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出版者:清华大学

作者:陈志云

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2007-10

价格:29.50元

装帧:

isbn号码:9787302156413

丛书系列:

图书标签:

• 计算机应用
• 大学教材
• 计算机基础
• 办公软件
• 编程入门
• 信息技术
• 高等教育
• 技能提升
• 实践教学
• 数媒基础

计算机科学核心概念与现代编程实践 图书简介 本书旨在为计算机科学初学者和希望系统性夯实基础的专业人士提供一个全面而深入的学习路径。我们专注于构建扎实的理论基础，并将其无缝对接至当今业界主流的编程范式和技术栈。本书的叙事结构遵循“理论先行，实践驱动”的原则，确保读者不仅理解“如何做”，更能深刻领悟“为何如此”。 第一部分：计算的基石——理论与逻辑 本部分将带领读者进入计算机科学的逻辑殿堂，探讨一切计算活动的底层原理。 第一章：信息论与数制系统 我们将从最基本的概念——信息——入手，探讨信息量化、编码的原理，以及香农的信息论对现代通信和数据压缩的深远影响。重点剖析二进制、八进制、十六进制等不同数制在计算机系统中的作用，并深入讲解定点数和浮点数的表示方法（如IEEE 754标准），揭示精度限制和溢出问题的根源。通过大量的实例练习，读者将能够熟练地在不同数制间进行转换，并理解数字表示的内在局限性。 第二章：布尔代数与数字逻辑设计 逻辑是计算机的灵魂。本章详细阐述布尔代数的基本公理、定理和卡诺图化简方法。我们将由浅入深地构建基本的逻辑门（与、或、非、异或），进而设计组合逻辑电路（如加法器、多路选择器、译码器）和时序逻辑电路（如触发器、计数器、寄存器）。通过对这些基本逻辑单元的掌握，读者将对硬件层面的数据处理过程有一个清晰的认识。 第三章：算法分析与数据结构 本章是理解高效程序设计的核心。我们首先介绍算法设计的基本思想（如分治法、贪心算法、动态规划），并严格定义渐近时间复杂度和空间复杂度（大O、大Omega、大Theta表示法）。随后，我们将系统性地学习核心数据结构：线性结构（数组、链表、栈、队列）、非线性结构（树，特别是二叉搜索树、平衡树AVL/红黑树、B-树）以及图结构。每种数据结构都将配以C/C++或Python的实现示例，重点分析其在不同操作下的性能表现。 第四章：计算理论基础 本部分深入探讨计算机的能力边界。我们将介绍有限自动机（DFA/NFA）、正则表达式，并逐步过渡到更强大的计算模型——图灵机。通过对判定问题和可判定性的讨论，读者将接触到P类和NP类问题，理解P vs NP问题的哲学和实际意义。这为读者理解复杂性理论和算法局限性奠定了坚实的理论基础。 第二部分：系统与架构 本部分将目光投向程序如何在实际的硬件平台上运行，涵盖从指令集到操作系统的核心知识。 第五章：计算机组成与体系结构 本章剖析现代冯·诺依曼架构的细节。内容涵盖CPU的结构（控制器、运算器）、指令集架构（RISC与CISC的对比）、数据通路设计。我们将重点分析流水线技术（及其冒险问题）和指令级并行（ILP）的优化策略。存储器层次结构是本章的重中之重，深入探讨缓存的工作原理（映射方式、替换策略、写回/直写策略），解释为什么内存访问速度是程序性能的关键瓶颈。 第六章：汇编语言与底层编程 为了真正理解程序执行过程，本章引入了基于典型处理器（如x86或ARM）的汇编语言。我们将学习寄存器、内存寻址模式和基本指令集。通过将高级语言代码反编译对照汇编代码，读者可以直观地看到函数调用约定、参数传递和栈帧的实际操作过程，这是理解调试、系统调用和性能优化的必要步骤。 第七章：操作系统原理 本章系统地介绍操作系统的核心职能。内容涵盖进程与线程管理（进程的生命周期、上下文切换）、处理器调度算法（如FCFS、SJF、优先级调度、时间片轮转），以及并发控制机制（信号量、互斥锁、死锁的预防与检测）。内存管理方面，我们将详细讲解分页和分段机制，并深入探讨虚拟内存与缺页中断的处理流程。文件系统部分则关注其组织结构、存储分配和I/O管理。 第三部分：编程范式与现代软件工程 本部分侧重于如何利用现代编程语言高效地解决实际问题，并关注软件开发的工程化实践。 第八章：面向对象编程（OOP）精要 本章以Java或C++（或Python的OOP特性）为载体，深入探讨OOP的四大支柱：封装、继承、多态和抽象。我们不仅关注语法实现，更强调设计原则——如何通过接口和抽象类实现松耦合。章节会涵盖设计模式（如工厂、单例、观察者模式）的实际应用场景，教授读者如何构建可维护、可扩展的面向对象系统。 第九章：函数式编程基础 为了拓宽读者的思维边界，本章引入函数式编程（FP）的核心理念，主要以Haskell或Scala的概念为参考，但着重讲解FP在主流语言（如JavaScript/Python/Java的新特性）中的实践。关键概念包括纯函数、不可变性、高阶函数、闭包以及递归。读者将学习如何利用函数组合来编写更易于推理和测试的代码。 第十-十章：数据库系统与数据管理 本部分关注数据的持久化和管理。首先，深入讲解关系代数、范式理论（1NF到BCNF），并熟练掌握SQL语言，包括复杂查询、事务管理（ACID特性）和并发控制。随后，介绍NoSQL数据库的兴起背景，对比键值存储、文档数据库和图数据库的适用场景。 第十一章：网络通信基础 本章构建读者对互联网工作方式的整体认知。从OSI七层模型和TCP/IP四层模型入手，详细解析IP寻址、路由选择。重点剖析TCP的可靠传输机制（滑动窗口、拥塞控制）和UDP的无连接特性。最后，介绍应用层协议如HTTP/HTTPS的工作流程，为理解现代Web服务打下基础。 总结与展望 本书的结构设计确保了从抽象的数学逻辑到具体的系统实现，再到软件工程实践的完整闭环。通过严谨的理论推导、恰当的实例分析和对性能瓶颈的深刻洞察，本书致力于培养出具备扎实计算机科学素养的复合型人才，而非仅仅停留在API调用的“代码实现者”。我们相信，对基础原理的深入理解，是应对未来技术变革的最佳准备。

