Java How to Program, Fifth Edition pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Harvey M. Deitel

出品人:

頁數:1536

译者:

出版時間:2002-12-16

價格:USD 95.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780131016217

叢書系列:

圖書標籤:

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• 第五版
• How to Program
• 計算機科學
• 程序設計
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• 基礎

深入理解計算機科學核心：數據結構與算法（C++ 視角） 本書簡介 本書旨在為渴望掌握計算機科學核心——數據結構與算法的讀者提供一套全麵、深入且實用的學習路徑。我們選擇 C++ 語言作為實現和講解的載體，因為它不僅提供瞭接近硬件的控製能力，其強大的模闆機製和麵嚮對象特性也完美契閤復雜數據結構和高效算法的設計要求。本書的重點在於原理的闡述、實現的剖析以及性能的分析，而非僅僅停留在 API 的調用層麵。 我們深知，數據結構與算法是構建任何高效軟件係統的基石。從操作係統內核到大型互聯網服務，從復雜的圖形渲染到尖端的機器學習模型，無一不依賴於對信息組織和問題求解效率的極緻追求。本書緻力於將理論的嚴謹性與工程的實用性完美結閤。 --- 第一部分：基礎構建與復雜度分析 在深入探討具體結構之前，我們首先為讀者奠定堅實的理論基礎。本部分將重點介紹程序設計的基本範式，並引入衡量算法效率的通用工具。 1. C++ 現代特性迴顧與準備： 我們不會假設讀者是 C++ 大師，但會快速迴顧現代 C++（C++11 及以上標準）中對算法實現至關重要的特性，例如：智能指針（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`）在動態內存管理中的應用，Lambda 錶達式在排序和遍曆中的簡潔性，以及 `std::vector` 和 `std::array` 等容器的底層機製。理解這些語言特性，是高效使用 C++ 實現復雜數據結構的先決條件。 2. 算法效率的量化：漸進分析 本章詳細介紹瞭如何使用大O記法（$O$）、大Ω記法（$Omega$）和大$Theta$記法（$Theta$）來描述算法在最壞、最好和平均情況下的時間復雜度和空間復雜度。我們通過具體的示例（如循環嵌套、遞歸調用）演示如何進行嚴格的數學推導，強調“增長率”而非絕對執行時間的重要性。我們將探討常數因子和低階項的意義，確保讀者理解漸進分析的精確含義。 3. 遞歸與分治策略的數學基礎： 遞歸是描述許多高級算法的自然語言。本章深入探討主定理（Master Theorem）的應用，這是解決分治算法（如快速排序、歸並排序）遞歸關係式的核心工具。我們將通過展開樹法和替換法，直觀且嚴謹地推導常見的遞歸公式解，為後續學習動態規劃打下基礎。 --- 第二部分：綫性與抽象數據類型（ADT）的實現 本部分聚焦於最基礎但應用最廣泛的綫性數據結構，著重於它們的抽象定義、底層數組/鏈錶的實現細節以及性能權衡。 4. 數組、嚮量與動態內存管理： 探討底層動態數組（如 `std::vector` 的實現原理）的自動擴容機製（Amortized Analysis），分析其在尾部插入操作上的攤還復雜度。同時，我們將對比靜態數組、動態數組和鏈錶的內存布局差異。 5. 棧（Stack）與隊列（Queue）： 實現基於數組和基於鏈錶的棧與隊列。重點討論循環隊列的實現，如何利用固定大小數組避免內存碎片化並提高效率。我們會分析操作係統的函數調用棧的工作原理，揭示棧在程序執行中的核心作用。 6. 鏈錶傢族的深入剖析： 涵蓋單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的完整操作（插入、刪除、遍曆）。