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出版者:

作者:林卓然,张兵,莫秉戈

出品人:

页数:301

译者:

出版时间:2008-4

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787306030795

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
• 计算机入门
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编程思维与数据结构实战指南 本书聚焦于现代软件开发的核心基石，旨在为渴望深入理解和高效解决复杂计算问题的读者提供一套系统、实用的技术路线图。我们不探讨计算机硬件的宏观历史，也不涉猎基础的办公软件操作，而是直接深入到驱动一切数字世界的内在逻辑。 第一部分：思维的重塑——从问题到算法的蜕变 本部分致力于培养读者严谨的计算思维模式，这是构建任何高效程序的第一步。 第一章：问题的结构化分解与抽象 本章首先剖析复杂问题如何被有效地拆解为一系列可管理的子任务。我们不会讨论如何使用特定软件的界面功能，而是专注于问题域的建模。我们将引入领域驱动设计（DDD）的初步概念，强调如何将现实世界的概念映射到抽象的数据结构中。重点内容包括：状态的定义、边界条件的识别，以及如何识别问题的可重用模式。我们将通过经典的路径规划、资源分配等实际场景，演示如何从混乱的描述中提炼出清晰的逻辑骨架。 第二章：算法设计范式精讲 本章深入讲解几种核心的算法设计范式，这些范式是解决几乎所有计算难题的底层工具箱。 分治策略（Divide and Conquer）： 详细解析如何通过递归地将问题分解为规模更小的同类子问题来求解。我们将以快速排序（Quicksort）和合并排序（Mergesort）为例，不仅展示代码实现，更深入探讨其时间复杂度的数学证明，以及在内存局部性上的实际表现。 贪心算法（Greedy Approach）： 探讨在每一步都做出局部最优选择，以期达到全局最优解的场景。我们将分析为什么贪心策略在某些问题（如活动选择问题、霍夫曼编码）中有效，同时也会通过反例（如背包问题）说明其局限性，并引入“为什么贪心会失败”的分析框架。 动态规划（Dynamic Programming, DP）： 这是本章的重点。我们将把DP分解为“最优子结构”和“重叠子问题”两个核心特性。我们不使用过于简单的斐波那契数列作为开篇，而是直接切入更具挑战性的问题，如矩阵链乘法、最长公共子序列（LCS），并重点讲解如何构建状态转移方程——这是从问题描述到高效代码的桥梁。我们还将对比自顶向下（带备忘录）与自底向上（迭代）两种实现方式的优劣。 第三章：效率的量化——复杂度分析与渐进记号 本章将带领读者超越“快”与“慢”的主观感受，掌握精确衡量程序性能的数学工具。 大O、大Ω、大Θ记号的严格定义： 清晰界定这些记号的数学含义，并重点练习如何推导常见数据结构操作（如二叉搜索树的查找、图的遍历）的最坏、最好和平均时间复杂度。 空间复杂度的考量： 讨论内存消耗，特别是递归深度对栈空间的影响，以及动态规划中空间优化的必要性（例如，将二维DP表优化为一维）。 摊还分析简介： 介绍在操作序列中计算平均性能的分析方法，以应对诸如动态数组扩容、斐波那契堆等场景的性能评估。 第二部分：数据组织的艺术——核心数据结构的深度剖析 本部分专注于数据如何在内存中组织以支持高效的存取、插入和删除操作。我们关注结构的设计原理而非软件库的调用。 第四章：线性结构的高级应用 本章超越简单的数组和链表，探讨它们如何被组合和优化以服务特定需求。 栈与队列的进阶： 重点分析循环队列的实现及其优势。介绍双端队列（Deque）及其在滑动窗口最大值问题中的关键作用。 链表的变体与应用： 深入讲解双向链表的内存开销与操作效率平衡，并以最近最少使用（LRU）缓存淘汰策略为例，展示如何巧妙结合哈希表和双向链表实现O(1)的访问时间。 第五章：树形结构与分层数据管理 树是组织层次化数据的基石。本章将详细解析各类树结构的内部机制。 二叉搜索树（BST）的性能瓶颈与自平衡： 分析标准BST在极端输入下退化为链表的问题。我们将详细剖析AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的旋转（左旋、右旋）操作及其平衡维护规则，理解它们如何保证所有基本操作的时间复杂度稳定在 $O(log n)$。 堆（Heap）的原理与应用： 阐述最大堆和最小堆的结构特性，重点讲解如何使用堆实现优先级队列，并将其应用于Dijkstra最短路径算法的优化。 B树与B+树： 针对外部存储（磁盘I/O）的特性，介绍这些结构如何通过增加分支因子来最小化树高，这是数据库索引设计的核心。 第六章：超越线性与分层——图论基础与实际建模 图是表示复杂关系网络的强大工具。本章侧重于图的表示方法和基础遍历算法。 图的表示法对比： 详细比较邻接矩阵与邻接表在稀疏图和稠密图中的空间效率和操作时间差异。 图的遍历策略： 深入区分深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。我们将通过拓扑排序（Topological Sort）来展示DFS在有向无环图（DAG）中的独特应用。 最短路径算法解析： 系统讲解Dijkstra算法（处理非负权边）和Bellman-Ford算法（处理含负权边的图，并能检测负权环），强调它们背后的松弛（Relaxation）操作。 第三部分：高级计算范式与数据结构集成 本部分探讨更前沿的、需要综合运用前述知识的计算技术。 第七章：散列技术与冲突解决机制 散列是实现近乎O(1)平均查找速度的关键。 哈希函数的构建原则： 探讨理想哈希函数的特性，如均匀分布和雪崩效应。我们将分析几种常见的散列函数构造方法，而非仅仅停留在模运算。 冲突处理的策略精研： 对比链式法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing，包括线性探查、二次探查和双重散列）的性能权衡，特别关注开放寻址法中的聚集效应问题。 第八章：字符串匹配的高效算法 本章专注于文本处理中的性能挑战。 KMP算法的预处理： 详细讲解如何构建失配函数（或称前缀函数），该函数是KMP算法不回溯的关键所在，如何利用自身匹配信息来优化搜索。 Rabin-Karp算法与滚动哈希： 介绍如何使用滚动哈希技术在固定窗口内快速更新哈希值，以实现对多模式匹配的有效筛选。 结论：构建可维护的高性能系统 本书的最终目标是使读者能够根据具体问题的约束条件（数据规模、实时性要求、内存限制），准确地选择最合适的算法和数据结构组合，从而设计出健壮且高效的计算解决方案。我们强调的是对底层机制的深刻理解，而非对特定语言库的简单调用。

