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出版者:清華大學齣版社

作者:李春葆

出品人:

頁數:376

译者:

出版時間:2004-6-1

價格:29.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787302086185

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 教程
• 入門
• 編程
• 計算機
• 教材
• 學習
• 算法
• 基礎

《信息時代的編程基石：現代計算機科學導論》 圖書簡介 在信息爆炸的今天，理解和掌握計算機科學的基礎原理已不再是專業人士的專屬技能，而是通往理解我們數字世界的關鍵鑰匙。本書《信息時代的編程基石：現代計算機科學導論》旨在為零基礎的學習者構建一個全麵、深入且富有洞察力的計算機科學知識體係。我們不側重於某一種特定編程語言的語法細節，而是著眼於支撐所有計算活動的底層邏輯、核心概念和發展趨勢。 第一部分：計算的本質與曆史脈絡 本部分將帶領讀者穿越時空，探尋計算思想的起源。我們將從古代的計數工具和邏輯推理活動開始，逐步過渡到布爾代數和馮·諾依曼體係結構的誕生。重點在於理解“圖靈機”這一抽象計算模型的深遠意義——它定義瞭什麼是可計算的，以及計算能力的極限。我們將詳細剖析二進製係統如何成為所有現代數字係統的基石，探討信息論的基本原理，例如香農熵如何量化信息的不確定性。理解瞭這些基礎，讀者纔能真正領悟到現代軟件和硬件的運行邏輯，而不是停留在“輸入數據，得到結果”的錶麵認知。 第二部分：數據結構與算法的藝術 數據結構和算法是任何高效程序的靈魂。《信息時代的編程基石》將超越簡單的數組和鏈錶介紹，深入探討復雜數據結構的內部機製及其在實際問題中的應用場景。我們將詳細分析樹（如二叉搜索樹、平衡樹）、圖（深度優先搜索、廣度優先搜索、最短路徑算法如Dijkstra和A）、哈希錶等核心結構的工作原理，並輔以現實世界中的案例，例如數據庫索引、網絡路由和社交網絡分析。 算法部分，我們將係統地梳理排序和搜索算法的效率比較，引入大 O 符號（$O$ 符號）作為衡量算法性能的精確標尺。更重要的是，本書將重點介紹設計算法的範式：分治法、貪心算法、動態規劃。通過對動態規劃的深入剖析，讀者將學會如何將復雜問題分解為可管理的子問題，這是一種對解決任何復雜工程挑戰都極其寶貴的思維訓練。我們將探討P/NP問題的重要性，讓讀者瞭解哪些問題是目前計算機科學認為“容易”解決的，哪些是具有挑戰性的。 第三部分：計算機係統的工作原理 要寫齣高效的代碼，必須瞭解代碼是如何被執行的。《信息時代的編程基石》將揭示從高級語言代碼到機器指令的轉化過程。我們將深入計算機的“心髒”——中央處理器（CPU）。內容涵蓋指令集架構（ISA）的基礎概念，流水綫技術如何提升執行效率，以及緩存層次結構（L1, L2, L3 緩存）對程序性能的決定性影響。 內存管理是另一個核心主題。我們將詳細解釋虛擬內存的概念，它如何使得程序可以訪問比物理內存更大的地址空間，並探討分頁和分段機製。此外，本書還將覆蓋編譯和解釋器的基礎區彆，以及匯編語言作為連接高級語言和硬件的橋梁所扮演的角色。理解這些係統層麵的知識，有助於程序員編寫齣真正“貼近硬件”的優化代碼。 第四部分：操作係統——數字世界的管理者 操作係統（OS）是人與硬件之間最關鍵的抽象層。本部分將係統地介紹操作係統的核心功能和設計哲學。我們將重點解析進程與綫程的區彆、它們的狀態轉換、以及上下文切換的開銷。並發與並行是現代計算的基石，本書將詳盡講解同步機製，包括互斥鎖（Mutexes）、信號量（Semaphores）和條件變量，以及如何識彆和避免死鎖。 文件係統是數據持久化的基礎，我們將探討不同文件係統的設計理念，如日誌記錄和i節點（inode）結構。此外，存儲I/O（輸入/輸齣）的性能瓶頸分析，以及現代操作係統如何通過調度算法（如時間片輪轉、優先級調度）來公平有效地分配CPU資源，都將在書中得到詳盡的闡述。 第五部分：網絡與分布式計算 在互聯的世界中，網絡是信息流通的血液。《信息時代的編程基石》將從基礎的物理層開始，逐步嚮上構建概念模型，重點講解TCP/IP協議棧的每一層。讀者將清晰地理解IP尋址、子網劃分的原理，以及TCP協議如何保證數據可靠傳輸的機製（如三次握手和擁塞控製）。 更進一步，本書將涉足現代分布式計算的挑戰。我們將探討一緻性模型、CAP理論在設計高可用係統中的指導意義，以及分布式事務處理的基本方法。這為讀者理解雲計算、微服務架構和大數據處理奠定瞭堅實的理論基礎。 總結與展望 《信息時代的編程基石：現代計算機科學導論》不追求提供快速上手的“秘籍”，而是緻力於培養讀者的計算思維和解決問題的能力。通過對計算底層原理的深入挖掘，本書旨在讓讀者成為一個不僅會“使用”工具，更能“理解”工具如何運作的思考者。它為有誌於深入學習數據科學、人工智能、係統編程或網絡安全領域的讀者，鋪設瞭一條堅實而寬廣的學術與實踐之路。掌握瞭這些基石，未來的技術演進將不再令人畏懼，而是充滿機遇。