特彆關注在雙嚮鏈錶中進行高效刪除操作的關鍵點，以及如何利用循環鏈錶簡化特定算法（如約瑟夫環問題）。 --- 第三部分：非綫性數據結構：樹與圖 這是本書的核心部分，涵蓋瞭計算機科學中最復雜、最具挑戰性也最強大的數據組織形式。 7. 樹結構的基礎與二叉搜索樹（BST）： 詳細介紹樹的術語（根、節點、度、深度）。重點實現標準的二叉搜索樹，並分析其在最壞情況（退化為鏈錶）下的 $O(n)$ 性能問題。 8. 平衡搜索樹的藝術：AVL 與紅黑樹（Red-Black Trees）： 為瞭解決 BST 的性能瓶頸，本章深入剖析平衡二叉樹的構造。 AVL 樹： 詳細講解平衡因子、單鏇（左鏇、右鏇）和雙鏇（左右鏇、右左鏇）的幾何原理和操作步驟，確保讀者能手動實現復雜的鏇轉操作。 紅黑樹： 介紹其五個嚴格的性質，以及插入和刪除操作如何通過變色和最少次數的鏇轉來維持平衡。我們將通過詳細的案例圖解，展示不同情況下的修復過程。 9. 堆（Heap）與優先隊列（Priority Queue）： 實現基於最大堆和最小堆的數據結構。重點講解堆化（Heapify）過程，以及如何利用堆實現在 $O(log n)$ 時間內高效獲取最大/最小元素。我們將展示堆在堆排序（Heapsort）中的應用，並分析其相比快速排序的穩定性優勢。 10. 圖論基礎與遍曆算法： 引入圖的抽象模型（有嚮圖、無嚮圖、加權圖）。重點講解圖的兩種主要錶示法：鄰接矩陣和鄰接錶，並分析它們在空間占用和稀疏/稠密圖場景下的適用性。深入剖析圖的兩種核心遍曆算法： 廣度優先搜索（BFS）： 應用於查找最短路徑（未加權圖）。 深度優先搜索（DFS）： 應用於拓撲排序、連通分量檢測。 11. 最短路徑與最小生成樹算法： 本章專注於解決圖論中的經典優化問題： Dijkstra 算法： 求解單源最短路徑，重點討論如何結閤優先隊列實現其高效的 $O((E+V)log V)$ 版本。 Floyd-Warshall 算法： 求解所有對最短路徑，分析其動態規劃思想。 Prim 算法與 Kruskal 算法： 分彆從基於樹的視角和基於並查集的視角，實現最小生成樹（MST）。特彆是 Kruskal 算法中並查集（Disjoint Set Union, DSU）的路徑壓縮和按秩閤並優化技術。 --- 第四部分：高級主題與實用算法 本部分將視野擴展到更復雜的計算領域，介紹那些在實際工程中不可或缺的算法範式。 12. 散列錶（Hash Tables）的內部機製： 詳細講解哈希函數的設計原則、衝突解決策略（鏈式法、開放尋址法）。我們專注於綫性探測、二次探測等開放尋址法的性能退化問題，並探討如何通過動態重哈希（Rehashing）來維持恒定的 $O(1)$ 平均查找時間。 13. 字符串匹配算法： 超越樸素的暴力匹配，本章介紹兩種高效的字符串搜索算法： KMP 算法： 深入分析前綴函數（Next 數組）的構造過程，理解其如何避免不必要的字符迴溯。 Boyer-Moore 算法： 介紹其“壞字符規則”和“好後綴規則”，理解其在實踐中通常優於 KMP 的原因。 14. 動態規劃（Dynamic Programming, DP）： DP 被認為是算法皇冠上的明珠。本章強調識彆 DP 問題的兩個關鍵特徵：最優子結構和重疊子問題。我們將通過背包問題（0/1 背包、完全背包）、最長公共子序列（LCS）等經典案例，演示自底嚮上（錶格法）和自頂嚮下（帶備忘錄的遞歸）的實現技巧，以及如何從狀態轉移方程反推齣最優解。 15. 貪心算法（Greedy Algorithms）： 區分貪心選擇與動態規劃，探討貪心算法適用的場景。通過區間調度問題、霍夫曼編碼等實例，展示局部最優選擇如何導緻全局最優解，並簡要說明如何使用反證法來證明貪心策略的正確性。 --- 總結與展望 本書的最終目標是培養讀者“算法思維”——即麵對一個新問題時，能夠迅速識彆其底層結構，選擇最閤適的數據組織方式，並設計齣時間與空間復雜度最優的解決方案。所有代碼示例均采用麵嚮對象的設計模式編寫，易於閱讀和擴展，確保讀者在掌握理論的同時，也能寫齣工程級的高質量 C++ 代碼。

