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出版者:Macmillan Publishing Company

作者:Peter H. Salus

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-07-01

价格:USD 49.99

装帧:Hardcover

isbn号码:9780028652894

丛书系列:

图书标签:

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• Imperative Programming
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• Computer Science
• Algorithms
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《数据结构与算法的现代视角》 作者： 张伟, 李芳 出版社： 蓝鲸科技出版社 页数： 680页 定价： 128.00 元 --- 内容简介： 理解计算的基石，驾驭复杂系统的核心技术 在信息技术日新月异的今天，软件的复杂性与日俱增。无论是构建高性能的分布式系统、设计响应迅速的移动应用，还是深入探索人工智能的前沿领域，对底层数据组织方式和高效问题解决策略的深刻理解，都是工程师和研究人员不可或缺的核心竞争力。《数据结构与算法的现代视角》正是为满足这一时代需求而精心打造的权威著作。 本书并非对传统数据结构和算法课程的简单复述，而是一次面向现代计算环境和实际工程挑战的系统性重构与深入探索。我们摒弃了过时的、脱离实际应用场景的理论灌输，转而采用一种更加直观、更具实践指导意义的视角，深入剖析数据结构如何影响程序性能，以及算法选择如何决定系统的边界。 结构划分与核心内容： 本书分为五大部分，层层递进，确保读者能够从基础概念稳步迈向高级应用。 第一部分：基础与性能分析的严谨性（Foundations and Rigorous Analysis） 本部分奠定了坚实的理论基础，重点在于如何科学地衡量代码的效率。我们从计算机体系结构（如内存层次、缓存行为）的角度引入，解释为什么抽象模型下的时间复杂度分析在实际运行中需要被修正。 超越 $O(n)$： 深入探讨了最坏情况、平均情况和零一律分析的适用边界。特别关注摊还分析（Amortized Analysis）在动态数据结构（如可伸缩数组、斐波那契堆）中的精确应用，提供清晰的推导过程。 随机化分析入门： 引入概率论在算法分析中的作用，包括随机化算法的构造与性能界限证明，为后续的随机化数据结构打下基础。 第二部分：经典结构的现代优化（Modern Optimizations of Classic Structures） 本部分重访了线性、树形和图结构，但重点聚焦于如何在多核、大规模数据和内存受限的环境下对其进行优化和重新设计。 树的深度再思考： 除了传统的平衡二叉查找树（AVL, 红黑树），本书详细分析了B+ 树族（B+-Trees）在数据库和文件系统中的核心地位，并引入了跳跃表（Skip Lists）作为一种更易于并发实现的替代方案，探讨了其在并发控制下的性能表现。 散列技术的演进： 传统散列表的局限性促使了新一代散列技术的发展。我们详细解析了Cuckoo Hashing（布谷鸟散列）在保证近乎 $O(1)$ 查找时间的同时，如何解决冲突；并介绍了一致性哈希（Consistent Hashing）在分布式缓存和负载均衡中的关键作用。 第三部分：面向大规模数据的结构（Structures for Big Data） 随着数据规模的爆炸式增长，传统结构在内存和I/O效率上暴露了瓶颈。本部分专注于那些专为外部存储和流式处理设计的数据结构。 外存算法与结构： 详细介绍了B 树（B-Trees）在磁盘I/O优化上的精妙设计，并将其与LSM-Tree（Log-Structured Merge-Tree，如Cassandra和RocksDB所用）的架构进行对比分析，探讨了写入密集型工作负载下的性能权衡。 近似数据结构（Approximate Data Structures）： 在数据隐私和存储效率成为首要考量时，精确性让位于效率。本书深入讲解了Bloom Filters（布隆过滤器）的误报率控制、Count-Min Sketch（计数-最小草图）在流式数据频率估计中的应用，以及HyperLogLog在基数估计上的革命性突破。 第四部分：图算法的高效实现与并行化（Efficient Graph Algorithms and Parallelization） 图结构无处不在，从社交网络到路由协议。本部分聚焦于如何在高维度、大规模图上高效地执行搜索、遍历和分析任务。 现代最短路径算法： 不仅复习了Dijkstra和Floyd-Warshall，更侧重于预处理技术（如分层网络分区、指标空间树）如何将查询时间从 $O(V+E)$ 降至近乎常数时间，适用于实时导航系统。 并行与分布式图处理： 探讨了Pregel/GraphLab模型的基本思想，分析了同步（BSP）与异步迭代在分布式图计算中的收敛性与效率差异。 第五部分：高级主题与前沿应用（Advanced Topics and Frontier Applications） 最后一部分将视角投向了前沿计算领域对数据结构和算法提出的新要求。 几何数据结构： 详述了k-d 树和R-树族在空间索引、最近邻搜索中的应用，尤其是在GIS系统和计算机图形学中的实际部署。 内存访问优化与缓存感知算法： 回到硬件层面，探讨了如何设计缓存友好的数据布局（Cache-Oblivious Algorithms），例如如何通过适当的矩阵分块策略来最大化CPU缓存命中率，以及在外部排序中如何最小化磁盘寻道时间。 本书的独特价值： 本书的编写风格注重概念的内在联系和工程实现的权衡。它要求读者不仅要“知道”某个算法是什么，更要“理解”在何种约束条件下（如内存带宽、I/O延迟、并发访问）该算法的优势将如何显现或消失。 我们采用了伪代码（Pseudo-Code）结合主流语言（如C++和Java）的关键实现片段，而非特定编译器的优化细节，确保理论的普适性。对于每一个关键结构，本书都提供了清晰的“设计哲学”总结，帮助读者建立自己的“工具箱”思维。 无论您是资深的软件架构师，致力于提升核心系统的性能瓶颈；还是计算机科学的研究生，希望在算法设计上有更深刻的洞察力；亦或是对构建高效率、可扩展的软件系统充满热情的工程师，《数据结构与算法的现代视角》都将是您案头不可或缺的参考宝典。它将帮助您真正掌握计算思维的精髓，从容应对未来十年的技术挑战。