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我花瞭整整一個下午試圖理解第三章關於指針運算的那幾個例子，結果是更加一頭霧水。作者似乎默認讀者已經具備瞭紮實的底層概念，上來就直接拋齣那些晦澀難懂的數學公式和內存地址的抽象描述，完全沒有提供一個清晰的、逐步深入的、可以觸摸到的形象來輔助理解。比如，當提到“函數指針”和“指嚮函數的指針的指針”時，書中隻用瞭寥寥數語帶過，沒有提供任何實際的應用場景或者形象化的比喻來幫助我們建立起正確的認知模型。對於一個剛接觸C語言的新手來說，這種教學方式簡直是災難性的。感覺作者是把自己腦子裏已經固化的知識體係，原封不動地搬到瞭紙麵上，卻忘瞭我們這些“外行人”需要的是一座搭建好的、帶有扶手的階梯，而不是直接把我們扔到山頂，讓我們自己摸索下山的路。我不得不轉而求之於網絡上的各種視頻教程，纔能勉強拼湊起對這些核心概念的理解。

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全書的語言風格在我看來，顯得異常的冷漠和疏離。作者的敘述方式是純粹的、客觀的陳述，缺少任何鼓勵性或啓發性的引導。每當引入一個新的數據結構或高級特性時，總有一種“就這麼迴事，你自己去琢磨吧”的冰冷感。在涉及操作係統底層交互的部分，例如文件I/O和內存分配，講解得過於乾燥，完全沒有將C語言作為係統級編程利器的那種震撼力和美感傳達齣來。一本好的技術教程，除瞭傳授知識，更應該點燃學習者的熱情，讓他們感受到編程的樂趣和C語言的強大。遺憾的是，這本書讀起來像是在啃一塊沒有調味的乾麵包，雖然營養成分可能夠，但實在難以下咽。我希望未來的版本能加入更多曆史背景的介紹，或者作者本人的實踐心得，讓冰冷的字符多一些“人味兒”。

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這本書的習題設計，隻能用“敷衍瞭事”來形容。大部分練習題無非是機械地重復前文中已經演示過的基本語法操作，缺乏任何需要創新思維或綜閤運用知識點的挑戰性題目。比如，學完瞭循環和條件語句，給齣的練習題居然隻是讓你寫一個打印九九乘法錶的程序——這在任何一本入門級的編程教材裏都是標配，簡直沒有一點新意。更要命的是，很多章節的課後答案根本缺失，或者給齣的答案邏輯混亂，根本無法校驗自己是否真的掌握瞭知識點。這對於自學編程的人來說是緻命的打擊，因為我們非常依賴及時的反饋來糾正錯誤。我嘗試自己去優化一些基礎代碼，卻發現這本書提供的“標準解法”本身就存在性能上的冗餘，讓人懷疑作者在齣題時是否真正思考瞭如何引導學生寫齣更高效、更現代的代碼。

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關於錯誤處理和調試的部分，簡直像被作者草草略過瞭一樣。書中提及`errno`宏和基本的斷點調試技巧時，用詞極其簡略，仿佛這隻是一個無關緊要的附注。然而，在實際的編程過程中，我們花費在查找和修復錯誤上的時間，往往比編寫新功能的時間要長得多。我特彆期待能看到一些關於常見運行時錯誤（如段錯誤、野指針使用）的深度剖析，以及如何利用標準庫工具鏈（如`gdb`）來係統地跟蹤內存泄漏或棧溢齣的具體步驟。這本書似乎停留在“代碼能跑起來就好”的階段，完全沒有觸及到軟件工程中“健壯性”這一核心要求。如果讀者想通過這本書學會如何寫齣生産可用的、容錯性高的程序，那這本書提供的幫助幾乎為零，它更像是一本停留在上世紀八十年代的語法手冊。

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這本書的排版設計簡直是一場視覺災難，每一個章節的布局都像是隨手亂放的草稿紙，毫無邏輯可言。頁邊距的設置也極其不一緻，有時候寬得能塞下一本書，有時候又窄得讓人覺得文字都要溢齣去瞭。更彆提那些代碼示例的格式瞭，錯位、對齊混亂是傢常便飯，初學者光是盯著這些代碼看，就已經要耗費掉大量的精力去猜測作者到底想錶達什麼。有些關鍵的函數定義，竟然被安排在頁麵的最末端，需要反復翻頁纔能找到上下文，這完全是在考驗讀者的耐心和眼力。如果我不是對C語言有極大的熱情，真想把它直接扔到一邊。說實話，一本技術書籍，內容固然重要，但閱讀體驗同樣是衡量其專業性的一個重要指標，這本書在這方麵無疑是徹底的失敗者。我希望作者在再版時，能請一位專業的排版設計師來拯救一下這些令人眼花繚亂的頁麵。

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