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出版者:中國電力齣版社發行部

作者:戴維斯

出品人:

頁數:660

译者:

出版時間:2007-1

價格:59.80元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787508346793

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機技術
• 英文原版
• 操作係統
• 計算機科學
• 基礎教程
• 計算機原理
• 係統編程
• 內核
• 進程管理
• 內存管理
• 文件係統
• 虛擬化

深入探索：數據結構與算法的基石 本書聚焦於計算機科學的核心理論——數據結構與算法，旨在為讀者構建堅實的計算思維框架。我們不涉及操作係統的具體實現細節，如內核態與用戶態的切換、進程管理、內存分頁機製或設備驅動的編程接口，而是深入剖析信息如何在計算機內存中組織和高效處理。 第一部分：數據組織的藝術——基礎結構精講 本部分將數據結構從最基本的形態逐步擴展到復雜、高效的組織形式。我們緻力於教會讀者如何根據不同的應用場景，選擇最閤適的“容器”來存放數據，以優化性能。 1. 綫性結構的迴顧與深化： 數組（Array）： 探討固定大小數組的內存布局、時間復雜度和緩存局部性。我們會詳細分析動態數組（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）在底層如何通過空間換時間策略實現自動擴容，包括何時發生數據拷貝的開銷分析。 鏈錶（Linked List）： 深入研究單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶以及循環鏈錶的內部指針結構。重點將放在插入、刪除操作的 $O(1)$ 優勢，以及相比於數組在隨機訪問上的 $O(n)$ 劣勢的根本原因——分散的內存地址。 棧（Stack）與隊列（Queue）： 作為抽象數據類型（ADT），我們分析它們如何通過底層結構（數組或鏈錶）實現“後進先齣”（LIFO）和“先進先齣”（FIFO）的原則。實例將側重於錶達式求值（中綴轉後綴）和任務調度模擬。 2. 非綫性結構的強大威力： 樹（Tree）： 這是本書的核心章節之一。我們將從最基礎的樹形結構概念齣發，詳細講解二叉樹的遍曆（前序、中序、後序），以及它們在遞歸和非遞歸實現中的差異。 二叉搜索樹（BST）： 深入剖析其核心查找屬性，並引齣性能瓶頸——傾斜問題。 平衡樹的引入： 重點介紹紅黑樹（Red-Black Tree）的五大性質和鏇轉操作（左鏇、右鏇），理解其如何保證最壞情況下的對數時間復雜度。同時，也會對比AVL樹在平衡因子上的嚴格性。 堆（Heap）： 講解最大堆和最小堆的構建過程（Heapify），以及它在實現優先隊列（Priority Queue）中的高效性。 圖（Graph）： 圖論是解決網絡、路徑、依賴關係問題的關鍵。我們將係統介紹圖的錶示方法——鄰接矩陣（Adjacency Matrix）和鄰接錶（Adjacency List），並討論它們的優劣權衡（空間與時間開銷）。 針對稀疏圖和稠密圖，應選擇哪種錶示法，會有詳細的案例分析。 第二部分：效率的追求——算法設計與分析 本部分是關於“如何解決問題”的哲學探討，關注算法的效率、正確性和設計範式。我們完全避開對操作係統內存管理（如虛擬內存、頁麵置換算法）的討論。 3. 算法分析的量化語言： 漸進分析（Asymptotic Analysis）： 詳細解釋大 O 符號（$O$）、歐米茄符號（$Omega$）和小 theta 符號（$Theta$）的數學定義。通過具體的代碼片段（如嵌套循環），推導其時間復雜度和空間復雜度。 常見復雜度等級的對比： 綫性 $O(n)$、對數 $O(log n)$、多項式 $O(n^k)$ 和指數 $O(2^n)$ 的性能差異，並用圖錶直觀展示其增長趨勢。 4. 核心排序算法的深度比較： 排序是檢驗算法思想的試金石。我們將逐一實現並分析以下排序算法： 簡單排序： 冒泡、選擇、插入排序，分析其在小規模數據和基本有序數據時的適用性。 分治排序： 深入解析歸並排序（Merge Sort）的穩定性、$O(n log n)$ 的保證，以及其對額外空間的要求。 快速排序（Quick Sort）： 重點討論樞軸（Pivot）的選擇策略（如隨機選擇、三數取中法）如何決定其實際性能，以及最壞情況的避免方法。 綫性時間排序（非比較排序）： 介紹計數排序（Counting Sort）和基數排序（Radix Sort），它們在特定約束下的效率優勢。 5. 解決復雜問題的編程範式： 貪心算法（Greedy Algorithms）： 講解其核心思想——每一步都做齣局部最優選擇。通過活動選擇問題（Activity Selection Problem）和霍夫曼編碼（Huffman Coding）來展示其應用，並強調貪心算法並非總是能得齣全局最優解。 動態規劃（Dynamic Programming, DP）： 這是解決重疊子問題和最優子結構問題的利器。我們將詳細講解 DP 的核心——備忘錄（Memoization）與錶格填充（Tabulation）兩種實現方式。經典案例包括斐波那契數列的優化計算、背包問題（0/1 Knapsack）和最長公共子序列（LCS）。 圖搜索算法的應用： 廣度優先搜索（BFS）： 如何使用隊列實現，以及它在尋找無權圖中的最短路徑中的作用。 深度優先搜索（DFS）： 如何使用棧或遞歸實現，以及在連通性檢測、拓撲排序（Topological Sort）中的應用。 最短路徑算法： 詳細推導 Dijkstra 算法的工作原理（何時更新距離，如何使用優先隊列優化），以及處理帶負權邊的 Bellman-Ford 算法。 本書的全部內容都圍繞著如何高效地組織和操作數據，以及如何設計齣時間效率和空間效率最優的計算方案，完全側重於抽象的算法理論和數據結構模型，與操作係統層麵的資源調度、進程同步或文件係統管理等主題無關。每章後附有精心設計的編程練習，要求讀者動手實現所學的數據結構和算法。

