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出版者:武汉工大

作者:张江陵

出品人:

页数:242

译者:

出版时间:2002-12

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787562918783

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 逻辑设计
• 计算机组成原理
• 数字系统
• 布尔代数
• 组合逻辑
• 时序逻辑
• FPGA
• Verilog
• VHDL

编程炼金术：深入理解Python数据结构与算法 书籍定位： 本书旨在为有一定编程基础的读者提供一套系统、深入的现代编程语言（以Python为例）核心数据结构与算法的设计原理、实现细节及应用优化策略。它超越了基础语法教学，聚焦于如何高效地组织数据和解决复杂计算问题的艺术与科学。 目标读者： 具备Python语言基础，希望系统提升算法思维、优化程序性能，并为准备高级技术面试或从事底层系统开发打下坚实基础的开发者、计算机专业学生及数据科学爱好者。 --- 第一部分：数据组织的基石——基础结构与内存视角 (约 400 字) 本篇深入剖析程序运行的物理基础——内存管理和基本数据结构的底层实现。我们不再将数组和链表视为抽象概念，而是探讨它们在固定/动态内存分配中的具体形态。 1. 内存模型与抽象层： 首先，我们将回顾现代计算机的存储层次结构（寄存器、缓存、内存、磁盘），解释缓存命中率对程序性能的决定性影响。随后，深入讲解Python对象在C语言层面是如何被引用计数和垃圾回收机制管理的。 2. 序列容器的深度解析： 我们将详细对比动态数组（如`list`）的伸缩机制（amortized analysis），解释其动态扩容的常数因子代价。同时，探讨元组（`tuple`）的不可变性带来的编译期优化潜力。 3. 散列的魔力与陷阱： 核心章节将聚焦于哈希表（`dict`和`set`）。不只是介绍查找复杂度为O(1)，而是深入研究冲突解决策略（开放寻址法、链地址法），Python如何选择哈希函数（如 SipHash），以及当负载因子（Load Factor）超过阈值时，表是如何进行重新哈希（rehashing）和内存重构的。 --- 第二部分：结构化思维与复杂数据建模 (约 550 字) 这一部分将从抽象数据类型（ADT）出发，构建解决非线性、层级化问题的工具箱，强调结构设计如何影响算法选择。 1. 栈与队列的工程应用： 基础结构的实际落地。我们将讲解栈（Stack）如何用于递归的迭代化（如深度优先搜索的显式实现），以及队列（Queue）在并发编程中的应用（如生产者-消费者模型）。特别是，会详细剖析双端队列（Deque）在滑动窗口最大值问题中的高效应用。 2. 树形结构的演进与平衡： 树是处理分层数据的核心。我们从基础的二叉树开始，探讨二叉搜索树（BST）的优势与最坏情况（链表化）。随后，重点讲解自平衡树的必要性，详述红黑树（Red-Black Tree）的旋转与着色规则，以及B树/B+树在数据库索引中的角色。 3. 图论的拓扑构建： 图论是网络、社交关系和依赖关系的数学模型。本书将系统介绍图的表示法（邻接矩阵与邻接表），并着重讲解如何用优先队列（Priority Queue，基于堆实现）优化图算法。 4. 堆结构的精确控制： 不仅仅是实现一个Max Heap或Min Heap，而是深入分析二项堆（Binomial Heap）和斐波那契堆（Fibonacci Heap）在理论上如何通过摊还分析（Amortized Analysis）实现比传统堆更优异的“减小键值”操作，及其在Prim和Dijkstra算法中的实际性能提升。 --- 第三部分：高效算法的设计范式与性能优化 (约 500 字) 本部分专注于解决问题的核心策略，指导读者如何识别问题类型，并选择最高效的计算范式。 1. 分治与合并的艺术： 深入分析归并排序的稳定性与并行性，以及快速排序的平均性能优化（三数取中法、随机化枢轴选择）。探讨Strassen算法在矩阵乘法中的分治应用。 2. 动态规划的建模与状态转移： 将动态规划（DP）视为一种带记忆的递归。我们将通过经典的背包问题、最长公共子序列等案例，教授如何定义状态、确定最优子结构和重叠子问题，并最终实现自底向上的迭代优化，避免递归栈开销。 3. 贪心策略的局限与适用性： 讲解贪心算法的直觉思维，并通过实例（如霍夫曼编码、活动选择问题）论证其局部最优选择如何推导出全局最优解。同时，会明确指出哪些问题（如旅行商问题）不适用贪心算法。 4. 复杂度分析的实战： 教授如何使用渐近记号（大O、Ω、Θ）精确描述算法性能。关键在于，本书将侧重于最坏情况、最好情况和平均情况的分析，以及如何利用主定理（Master Theorem）快速求解分治算法的递归关系式。 --- 结语：超越实现，抵达设计 (约 100 字) 本书的终极目标是培养读者从“实现功能”到“设计高效系统”的思维转变。掌握这些核心数据结构与算法，意味着你不仅知道如何编写代码，更理解代码在机器上的运行机制，从而有能力在资源受限或对延迟要求极高的场景下，做出最优的技术选型和性能决策。这是一个关于计算效率哲学的深度探索。

