C程序设计教程习题解答与上机指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:姜桂洪

出品人:

页数:191

译者:

出版时间:2008-2

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787302159544

丛书系列:

图书标签:

• C语言
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• 编程
• 计算机
• 教材

深入解析现代软件开发范式：面向对象设计与高级数据结构实践 本书旨在为具备一定编程基础的读者提供一个进阶的平台，重点聚焦于现代软件工程中至关重要的两大核心支柱：面向对象设计（OOD）的精深应用与高级数据结构的底层原理及优化实践。我们避免重复基础的语法教学或初级算法讲解，而是将笔触深入到如何构建健壮、可维护、高性能的复杂系统层面。 第一部分：面向对象设计与软件架构的艺术 本部分将彻底剖析面向对象范式超越基础封装、继承、多态之外的深层内涵，着重于如何在实际项目中应用这些原则以应对不断变化的需求。 第一章：SOLID 原则的批判性应用与反模式识别 本章不再仅仅罗列 SOLID 原则，而是通过一系列复杂的业务场景模拟，探讨这些原则在冲突和权衡中的实际操作。 单一职责原则（SRP）的界限探究： 讨论如何识别“职责”的模糊地带，特别是在微服务架构或大型单体应用中，如何合理划分服务边界以避免过度解耦或耦合不足。引入“领域驱动设计（DDD）”中的限界上下文概念，作为实践 SRP 的高级指导框架。 开放/封闭原则（OCP）的高效实现： 深入研究依赖倒置原则（DIP）在实现 OCP 中的关键作用。我们将对比使用模板方法模式、策略模式和依赖注入（DI）框架实现 OCP 的优劣，重点分析在动态语言环境中，如何利用运行时反射和运行时代码生成来保持架构的开放性。 里氏替换原则（LSP）与类型安全的边界： 探讨在处理遗留代码或使用非强类型语言时，LSP 如何在实践中被“打破”，以及应采取何种设计模式（如适配器或装饰器）来安全地隔离这些不符合规范的模块，确保系统主干的类型安全。 接口隔离原则（ISP）的实践优化： 强调“胖接口”的危害。通过构建一个复杂的用户管理系统为例，展示如何通过“角色”而非“功能”来设计接口，并引入“契约优先”的设计哲学。 依赖倒置原则（DIP）的深层架构意义： 超越简单的接口依赖，讨论控制反转（IoC）容器的工作原理，以及在依赖注入的实践中，如何管理依赖的生命周期（瞬时、单例、请求范围）以优化资源利用和性能。 第二章：设计模式的再审视：超越 GoF 本章聚焦于那些在大型、分布式系统中展现出强大生命力的设计模式，并探讨其在并发和网络通信中的应用。 并发设计模式： 详细分析并发集合（Concurrent Collections）的内部机制，包括锁分级、无锁算法（Lock-free/Wait-free）的基础原理。深入研究信号量（Semaphore）、屏障（Barrier）和闩锁（Latch）在同步复杂工作流中的实际案例。 Actor 模型与消息驱动架构： 介绍 Actor 模型的优势，尤其是在处理高并发、高容错性需求时的表现。对比 Actor 模型与传统线程/锁模型的编程范式差异，并探讨消息传递的可靠性保证机制。 框架模式的逆向工程： 剖析 MVC、MVVM 等经典框架模式的内部实现逻辑，重点分析它们如何通过模板方法和观察者模式实现了对应用逻辑的有效分离和控制流的管理。 第二部分：高级数据结构与性能工程 本部分将深入到数据结构的核心实现层面，关注在大规模数据处理和实时系统中，如何选择和定制数据结构以达到极致的性能要求。 第三章：内存布局与缓存优化 理解程序性能的关键在于理解硬件。本章将数据结构与现代 CPU 的内存层次结构紧密结合。 缓存行对齐与伪共享（False Sharing）： 解释 CPU 缓存的工作原理（L1/L2/L3 Cache），分析数据结构布局如何影响缓存命中率。提供实用的工具和方法来检测和规避伪共享问题，尤其是在多线程环境下的共享数据结构中。 结构化绑定与数据导向设计（DOD）： 对比面向对象（OOP）与数据导向设计在特定计算密集型场景下的性能差异。演示如何使用结构化绑定（如数组的数组 vs. 数组的结构体）来优化数据局部性和向量化处理。 堆栈与堆的精确管理： 深入探讨垃圾回收（GC）机制对程序性能的影响。在需要精确控制内存生命周期的场景（如嵌入式系统或高性能计算），如何设计基于栈的或引用计数的数据结构来替代传统的堆分配。 第四章：非传统数据结构的深度探索 超越基础的链表、树和哈希表，本章探索用于解决特定复杂问题的先进结构。 B/B+ 树的变种与应用： 不仅介绍 B 树，更深入探讨 B+ 树在数据库索引中的角色，并研究 LSM (Log-Structured Merge-tree) 结构如何在 NoSQL 数据库中实现高写入吞吐量。 空间划分数据结构： 详细解析四叉树（Quadtree）、八叉树（Octree）和 K-D 树的构建算法、空间裁剪技术及其在地理信息系统（GIS）和碰撞检测中的高效应用。 图算法的高级优化： 针对超大规模图（如社交网络或知识图谱），探讨基于矩阵的图表示法（如邻接矩阵的稀疏化）与基于链表的表示法在内存和遍历速度上的权衡。重点分析最短路径算法（如 A 的启发式函数设计）在动态环境下的性能调优。 布隆过滤器（Bloom Filter）的原理与扩展： 解释其概率性查找的数学基础，并深入研究 Cuckoo 过滤器和 HyperLogLog 计数器等变体，用于解决大规模数据流中的去重和基数估计问题。 第三部分：可测试性与持续集成环境下的软件构建 本部分将软件工程的视角拉回到实际的开发生命周期中，关注如何通过设计和工具链确保软件的质量和快速迭代能力。 第五章：测试驱动开发（TDD）的工程实践 本章强调 TDD 不仅仅是写测试，更是一种设计驱动力。 “坏味道”与重构的循环： 将 TDD 流程与重构技术相结合，讲解如何识别设计中的“坏味道”（如“霰弹式修改”、“临时字段”）并使用安全重构手法快速迭代设计，以满足新的测试用例要求。 依赖注入与测试的解耦： 详细演示如何利用依赖注入容器来隔离外部依赖（数据库、网络服务、文件系统），从而实现单元测试的快速、隔离执行。对比模拟（Mocking）、存根（Stubbing）和间谍（Spying）的使用场景。 集成测试与契约测试： 区分单元测试、集成测试和端到端测试的适用范围。引入“契约测试”的概念，确保服务间接口的稳定性和兼容性，尤其在分布式系统中减少集成风险。 通过对这些高级主题的深入钻研，读者将能够从一个单纯的“代码实现者”升级为能够设计、构建和维护复杂、高性能、可扩展软件系统的“软件架构师”。

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