大一开学不久,正是对未来一切都充满好奇又有点迷茫的时候。当时对计算机的概念,除了日常的上网、打游戏,就几乎是一片空白了。拿到这本《大学计算机基础教程》,心里还是有点小忐忑的,毕竟“教程”两个字听起来就意味着枯燥和学术。但翻开第一页,我就被它严谨又不失生动的编排方式吸引了。它没有上来就堆砌那些晦涩难懂的术语,而是从计算机的基本构成说起,像是在给一个完全陌生的朋友介绍自己一样,循序渐进,解释得非常到位。我至今还记得,关于CPU的部分,作者用了一个非常形象的比喻,把它比作计算机的“大脑”,负责思考和处理信息。这个比喻一下子就让我抓住了核心概念,而不是死记硬背那些技术参数。然后,它又详细介绍了内存、硬盘这些“身体器官”的作用,以及它们如何协同工作。这种将抽象概念具象化的讲解方式,对于我这种初学者来说,简直是福音。更让我惊喜的是,书中还穿插了大量的图示和流程图,它们不仅美观,更重要的是,能够直观地展示计算机内部的运行机制,让原本枯燥的原理变得立体起来。比如,在讲解数据存储时,书中用了一个生动的动画模拟,将0和1如何被编码、存储,再到被读取的过程,清晰地呈现在我眼前,这比单纯的文字描述要容易理解得多。而且,书中在介绍完每个硬件部分后,都会有一个小小的“拓展阅读”或者“知识链接”,引导我们去思考这些硬件在实际应用中的意义,比如为什么我们需要更大的内存,或者更快的硬盘。这种潜移默化的引导,让我不仅仅是学习知识,更是在培养一种对计算机系统运作原理的深入理解和探索的兴趣。总而言之,这本书为我打开了计算机世界的大门,让我对这个我每天都在使用的工具,有了前所未有的清晰认识。

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说实话,当初选这门课,以及拿到这本《大学计算机基础教程》,纯粹是因为它是必修课,并没有抱太大的期望。我一直觉得自己动手能力比理论强,以为这种课程无非就是讲些理论,背背概念。但是,这本书彻底颠覆了我的看法。它不光讲了理论,更重要的是,它让我明白“为什么”。比如,在讲到操作系统时,书中详细分析了Windows、Linux等不同操作系统的设计理念和优劣势,并且引入了“进程管理”、“内存管理”等核心概念。一开始我以为这只是些抽象的词汇,但书中通过一系列的案例分析,比如多任务处理时,操作系统是如何分配CPU时间片的,又或者当内存不足时,它如何进行虚拟内存的调配。这些分析让我豁然开朗,原来我们平时觉得理所当然的“同时打开好几个软件”,背后是如此复杂的调度和管理机制。而且,这本书还非常注重实践性,虽然它是一本基础教程,但它在介绍完某个知识点后,会提供一些简单的命令行操作或者编程小例子。我记得当时跟着书上的例子,用DOS命令创建文件夹、复制文件,虽然很简单,但那种通过自己双手改变计算机状态的成就感,是看书看来的理论无法比拟的。书中的代码示例也很清晰,注释详细,即便是像我这样之前没有任何编程基础的人,也能磕磕绊绊地跟着跑通。更重要的是,这些实践练习,让我对书中的理论概念有了更深刻的体会。比如,在学习文件系统时,我们通过命令行操作,直观地看到了文件是如何在磁盘上组织和存储的,这比单纯的文字描述要生动得多。这本书的编排逻辑非常严谨,从最基础的硬件知识,到操作系统,再到网络,一步一步地构建起一个完整的计算机知识体系。而且,它没有因为是基础教程而敷衍了事,很多概念的讲解都非常深入,但又恰到好处地避免了过度专业化,让我能够理解并吸收。

