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出版者:

作者:赵国增

出品人:

页数:75

译者:

出版时间:2007-7

价格:13.70元

装帧:

isbn号码:9787040210521

丛书系列:

图书标签:

• 计算机绘图
• 图形学
• 计算机图形学
• 算法
• 渲染
• OpenGL
• DirectX
• 可视化
• 图像处理
• CAD

编程的艺术与实践：深入理解现代软件开发 本书旨在为渴望构建健壮、高效且可维护软件系统的开发者提供一份全面而深入的指南。它超越了对单一语言或框架的肤浅介绍，转而聚焦于驱动现代软件工程的核心概念、设计哲学与工程实践。我们将带领读者穿越从基础数据结构到复杂系统架构的广阔领域，旨在培养一种系统性的、解决问题的思维方式，而不仅仅是记忆语法规则。 全书结构围绕软件生命周期的关键阶段展开，确保读者能够理解一个想法如何演变成一个可投入生产的、可靠的产品。 第一部分：构建坚实的基础——语言、结构与效率 本部分将读者带回编程的基石，强调对底层工作原理的深刻理解，这是编写高性能代码的前提。 第一章：选择与掌握编程范式 我们首先探讨主流编程范式——命令式、面向对象（OOP）、函数式（FP）——的优缺点及其适用场景。重点分析如何平衡这些范式以应对现实世界的复杂性。例如，在需要高并发和状态隔离的场景下，函数式编程的不可变性和纯函数如何提供安全保障；而在需要模拟现实世界复杂交互时，OOP 的封装、继承和多态如何组织代码。书中会通过 C++ 和 Python 的案例对比，展示同一问题在不同范式下的思维转变。 第二章：数据结构的精妙与选择 数据结构是软件的骨架。本章将深入剖析线性结构（如链表、栈、队列）和非线性结构（树、图、堆）的内部实现细节，包括内存布局、指针操作（在支持的语言中）。我们不仅仅停留在理论复杂度分析（$O$ 记法），更侧重于实际应用中的“常数因子”影响。例如，详细分析缓存局部性如何使数组操作（即使复杂度相同）在实践中远快于链表。高级主题包括 B 树在数据库索引中的关键作用，以及跳跃表在需要动态维护有序集合时的替代方案。 第三章：算法的效率与实现 本章深入探讨排序、搜索、图遍历（BFS, DFS, Dijkstra, A）等核心算法。除了标准的分析，我们将着重于算法的工程化。如何针对特定硬件架构（如向量化指令）优化已知的算法？如何利用位运算来替代昂贵的乘法或除法？书中会提供一系列使用标准库和自定义实现的性能基准测试，帮助读者建立对“快”和“慢”的直观感受。 第四章：内存管理与性能调优 理解程序如何在内存中运行是性能优化的核心。我们将剖析栈与堆的区分，动态内存分配器的内部机制（例如，伙伴系统或红黑树管理空闲块）。对于手动内存管理的语言（如 C/C++），我们将深入讲解 RAII（资源获取即初始化）模式、智能指针（`unique_ptr`, `shared_ptr`）的内存语义和性能开销。对于垃圾回收（GC）语言，我们将分析不同 GC 策略（分代、标记-清除、增量收集）的工作原理及其引入的停顿时间（Stop-the-world）对实时系统的影响。 --- 第二部分：系统设计与架构思维 本部分关注如何将分散的代码模块组织成一个协作、可扩展的整体，这是构建大型软件系统的关键。 第五章：模块化与解耦之道 本章聚焦于如何划分系统边界。我们将探讨 SOLID 原则在现代设计中的具体应用，并引入更先进的解耦技术，如依赖倒置原则（DIP）的应用。