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我是一个偏爱通过实践来学习的人，纯理论的堆砌对我来说简直是催眠曲。我最看重一本书是否能够提供清晰、可操作的指导，并能将理论知识与实际操作无缝衔接起来。《计算机基础教程》在这方面的设计理念非常出色。书中每一个核心概念的讲解之后，几乎都会紧跟着一个“动手实践”或者“观察实验”的模块。比如在讲解了文件路径和目录结构后，它会立即引导你去命令行界面（CMD或Terminal）中亲自输入`cd`、`dir`或`ls`等命令，并观察路径的变化。这种即学即用的方式，极大地加深了我的记忆。特别是关于“故障排查”的那一章，简直像一本实用的工具箱。它没有笼统地说“如果电脑卡了怎么办”，而是细致地分析了从内存占用过高到硬盘读写瓶颈的几种常见场景，并给出了针对性的诊断步骤，比如如何使用任务管理器查看资源占用，如何检查系统日志等。这些内容不是那种虚无缥缈的理论，而是我明天就能在自己的电脑上验证并解决实际问题的“干货”，这让学习过程充满了成就感。

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我是一个偏爱技术细节的读者，对于那种浮于表面的介绍性文字总是不太感冒。我希望了解“为什么”而不是仅仅知道“是什么”。坦白说，很多基础教程在讲到硬件构成时，往往一笔带过，无非是数数CPU有多少核，内存有多大容量。但《计算机基础教程》在这方面做得非常扎实，尤其在数据存储原理的论述上，简直是令人拍案叫绝。它没有停留在硬盘是用来存东西的这种幼儿园级别的解释上，而是深入到了磁头如何读写、固态硬盘中的闪存颗粒是如何通过电荷来记录0和1的。当我读到关于缓存（Cache）在提升CPU效率中扮演的关键角色时，我甚至产生了一种豁然开朗的感觉。作者没有回避复杂的底层逻辑，但他巧妙地运用了类比，比如把高速缓存比作厨师手边的调料盒，把内存比作仓库，这种层级分明的描述，让抽象的电子信号和物理结构变得可触摸、可理解。更值得称赞的是，书中对网络协议的基础介绍，从IP地址的分配到数据包的封装解包，描述得逻辑清晰，图示精准，这对于我这种希望深入理解互联网运作机制的读者来说，提供了极其宝贵的知识框架。