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这本书的封面设计就足够吸引眼球了，简洁大方，没有那种花里胡哨的图案，只有书名“数字逻辑”几个字，但字体和配色却透着一股专业和沉静。我拿到这本书的时候，首先是被它的纸质震撼到了，不是那种廉价的、泛着黄的纸，而是那种细腻、微黄但又很有质感的纸张，翻阅起来沙沙作响，带着一股淡淡的油墨香，瞬间就让我觉得这是一本值得好好研读的书。书本拿在手里有分量，但又不至于沉重，感觉厚度也刚刚好，不会太薄显得内容仓促，也不会太厚让人望而却步。我迫不及待地翻开了第一页，扉页上印着作者的名字，虽然我不太熟悉，但那种严谨的排版和字体选择，已经让我对作者的专业性有了初步的信心。接着是目录，目录的条理非常清晰，每一章的标题都恰到好处地概括了内容，让我对整本书的知识脉络有了大致的了解。我特意关注了一下目录的编排，感觉它从基础概念循序渐进地展开，然后逐步深入到更复杂的理论和应用，这种结构安排对于初学者来说非常友好，能够有效地降低学习的门槛，而且对于有一定基础的读者来说，也能快速找到自己感兴趣或者需要复习的部分。书的整体装帧也很牢固，我试着用力翻了翻，书页都非常服帖，不用担心读几次就散架。总而言之，从拿到书的那一刻起，这本书就给了我一种“精心之作”的整体印象，让人充满了阅读的期待。

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这本书给我的最深刻的感受就是它的“实用性”和“前瞻性”。它不仅仅是在讲解枯燥的理论，而是将这些理论与实际应用紧密地联系在一起。我特别喜欢书中关于状态机的设计那一章节，作者用非常生动的例子，比如自动售货机、交通信号灯等，来解释状态机的原理和设计流程。让我明白，那些我们日常生活中看似简单的设备，背后都隐藏着如此精妙的数字逻辑设计。而且，书中不仅仅停留在基础的逻辑门，还涉及到了更高级的数字系统设计，比如微处理器的工作原理，以及一些常用的集成电路芯片的介绍，这让我对整个数字世界有了更宏观的认识。更让我感到惊喜的是，书中还提到了EDA（电子设计自动化）工具的一些基本概念，以及在实际设计中如何运用这些工具。虽然没有深入讲解具体的使用方法，但这已经为我打开了一扇新的大门，让我知道未来在该领域还有更广阔的发展空间。读这本书，我感觉不仅仅是在学习一门技术，更是在学习一种解决问题的方法论，一种如何将复杂系统分解、设计、实现的能力。我甚至觉得，这本书的内容对于想要进入IT行业，或者从事电子产品开发的人来说，都是非常有价值的参考。