重点讨论“高内聚、低耦合”的量化衡量标准——圈复杂度与耦合度分析。我们将对比传统的分层架构（三层、MVC）与更灵活的洋葱架构（或称端口与适配器）在隔离业务逻辑与基础设施依赖方面的优劣。 第六章：并发、并行与同步 在多核时代，并发编程是不可避免的挑战。本章详细讲解了并发模型（进程、线程、协程/Fiber）的异同和切换成本。核心内容围绕同步原语的正确使用：互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variables）和原子操作。书中将通过大量反例和死锁/活锁的调试案例，阐述如何利用无锁数据结构（Lock-Free Structures）和更细粒度的同步机制来最大化吞吐量。 第七章：设计模式的实战应用 设计模式是解决重复出现问题的成熟方案。本章侧重于结构型、行为型和创建型模式在特定业务场景下的选择与权衡。例如，何时使用策略模式而非简单的条件分支？工厂方法与抽象工厂的区别和适用范围？更重要的是，我们将讨论“过度设计”的风险，强调模式的应用必须服务于当前和可预见的未来需求，而非仅仅为了炫耀技术。 第八章：可扩展性与分布式系统基础 系统设计的视角从单体扩展到集群。本章介绍分布式系统的基本挑战：延迟、一致性、分区容错性（CAP 定理）。我们将探讨负载均衡的算法（如轮询、最少连接、一致性哈希），以及微服务架构的基本模式（服务发现、API 网关）。虽然不深入复杂的共识算法，但会清晰界定 Paxos 和 Raft 的核心思想及其在保证数据可靠性中的作用。 --- 第三部分：工程化、质量与可维护性 优秀的软件不仅要能跑，更要能长久地、可靠地运行。本部分关注流程和工具链。 第九章：测试驱动的开发（TDD）与质量保障 我们系统地介绍单元测试、集成测试和端到端测试的编写策略和隔离技术。重点讲解如何设计“可测试”的代码结构，这反过来促进了更好的模块化。此外，我们将探讨测试金字塔的实际构建，以及如何有效利用 Mocking、Stubbing 和 Fakes 来控制测试环境的复杂性。 第十章：持续集成与部署（CI/CD） 构建一个可靠的自动化流程至关重要。本章将剖析现代 CI/CD 管道的各个阶段：代码静态分析、自动化构建、环境配置管理（使用 Docker/Kubernetes 基础概念），以及蓝绿部署和金丝雀发布等零停机部署策略。目标是让变更的风险最小化，使部署成为一个可预测、低压力的日常操作。 第十一章：可观察性——度量、日志与追踪 生产环境中的“黑盒”是不可接受的。本章深入探讨现代可观察性三支柱： 1. 日志（Logging）：结构化日志的设计，以及如何避免日志爆炸。 2. 度量（Metrics）：RED 方法（速率、错误、时长）的应用，以及 Prometheus 等工具链的基础概念。 3. 分布式追踪（Tracing）：理解请求跨越多个服务的旅程，识别延迟的瓶颈。 通过这些工具，开发者可以从被动响应故障转变为主动预测和解决问题。 第十二章：代码的演进与重构 软件是不断变化的产物。本章提供了一套系统的重构方法论，侧重于“安全重构”——即在不改变外部行为的前提下改善内部结构。我们将分析“坏味道”的识别（如“上帝对象”、“霰弹式修改”）及其对应的重构手法，强调重构必须在强大的测试覆盖下进行，确保代码随着时间的推移保持其设计活力和清晰度。 本书的最终目标是培养出能够设计出优雅、实现出高效、维护出可靠系统的全能型软件工程师。