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说实话，我对市面上那些号称“零基础入门”的书籍通常是持保留态度的，因为它们往往为了追求所谓的“简单易懂”，而牺牲了知识的完整性和严谨性，读完后感觉像灌了一肚子水，一拧就干了。然而，这本《计算机基础教程》成功地在“易懂”和“专业”之间找到了一个绝佳的平衡点。它的语言风格是那种沉稳而充满引导性的，绝不卖弄学问，但内容的深度却足以让你构建起一个稳固的知识体系。我尤其欣赏它在信息安全和隐私保护部分的论述。这部分内容在很多基础教材中要么被忽略，要么就是简单地警告“不要泄露密码”。但这本书则更进一步，它清晰地解释了什么是公钥私钥加密的基本原理，什么是钓鱼攻击的底层逻辑，以及浏览器缓存和Cookie的工作机制如何影响个人隐私。这种前瞻性和对现代计算环境的关照，让这本书的价值远远超出了“基础”的范畴。它不仅教你如何使用工具，更教你如何安全、负责任地驾驭这个数字工具。读完这些章节，我感觉自己对网络世界中的各种“陷阱”都有了更强的免疫力。

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这本《计算机基础教程》拿到手上的时候，我其实是带着点忐忑的。毕竟“基础”两个字，对于一个对电脑知之甚少，连文件管理器都摸不着头脑的新手来说，意味着可能是一堆枯燥的术语和晦涩难懂的原理。然而，翻开第一章，那种感觉就奇妙地消失了。作者显然深谙“授人以渔”的道理，他没有直接把我扔进二进制的世界里“自生自灭”。相反，他像一个经验丰富的向导，从最基本的概念入手，比如电脑到底是个什么东西，CPU和内存它们俩的关系就像是工厂里的核心操作工和临时工作台，清晰而形象。最让我惊喜的是关于操作系统的讲解，那部分内容简直是化繁为简的大师之作。他没有用那种官方说明书的腔调，而是通过生活中的比喻，把复杂的进程管理、文件系统结构描述得如同家庭收纳一样井井有条。我印象最深的是关于软件安装与卸载的章节，过去我总是害怕点错什么导致系统崩溃，但书里详细拆解了每一步骤背后的逻辑，让我明白了“安装”其实是把程序文件“安放”到正确的位置，而“卸载”则是负责“清理”工作。这种循序渐进、兼顾理论深度和实际操作的讲解方式，极大地增强了我的学习信心，让我觉得原本高不可攀的计算机知识，其实就藏在这些日常操作的细节里。

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这本书的排版和结构设计，对于长时间阅读的人来说，简直是一种视觉上的享受，这也是我能坚持读完的重要原因之一。很多技术书籍为了塞进更多内容，会使用过小的字体和拥挤的布局，读起来费力，极易造成阅读疲劳。但《计算机基础教程》明显是在设计上投入了心血。它采用了大量的留白，关键术语使用了清晰的粗体或斜体进行强调，重要的公式或原理图也放置在独立的小方框内，避免了与正文的混淆。更重要的是，它的内容组织逻辑是高度模块化的。每一章的开头都有一个明确的“学习目标”，读完后又有“知识回顾”和“自测题”，这形成了一个完美的闭环学习系统。我特别喜欢它在跨章节知识点之间的连接处理。比如，当它在讲数据表示时，会巧妙地回顾在硬件篇中提到的二进制原理，确保读者能够串联起各个孤立的知识点，形成一个宏大的计算机系统图景。这种精心编排的结构，使得即使我中途停下来休息几天，再翻回来阅读时，也能迅速找到上次的知识点并流畅地衔接下去，丝毫没有“断片”的感觉。

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