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出版者:Ontario Inst for Studies in

作者:Michael Canake

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1985-06

价格:USD 5.50

装帧:Paperback

isbn号码:9780774450751

丛书系列:

图书标签:

• Microcomputer
• Language Arts
• Educational Technology
• Software
• Literacy
• Instructional Design
• Classroom Resources
• Computers in Education
• Reading
• Writing

计算机科学与编程：深入理解现代计算的基石 图书名称： 计算机科学与编程：深入理解现代计算的基石 图书简介： 在信息技术飞速发展的今天，计算机科学已成为理解我们所处世界的关键学科。本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的计算机科学基础知识体系，帮助有志于进入或深化学习计算领域的专业人士和学生打下坚实的基础。它不仅仅是一本关于如何编写代码的指南，更是一部探讨计算思维、算法设计、系统架构以及数据处理核心原理的百科全书。 第一部分：计算思维与理论基础 本部分将从最基础的层面剖析“计算”的本质。我们首先探讨图灵机模型，这是现代计算机理论的理论基石，通过对可计算性（Computability）和停机问题（Halting Problem）的深入分析，揭示了计算的边界和潜力。接着，我们详细阐述计算复杂性理论，重点关注P类问题、NP类问题及其相互关系。通过对NP完全性（NP-Completeness）的严格论证，读者将能清晰认识到不同类型问题的难度差异，为实际工程中的问题求解提供理论指导。 在理论层面，本书强调离散数学在计算机科学中的核心作用。我们将全面覆盖集合论、逻辑（命题逻辑与一阶逻辑）、图论基础（包括连通性、遍历算法和平面图理论）以及代数结构的基础概念。这些工具是构建复杂算法和设计可靠系统的数学语言。 第二部分：数据结构与算法的艺术 数据结构与算法是计算机科学的灵魂。本部分以实用的视角，系统地介绍了经典和现代的数据结构。我们从线性结构（数组、链表、栈、队列）开始，逐步过渡到非线性结构（树、堆、图）。对于树结构，本书不仅讲解了二叉搜索树（BST）的实现和操作，还深入探讨了平衡树的变体，如AVL树和红黑树（Red-Black Trees）的维护机制，及其在数据库索引和内存管理中的应用。 在算法设计方面，我们遵循从直觉到严谨的路径。首先介绍基础算法范式：分治法（Divide and Conquer，如快速排序与归并排序）、贪心算法（Greedy Algorithms）和动态规划（Dynamic Programming）。动态规划的章节将配有大量的实例分析，从背包问题到最长公共子序列，帮助读者掌握最优子结构和重叠子问题这两个核心要素。 此外，本书专门开辟章节讨论图算法的深度应用。包括最短路径算法（Dijkstra、Bellman-Ford、Floyd-Warshall）、最小生成树（MST，Prim与Kruskal算法）以及网络流（Max-Flow Min-Cut定理）。这些算法是现代网络路由、资源分配和社交网络分析的基础。性能分析将贯穿始终，使用大O、Ω和Θ符号对所有核心算法进行严格的渐近时间复杂度和空间复杂度分析。 第三部分：系统底层架构与操作系统 要真正理解软件的运行，必须深入其运行的“土壤”——硬件和操作系统。本部分首先构建计算机硬件基础的知识框架，包括CPU的工作原理（指令集、流水线、缓存层次结构）、存储器系统（RAM与外存）以及输入输出（I/O）机制。我们还将简要介绍数字逻辑的基础，从布尔代数到基本逻辑门的设计。 随后，重点转向操作系统（OS）。本书将操作系统视为资源管理者，详细阐述其核心职能： 1. 进程与线程管理： 探讨进程的生命周期、上下文切换、线程模型（用户级与内核级）以及并发编程中的同步与互斥机制（信号量、互斥锁、条件变量）。 2. 内存管理： 深入分析虚拟内存的概念、分页（Paging）与分段（Segmentation）技术，以及页面置换算法（如FIFO、LRU）的性能权衡。 3. 文件系统： 剖析不同文件系统（如Ext4, NTFS）的结构、数据存储、目录索引以及日志记录机制，确保数据持久性的可靠性。 4. 调度算法： 对批处理、分时系统中的CPU调度策略（如FCFS, SJF, 优先级调度，Round Robin）进行对比分析。 第四部分：编程语言、编译与执行 本部分聚焦于软件开发的核心工具——编程语言。我们将不局限于某一特定语言的语法，而是探讨编程语言理论。首先回顾程序设计范式，对比面向对象编程（OOP，包括封装、继承、多态的严格定义）、函数式编程（Immutability与高阶函数）以及过程式编程的优缺点。 随后，深入编译器设计的流程。从词法分析（正则表达式与有限自动机）、语法分析（上下文无关文法、LL/LR解析器）到中间代码生成和优化，读者将理解源代码如何被转化为机器可执行的指令。本章将解释编译时错误检测与运行时异常处理的机制。 第五部分：数据库系统与数据管理 在海量数据的时代，高效可靠的数据管理至关重要。本书将关系型数据库理论作为核心。详细讲解关系代数和元组演算，这是SQL查询背后的数学基础。我们对规范化理论（1NF到BCNF）的推导过程进行细致拆解，确保读者能设计出无冗余、无异常的数据库模式。 对于现代应用，事务管理是关键。本书全面解析ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的实现机制，重点介绍不同的隔离级别（如Read Uncommitted, Serializable）及其可能导致的数据并发问题（脏读、不可重复读、幻读）。此外，我们还将介绍索引结构（B+树）如何大幅提升查询效率。 结语： 《计算机科学与编程：深入理解现代计算的基石》致力于为读者构建一个严谨、完整且富有洞察力的计算科学知识体系。掌握本书内容，不仅意味着掌握了一套编程技能，更意味着掌握了用计算思维解决复杂问题的底层逻辑和能力。本书是迈向软件架构师、系统工程师和前沿研究人员的必备阶梯。