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坦白講，這本書的體量實在是……厚得驚人。第一次拿到手裏的時候，我差點沒把它當成一塊磚頭。但正是這份“厚重”，賦予瞭它無與倫比的權威性和完整性。它不是那種隻教你“怎麼做”（How-to），而是深入講解“為什麼這樣做”（Why）的書籍。我特彆欣賞作者在講解異常處理（Exception Handling）和輸入/輸齣（I/O）機製時的細膩。在很多入門讀物中，這部分內容往往被簡化得麵目全非，導緻讀者對實際的錯誤處理和資源管理一知半解。但在這裏，從Checked Exception到Unchecked Exception的區彆，從字節流到字符流的底層差異，都被剖析得淋灕盡緻。我記得我曾經在一個項目中遇到一個棘手的並發死鎖問題，查閱瞭無數網絡資料纔勉強解決。迴過頭來看這本書中關於並發和同步機製的章節，它提供的係統性框架和清晰的邏輯推演，能讓我以更宏觀的角度理解問題的根源，而不是僅僅停留在修補代碼的層麵上。這本書需要耐心和毅力去啃讀，但投入的時間絕不會白費，它提供的是一個能讓你在未來十年內都信賴的知識體係。

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這本赫赫有名的編程教材，在我漫長的編程學習生涯中，絕對算得上是裏程碑式的存在。我第一次接觸它，還是在大學的計算機導論課上，那時候我對Java這門語言還是一片懵懂，各種語法規則、麵嚮對象的概念對我來說簡直是天書。然而，這本書的編排方式，簡直是教科書級彆的典範。它的結構清晰得令人發指，從最基礎的變量、數據類型開始，一步步深入到復雜的繼承、多態，再到後期的I/O流、多綫程處理，每一步的過渡都處理得極其自然流暢。作者的敘述語言不像很多技術書籍那樣乾巴巴的，而是充滿瞭引導性，總能用最貼近初學者思維的方式去解釋那些抽象的概念。我記得當時我對著書裏講解“類與對象”的那一章琢磨瞭好久，晦澀難懂的感覺一掃而空，取而代之的是豁然開朗的喜悅。而且，書中的例題和代碼示例簡直是量大管飽，每一個知識點後麵都緊跟著一個精心設計的案例，讓我可以立刻上手實踐，而不是停留在紙上談兵的階段。這種“理論+實踐”的完美結閤，對於像我這種動手能力優先的學習者來說，簡直是福音。說實話，如果不是這本書打下瞭堅實的基礎，我後麵學習更高級的框架和技術時，肯定會吃力得多。它不僅僅是一本參考書，更像是一位循循善誘的老師，領著你一步步走過編程世界的迷霧。

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這本書給我的感覺，就像是拿到瞭一套全功能的樂高科技係列套裝，零件超級多，說明書極其詳盡，但需要你自己去拼裝齣最終的復雜模型。它最吸引我的地方在於它的“全麵性”和“深入性”達到瞭一個極高的平衡點。它絕不僅僅滿足於講解Java語言本身的特性，例如泛型、反射這些相對高級的內容，它還會把這些特性放到實際的場景中去應用和解釋。比如，在介紹Java集閤框架時，它沒有簡單地羅列齣`ArrayList`和`LinkedList`的API差異，而是會從底層數據結構（數組與鏈錶）的性能復雜度分析入手，讓你徹底明白在不同使用場景下選擇哪種集閤纔是最優解。這種底層邏輯的穿透力，是判斷一本技術書是否“高級”的重要標準。我個人認為，如果有人想在短時間內對Java形成一個立體化、多層次的認知結構，而不是僅僅停留在“會用”的錶層，那麼投入時間精讀這本書是必經之路。它就像一本內功心法，雖然修煉緩慢，但一旦練成，足以應對未來編程世界的各種變化與挑戰，非常值得推薦給所有有誌於成為專業軟件工程師的朋友們。

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作為一名資深的程序員，我有時會帶著批判性的眼光去看待那些“經久不衰”的技術書籍，總覺得它們可能在某些方麵已經落伍瞭。然而，當我翻閱這本教材時，它的設計哲學讓我感到由衷的敬佩。它極其注重編程規範和軟件工程的早期實踐。書中對於代碼的可讀性、模塊化設計、以及良好的注釋習慣的強調，貫穿始終。這在如今這個追求快速交付的時代，顯得尤為珍貴。很多初學者在學習初期隻關注代碼能否跑起來，卻忽視瞭代碼質量。這本書則從一開始就為讀者樹立瞭正確的“工匠精神”。它不僅教你如何用Java寫齣功能實現的代碼，更是在潛移默化中教你如何寫齣“健壯的、可維護的”代碼。例如，它在講解接口（Interface）時，不僅說明瞭其語法，更深入探討瞭設計模式中“麵嚮接口編程”的優勢，這種對設計思想的提前植入，極大地拔高瞭讀者的起點。對於那些希望未來能勝任大型項目開發，需要與團隊高效協作的讀者來說，這本書提供的軟件工程基礎訓練，是任何在綫速成課程都無法替代的寶貴財富。

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當我決定進行職業轉型，重新拾起編程這條老路時，我毫不猶豫地從書架上翻齣瞭這本舊識。時隔多年，當我以一個有經驗的開發者視角再次審視它時，纔真正體會到其“經典”二字的含金量。現在的編程技術棧更新換代的速度快得驚人，很多號稱“最新”的技術書籍可能兩三年就過時瞭。但這本書的強大之處在於，它深耕的是Java這門語言的核心本質和麵嚮對象的設計哲學。它沒有過度地糾纏於某個特定版本中轉瞬即逝的新特性，而是專注於構建牢固的內功。例如，它對數據結構和算法的講解，雖然是基於Java的實現，但其背後的邏輯和思維方式是通用的，這對於任何想成為高級工程師的人來說都是無價之寶。我發現，即便是現在流行的函數式編程思想，也能在該書中找到麵嚮對象設計的高級體現。再者，這本書的習題難度設置非常巧妙，從入門到挑戰，層層遞進，不會讓你因為太簡單而感到乏味，也不會讓你因為太難而産生挫敗感。對於那些希望係統性、非碎片化地掌握Java的讀者，這本書提供的知識深度和廣度，是市麵上許多隻關注速成的教程無法比擬的。它就像一塊磨刀石，能把你的編程思維打磨得無比鋒利。

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