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我必须赞扬《Imperative Programming Language》在代码质量和可读性方面的强调。书中反复提及，编写出能够工作的代码固然重要，但编写出清晰、易于理解和维护的代码同样重要。作者在讲解变量命名、代码注释以及代码结构时，提供了许多实用的建议。我曾经是一个“能跑就行”的程序员，但通过阅读这本书，我开始意识到，代码的可读性直接影响到团队协作的效率，也决定了程序的可维护性。书中提供的“坏味道”代码示例，以及如何改进它们的分析，让我对如何写出“干净”的代码有了更深刻的理解。我特别喜欢书中关于“单一职责原则”的讨论，即使在命令式编程的语境下，将每个函数或模块的功能限定在一个明确的范围内，也能够极大地提升代码的质量。我开始尝试在自己的项目中应用这些原则，并惊喜地发现，我的代码变得更容易调试，也更少出现意外的bug。

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坦白说，《Imperative Programming Language》在讲解数据结构方面，为我打开了一扇新的大门。书中对数组、链表、栈、队列等基本数据结构的详细介绍，以及它们在命令式编程中的实现方式，让我对如何有效地组织和管理数据有了更深刻的认识。我花了大量时间去理解链表的插入和删除操作，以及它们在内存中的具体表现。书中还对不同数据结构在时间和空间复杂度上的权衡进行了分析，这让我能够根据实际需求选择最合适的数据结构，从而编写出更高效的程序。我对书中关于“哈希表”的讲解尤为感兴趣，它提供的快速查找机制，让我看到了数据结构在提升程序性能方面的巨大潜力。我尝试使用书中介绍的这些数据结构来实现一些更复杂的算法，并且惊叹于它们在简化代码和提高效率方面的作用。这本书让我明白，选择正确的数据结构，往往比优化算法本身更为重要。