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这本书的叙事结构实在是太巧妙了，它并没有采用传统的技术书籍那种冷冰冰的罗列和分析，而是构建了一个宏大的叙事框架，将技术发展与社会变迁紧密地编织在一起。阅读过程中，我感觉自己像是在看一部精彩的纪录片，每一个章节都像是一个精心打磨的片段，有冲突、有高潮，也有对未来的展望。尤其欣赏它对“软件即文化载体”这一主题的深入挖掘，它没有停留在讨论哪个程序更好用，而是深入探讨了这些工具如何潜移默化地重塑了我们的思维方式和信息处理习惯。书中对界面设计的演进分析得极其透彻，从命令行到图形化界面的转变，作者用生动的案例说明了人机交互哲学的根本性转移，这对我目前从事的用户体验设计工作提供了极大的启发。有时候，读到某些关于早期软件局限性的描述，我会忍不住想，正是这些“不完美”塑造了后来的设计方向，这是一种充满辩证智慧的观察角度。文字风格时而幽默风趣，时而深沉凝重，张弛有度，确保了即便是对技术背景不深厚的读者也能轻松跟进。

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这本书的排版和设计真是让人眼前一亮，那种带着复古情怀的字体搭配现代感的布局，让阅读体验变得十分愉悦。我特别喜欢它在讲解核心概念时采用的那种层层递进的方式，仿佛一位经验丰富的老教授在不紧不慢地为你剖析复杂的原理。比如，它对早期 BASIC 语言在教育领域应用的探讨，简直是教科书级别的深度，不仅梳理了技术演变的时间线，还巧妙地融入了教育心理学的视角，让我对那个时代的软件开发有了全新的认识。书中引用了大量一手资料和早期软件界人士的访谈片段，使得内容鲜活而不枯燥。当我读到关于如何利用早期的文字处理软件来激发学生创意写作的部分时，我甚至能想象出那个年代的课堂情景，那种纯粹的、对技术力量的敬畏感油然而生。此外，作者在行文间流露出的那种对教育事业的热忱，也感染了我，让我不仅仅是在阅读一本技术史，更像是在进行一场跨越时空的对话。装帧质量也值得称赞，纸张厚实，不易反光，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳，足见出版方的用心良苦。

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我必须承认，这本书读起来有一种奇特的怀旧感，但绝不是那种廉价的情感贩卖。作者的笔触非常细腻，他似乎拥有某种魔力，能将那些被时间磨损的、关于早期个人电脑和教育应用的记忆片段重新激活。例如，书中对某些标志性软件启动音效的文字描绘，竟然能让我“听”到那种略带嘶哑的、充满期待的声音，这种感官上的共鸣是很多同类书籍无法给予的。更令人称奇的是，作者在描述技术迭代时，总是能够跳脱出纯粹的技术语境，将其置于更广阔的社会思潮之中去审视。它探讨了在信息获取渠道有限的年代，计算机教育如何成为一种“知识的赋权”过程，这触及到了教育公平和技术普及的核心议题。阅读过程中，我时常停下来，沉思片刻，思考我们今天习以为常的便利背后，那些先驱者们付出的心血和他们所处的时代背景。这本书就像一个时间胶囊，里面装载的不仅是代码和界面，更是那个时代人们对未来教育的无限憧憬与探索。

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这本书的学术严谨性令人印象深刻，每一个论点背后似乎都有着扎实的调研作为支撑。我尤其关注它在探讨特定教学模型与软件功能适配性那一章，作者没有满足于泛泛而谈，而是选取了几个具有代表性的案例进行深入的案例研究（Case Study）。这些案例的选取非常精准，涵盖了从基础技能训练到高级批判性思维培养的不同教育阶段需求，使得理论和实践的结合点异常清晰。作者对于早期软件库和课程标准的交叉引述，显示出其在跨学科研究上的功力，这绝非轻易能完成的工作，背后投入的时间和精力可想而知。不过，有一点小小的遗憾，虽然整体内容详实，但在涉及到某些特定地区（比如欧洲大陆）的早期教育软件发展轨迹时，篇幅略显单薄，如果能再增加一些国际化的视野对比，或许能使本书的论述更加圆满。总而言之，这是一部值得反复研读的参考书，那些细微的数据图表和流程分析，非常适合需要撰写研究报告或进行学术回顾的专业人士。

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这本书的语言风格极具个人魅力，读起来完全不像是一本严肃的学术著作，更像是一场充满洞见的思想漫谈。作者似乎非常擅长使用比喻和类比来解释那些原本可能晦涩难懂的技术原理。比如，他将早期软件的内存管理比作一个井然有序的图书馆，而程序运行则是图书管理员在特定规则下快速查找和调配书籍的过程，这个比喻立刻将抽象的概念具象化了。这种教学方式极大地降低了读者的心理门槛，让我这种对底层硬件逻辑不太熟悉的读者也能迅速抓住重点。我尤其欣赏作者在讨论人机交互哲学时所展现出的那种批判性思维，他不仅仅在描述“发生了什么”，更在追问“为什么会这样发展”，以及“这种发展路径是否最优”。书中的讨论极富启发性，它促使我重新审视自己目前所使用的工具，并思考技术如何才能更自然、更有效地服务于人类的认知和学习过程。这是一部能激发思考、提供新视角的佳作，阅读体验极其畅快淋漓。

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