计算机科学概论(第12版)

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出版者:人民邮电出版社
作者:[美]J.格伦·布鲁克希尔(J. Glenn Brookshear )
出品人:
页数:494
译者:吕云翔
出版时间:2019-1
价格:108.00元
装帧:平装
isbn号码:9787115477415
丛书系列:国外著名高等院校信息科学与技术优秀教材
图书标签:
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  • 计算理论
  • 计算机系统
  • 网络
  • 数据库
  • 人工智能
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具体描述

《计算机科学概论(第12版)》共12章,其中包括绪论、数据存储、数据操控、操作系统、组网及因特网、算法、程序设计语言、软件工程、数据抽象、数据库系统、计算机图形学、人工智能和计算理论,以及5个附录。另外,每章都有复习题和课外阅读供读者练习和扩展学习。

现代编程范式与高级算法设计 (第一版) --- 内容提要 本书旨在为具备一定编程基础的读者提供一个深入探索现代软件开发核心概念的平台。我们避开了基础编程语言的入门讲解,直接聚焦于驱动当代软件工程的理论基石、设计哲学与前沿实践。全书结构紧凑,内容深度适中,力求在理论的严谨性和工程实践的可操作性之间找到完美的平衡点。 本书涵盖的主要议题包括: 1. 函数式编程范式深度解析: 详尽探讨纯函数、不可变性、高阶函数、闭包以及类型类(Type Classes)在构建健壮、可维护系统中的应用。我们将通过Haskell、Scala或Elm等语言的抽象概念,对比命令式和面向对象编程的局限性。 2. 并发与并行处理的现代策略: 不再局限于传统的线程和锁机制,重点介绍Actor模型(如Akka框架)、CSP(Communicating Sequential Processes,如Go语言的Goroutines)以及数据流编程在处理大规模并发请求时的优势与挑战。 3. 高级数据结构与算法优化: 超越基础数组和链表,深入研究B树的变体(如B+树在数据库中的应用)、跳跃表(Skip Lists)的概率保证、Trie树的定制化应用,以及如何利用这些结构优化特定领域的性能瓶颈。重点分析算法的时间复杂度与空间复杂度的细微差异。 4. 设计模式的进化与反模式识别: 梳理经典GoF设计模式,但更侧重于现代微服务架构和领域驱动设计(DDD)中新兴的模式,例如Saga模式、CQRS(命令查询职责分离)和Event Sourcing。同时,书中会设置专门章节剖析常见的“反模式”(Anti-patterns),帮助开发者识别和规避结构性陷阱。 5. 类型系统理论与其实践: 介绍依赖类型(Dependent Types)的概念,探讨静态类型系统如何捕获运行时错误,并分析代数数据类型(ADT)在建模复杂业务逻辑时的强大能力。 --- 详细章节划分 第一部分:范式革新——从指令到表达 第一章:编程哲学的演进与现代需求 1.1 软件复杂性的指数增长及其对编程范式的挑战。 1.2 声明式编程与命令式编程的本质区别回顾(侧重表达力)。 1.3 函数式编程的核心:引用透明性与副作用的严格控制。 1.4 惰性求值(Lazy Evaluation)的机制剖析及其在资源管理中的应用。 第二章:深入函数式核心 2.1 柯里化(Currying)与函数组合(Composition)的高效实践。 2.2 Monad的直观理解:从Maybe到IO,超越数学定义的应用视角。 