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出版者:人民郵電齣版社

作者:葉樹華

出品人:

頁數:342

译者:

出版時間:2006-10-1

價格:29.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787115150042

叢書系列:

圖書標籤:

• 網絡編程
• Socket編程
• TCP/IP協議
• Python網絡編程
• 網絡應用開發
• 服務器開發
• 客戶端開發
• 並發編程
• 多綫程
• 網絡安全

編程思維與算法實踐：從零構建高效能應用 本書聚焦於構建現代軟件係統的核心基石：嚴謹的編程思維模型、高效的數據結構設計以及經典與前沿的算法實現。它不側重於特定網絡協議的API調用細節，而是深入探討如何將抽象的計算問題轉化為高效、可維護的代碼結構。 --- 第一部分：計算思維的基石 本部分旨在奠定堅實的計算科學基礎，培養讀者麵對復雜問題時，能夠迅速將其分解、抽象並用計算邏輯解決的能力。 第一章：抽象的力量——構建模型與數據錶示 在不涉及具體網絡I/O操作的前提下，本章重點探討如何對現實世界或復雜係統進行數學和邏輯上的建模。 狀態機與流程控製的藝術： 如何使用有限自動機（FSA）和Petri網等模型來精確描述和控製程序的復雜流程，尤其是在並發和狀態敏感的環境中，強調狀態轉換的原子性和正確性。 信息壓縮與錶示的原理： 深入理解編碼（如霍夫曼編碼、算術編碼的基礎理論）和校驗（如循環冗餘校驗CRC的數學原理，而非具體庫函數）如何最小化數據冗餘和提高傳輸/存儲效率。 圖論在非網絡問題中的應用： 探討如何將依賴關係、任務調度、依賴解析等問題轉化為圖結構，並使用鄰接矩陣和鄰接錶進行高效存儲。 第二章：數據結構的深度剖析與選擇 本章嚴格區分“如何使用特定語言的數據結構庫”與“數據結構背後的性能權衡”。 樹的平衡機製與動態維護： 重點分析紅黑樹（Red-Black Tree）和AVL樹的鏇轉與再平衡算法的實現細節和時間復雜度保證。討論B樹和B+樹在磁盤I/O優化模型下的結構優勢（此處的“I/O”指文件係統或內存塊讀寫，而非網絡傳輸）。 散列錶（Hash Table）的衝突解決： 詳細對比鏈式法、開放尋址法（綫性探測、二次探測、雙重散列）的優缺點。設計一個具備可伸縮性和抗碰撞能力的自定義散列函數的設計思路。 堆（Heap）結構與優先隊列： 闡述二項式堆（Binomial Heap）和斐波那契堆（Fibonacci Heap）的復雜操作（如閤並、減小鍵值）是如何在理論上優化某些算法性能的，即使在實際應用中較少直接實現。 --- 第二部分：高效算法的實現與分析 本部分專注於算法設計範式，訓練讀者構建齣時間復雜度和空間復雜度都最優的解決方案。 第三章：搜索與排序的性能極限 超越基礎的快速排序和歸並排序，本章關注極端條件下的優化策略。 高級排序算法： 探討計數排序、基數排序如何利用數據特性實現綫性時間復雜度（O(n)）的排序，以及它們在處理特定範圍整數時的優勢。 遍曆策略的優化： 深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS）在樹和圖中的應用，重點討論如何使用迭代深化搜索（Iterative Deepening Search）來平衡內存消耗和搜索深度。 第四章：動態規劃與貪心策略 本章教授如何識彆問題中的最優子結構和重疊子問題，從而使用動態規劃（DP）避免重復計算。 DP的自底嚮上與自頂嚮下實現： 通過背包問題（0/1、完全背包）和最長公共子序列等經典案例，展示狀態轉移方程的推導過程，並討論如何使用記憶化搜索進行優化。 貪心算法的正確性證明： 講解為什麼某些問題可以使用貪心策略，以及如何通過反證法或交換論證法來證明貪心選擇的全局最優性。 第五章：圖算法的核心——路徑與連通性 本章處理圖結構上的計算難題，這是構建復雜信息係統（如知識圖譜、路由模擬）的基礎。 單源最短路徑： 詳細解析Dijkstra算法的鬆弛操作，以及Bellman-Ford算法在存在負權邊環境下的健壯性。 多源最短路徑： 深入Floyd-Warshall算法的動態規劃視角，探討其計算所有節點對最短路徑的原理。 最小生成樹（MST）： 對比Kruskal算法（基於並查集）和Prim算法（基於優先隊列）的性能差異和適用場景。 --- 第三部分：程序設計範式與代碼質量 本部分關注如何將優秀的算法和數據結構轉化為健壯、易於維護的軟件實體，強調設計而非特定技術棧。 第六章：麵嚮對象的精髓與設計模式 討論如何應用麵嚮對象的設計原則（SOLID）來解耦係統組件，提升代碼的可擴展性和可測試性。 核心設計模式的抽象應用： 深入工廠模式、單例模式（及其綫程安全實現）、觀察者模式、策略模式的結構和解決的問題，這些模式是構建復雜業務邏輯的通用模闆。 接口隔離與依賴倒置： 強調接口的設計應關注“能力”而非“實現”，這使得係統對底層技術變更具有彈性。 第七章：並發與並行計算的底層邏輯 本章側重於如何在單機多核架構下安全高效地利用計算資源，完全剝離網絡同步的復雜性，專注於綫程模型本身。 同步原語的精確控製： 詳解互斥鎖（Mutex）、信號量（Semaphore）、條件變量（Condition Variable）的內部機製，以及它們在解決競態條件中的作用。 無鎖數據結構的基礎： 介紹CAS（Compare-and-Swap）操作的原子性保證，以及如何使用它來構建高性能的無鎖隊列或棧。 死鎖預防與檢測： 分析資源請求圖，並介紹銀行傢算法在資源分配中的理論應用。 --- 本書的讀者將獲得一套超越特定語言或框架的通用計算能力，使他們能夠以更深刻的洞察力設計、分析和優化任何領域的復雜軟件係統。

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