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出版者:科学出版社

作者:范盛荣

出品人:

页数:508

译者:

出版时间:2006-11

价格:49.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030181190

丛书系列:

图书标签:

• Windows Mobile
• 移动开发
• 应用程序开发
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• 实践
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• 移动应用
• 编程
• 技术
• 教程

《深入理解计算理论与算法设计》 图书简介 作者： [此处留空，或填写虚构作者名] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社名] --- 第一部分：计算的基石与形式化思维 第1章：计算的本质与图灵模型 本书的开篇将带领读者彻底解构“计算”这一核心概念的哲学与数学基础。我们首先回顾冯·诺依曼架构的演进，并将其置于更宏大的计算模型背景之下。重点剖析阿兰·图灵的贡献，详细阐述图灵机（Turing Machine）的构造、工作原理及其蕴含的理论意义。通过对有限自动机（Finite Automata, FA）和下推自动机（Pushdown Automata, PDA）的深入分析，构建起形式语言理论的层级结构——Chomsky 谱系。读者将掌握如何使用正则表达式和上下文无关文法（Context-Free Grammars, CFG）精确描述和识别编程语言的语法结构。这部分内容旨在为后续的复杂算法设计与复杂性分析奠定坚实的数学和逻辑基础。 第2章：可计算性理论与不可判定性 在理解了计算模型之后，我们将进入计算理论中最引人深思的领域——可计算性（Computability）。本章将严谨地证明停机问题（Halting Problem）的不可判定性，这是理解计算极限的关键所在。我们会介绍递归函数论，并阐述邱奇-图灵论题（Church-Turing Thesis）的深远影响。此外，内容还会涉及递归可枚举集、可计算函数以及哥德尔不完备性定理在计算理论中的映射，帮助读者清晰界定“能被计算”和“不能被计算”的边界。 第二部分：核心算法的精妙结构与优化 第3章：高效数据结构的构建与应用 数据结构是算法的骨架。本章将超越教科书式的介绍，专注于讲解高级和非标准数据结构的设计哲学及其在特定场景下的性能优化。内容涵盖：B 树及其在数据库索引中的变种（如 B+ 树）；平衡查找树（AVL 树与红黑树）的旋转与重平衡机制的数学推导；散列函数的构造原理、冲突解决策略（如 Cuckoo Hashing）以及最小完美散列的应用；以及针对动态数据集的动态图算法（如 Link-Cut Trees）的复杂操作。重点在于理解不同数据结构在空间复杂度和时间复杂度上的权衡取舍。 第4章：排序、搜索与图论算法的范式 排序与搜索是计算机科学的基石，本章旨在探讨超越 $O(N log N)$ 极限的排序方法（如基数排序 Radix Sort 的并行化实现）。在图算法部分，我们将深入剖析最短路径算法（Dijkstra、Floyd-Warshall）的松弛操作细节，并对比 Bellman-Ford 算法在处理负权边时的鲁棒性。此外，内容将详细介绍最小生成树（MST）算法（Prim 与 Kruskal）的现代实现技巧，以及最大流/最小割问题（Max-Flow Min-Cut）的 Ford-Fulkerson 方法及其 Edmonds-Karp、Dinic 算法的效率提升机制。 第5章：动态规划与分治策略的深度剖析 动态规划（DP）作为解决重叠子问题和最优子结构问题的强大工具，需要精妙的建模能力。本章将系统梳理 DP 的核心思想，从经典的背包问题、最长公共子序列到更复杂的序列比对问题。我们会详细讲解 DP 状态的定义、转移方程的建立过程，以及如何通过“四边形不等式优化”等技术将 $O(N^3)$ 复杂度降至 $O(N^2)$。分治策略部分则侧重于分析算法的递归树结构，如 Strassen 矩阵乘法的原理，并探讨如何通过 Master 定理精确分析递归算法的渐近复杂度。 第三部分：计算复杂性与现代计算范式 第6章：计算复杂性理论：P、NP 与 NP-完全性 本部分是理论的核心，专注于衡量算法的“难度”。我们将严格定义确定性时间复杂度类 P 和非确定性时间复杂度类 NP。详尽阐述 NP-完全性（NP-Completeness）的定义，并展示如何使用归约（Reduction）技术证明一个问题（如 SAT、旅行商问题 TSP）属于 NP-完全集。本章将探讨 $P$ 是否等于 $NP$ 这一世纪难题的现状、主要研究方向（如交互式证明系统），以及处理 NP-难问题的实用性近似算法设计策略。 第7章：高级计算模型与并行化 现代计算已不再局限于单核串行模型。本章探讨超越标准图灵机的计算模型。内容包括电路复杂性（Circuit Complexity）如何量化问题的逻辑难度；随机化算法（Randomized Algorithms）的设计，如 Miller-Rabin 素性测试的原理及误差分析；以及近似算法（Approximation Algorithms）在优化 NP-难问题时的性能保证（如近似比）。最后，对并行计算模型（如 PRAM 模型）进行介绍，探讨如何将串行算法转化为高效的并行实现，这是高性能计算的基础。 第8章：量子计算的理论基础与算法初步 作为对经典计算理论的延伸，本章将引入量子计算的数学框架。我们将介绍量子比特（Qubit）的概念、量子态的线性代数表示、测量操作的概率性，以及重要的量子门（如 Hadamard、CNOT）。重点讲解两个里程碑式的量子算法：Deutsch-Jozsa 算法和 Shor 因子分解算法的基本原理，让读者对量子霸权（Quantum Supremacy）的理论前景有一个清晰且非炒作的认识。 结语：理论指导实践 本书的最终目标是培养读者一种强大的形式化思维能力，能够从数学上分析问题的难度，并根据问题的内在结构选择或设计出最优的算法范式。掌握这些理论工具，是任何希望在软件工程、系统架构或前沿科学研究领域取得突破的工程师和研究人员的必经之路。本书不提供任何特定操作系统或特定编程语言的 API 调用指南，而是专注于独立于平台的、永恒的计算智慧。