2.3 Functor、Applicative Functor与Monad的层级关系与实际工具集构建。 2.4 类型类(Type Classes)与面向对象多态性的比较分析。 第三章:面向对象模型的深化与超越 3.1 封装、继承与多态的局限性分析(以Liskov替换原则的边界为例)。 3.2 组合优于继承:Mixins与Trait的设计哲学。 3.3 领域驱动设计(DDD)中的核心元素:实体(Entity)、值对象(Value Object)和限界上下文(Bounded Context)。 3.4 策略模式与状态模式在状态机设计中的灵活运用。 --- 第二部分:性能极限——数据结构与并行计算 第四章:高效数据结构的底层优化 4.1 内存布局对性能的影响:缓存一致性与局部性原理。 4.2 B树与LSM树(Log-Structured Merge-Tree)在磁盘I/O优化中的角色对比。 4.3 概率数据结构的应用:Bloom Filters、HyperLogLog在海量数据分析中的性能优势。 4.4 动态数组与链表的内存分配策略分析。 第五章:构建高吞吐量的并发系统 5.1 锁的开销与替代方案:无锁数据结构的设计思路。 5.2 Actor模型的细致解读:隔离状态与基于消息的通信。 5.3 Go语言CSP模型:Channel与Select语句的调度机制。 5.4 反应式宣言(Reactive Manifesto)及其背后的流处理模型。 第六章:高级图算法与网络流 6.1 最短路径算法(Dijkstra, Bellman-Ford)在交通与路由中的部署。 6.2 最大流最小割定理及其在资源分配问题中的应用。 6.3 图遍历策略:DFS与BFS的适用场景辨析。 6.4 图数据库中的索引技术与查询优化。 --- 第三部分:系统架构与可靠性工程 第七章:面向弹性的架构模式 7.1 微服务间的通信策略:同步(REST/gRPC)与异步(消息队列)。 7.2 Saga模式:分布式事务的最终一致性解决方案。 7.3 CQRS的优势与复杂性:读写分离如何提升系统响应速度。 7.4 Event Sourcing:将状态历史作为核心构建块的实现细节。 第八章:类型安全与形式化验证 8.1 强类型语言如何提前捕获错误:类型推导机制。 8.2 代数数据类型(ADT)在穷举所有可能状态中的作用。 8.3 泛型编程:参数化类型与多态性的实现。 8.4 依赖类型简介:数学证明与代码实现的桥梁(概念介绍)。 第九章:可靠性工程与性能剖析 9.1 故障注入(Chaos Engineering)的必要性与实施步骤。 9.2 性能分析工具(Profiler)的使用与热点代码的识别。 9.3 延迟、吞吐量与可用性的权衡(CAP定理的工程解读)。 9.4 资源管理中的RAII(Resource Acquisition Is Initialization)模式的跨语言应用。 --- 目标读者 本书面向已经掌握一门主流编程语言(如Java、Python或C++)基础语法的软件工程师、系统架构师、以及计算机科学专业的高年级学生。读者应当对数据结构和基本算法有清晰的认识,并渴望将自己的知识体系提升到构建高可靠、高性能、易于维护的现代软件系统的层次。 阅读本书后,您将能: 以更具表达力的方式设计复杂逻辑,显著减少调试时间。 在多核环境下安全有效地设计并发处理方案。 深入理解主流数据库和分布式系统背后的算法原理。 批判性地评估和选择最适合特定业务场景的架构模式。 本书不包含任何关于如何安装编译器的教程,也不涉及任何特定操作系统或基础硬件架构的初级知识点。我们假设读者已经具备了这些背景知识,并将精力完全投入到软件工程的“为什么”和“如何更优”的探索中。