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我购买这本书是希望能找到一本能够指导我进行跨平台图形应用开发的参考书，而《计算机图形学：核心技术与跨平台实践》超出了我的预期。它的实用性体现在方方面面，尤其是在API选择和性能调优方面。书中对OpenGL、Vulkan以及DirectX 12这三大主流图形API的特性、适用场景和编程范式进行了细致的横向对比。这种对比不是简单的功能罗列，而是基于实际性能指标和开发复杂度的深入分析，帮助我明确了在不同目标硬件上应采取何种技术路线。比如，它详细解释了Vulkan的显式化管理如何带来更高的性能潜力，同时也指出了其学习曲线的陡峭性，这对我团队的技术选型起到了决定性的作用。此外，书中对性能瓶颈分析的章节非常出色，从CPU端的绘制调用优化到GPU端的内存带宽管理，提供了大量可操作的诊断工具和优化策略。对于从事游戏引擎开发或高性能仿真模拟的人员来说，这本书无疑是桌面必备的“性能调优圣经”，实用价值极高。

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这本《计算机图形学入门与实践》真是让人眼前一亮，尤其是对于我这种刚踏入这个领域的新手来说，简直就是一座宝库。它的内容编排极其人性化，完全没有那种教科书的刻板和枯燥。作者似乎深谙初学者的痛点，从最基础的向量、矩阵运算开始，循序渐进地引入到光栅化、纹理映射这些核心概念中。最让我惊喜的是，书中不仅仅停留在理论的讲解，而是大量穿插了实用的代码示例和案例分析。比如，讲解Bézier曲线时，它不仅给出了数学公式，还配有清晰的C++或Python代码片段，让我可以立刻动手去实现和观察效果。这种理论与实践紧密结合的方式，极大地提高了我的学习效率和兴趣。我特别喜欢它对图形管线流程的阐述，图文并茂，即使是复杂的几何变换和投影过程，也能被拆解得一清二楚。读完前几章，我已经能独立搭建起一个简单的3D场景了。对于想要快速掌握计算机图形学基础并投入到实际项目中的朋友，这本书绝对是首选的“秘籍”。

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坦白说，我之前尝试过几本市面上常见的图形学书籍，但要么过于偏重数学推导，读起来晦涩难懂，要么就是代码示例陈旧，跟不上现代渲染技术的发展。然而，这本《计算机图形学：从原理到前沿应用》完全打破了这种刻板印象。它在深入探讨传统算法的同时，对于现代实时渲染技术如PBR（基于物理的渲染）和GPU编程（CUDA/OpenGL Shading Language）的介绍，篇幅和深度都拿捏得恰到好处。作者的文字风格非常老练且富有洞察力，不仅仅是“教你如何做”，更是在引导你去“思考为什么”。例如，在讨论全局光照的章节中，它没有简单地罗列各种算法，而是通过对比蒙特卡洛积分、辐射度方法和路径追踪的优缺点，让我深刻理解了不同渲染方程求解策略背后的权衡。书中的插图质量极高，许多复杂的数学概念，如法线分布函数（BRDF）的几何细节，通过高质量的渲染图展示出来，直观性远超纯文本描述。这本书更适合有一定编程基础，想要向专业图形开发人员迈进的读者。它提供了坚实的理论框架，足以让你在未来的技术迭代中保持领先。

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我对这本《计算机图形学——从像素到沉浸式体验》最深刻的印象是它对于“体验”二字的关注。很多技术书籍着重于如何生成图像，但这本却将焦点放在了“用户如何感知这些图像”上。它不仅涵盖了基础的渲染方程，更花了不少笔墨来探讨人眼视觉系统的特性，比如视觉暂留、运动模糊的模拟，以及立体视觉（VR/AR）中的畸变校正和注视点渲染（Foveated Rendering）。这使得书中的技术讨论不再是冰冷的算法堆砌，而是紧密围绕着如何创造更逼真、更舒适的交互体验。作者在讲解立体渲染时，对光学原理和畸变模型的解释非常到位，让我理解了为什么VR头显需要特定的透镜设计。这种跨学科的融合视角，极大地拓宽了我的思路。读完这本书，我开始思考如何利用图形学知识去优化用户在虚拟环境中的心理感受，而不仅仅是追求像素的完美还原。它为我打开了一扇通往下一代沉浸式技术的大门。

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这本书的结构设计得极其巧妙，让人有一种在探索一个宏大世界的感觉。它不像那种堆砌知识点的工具书，反而更像是一本精心策划的探险地图。初识章节对图形学历史和发展脉络的梳理，就非常引人入胜，让我对这个学科的起源有了更深层次的敬意。随后，作者用一种非常“故事性”的方式引入了二维图形学的基本要素，比如几何变换中的平移、旋转是如何通过矩阵运算巧妙统一起来的。最让我感到震撼的是，它对色彩科学的讲解部分。以往我总觉得色彩管理是个玄学，但这本书通过对CIE色度图、色彩空间转换的详细剖析，将色彩的物理本质和计算机表示完美结合。阅读体验非常流畅，即便遇到难度较大的章节，作者总能及时插入一些“幕后故事”或“效率优化技巧”，把读者的注意力重新拉回来。读完这本书，我感觉自己不仅仅学会了一些算法，更重要的是建立起了一套完整的、自洽的计算机图形学认知体系，这在应对复杂项目需求时是无价的。

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