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出版者:高等教育出版社

作者:方美琪

出品人:

页数:402

译者:

出版时间:2002-7

价格:34.5

装帧:平装

isbn号码:9787040112085

丛书系列:

图书标签:

• 计算机等级考试
• 一级
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计算机编程与算法精解：从基础到前沿 本书导言： 在信息技术日新月异的今天，掌握扎实的计算机科学基础和前沿的编程技能，已成为各行各业专业人士必备的核心竞争力。本书并非面向初级应用操作的指导手册，而是致力于为有志于深入理解计算机工作原理、精通程序设计艺术的读者提供一份全面、深入且具有前瞻性的技术指南。我们聚焦于理论的严谨性与实践的有效性，旨在构建一座连接计算机科学基础概念与现代软件工程实践的坚实桥梁。 第一部分：计算机科学理论基石 本部分将对计算机科学的底层逻辑和核心理论进行系统性的梳理和剖析，为后续的编程实践奠定坚实的理论基础。 第一章：离散数学与逻辑结构 本章深入探讨了支撑所有计算的数学基础。我们将详细讲解集合论、数理逻辑（命题演算与谓词演算）、关系与函数、图论的基础知识，并重点阐述它们在算法设计、数据库理论以及形式化验证中的应用。读者将学习如何使用数学语言精确地描述计算问题，理解算法正确性的形式化证明方法。此外，我们将涉及布尔代数在电路设计和优化中的基础作用。 第二章：计算机系统组成与体系结构 本章超越了对操作系统表层功能的描述，深入探究硬件如何协同工作以执行程序。内容包括： 数据表示与运算： 深入讲解定点数和浮点数的二进制表示（IEEE 754标准），补码运算的原理，以及溢出处理机制。 中央处理器（CPU）结构： 详细分析指令集架构（ISA，侧重于RISC-V或x86的简化模型）、流水线技术、超标量处理的基本概念，以及缓存一致性问题的初步探讨。 存储器层次结构： 剖析寄存器、多级缓存（L1, L2, L3）的工作原理、命中率优化策略，以及主存（DRAM）的刷新与访问时序。 I/O系统接口： 介绍中断驱动、DMA（直接内存访问）的工作流程，以及总线仲裁机制。 第三章：操作系统原理深度解析 本章聚焦于操作系统作为资源管理者和抽象层构建者的核心职能。我们将全面覆盖以下主题： 进程与线程管理： 深入比较进程与线程的差异、上下文切换的开销，以及多种同步机制（信号量、互斥锁、条件变量）的死锁避免与检测算法。 内存管理： 详尽阐述分页、分段机制，虚拟内存的实现，缺页中断的处理流程，以及TLB（转换后援缓冲区）的作用。 文件系统结构： 探讨不同日志文件系统（如ext4, NTFS）的数据结构、索引节点（Inode）的组织方式，以及数据完整性保证。 调度算法： 分析经典的调度算法（如FCFS, SJF, 优先级，Round Robin），并扩展至多核环境下的公平调度策略。 第二部分：核心编程范式与数据结构 本部分将从编程语言的选择入手，系统性地讲解实现高效程序的基石——数据结构与算法。 第四章：面向对象编程（OOP）的深入实践 本书将以C++或Java（或两者兼顾）为载体，深入探讨OOP的精髓： 封装、继承与多态的实践应用： 侧重于设计模式中的工厂、观察者、策略模式如何利用多态性解耦代码。 