作者简介

J.Glenn Brookshear:世界知名的计算机科学教育家。他在1975年获得墨西哥州立大学博士学位后,创立了Marquette大学的计算机科学学位项目,并在该校任教至今。他的主要研究方向是计算理论。

目录信息

第0章 绪论 1
0.1 算法的作用 2
0.2 计算机器的由来 3
0.3 学习大纲 7
0.4 计算机科学的首要主题 9
第1章 数据存储 16
1.1 位和位存储 17
1.2 主存储器 22
1.3 海量存储器 25
1.4 用位模式表示信息 29
1.5 二进制系统 34
1.6 整数存储 38
1.7 小数存储 43
1.8 数据与程序设计 47
1.9 数据压缩 52
1.10 通信差错 56
第2章 数据操控 65
2.1 计算机体系结构 66
2.2 机器语言 68
2.3 程序执行 73
2.4 算术/逻辑指令 79
2.5 与其他设备通信 82
2.6 数据操控编程 87
2.7 其他体系结构 93
第3章 操作系统 102
3.1 操作系统的历史 103
3.2 操作系统的结构 106
3.3 协调机器的活动 112
3.4 处理进程间的竞争 114
3.5 安全性 118
第4章 组网及因特网 125
4.1 网络基础 126
4.2 因特网 133
4.3 万维网 141
4.4 因特网协议 148
4.5 安全性 152
第5章 算法 163
5.1 算法的概念 164
5.2 算法的表示 166
5.3 算法的发现 173
5.4 迭代结构 177
5.5 递归结构 186
5.6 效率与正确性 192
第6章 程序设计语言 206
6.1 历史回顾 207
6.2 传统的程序设计概念 213
6.3 过程单元 223
6.4 语言实现 229
6.5 面向对象程序设计 236
6.6 程序设计并发活动 242
6.7 说明性程序设计 244
第7章 软件工程 253
7.1 软件工程学科 254
7.2 软件生命周期 256
7.3 软件工程方法学 259
7.4 模块化 261
7.5 行业工具 267
7.6 质量保证 273
7.7 文档编制 276
7.8 人机界面 277
7.9 软件所有权和责任 279
第8章 数据抽象 285
8.1 基本的数据结构 286
8.2 相关概念 289
8.3 数据结构的实现 290
8.4 一个简短的案例 302
8.5 定制的数据类型 307
8.6 类和对象 310
8.7 机器语言中的指针 311
第9章 数据库系统 319
9.1 数据库基础 320
9.2 关系模型 324
9.3 面向对象数据库 332
9.4 维护数据库的完整性 334
9.5 传统文件结构 337
9.6 数据挖掘 344
9.7 数据库技术的社会影响 345
第10章 计算机图形学 352
10.1 计算机图形学的范围 353
10.2 3D图形学概述 354
10.3 建模 356
10.4 渲染 362
10.5 处理全局照明 370
10.6 动画 373
第11章 人工智能 379
11.1 智能与机器 380
11.2 感知 384
11.3 推理 389
11.4 其他研究领域 399
11.5 人工神经网络 402
11.6 机器人学 409
11.7 后果的思考 411
第12章 计算理论 419
12.1 函数及其计算 420
12.2 图灵机 422
12.3 通用程序设计语言 425
12.4 一个不可计算的函数 430
12.5 问题的复杂性 434
12.6 公钥密码学 441
附录 450
附录A ASCII码 451
附录B 处理二进制补码表示的电路 452
附录C 一种简单的机器语言 454
附录D 高级编程语言 456
附录E 迭代结构与递归结构的等价性 458
附录F 问题与练习答案 460
· · · · · · (收起)

读后感

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大约20年前,上大学时应该读过“计算机科学概论”的课程。那时的课本比较浅显,以实用为主。如今,计算机科学飞速发展,这本书做了很好的概括,即便部分内容有些艰深。 阅读本书,了解了一种编程策略。在编程之前,先根据设想的算法写下伪代码(比较简单,看着像程序但不能运...  

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看看书名就知道这本书面向的读者群了,去年暑假时读过中文翻译的第10版,感觉该书的作者还是非常用心的,看看版次——第10版!其实最新的英文原版已经到了11版了,作者非常注重内容的更新改进,国内负责编纂计算机科学导论教材的老师应该好好学习了,还记得我当时(09年的样子)...  

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如果翻译依旧停留在这个水平的话,不如不要翻译 如果翻译依旧停留在这个水平的话,不如不要翻译 如果翻译依旧停留在这个水平的话,不如不要翻译 如果翻译依旧停留在这个水平的话,不如不要翻译 如果翻译依旧停留在这个水平的话,不如不要翻译 如果翻译依旧停留在这个水平的话,...  