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读这本书的过程，感觉就像是在一个技艺精湛的老师的引导下，一步步构建起一个严谨而又精妙的知识体系。我尤其欣赏作者的讲解方式，他没有直接抛出晦涩的定义和公式，而是从最基本、最直观的概念入手，比如信号的“高电平”和“低电平”，用非常生活化的比喻，比如开关的“开”和“关”，来帮助我们理解这些抽象的概念。然后，再慢慢引入逻辑门电路，比如AND、OR、NOT门，作者会用很多图示和例子来解释它们的逻辑功能，并且会用不同的方式来表示，比如真值表、逻辑符号图，让我从多个角度去理解同一个概念。更让我惊喜的是，书中还穿插了一些小练习题，这些题目量不大，但却很能检验我是否真正理解了前面的知识点，而且答案的解析也非常详细，能够帮我纠正理解上的偏差。我感觉作者不是在“教”我，而是在“带”我一起探索，这种互动式的学习体验，让我更容易投入其中。当我开始理解那些组合逻辑和时序逻辑电路的设计时，感觉就像是解锁了一项新的思维方式，那些复杂的电路图在作者的梳理下，变得清晰明了，每一个元器件的连接都充满了逻辑的必然性。我还会时不时地回过头去看看前面的章节，发现很多之前觉得“嗯，大概懂了”的地方，现在竟然有了更深刻的认识，这种知识的累积感，让我非常有成就感。

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我对这本书的“结构性”和“条理性”给予高度评价。它不像我之前看过的某些书籍，内容杂乱无章，让人无从下手。这本书的目录设计得非常合理，从最基础的概念开始，逐步深入到复杂的理论和应用，每一章之间都有紧密的联系，就像一条清晰的河流，引我不断向前。作者在讲解时，非常注重逻辑的连贯性，不会出现跳跃性的思维，让读者能够轻松地跟上他的思路。我特别喜欢书中关于“逻辑代数”的部分，作者用非常简洁的语言解释了布尔代数的基本公理和定理，并且给出了大量的例子来演示如何运用这些定理进行逻辑表达式的化简。这对我来说，简直是福音，因为之前我总是对这些公式感到头疼。而且，书中还提供了很多练习题，这些题目不仅能够巩固所学知识，还能够帮助我发现自己理解上的盲点。当我读到关于“门电路”的部分时，感觉就像是在学习 building blocks，每一个门电路都像一个积木，可以用来构建更复杂的逻辑系统。

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这本书带给我的最大惊喜，就是它在讲解理论知识的同时，还注重培养读者的“设计思维”。它不仅仅是在告诉你“如何做”，更是在引导你“如何思考”。我记得在讲解组合逻辑电路设计时，作者并没有直接给出设计流程，而是先让你去分析需求，然后一步步地去提取关键信息，再转化为逻辑表达式。这种“问题导向”的学习方式，让我觉得非常实用。而且，书中还提供了很多“案例分析”，通过对真实电路设计的剖析，让我能够学习到很多“实战经验”。比如，在讲解时序逻辑电路设计时，作者就用了一个非常经典的例子，详细阐述了如何从需求出发，一步步设计出满足要求的电路。这让我觉得，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本“设计指南”。我感觉，读完这本书，我不仅仅掌握了数字逻辑的知识，更重要的是，我学会了一种解决问题的方法，一种设计复杂系统的能力。

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这本书最打动我的地方在于它“循序渐进，由浅入深”的教学方法。作者仿佛是一个经验丰富的老师，深知初学者在学习新知识时的困难，所以他总是在最恰当的时机，用最容易理解的方式来引入新的概念。我记得在讲解组合逻辑电路时，作者并没有一开始就给出复杂的公式，而是先从简单的“与门”、“或门”、“非门”开始，然后逐步过渡到更复杂的逻辑表达式和电路图。而且，书中还用了很多生活中的例子来辅助理解，比如用红绿灯来解释状态机的概念，用组合锁来解释组合逻辑电路的应用。这种方式让学习过程充满了趣味性，而不是枯燥的理论灌输。当我读到时序逻辑电路的部分时，感觉之前的积累派上了大用场，那些关于触发器、寄存器、计数器的知识，在作者的讲解下，变得非常容易理解。而且，书中还提供了一些非常实用的设计技巧和注意事项，这对于我们这些想要动手实践的人来说，简直是福音。我感觉这本书不仅仅是教会了我“是什么”，更是教会了我“怎么做”，这种“授人以渔”的学习体验，让我受益匪浅。

