离散数学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:248

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出版时间:2010-5

价格:25.00元

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isbn号码:9787302220473

丛书系列:

图书标签:

• 离散数学
• 数学基础
• 计算机科学
• 逻辑学
• 集合论
• 图论
• 组合数学
• 算法设计
• 数据结构
• 数学建模

编程范式精解与实践 本书深入剖析现代软件开发中的核心编程范式，旨在为读者构建一套全面而扎实的理论基础，并指导其实际应用。 第一部分：范式溯源与理论基石 第一章：编程思想的演进 本章追溯计算机科学早期的计算模型，从图灵机到冯·诺依曼架构，奠定理解程序结构与执行流程的硬件基础。随后，我们将探讨从机器码到高级语言的抽象层次的跃升，重点分析汇编语言的局限性如何催生结构化编程的需求。 1.1 图灵完备性与计算模型 探究Lambda演算与图灵机在理论计算能力上的等价性，理解“可计算性”的边界。 分析递归函数理论在现代编程中的体现，尤其是在函数式编程中的地位。 1.2 结构化编程的兴起 详述Dijkstra对“GOTO”语句的批判，系统阐述顺序、选择、循环这三种基本控制结构的威力。 介绍模块化设计原则，如高内聚、低耦合，及其对大型项目可维护性的影响。 第二章：面向对象范式（OOP）的深度解析 OOP是过去数十年软件工程的主流范式。本书不满足于停留在基本概念的罗列，而是深入探讨其设计哲学和潜在的陷阱。 2.1 封装、继承与多态的本质 封装： 探讨信息隐藏的深度含义，区分实现细节与公共接口，分析何时应使用友元函数或内部类。 继承： 详细对比实现继承与接口继承的优劣，深入研究“Liskov替换原则”（LSP）的细微之处及其在框架设计中的应用。 多态： 区分编译时多态（重载）和运行时多态（虚函数/接口实现），探讨虚函数表（vtable）的工作机制，理解虚继承带来的额外开销。 2.2 设计模式作为OOP的语言 系统分类讲解Gang of Four（GoF）的23种设计模式，将它们置于解决特定设计问题的语境中。 重点分析创建型模式（如工厂方法、抽象工厂、单例的线程安全实现）、结构型模式（如适配器、装饰器）和行为型模式（如观察者、策略）的适用场景与模式语言。 第三章：函数式编程（FP）的核心原理 函数式编程强调将计算视为数学函数的求值，避免状态的改变和可变数据。本章是理解现代高并发和响应式系统的关键。 3.1 不可变性与纯函数 纯函数： 定义纯函数的严格标准（无副作用、引用透明性），并阐述其对单元测试和并行计算的巨大简化作用。 不可变数据结构： 探讨持久化数据结构（Persistent Data Structures）如何实现高效的“修改”操作，同时保持原有数据的完整性（如向量、映射的结构共享）。 3.2 高阶函数与函数组合 深入讲解`map`、`filter`、`reduce`（或`fold`）的本质，它们如何取代显式的循环结构。 柯里化（Currying）与函数组合（Composition）： 解释如何通过这些技术将复杂函数分解为更小、可重用的构建块，提升代码的表达力。 3.3 惰性求值与副作用管理 对比严格求值与惰性求值的性能考量，分析惰性求值在处理无限序列中的应用。 介绍Monad、Applicative等抽象概念，它们是如何在保持函数式纯净性的同时，安全地封装和管理I/O、状态或错误处理等副作用。 第二部分：范式的融合与高级应用 第四章：并发模型与反应式编程 随着多核处理器的普及，如何有效地管理并发成为核心挑战。本章探讨不同范式如何应对并发问题。 4.1 传统并发模型的局限 分析基于共享内存（锁、信号量、互斥量）的并发模型的死锁、活锁和竞态条件风险。 介绍传统的线程/进程模型在资源管理上的复杂性。 4.2 Actor模型与CSP模型 Actor模型： 详细解释“一切皆消息”的理念，分析Erlang和Akka等框架如何利用隔离状态和异步消息传递实现高容错性和可扩展性。 Communicating Sequential Processes (CSP)： 探讨Go语言中Goroutines和Channels的设计哲学，重点分析同步原语如何取代显式锁。 4.3 反应式宣言（Reactive Manifesto）与数据流 阐述反应式系统的四大支柱：响应性、可弹性、消息驱动和弹性。 介绍基于Observable的反应式扩展（Rx），如何将异步事件流视为一等公民进行处理。 第五章：元编程与反射机制 元编程——编写能操作自身代码的程序——是提升语言表达力和框架灵活性的强大工具，它跨越了OOP和FP的界限。 5.1 编译期元编程 重点解析C++模板元编程（Template Metaprogramming, TMP），讨论其图灵完备性，以及如何利用它在编译时进行类型检查、优化和代码生成。 分析现代语言如Rust中的宏（Macros）如何提供安全且强大的代码生成能力。 5.2 运行时反射与动态特性 探讨Java、Python等语言中的反射机制，分析它们在序列化、依赖注入容器（DI）和动态代理中的关键作用。 权衡反射带来的灵活性与运行时性能惩罚和类型安全风险。 第三部分：面向特定领域的范式实践 第六章：面向数据流的编程范式 本章关注那些将数据转换视为核心计算过程的范式，尤其在数据科学和ETL领域至关重要。 6.1 数据流图（Dataflow Graphs） 分析数据流图与控制流图的区别，解释数据依赖如何驱动计算的执行顺序。 探讨反应式编程框架（如RxJava, RxJS）如何将这一概念应用于用户界面和异步操作的管理。 6.2 事件驱动架构（EDA） 将事件视为核心状态变化载体，深入研究事件源（Event Sourcing）模式，以及如何结合CQRS（命令查询职责分离）来实现复杂业务逻辑的审计和重放能力。 第七章：约束编程与逻辑编程 虽然不如OOP和FP主流，但逻辑编程提供了解决特定复杂问题（如规划、调度、推理）的独特视角。 7.1 Prolog与逻辑推理 介绍逻辑编程的基本单元：事实（Facts）、规则（Rules）和查询（Queries）。 阐述回溯（Backtracking）和统一（Unification）机制，展示如何通过声明式地描述“目标”而非“步骤”来求解问题。 7.2 约束满足问题（CSP） 定义变量、域和约束，展示约束编程求解器（Solver）的工作原理。 应用案例分析：如时间表安排、资源分配等优化问题。 总结：范式选择的艺术 全书的最后一章将提供一个决策框架，指导开发者根据项目需求（如性能、可维护性、并发需求、领域特性）来选择最合适的编程范式或范式组合。强调现代软件工程的趋势是“多范式融合”，理解每种范式的长处与短板，才能写出既高效又优雅的代码。

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