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建议非专业的人士一定要读一读,信息时代了,基本的信息技能是一个合格社会劳动者的基本要求。而这本书是大而全的计算机百科全书,当然都是简单的解释,计算机科学太庞大了,不是一本书可以解释清楚的。很适合非专业人士了解计算机科学。

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本书以令人满意的深度和广度展现了计算机科学的基本框架。此类其它书籍更多地由于刻意回避被认为不适合初学者的话题或者内容而显得鸡肋,而本书则对全部的话题做了适度的展开,这使之同时能够实现以下两种功能。其一,充当计算机科学初学者的启蒙教材。本书清晰的条理...  

用户评价

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《计算机科学概论》(第12版)如同一本引人入胜的百科全书,其内容之丰富、结构之严谨,令人赞叹。我尤其喜欢它在介绍计算理论时,对图灵机、计算复杂性理论等概念的讲解。虽然这些概念在最初看来可能有些抽象,但书中通过清晰的定义和详实的论证,让我逐渐理解了计算能力的边界和问题的难易程度。这让我对“P vs NP”等著名问题有了初步的认识,也对计算机科学的理论深度有了更深的体会。它让我明白,计算机科学不仅仅是关于如何编写程序,更是关于计算本身的可能性和局限性。书中对形式语言和自动机的介绍,也让我对编程语言的设计和解析有了更深入的理解。我开始思考,为什么不同的编程语言会有不同的语法规则,以及编译器是如何理解和处理这些规则的。这本书的逻辑性和严谨性,让我对计算机科学的严谨性和逻辑性有了全新的认识,也让我更加敬佩那些在这一领域做出杰出贡献的科学家们。

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每一次翻开《计算机科学概论》(第12版),我都能从中汲取新的养分。它就像一个知识的宝库,总能在不经意间给我带来惊喜。我特别喜欢它在讲解编译原理时,用通俗易懂的语言描述了源代码如何一步步被转化为机器可执行的代码。这让我不再视编译器为神秘的存在,而是能理解其背后的逻辑和精妙之处。书中对不同编程范式的介绍,比如面向对象、函数式编程等,也让我豁然开朗。它让我明白,不同的编程范式有其各自的优势和适用场景,选择合适的范式能够大大提高开发效率和代码质量。我甚至开始尝试将这些范式应用到我自己的编程练习中,并从中体会到不同的编程风格带来的乐趣。这本书的价值在于,它不仅提供了扎实的理论基础,更注重培养读者的实践能力和解决问题的思路。它鼓励我不断尝试,不断总结,从而在学习中获得成长。我深信,这本书将是我在计算机科学学习道路上不可或缺的伙伴,它将陪伴我不断探索,不断进步。

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阅读《计算机科学概论》(第12版)的过程,是一次思维的涤荡与升华。它以其独特的视角,让我重新审视了我对计算机的认知。我曾经对计算机图形学的一些基本概念感到陌生,但书中对二维、三维图形的绘制原理,光照模型,以及纹理映射等技术的讲解,让我眼前一亮。它让我明白了,我们所看到的绚丽的视觉效果,背后是多么精密的数学计算和算法支撑。更让我着迷的是,书中对计算机视觉的介绍,虽然是初步的,但它勾勒出了计算机“看”世界的能力,以及在图像识别、目标检测等领域的应用前景,这让我对未来的科技发展充满了期待。这本书的精妙之处在于,它能够将复杂的理论以一种艺术化的方式呈现出来,让我在享受阅读乐趣的同时,也能获得深刻的知识。它就像一位技艺精湛的雕塑家,将冰冷的计算机科学概念,雕琢成一件件引人入胜的艺术品,让我流连忘返,爱不释手。