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《Imperative Programming Language》在对编程范式进行横向比较时，也展现了其独到的见解。虽然本书的主题是命令式编程，但作者巧妙地在讲解过程中，对比了函数式编程和其他一些编程范式的特点，这让我能够站在一个更广阔的视野来理解命令式编程的优势和局限性。例如，在讲解可变状态和副作用时，作者会提及函数式编程中“不可变性”的概念，并简要说明了它如何帮助避免某些类型的bug。这种对比非常有启发性，让我能够更深刻地认识到命令式编程的独特之处，同时也激发了我进一步探索其他编程范式的兴趣。书中对“并发”和“并行”的初步探讨，虽然篇幅不长，但却为我打开了一个新的视角，让我意识到命令式编程在处理多任务场景时可能遇到的挑战，以及一些基本的应对策略。我尤其对书中关于“死锁”和“竞态条件”的解释很感兴趣，尽管只是浅尝辄止，但已经足以引起我对这些重要概念的关注。

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我必须说，《Imperative Programming Language》在概念的阐释上做得相当出色。它并没有仅仅停留在语法层面，而是深入挖掘了命令式编程模型背后的哲学和原理。作者在介绍函数和过程时，不仅仅是讲解如何定义和调用，更着重强调了它们在模块化、代码复用以及抽象化方面的作用。对于递归这个概念，书中给出了好几个经典案例，比如计算阶乘、斐波那契数列，并且细致地分析了递归调用栈的工作原理，这对于初学者理解递归的“回溯”过程至关重要。我曾一度对递归感到困惑，但在阅读了这本书的章节后，那种迷雾终于散去，取而代之的是一种清晰的洞察力。书中对变量作用域和生命周期的讨论也十分详尽，这对于避免潜在的bug和编写健壮的代码至关重要。它让我明白了，为什么有时候一个变量在某些地方可以访问，而在另一些地方却不行，这种对“可见性”的深入剖析，直接提升了我代码的质量。此外，书中对指针和内存管理的讨论，虽然触及了一些更底层的主题，但作者的处理方式非常恰当，既保证了概念的准确性，又避免了过于技术化的术语堆砌，让读者能够循序渐进地理解这些复杂但重要的概念。

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这本书给我的感觉是，它仿佛一位严谨的建筑师，在为读者搭建命令式编程的宏伟大厦。从地基的打牢——也就是基础数据类型和变量，到主体结构的构建——如流程控制语句和函数，再到最后的装饰和细节——例如错误处理和调试技巧，每一个环节都规划得井井有条。我尤其喜欢书中在讲解算法设计时所采用的方法论。它并没有直接给出最优解，而是引导读者思考如何将问题分解成更小的、可管理的子问题，然后一步步地构建解决方案。这种“由小见大”的思维模式，让我受益匪浅，也让我对如何系统地解决编程问题有了全新的认识。书中提供的图解和流程图也极大地帮助了我理解复杂的程序逻辑，它们将抽象的概念可视化，使我更容易捕捉到程序的执行路径和数据流向。我反复阅读了关于数组和结构体的内容，并尝试使用它们来解决书中给出的一些实际问题。书中对字符串处理的章节也相当实用，提供了许多高效的操作方法，这对于处理文本数据非常有用。总而言之，这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本思维训练的宝典，它塑造了我严谨细致的编程习惯。

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《Imperative Programming Language》最让我印象深刻的一点，是它对“调试”这个看似琐碎却又至关重要的技能的重视。书中专门用了一个章节来讲解如何有效地调试代码，包括如何使用断点、单步执行、观察变量值等技巧。作者甚至分享了一些自己调试的经验和心得，这让我感觉非常贴近。我曾经是一个“凭感觉”写代码，然后“凭感觉”找bug的程序员，但通过这本书，我学会了如何系统地、有条理地去定位和解决问题。我开始使用书中介绍的调试工具，并且惊喜地发现，之前那些让我头疼不已的bug，竟然能够如此快速地被找到和修复。书中对“日志记录”的讨论也让我意识到，在程序运行时留下“足迹”的重要性，这对于事后分析和问题排查非常有帮助。这本书让我明白了，调试不仅仅是找出错误，更是理解程序运行机制的过程。