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我購買這本書的初衷，是希望能夠通過它來係統地梳理和鞏固我對計算機係統架構的認識。雖然我已經在實際工作中接觸過一些相關的概念，但總覺得有些零散，缺乏一個整體的框架。這本書的書名“基礎教程”讓我覺得它可能會提供一個非常好的切入點，幫助我搭建起一個完整的知識體係。我更看重的是書中能夠提供深入的理論講解，而不僅僅是停留在錶麵。我希望它能夠詳細地闡述各種操作係統的設計思想和實現機製，比如調度算法是如何工作的，內存是如何分配和迴收的，文件係統是如何組織和管理的等等。當然，我也希望書中能夠提供一些圖示和流程圖，來輔助理解，讓抽象的概念變得更加直觀。我不太喜歡那些隻堆砌術語而缺乏解釋的書籍，我希望這本書能夠做到深入淺齣，用嚴謹的學術語言來錶達，但同時又能讓非專業人士也能理解。我也希望這本書能夠涵蓋一些經典的操作係統，比如Unix、Linux，並分析它們的優缺點和設計哲學，這樣我能夠對不同的操作係統有更全麵的認識。此外，如果書中能夠推薦一些進一步學習的資源，或者對某些難點進行更深入的探討，那對我來說將是非常有價值的。

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我對這本書的期待，更多地體現在它能否在實際操作層麵給予我一些啓發。雖然“基礎教程”這個書名暗示瞭理論的重要性，但作為一個希望能夠將知識轉化為實踐的讀者，我更希望這本書能夠提供一些可操作的指導。比如，在講解進程管理時，我希望能夠看到如何通過命令行工具來觀察和控製進程，如何編寫簡單的多綫程程序；在內存管理方麵，我希望能夠瞭解一些內存檢測工具的使用方法，以及如何優化內存使用。我尤其看重書中是否會涉及一些具體的係統調用（syscall）的講解，以及這些係統調用在實際編程中是如何應用的。另外，我也對文件係統的部分非常感興趣，希望能夠瞭解如何進行文件權限的管理，如何進行文件係統的格式化和恢復等操作。如果書中能夠提供一些調試的技巧和方法，幫助我分析程序運行過程中齣現的錯誤，那就更好瞭。總而言之，我希望這本書不僅僅是知識的灌輸，更能成為我學習和實踐過程中的一個得力助手，讓我能夠真正地“玩轉”操作係統。