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初次接触《计算机科学概论》(第12版),我抱着一种审慎的态度,毕竟“概论”二字似乎暗示着内容的广泛与浅显。然而,实际的阅读体验却远远超出了我的预期。它并非简单地罗列知识点,而是将计算机科学的核心思想以一种系统性的方式呈现出来。我特别欣赏它在介绍软件工程时,对软件开发生命周期、需求分析、设计模式等方面的细致讲解。这让我明白了开发一个高质量的软件并非易事,背后蕴含着严谨的科学方法和工程实践。书中对于数据安全和隐私的讨论,更是让我深感警醒。它不仅阐述了常见的安全威胁,还介绍了各种加密技术和安全防护措施,让我对如何在数字世界中保护自己有了更清晰的认识。我甚至开始反思自己在日常使用网络时的一些不良习惯。这本书的价值在于,它不仅传授了技术知识,更培养了一种对计算机科学的敬畏之心和审慎态度。它引导我思考技术的伦理和社会影响,让我认识到技术发展并非总是单向的,而是需要与人文关怀和社会责任相结合。它就像是一盏明灯,照亮了我探索计算机科学奥秘的道路,让我不再迷茫,而是充满信心地向前迈进。

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读《计算机科学概论》(第12版)的过程,对我来说更像是一场思维的探险。它不仅仅是在传授知识,更是在挑战我原有的认知边界。我常常在阅读某个章节时,会不由自主地停下来,反复思考书中所提出的问题,并尝试用自己的话来复述。书中在讲解操作系统时,对于进程、线程、内存管理等概念的阐述,虽然在技术上非常严谨,但其逻辑性之强,让我能清晰地梳理出它们之间的关系,甚至开始思考实际应用中的一些性能优化问题。它让我理解了为什么计算机在执行多个任务时能够流畅地切换,为什么同一个程序在不同的环境下会有不同的表现。让我印象深刻的是,书中对于网络通信的描述,它并没有仅仅停留在TCP/IP协议栈的表面,而是深入到数据包的封装、路由选择、以及拥塞控制等细节,这让我对互联网的运行机制有了更宏观和深入的理解。我甚至开始联想到一些实际的编程场景,例如如何设计更有效率的网络通信协议,或者如何解决网络延迟问题。这本书的深度和广度都令人惊叹,它不仅涵盖了计算机科学的核心概念,还触及了许多前沿领域的发展趋势,让我对这个行业的未来充满期待。它提出的问题往往具有启发性,能够引导我主动去探索和学习,而不是被动地接受信息。每一次阅读,都能感觉到自己的思维在不断被拓宽、被深化,这是一种非常宝贵的学习体验。

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《计算机科学概论》(第12版)在我心中,不仅仅是一本教材,更是一位循循善诱的导师。它以一种极其耐心和细致的方式,引导我一步步走向计算机科学的殿堂。我曾经对离散数学在计算机科学中的应用感到困惑,但书中通过大量的实例,如逻辑推理、集合论、图论等,清晰地展示了它们在算法设计、数据结构、网络分析等方面的关键作用。这让我深刻体会到,数学的严谨是构建计算机科学坚实基础的基石。书中对计算机体系结构的讲解,也让我受益匪浅。它不仅介绍了CPU的指令集、流水线技术,还深入到缓存、内存层次结构等细节,让我对计算机的性能优化有了更深层次的理解。我甚至开始思考,在设计和开发应用程序时,如何更好地利用硬件的特性来提升效率。这本书的严谨性与易读性并存,它既有学术上的深度,又不失对读者的友好。它让我对计算机科学的敬畏之情油然而生,也激发了我持续学习和深入研究的决心。

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《计算机科学概论》(第12版)在我看来,是一本能够点燃学习热情、激发求知欲的宝藏。它没有机械地灌输知识,而是通过一种巧妙的方式,让我主动去思考,去探索。在讲解操作系统内核时,它对中断处理、进程调度、文件系统等核心机制的阐述,让我清晰地看到了操作系统的“心脏”是如何跳动的,以及它如何协调和管理计算机的各种资源。这让我对日常使用的电脑和手机产生了新的认识。我甚至开始思考,在编写程序时,如何才能更有效地与操作系统进行交互,从而提高程序的性能。书中对分布式系统的介绍,也让我对云计算、大数据等前沿技术有了初步的认识。它让我明白,现代的计算能力早已不是一台单机所能比拟,而是通过庞大的网络连接,实现协同计算,从而解决海量数据和复杂任务。这本书的价值在于,它不仅提供了理论知识,更培养了一种宏观的视角,让我能够从更高的层面去理解计算机科学的全局。

