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出版者:清华大学出版社

作者:李万红

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2002-6-1

价格:28.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302055105

丛书系列:

图书标签:

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编程思维与现代软件开发实战：从基础到架构的全面构建 图书名称：编程思维与现代软件开发实战：从基础到架构的全面构建 --- 第一部分：程序设计哲学与基础构建 第一章：理解计算思维的本质 本章深入探讨计算思维（Computational Thinking）的核心要素，不仅仅是停留在“如何写代码”，而是着重于“如何像计算机科学家一样思考”。我们将剖析问题的分解（Decomposition）、模式识别（Pattern Recognition）、抽象（Abstraction）和算法设计（Algorithm Design）这四大支柱。通过一系列精心设计的逻辑谜题和案例分析，读者将学会如何将复杂、模糊的现实问题转化为清晰、可执行的计算模型。内容涵盖逻辑推理、集合论基础在编程中的应用，以及如何利用思维导图和流程图工具来可视化复杂的逻辑结构，为后续的高效编程打下坚实的哲学基础。 第二章：数据结构与高效存储的艺术 数据是现代软件的血液。本章将全面介绍基础和高级数据结构，重点在于理解每种结构的内在时间复杂度和空间复杂度。我们不只停留在实现层面，更会深入探讨它们在实际应用场景中的权衡取舍。内容包括但不限于：链表（单向、双向、循环）、栈与队列的先进先出/后进先出原理及其在函数调用栈和缓冲区管理中的应用。随后，我们将详细讲解树形结构（二叉树、平衡树如AVL和红黑树的原理概述）和图结构（深度优先搜索和广度优先搜索的应用）。此外，哈希表的内部机制、冲突解决策略（开放寻址法、链地址法）将作为高效查找的关键知识点被详尽阐述。 第三章：算法设计与性能优化原理 算法是解决问题的蓝图。本章聚焦于提升代码执行效率的理论和实践。我们将系统学习五大经典算法设计范式：蛮力法、分治法（如快速排序和归并排序的深度对比）、贪心算法、动态规划（通过背包问题、最长公共子序列等经典案例展示状态转移方程的构建）以及回溯法。性能分析部分，读者将掌握大O表示法（O(1)到O(n^3)的实际意义），并学习如何使用性能分析工具（Profiling Tools）来识别代码中的性能瓶颈。针对特定场景，如数据流处理中的流式算法也将被引入。 第四章：面向对象范式的高级应用 本章超越了基础的封装、继承和多态，深入探讨面向对象设计（OOD）的精髓。我们将详细阐述 SOLID 原则——单一职责、开放/封闭、里氏替换、接口隔离和依赖反转——这些原则是如何指导我们构建高内聚、低耦合的系统的。内容还包括设计模式的实践应用，例如工厂模式（Factory）、单例模式（Singleton）的线程安全实现、策略模式（Strategy）和观察者模式（Observer）在事件驱动架构中的构建。我们将探讨抽象类与接口的差异性选择，以及如何通过组合优于继承来增强系统的灵活性。 --- 第二部分：系统级交互与跨平台开发 第五章：操作系统与进程间通信（IPC） 理解程序如何在操作系统上运行，是构建高性能应用的前提。本章侧重于操作系统层面的基础知识，包括进程（Process）与线程（Thread）的区别、上下文切换的原理、内存管理（虚拟内存、分页与分段）。重点环节是进程间通信（IPC）机制的详尽解析，包括管道（Pipes）、消息队列、共享内存以及信号量（Semaphores）和互斥锁（Mutexes）在并发控制中的应用，以确保读者能够正确处理多任务环境下的资源竞争问题。 第六章：网络协议栈与分布式基础 本章带读者从应用层向下追溯至网络底层。我们将详尽解析 TCP/IP 协议栈的结构，重点剖析 TCP 的三次握手与四次挥手过程、拥塞控制机制（如慢启动和限速算法）。接着，我们将深入 HTTP 协议（版本 1.1 与 2.0 的差异），探讨 RESTful API 设计规范、幂等性、状态码的准确使用。最后，本章引入分布式系统的初步概念，如客户端/服务器模型、负载均衡的基础原理，为后续微服务架构的学习做铺垫。 第七章：数据库交互与数据持久化策略 数据持久化是应用开发的永恒主题。本章首先全面介绍关系型数据库（RDBMS）的原理，强调 SQL 优化、索引的B+树结构原理、事务的 ACID 特性与隔离级别。随后，我们将探讨 NoSQL 数据库的兴起，对比文档型（如 MongoDB）、键值型（如 Redis）和列式存储的适用场景。内容还包括 ORM（对象关系映射）工具的使用陷阱与性能考量，以及如何设计高效的数据库查询语句和数据备份恢复策略。 --- 第三部分：软件架构与现代工程实践 第八章：软件架构模式的演进与选择 本章旨在提供宏观的架构视角。我们将系统回顾经典架构模式：单体架构（Monolithic）、分层架构（Layered Architecture）的优缺点。随后，重点介绍面向服务架构（SOA）的演变，并深入剖析微服务架构（Microservices）的设计原则、服务发现、API 网关的作用以及分布式事务的一致性挑战（如 Saga 模式）。内容的落脚点在于如何根据业务的复杂度、团队规模和伸缩性要求，做出合理的架构选型决策。 第九章：测试驱动开发（TDD）与质量保证 高质量软件离不开严谨的测试。本章推广测试驱动开发（TDD）的“红-绿-重构”循环，强调测试先行思维对代码设计质量的提升作用。内容覆盖单元测试、集成测试和端到端测试（E2E）的不同侧重。我们将探讨如何编写可测试的代码（Testable Code），如通过依赖注入（Dependency Injection）来解耦依赖项，并介绍模拟（Mocking）和桩（Stubbing）技术在隔离测试环境中的实战应用。 第十章：持续集成/持续交付（CI/CD）与DevOps文化 现代软件交付的基石是自动化。本章详细介绍 CI/CD 流水线的构建流程，从代码提交到自动构建、自动测试、自动部署的完整链路。我们将讨论版本控制的最佳实践（如 Git Flow），以及如何利用容器化技术（Docker 基础概念）来实现环境一致性。本章鼓励读者将 DevOps 视为一种文化而非工具集，强调跨职能团队的协作和反馈机制的重要性。 第十一章：安全编码实践与漏洞防御 安全性是软件的生命线。本章专注于常见的 Web 应用程序漏洞，并提供预防性编码指南。内容将涵盖 OWASP Top 10 漏洞的原理分析，包括跨站脚本（XSS）、SQL 注入（及其参数化查询防御）、跨站请求伪造（CSRF）以及不安全的直接对象引用（IDOR）。此外，还包括输入校验、输出编码、密码哈希存储（加盐加长）以及身份验证和授权机制的设计要点。 第十二章：面向未来的技术栈与学习路线图 本章进行总结和展望。我们将探讨当前技术领域的热点方向，例如函数式编程范式的回归及其对并发处理的影响、边缘计算的基础概念、以及低代码/无代码平台对传统开发角色的挑战。最后，本书将提供一个结构化的、跨越基础理论到前沿技术的个人学习路线图，帮助读者持续迭代和精进其工程能力，成为能够驾驭复杂系统的全栈工程师。

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