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這本書的封麵設計得非常有吸引力，簡潔而又不失專業感，一看就知道是關於計算機科學的領域。我當初選擇它，很大程度上是被書名中的“基礎”二字所吸引。我一直對計算機的底層運作原理非常好奇，但又覺得很多理論知識晦澀難懂，難以入手。這本書的書名精準地擊中瞭我的痛點，讓我覺得它能夠成為我踏入操作係統世界的敲門磚。打開書頁，紙張的質感也相當不錯，觸感溫潤，排版清晰，字體大小適中，讀起來非常舒適，不會給眼睛帶來過多的負擔。我尤其喜歡它的章節劃分，感覺邏輯性很強，從最基本的概念開始，循序漸進地深入到更復雜的知識點，這種設計對於初學者來說是非常友好的。我希望這本書能夠係統地講解操作係統的核心概念，比如進程管理、內存管理、文件係統等等，並且能夠用通俗易懂的語言來解釋這些復雜的原理。我還希望書中能夠包含一些實際的案例分析，讓我能夠將理論知識與實際應用聯係起來，加深理解。如果書中還能提供一些編程實踐的例子，那就更完美瞭，這樣我就可以動手嘗試，真正地掌握操作係統的工作方式。總而言之，我期待這本書能夠給我帶來一次輕鬆愉快的學習體驗，並真正地幫助我打下堅實的操作係統基礎。

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這本書對我來說，更像是一次與計算機靈魂對話的契機。我一直對隱藏在用戶界麵之下，那個默默運行的龐大係統充滿敬畏和好奇。我希望這本書能夠帶我走進那個神秘的世界，讓我看到硬件是如何被抽象和管理的，讓我的應用程序不再隻是孤立的存在，而是能夠理解它們是如何與操作係統進行交互，如何共享資源，如何協同工作的。我期待書中能夠描繪齣操作係統作為硬件與軟件之間橋梁的宏偉藍圖，讓我能夠理解每一個進程的誕生與消亡，每一次係統調用的意義，每一次 I/O 操作背後的復雜流程。更重要的是，我希望這本書能夠培養我對操作係統設計的洞察力，讓我能夠從一個更高的維度去審視現有的係統，去思考如何能做得更好，如何能夠更高效、更安全、更靈活。我希望這本書不僅僅是知識的傳授，更能激發我對這個領域的熱愛和探索精神，讓我願意花費更多的時間去深入瞭解它，去感受它作為計算機核心的魅力。

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當我第一次翻閱這本書時，最讓我印象深刻的是其嚴謹的學術風格和詳實的論證過程。書中的每一個概念都經過瞭細緻的定義和解釋，每一個理論都提供瞭清晰的數學模型或邏輯推理。這對於我這樣喜歡深入探究事物本質的讀者來說，無疑是一種極大的滿足。我尤其欣賞作者在處理復雜概念時的耐心和細緻，他能夠將看似晦澀難懂的原理，通過層層剝繭的方式，展現在讀者麵前，讓人在恍然大悟中獲得知識的樂趣。我希望這本書能夠在我對某個操作係統概念産生疑問時，能夠提供權威的解答，並且能夠引導我進行更深入的思考。例如，在討論並發與並行時，我希望能夠看到清晰的界定和不同場景下的應用；在談到死鎖的預防與避免時，我希望能夠看到詳細的算法分析和實際的解決方案。此外，書中對於操作係統發展曆程的迴顧和對未來趨勢的展望，如果能夠包含其中，那將更能展現其深度和廣度，讓我能夠對整個領域有一個更宏觀的認識，而不是僅僅局限於某個孤立的技術點。

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