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当我翻开《大学计算机基础教程》的“多媒体技术”章节时,我原以为这只是关于图片、音频、视频格式的简单介绍。然而,这本书却为我打开了一个全新的维度,让我看到了多媒体背后所蕴含的复杂技术和艺术。它从最基础的“媒体”概念讲起,然后引入了“多媒体”的构成要素,包括文本、图形、图像、音频、视频等等。书中对各种媒体格式的讲解,不仅仅是列举它们的名称,而是深入分析了它们的编码方式、压缩技术以及应用场景。比如,在讲解图像格式时,它详细对比了JPEG、PNG、GIF等格式的优缺点,以及它们在不同应用场景下的适用性,这让我明白了为什么我们在网上看到的图片大小和清晰度会有所不同。更让我惊叹的是,书中对音频和视频压缩技术的讲解,比如MP3、AAC、H.264等。它用非常形象的比喻,解释了这些压缩技术是如何在不显著损失音质和画质的情况下,大幅减小文件大小的,这让我对我们日常听到的高品质音乐和看到的清晰视频有了更深的理解。书中还介绍了多媒体的创作和编辑工具,以及多媒体在网络传播中的应用,比如流媒体技术。它让我明白,我们现在能够如此便捷地观看在线视频、收听在线音乐,背后是多么强大的技术支撑。而且,书中还触及到了多媒体交互技术,比如虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的一些基础概念,这让我看到了多媒体技术的未来发展方向。这本书让我明白,多媒体技术不仅仅是娱乐,更是信息表达和沟通的重要媒介,它正在以前所未有的方式改变着我们的生活。

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在拿到这本《大学计算机基础教程》之前,我对“软件开发”的认知,仅限于“有人写程序,然后我们使用”。这本书,则像一个启蒙老师,为我揭示了软件开发背后那严谨而有序的流程。它从“软件工程”这个概念入手,详细介绍了软件开发的生命周期,包括需求分析、设计、编码、测试、部署和维护等各个阶段。书中对每个阶段的讲解都非常到位,例如在“需求分析”阶段,它强调了与用户沟通的重要性,以及如何将用户的模糊需求转化为清晰、可执行的技术规格。我记得当时书中举了一个开发一个在线购物平台的例子,详细展示了需求分析的过程,包括用户需要哪些功能,如何进行用户界面设计等等。然后,在“设计”阶段,它介绍了不同的设计模式和方法论,比如面向对象设计、敏捷开发等等,让我明白了如何将需求转化为可行的技术方案。书中对“编码”阶段的讲解,虽然没有深入到具体的编程语言细节,但它强调了代码的可读性、可维护性和效率的重要性,以及编写高质量代码的重要性。最令我印象深刻的是,“测试”阶段的讲解。书中详细介绍了单元测试、集成测试、系统测试等不同类型的测试,并且强调了测试在保证软件质量中的关键作用。它还提供了一些测试用例的设计方法,让我明白如何通过严谨的测试来发现和修复bug。这本书让我明白,开发一款优秀的软件,绝不仅仅是编写代码那么简单,它是一个系统性、工程化的过程,需要团队协作、严谨的规划和持续的优化。它为我打开了通往软件开发世界的大门,让我看到了这个行业背后严谨、创新的一面。

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我拿到这本《大学计算机基础教程》的时候,对计算机网络的概念几乎是一无所知。我只知道用浏览器上网,但对于信息是如何在网络上传输的,以及为什么我们能看到各种各样的网站,一无所知。这本书在这方面的内容,可以说是给我打开了一个全新的视角。它从最基本的网络模型开始讲起,比如OSI七层模型和TCP/IP四层模型,并且详细解释了每一层的作用。一开始我以为这只是些枯燥的模型,但书中通过非常形象的比喻,让我能够理解。比如,它把网络通信的过程类比成写信的过程,从写信(应用层)、打包信件(传输层)、盖邮戳(网络层)、交给邮递员(数据链路层),再到信号的传输(物理层)。这个比喻一下子就让我理解了各层协议的功能和分工。然后,书中又详细介绍了TCP和UDP协议的区别,以及它们在不同场景下的应用。我记得当时书中举了一个例子,用HTTP协议(基于TCP)下载文件,和用DNS协议(基于UDP)查询域名,来对比它们的可靠性和速度。这个对比让我深刻理解了为什么有些应用需要可靠的传输,而有些则更注重效率。更让我惊喜的是,书中还对互联网的一些基础技术进行了介绍,比如IP地址、域名解析(DNS)、HTTP协议等。它不仅仅是介绍这些技术是什么,更重要的是,它解释了这些技术是如何协同工作的,以及它们在现代互联网中的重要性。比如,它详细讲解了域名解析的过程,从我们输入网址到最终看到网页,中间经历了多少步骤,DNS服务器是如何工作的。这让我对我们每天都在使用的互联网有了更深刻的认识,不再只是一个“魔法盒子”。而且,书中提供的相关案例分析,让我能够将理论知识与实际应用联系起来,理解这些网络技术是如何支撑起我们日常的网络生活的。

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