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这本《计算机科学概论》(第12版)就像一位老朋友,虽然名字听起来有些正式,但翻开书页,我却感到一种莫名的亲切。它没有一开始就抛出那些令人望而生畏的晦涩概念,而是以一种循序渐进的方式,带领我走进这个迷人的领域。我尤其喜欢它在讲解基础概念时所采用的类比和图示,那些抽象的逻辑运算、数据结构,在书本的描绘下变得鲜活起来,仿佛触手可及。例如,当它介绍算法时,并没有枯燥地罗列代码,而是用日常生活中的例子,比如排序一副扑克牌,来解释不同排序算法的效率差异,这让我这个初学者茅塞顿开。更让我印象深刻的是,书中对于计算机硬件的介绍,它没有仅仅停留在CPU、内存这些名词上,而是深入浅出地讲解了它们的工作原理,以及如何协同工作来执行指令。这让我不再觉得计算机是一个黑匣子,而是能感受到其内在的精妙设计。而且,每一次翻阅,都能发现新的细节。即使是已经理解过的部分,再次阅读时,也会因为视角的变化而有更深刻的体会。它就像是一幅徐徐展开的画卷,初看只是轮廓,细品之下,却能发现无数精美的细节,让人沉醉其中。这本书的语言风格也非常平实,没有故弄玄虚的术语堆砌,即使是对于一些复杂的理论,也力求用最简洁明了的语言来表达,这对于正在学习中的我来说,无疑是巨大的帮助。它不仅仅是知识的传递,更是一种学习方法的启迪,让我逐渐掌握了如何去理解和消化复杂的计算机科学知识。

评分

《计算机科学概论》(第12版)带给我的,是一种对信息世界底层逻辑的全新认知。它如同一把钥匙,为我打开了理解这个数字时代运行机制的大门。在阅读关于数据库原理的部分时,我曾对数据的一致性、持久性等概念感到困惑,但书中的图解和生动的比喻,如同一杯清水,瞬间驱散了我的迷雾。它让我理解了关系型数据库为何强大,以及如何通过SQL语言来高效地查询和管理数据。这让我开始思考,我们日常接触到的各种应用,背后都离不开强大的数据库支撑。更让我着迷的是,书中对人工智能和机器学习的介绍,虽然篇幅不算太长,但其前瞻性和启发性让我耳目一新。它勾勒出了AI发展的宏伟蓝图,并简要介绍了深度学习、神经网络等核心技术,这让我对未来的科技发展充满了好奇和憧憬。我甚至开始尝试去理解一些简单的机器学习模型,并对这些技术在现实生活中的应用充满了想象。这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维的拓展,它让我看到了计算机科学在解决现实世界问题中的巨大潜力,也激发了我深入探索这些前沿领域的动力。

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《计算机科学概论》(第12版)在我眼中,是一本具有穿越时间和空间魔力的书籍。它不仅传授了计算机科学的基础知识,更让我领略到了这个领域不断演进的魅力。我曾经对人机交互的设计原则感到好奇,但书中对用户体验、可用性测试、以及图形用户界面设计等方面的讲解,让我明白了如何创造出既高效又令人愉悦的交互体验。这让我开始反思自己在日常使用各种软件时的感受,以及哪些设计能够真正地提升用户满意度。它让我认识到,技术不仅仅是冰冷的指令,更是服务于人的工具,而优秀的设计能够拉近人与技术的距离。书中对计算机伦理和法律问题的讨论,也让我意识到技术发展所带来的社会责任。它让我思考,在享受技术带来的便利的同时,我们也需要警惕其可能带来的负面影响,并积极寻求解决之道。这本书的价值在于,它不仅关注技术本身,更关注技术与人类社会的互动,让我对计算机科学的未来发展有了更全面和深刻的理解,也让我对如何在科技浪潮中保持清醒的头脑和正确的方向有了更明确的认知。

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