内存管理与资源获取即初始化（RAII）： 详细讲解对象的生命周期、构造函数与析构函数的执行顺序，以及智能指针（如C++的`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`）的使用。 接口与抽象类的权衡： 讨论何时使用接口（Interface）实现“鸭子类型”的灵活连接，何时使用抽象类实现共享基础结构。 第五章：经典数据结构与性能分析 本章是算法效率的基石，要求读者不仅知道如何实现，更要知道其在特定场景下的优劣： 线性结构： 数组、链表（单向、双向、循环）、栈与队列的高效实现与应用场景分析。 非线性结构： 深入剖析二叉树（AVL树、红黑树等自平衡树的原理）、B树/B+树（在数据库索引中的核心作用）、堆（优先队列的实现）。 图论算法： 重点讲解图的表示方法（邻接矩阵与邻接表），以及经典算法如Dijkstra最短路径、Prim/Kruskal最小生成树、拓扑排序的实现细节与复杂度分析。 第六章：算法设计与复杂性理论 本章专注于培养读者的算法思维，并引入计算复杂性理论： 算法设计范式： 详细讲解分治法（如快速排序、归并排序）、贪心算法、动态规划（DP）的原理和状态转移方程的建立。 复杂度分析： 掌握大O、Ω、Θ表示法，理解时间复杂度和空间复杂度的精确计算方法。 计算的边界： 介绍P类、NP类问题，P/NP问题的基本概念，以及NP完全性问题的直观理解，帮助读者识别哪些问题是“硬”问题，需要近似或启发式解法。 第三部分：现代软件工程与进阶主题 本部分面向希望将理论知识应用于构建可靠、可维护的现代系统的读者。 第七章：并发编程与并行化 本章探讨如何在多核处理器环境中充分利用硬件资源，同时管理由此带来的同步挑战： 并行模型： 介绍消息传递模型（如Actor模型）与共享内存模型的优缺点。 并发原语： 深入分析锁、屏障（Barrier）、原子操作（CAS）的底层实现机制。 性能陷阱： 讨论伪共享（False Sharing）、缓存行填充对多线程性能的隐蔽影响。 第八章：数据库系统原理与查询优化 本章关注数据的持久化与高效检索： 关系代数与SQL： 深入理解关系代数运算，并分析复杂SQL查询的执行计划生成过程。 事务管理： 详述ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的实现，特别是隔离级别（Read Committed, Repeatable Read, Serializable）对并发控制的影响。 索引优化： 深入分析B+树索引的工作原理、聚簇索引与非聚簇索引的区别，以及查询优化器如何选择最佳执行路径。 第九章：网络通信与分布式基础 本章介绍构建现代互联网应用所需的基础知识： TCP/IP协议栈： 重点剖析TCP的三次握手、四次挥手，拥塞控制算法（如Reno, CUBIC）的工作机制。 HTTP协议进阶： 讨论HTTP/2和HTTP/3（基于QUIC）的关键特性，如头部压缩和多路复用。 分布式系统挑战： 介绍CAP理论的权衡、一致性模型（最终一致性、强一致性），以及分布式事务的基本解决方案（如两阶段提交）。 总结： 本书旨在培养具备深厚理论功底和强大实践能力的计算机专业人士。它要求读者具备一定的编程经验，并愿意投入时间去理解“为什么会这样工作”，而非仅仅停留在“如何使用”的层面。掌握本书内容，将使您能够自信地应对从底层系统设计到复杂应用架构的各类技术挑战。