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这本书真是让我眼前一亮！起初我抱着试试看的心态翻开《Imperative Programming Language》，但很快就被它循序渐进的讲解方式和清晰的逻辑所吸引。作者并没有一开始就抛出晦涩难懂的概念，而是从最基础的变量、数据类型以及简单的算术运算入手，一步步引导读者理解命令式编程的核心思想。我尤其欣赏它在解释控制流语句（如 `if-else`、`for` 循环、`while` 循环）时所用的生动比喻和详实的示例。例如，在讲解 `for` 循环时，作者将它比作一个精确执行指令的机器人，每次循环都准确无误地执行预设的动作，这让我瞬间就抓住了循环的精髓。书中提供的练习题也极具挑战性，但又不会让人望而却步，它们巧妙地结合了课堂上学到的知识点，能够有效地巩固理解。我花了很长时间去钻研那些稍显复杂的题目，但每当攻克一个难题时，那种成就感是难以言喻的。这本书让我对命令式编程的理解上升到了一个新的高度，也为我今后学习更高级的编程范式打下了坚实的基础。即便我之前已经接触过一些编程概念，但通过这本书的系统梳理，许多之前模糊不清的地方都变得豁然开朗。它就像一位经验丰富的向导，带领我在命令式编程的广阔天地里，看到了前所未见的风景，也让我对手中的“工具”有了更深刻的认识和更熟练的掌握。

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《Imperative Programming Language》给我带来的最大冲击，在于它对“状态”这个核心概念的深入剖析。命令式编程，顾名思义，就是通过一系列的指令来改变程序的状态，而这本书恰恰将这一点摆在了教学的中心。作者通过大量的实例，展示了变量如何随着程序的执行而变化，以及这些变化如何影响程序的最终输出。我曾经在编写一些包含复杂交互的程序时，常常陷入“不知道程序到底发生了什么”的困境，而这本书帮助我建立了一种“跟踪式”的思维方式。当我遇到问题时，我不再只是盲目地修改代码，而是能够通过分析程序的执行流程，准确地定位出导致错误的那个“状态转移”。书中对赋值语句的细致讲解，让我理解了“值”和“引用”的区别，这在处理复杂数据结构时尤为关键。我花了许多时间去实践书中关于“副作用”的讨论，并学会如何尽量减少不必要的副作用，从而编写出更易于理解和维护的代码。这本书让我摆脱了对“黑箱”式编程的依赖，让我能够真正理解程序是如何一步步工作的，这是一种非常宝贵的技能。

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这本书的练习题设计得非常精妙，它们不仅仅是简单的知识点巩固，更像是对读者思维的一次次“考试”。我花了大量的时间去反复推敲那些涉及指针和内存管理的题目，每一次的成功调试都让我对这些底层概念有了更深的理解。书中还提供了一些“挑战性”的题目，这些题目往往需要读者结合多个知识点，进行综合运用和创新思考。我记得有一个题目，要求我实现一个简单的文本编辑器功能，这让我不得不去深入理解字符串操作、文件I/O以及如何高效地管理数据。完成这个题目后，我感觉自己不仅仅是掌握了命令式编程的知识，更是学会了如何用编程的思维去解决实际问题。书中对错误处理机制的介绍也让我受益匪浅，我学习了如何使用 `try-catch` 块来优雅地处理异常，如何编写健壮的代码来应对各种不可预期的输入。

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这本书的写作风格非常吸引人，它不像很多技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了作者的热情和对这门学科的热爱。我感觉作者就像一个经验丰富的老师，耐心地引导着每一个求知若渴的学生。在介绍面向过程编程的思维方式时，书中用到了很多生活化的例子，比如如何按照步骤制作一份三明治，或者如何组织一场家庭聚会。这些生动的类比，让我能够轻松地将抽象的编程概念与现实生活联系起来，从而更快地理解和掌握它们。我对书中关于“抽象”和“封装”的讨论印象深刻。作者通过将复杂的功能打包成可调用的函数，展示了如何隐藏实现细节，只暴露必要的接口，这极大地简化了程序的编写和维护。我尝试使用书中介绍的函数组合技巧，来编写一些更简洁、更模块化的代码，并且收效显著。这本书不仅教会了我如何编写命令式程序，更重要的是，它培养了我一种清晰、有条理的编程思维，这对于我未来的学习和工作都将大有裨益。

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