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我之前接触过一些数字逻辑方面的资料，但总感觉有些碎片化，不够系统。而这本书就像是一个完整的故事，从最基础的“0”和“1”开始，层层递进，构建起一个完整而严谨的逻辑世界。作者在讲解时，非常注重逻辑的严谨性，每一个概念的提出都有其明确的定义和推导过程，不会让人觉得突兀。而且，书中大量的图示和例子，让我能够直观地理解那些抽象的逻辑关系。比如，在讲解卡诺图化简时，作者不仅给出了化简的步骤，还配上了详细的图示，让我能够清晰地看到是如何通过圈选来达到化简的目的，这比单纯的文字描述要直观得多。当我读到异步电路和同步电路的比较时，我感觉豁然开朗，之前一直模糊不清的概念，在这本书的清晰讲解下，变得清晰可见。作者对细节的把握也做得非常到位，比如在讲解时序逻辑时，对于触发器的建立时间、保持时间等关键参数的解释，都非常详细，让我意识到在实际电路设计中，这些细节的重要性。这本书的逻辑结构就像一个精密的算法，每一步都环环相扣，让人在不知不觉中，就掌握了复杂的数字逻辑知识。

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这本书的内容组织得非常紧凑，但又不会显得拥挤。每一章都像是一次精彩的旅行，从一个逻辑概念的起点，一路探索到它的应用和衍生。我特别欣赏作者在讲解过程中，对于“为什么”的解释。他不仅告诉我们“是什么”，更重要的是解释了“为什么是这样”。比如，在讲解数制转换时，作者会详细说明不同数制之间的转换原理，而不是简单地给出公式。这种深入的挖掘，让我能够真正理解知识背后的逻辑，而不是死记硬背。而且，书中还穿插了一些历史故事和趣闻，比如关于布尔代数的发展历程，这让我在学习枯燥理论的同时，也能感受到科学的魅力。当我读到关于逻辑电路故障诊断的部分时，感觉自己就像一个侦探，学习如何去分析和解决电路中的问题。这种实践性的内容，让我觉得这本书不仅仅是一本理论书，更是一本“实战手册”。我发现，很多我在实际工作中遇到的问题，在这本书里都能找到解答的思路。

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对于我这样一个对数字世界充满好奇但又缺乏系统知识的人来说，这本书简直就像是打开了一扇通往新世界的大门。我一直对电脑、手机这些神奇的电子设备背后的原理感到着迷，而这本书恰恰能够满足我的这种好奇心。作者用一种非常生动和易于理解的方式，将那些看似高深的数字逻辑概念，变得触手可及。我尤其喜欢书中关于计算机组成原理的那部分内容，虽然它不是这本书的主题，但作者巧妙地将数字逻辑与计算机的运作联系起来，让我明白了CPU是如何工作的，内存是如何存储数据的，这些都让我对我的电子设备有了全新的认识。书中还用了很多历史上的例子，比如图灵机、冯·诺依曼结构等，让我了解了数字逻辑发展的脉络，也感受到了先辈们的智慧。我常常在读完一个章节后，就会迫不及待地去思考，在现实生活中，哪些地方用到了这些原理。这种联系现实世界的学习方式，让我觉得非常有趣，也让我对未来的学习有了更多的动力。

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我之前接触过一些数字逻辑方面的入门书籍，但总觉得它们要么过于理论化，要么过于碎片化，很难形成一个完整的知识体系。而这本书，恰恰弥补了我的这些遗憾。它以一种非常“体系化”的方式，将数字逻辑的知识梳理得井井有条。从最基础的逻辑门电路，到复杂的时序逻辑，再到数字系统的设计，每一个环节都衔接得天衣无缝。我特别欣赏作者在讲解过程中，对于“概念辨析”的严谨性。比如，在讲解“组合逻辑”和“时序逻辑”的区别时，作者就用了很多形象的比喻和图示，让我能够清晰地理解它们之间的差异。而且，书中还提供了很多“进阶阅读”的建议，为那些想要深入研究的读者指明了方向。我感觉，这本书就像一座灯塔，为我指引了数字逻辑学习的道路。当我读到关于“状态机”的设计时，感觉自己就像在玩一个精密的“逻辑游戏”，每一个状态的转换，都充满了乐趣。

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