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我必须承认，这本书的阅读过程是一次充满挑战但又极其有益的智力冒险。它没有刻意使用晦涩难懂的行话来故作高深，但其所涵盖的技术深度，要求读者必须具备一定的预备知识和专注力。当我翻到介绍特定平台API深层机制的部分时，我不得不放慢速度，甚至需要对照官方文档进行交叉验证，但正是这种主动的、探索性的学习过程，极大地加深了我的理解。作者在处理跨平台兼容性问题时所展现出的那种“辩证思维”，令人印象深刻。他不仅仅是简单地罗列了不同版本间的差异，而是深入分析了这些差异背后的设计哲学和历史演变，使得我们能够从宏观上把握整个平台的演进脉络。这种对历史背景和技术决策原因的追溯，使得技术学习不再是孤立的知识点记忆，而成为一个有机的、可以溯源的知识体系。对于任何严肃对待移动应用架构的工程师而言，这本书提供的视野是不可替代的。

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这本书最打动我的地方，在于它所传递出的那种对“用户体验”的执着。很多技术书籍往往只关注性能指标和功能实现，却忽略了用户在实际使用中细微的感受。本书中关于动画流畅度优化和输入延迟处理的章节，简直像是一堂关于“感知性能”的精妙课程。作者通过量化的指标和具体可操作的代码优化，清晰地展示了毫秒级的差异如何转化为用户体验的天壤之别。我尤其欣赏作者在讨论异步操作时，是如何巧妙地将线程调度与界面刷新机制结合起来，确保即使在后台进行大量数据处理时，主界面依然能够保持响应。这种对细节的执着，体现了作者对构建高质量产品的深刻承诺。这本书不是那种读完就能立刻在简历上大书特书的“速食”书籍，它需要你投入时间去消化、去实践，但一旦你吸收了其中的精髓，你所构建出的应用，那种内在的稳定性和外在的流畅感，自然会替你发声，这才是真正有力量的技术书籍。

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这本书的价值，不言而喻地体现在它对“工程化”的极致追求上。它不像某些入门读物那样，只是提供了一堆可以直接复制粘贴的代码片段。相反，作者反复强调的是规范、可维护性和团队协作。在测试和调试策略的章节，作者提出的那套基于单元测试和集成测试的自动化流程，我立刻在当前项目中进行了小范围试点，效果立竿见影，极大地降低了回归测试的成本。更让我惊艳的是，书中对软件生命周期管理的理解，已经超越了单纯的编码层面，深入到了版本控制的最佳实践和依赖管理的高级技巧。作者在代码示例中使用的变量命名、函数组织，都无声地诠释着高质量代码的含义。它不是一本“速成指南”，而更像是一本“匠人手札”，教你如何以一种专业的、可持续的方式来对待你的每一个项目。对于那些希望将自己的开发水平从“能跑起来”提升到“稳定可靠”的资深开发者来说，这本书无疑是提供了一条清晰的进阶路径。

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这本书的封面设计简洁大气，色彩搭配沉稳中透露着一丝科技感，光是拿在手里翻阅，就能感受到一种扎实的专业气息。我尤其欣赏作者在行文风格上展现出的那种老练和自信，仿佛一位经验丰富的工程师在向你娓娓道来他的独门秘籍。书中对于基础概念的阐述绝非流于表面，而是深入到内核，比如对内存管理和线程同步的讨论，简直是教科书级别的精准和透彻。特别是关于UI布局的章节，作者没有止步于API的罗列，而是结合实际项目中的痛点，提供了多套解决方案的对比分析，让我这个一直在与复杂界面适配问题搏斗的开发者茅塞顿开。书中提供的那些关于性能调优的“黑魔法”，很多都是我在其他资料中搜寻无果的，似乎这些都是作者多年一线实战中沉淀下来的宝贵财富。阅读过程中，我甚至能想象到作者在敲下这些代码时所经历的那些艰难抉择和反复打磨，这种“代码的温度”是冰冷文档所无法比拟的。它不是那种只会告诉你“怎么做”的书，而是告诉你“为什么这么做”的深度指南，这种对底层逻辑的尊重，让这本书的价值远远超越了一本普通的开发手册。

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读完此书，最大的感受就是一种久违的“踏实感”。市面上很多移动开发书籍往往追求新潮和快速迭代，导致内容浮于表面，难以沉淀。然而，这本书的结构布局和内容深度，却像是一座精心构筑的知识堡垒，每一层都根基稳固。作者的叙事方式非常注重逻辑的严密性，从底层架构设计开始，逐步构建起功能模块，整个过程一气呵成，阅读体验流畅而令人信服。我特别关注了其中关于数据持久化和网络通信协议选型的那几部分。作者对于不同存储方案的适用场景、优缺点，以及在特定约束条件下的取舍标准进行了极其详尽的论述，这对于项目初期的技术选型至关重要。他甚至花篇幅讨论了在弱网环境下如何保证用户体验，这体现了作者对“用户为王”这一理念的深刻理解。相比于那些只关注“Happy Path”的教材，这本书显然更贴近真实世界的复杂性，充满了对异常处理和边界条件的深刻洞察，读起来丝毫不会感到枯燥，反而让人对接下来的开发工作充满了信心和敬畏。

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