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这本书的语言风格简直是“平易近人”的典范，完全没有传统教材那种高高在上、拒人于千里之外的枯燥感。它更像是一位经验丰富、耐心十足的老师，在你耳边娓娓道来，用最接地气、最贴近实际生活的例子来解释那些听起来很“高大上”的计算机术语。作者似乎深谙初学者的心理困境，从一开始就摒弃了生硬的定义堆砌，而是采用了一种循序渐进、层层递进的讲解方式。比如，在介绍某个基础概念时，它会先用一个生活中的小场景来类比，让你立刻明白这个概念是用来解决什么问题的，然后再慢慢深入到技术细节的剖析。这种叙事性的讲解方式，极大地降低了学习的心理门槛，让那些原本害怕接触计算机技术的人也能大胆地迈出第一步。读起来完全没有压力，甚至有时候还会被一些幽默风趣的描述逗得会心一笑，学习过程中的枯燥感被冲淡了许多。这种将复杂知识“翻译”成大众语言的能力，是很多教材所欠缺的，也正因如此，我感觉自己不是在应付考试，而是在真正地探索和掌握一项技能。

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这本书在习题设计上的独到之处，完全体现了对“学以致用”的深刻理解。它的习题并非简单的知识点重复检验，而是真正做到了对知识掌握程度的多维度考察。选择题的干扰项设置得非常巧妙，往往能精准地暴露学习者思维中的细微盲点，迫使你去深究每一个选项背后的逻辑关系。而简答题和实操题的设计更是精彩，它们要求读者不仅要背诵概念，更需要组织语言进行清晰的阐述，或者在虚拟环境中模拟操作步骤。我尤其欣赏其中穿插的“易错点解析”，这部分内容简直是救星，它把大量考生在以往的考试或学习中容易栽跟头的地方，用醒目的方式拎出来，并提供了详尽的纠错思路和标准答案的构建逻辑，这种前置的风险规避机制，极大地减少了我重复犯错的次数。通过做这些精心设计的练习，我感觉自己仿佛经历了一次又一次的模拟实战演练，极大地增强了应对真实考试时的沉着和自信心。

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内容的前瞻性和实用性是这本书最让我眼前一亮的地方。它不仅仅停留在对基础知识点的机械罗列上，更重要的是，它非常注重知识在实际应用中的转化。我发现书中很多案例和练习都是紧密结合当下主流的技术环境和应用场景设计的，而不是采用一些陈旧过时、脱离实际的例子。比如，在讲解数据处理时，它会引用一些目前比较流行的软件操作界面或任务流程作为示例，这使得我能清晰地看到书本知识是如何在真实世界中发挥作用的。更难能可贵的是，它在讲解基础原理的同时，也适当地加入了对未来发展趋势的展望，让我不仅知其然，更能知其所以然，对整个计算机领域的发展有一个宏观的认知。这种“着眼于当下，放眼于未来”的编写思路，让这本书的价值远远超越了一本应试指南，更像是一本建立稳固计算机素养的基石读物。我确信，即便是考试结束后，这本书依然会是我案头必备的参考资料，因为它提供的知识结构是如此扎实和具有生命力。

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整本书的学习体验下来，最大的感受是它的系统性和自洽性，几乎找不到任何逻辑上的跳跃或知识体系上的断层。编著者显然是抱着建立一个完整知识体系的目标来构建这本书的，每一个章节的衔接都像是严丝合缝的齿轮，前一个知识点为后一个知识点的展开做了充分的铺垫，使得整个学习过程如行云流水般顺畅自然，没有感到任何“卡壳”的地方。它将繁杂的计算机基础知识点组织成了一个清晰、有机的整体，而不是零散的知识碎片。这种结构上的完美，不仅让记忆变得更加系统和高效——因为你知道每个知识点在整个体系中的定位——更重要的是，它培养了一种结构化的思维模式，这对于未来深入学习更高级的计算机科学内容至关重要。这本书成功地将看似抽象的理论，用一个完整、可靠的框架承载起来，让学习者能够稳稳地站在这套坚实的理论基石上，眺望更广阔的技术领域。

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这本书的排版和设计简直是视觉上的享受，拿到手就让人心情愉悦，想立刻翻开它学习。封面设计简洁大气，色彩搭配得非常和谐，透露出一种专业又不失亲和力的气质。内页的纸张质量也无可挑剔，那种光滑细腻的触感，即使用荧光笔做了很多标记，也不会有墨水洇开的烦恼，对于需要反复研读和标记重点的教材来说，这一点至关重要。排版上，作者和出版社显然花了不少心思，字体选择清晰易读，字号大小适中，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到特别疲劳。关键是逻辑结构的划分做得极其清晰，每一个章节、每一个知识点都有明确的标题和编号，让读者能非常直观地把握整体的学习脉络，想回顾某个特定内容时，查找起来也异常方便快捷，不用在密密麻麻的文字堆里摸索。而且，书中对一些复杂的概念，还配以精美的图示和流程图来辅助理解，这些插图不仅美观，更重要的是逻辑严谨，能瞬间打通思维的堵塞点，让原本晦涩难懂的理论知识变得一目了然，极大地提升了学习效率。这种对细节的极致追求，体现了出版方对知识传播的尊重，也让我在学习过程中充满了愉悦感。

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