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这部关于大学计算机技术应用的著作，从我一个初次接触系统化计算机知识的读者的角度来看，确实是本厚实的入门砖。它详尽地铺陈了从基础的二进制概念到编程逻辑的构建过程，让我这个对计算机科学一无所知的新手，有了一个清晰的坐标系。书中的图文并茂的解释，尤其是在讲解操作系统的工作原理那一章，将那些原本抽象难懂的内核概念，用生动的比喻和流程图梳理得井井有条。我特别欣赏作者在每章末尾设置的“思考与实践”环节，它不仅仅是简单的知识点复述，更像是一个引导，促使读者动手去尝试、去验证书本上的理论。记得有一次我对着某个数据结构的可视化示例琢磨了很久，最终通过书中的指导成功地在自己的小练习中复现了它的运作机制，那种豁然开朗的感觉，是单纯看教学视频难以体会的。当然，对于一些更前沿或更深入的算法优化，书中只是做了宏观的介绍，这或许是为了保持其作为“应用”而非“理论专著”的定位，但对于渴望深挖的读者来说，可能需要在后续阅读其他专业书籍来弥补这部分略显浅尝辄止的内容。总而言之，作为一本大学入门教材，它无疑是称职且扎实的。

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这本书最让我感到惊喜的是其平衡能力，它成功地在理论的严谨性和实际操作的可行性之间找到了一个绝佳的平衡点。它不是一本纯粹的数学公式堆砌的教科书，也不是一本浮于表面的“速成秘籍”。作者似乎深谙大学教学的节奏，总是在关键时刻引入一个现实世界的案例来锚定前述的抽象概念。例如，在讲解了离散数学中关于图论的基础知识后，紧接着就展示了如何利用这些理论来解决社交网络中的路径查找问题，这种紧密的联系让学习动机持续在线。对于像我这样对技术抱有好奇心，但又害怕被复杂数学推导劝退的学生来说，这本书无疑是一剂强心针。它提供了一个足够坚实的基石，让人敢于迈出下一步的探索。唯一感觉稍微不足的是，在面对并行计算和GPU编程的兴起时，书中的内容显得略微有些滞后，这方面的介绍只是触及了皮毛。但考虑到本书的定位和出版时间，它所提供的基础知识框架，无疑是面向未来任何计算领域深造的必要前提，绝对是大学期间不可或缺的一本参考书。

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阅读这本书的过程，与其说是在学习知识，不如说是在经历一场由浅入深的思维训练。它对于“应用”二字的诠释非常到位，大量篇幅都聚焦于如何将理论知识转化为解决实际问题的工具。比如在数据库管理系统的章节中，作者并没有仅仅罗列SQL的语法，而是设计了一系列贴近校园生活或小型企业管理的案例，引导读者思考如何构建合理的数据模型，如何编写高效的查询语句来应对并发访问。这种“以用促学”的模式，极大地激发了我对编程的热情。我发现自己不再是被动地接受信息，而是主动地去寻找更优的解决方案。书中对于网络协议部分的阐述尤其值得称赞，它巧妙地将OSI七层模型与我们日常使用的浏览器访问网页的过程结合起来，使得TCP/IP协议栈不再是枯燥的定义堆砌，而是活生生的网络交互场景。唯一的遗憾是，在涉及最新的云计算或大数据处理框架时，篇幅稍显保守，新技术的迭代速度远超书籍的出版周期，这可能是所有应用型教材都面临的共同困境。不过，奠定坚实的网络基础，让我有信心去快速掌握任何新的云端技术栈。

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这本书给我的整体印象是结构严谨，逻辑链条清晰，像是一张精心绘制的大学四年计算机学习路线图。它没有被那些花哨的、转瞬即逝的技术热点所干扰，而是将重点放在了那些历经时间考验的核心概念上，比如冯·诺依曼架构、面向对象的基本思想以及离散数学在算法中的基础应用。这种对基础的坚守，使得这本书具有极强的“保质期”，即使几年后技术环境发生巨变，其核心思想依然是指导性的灯塔。特别是作者在讲解面向对象编程时，对于封装、继承和多态这三大支柱的论述，深入浅出，通过多个相互关联的例子层层递进，避免了初学者常犯的将概念混淆的错误。我特别喜欢它对软件工程基本流程的介绍，尽管篇幅不长，但它让我第一次意识到，写代码不仅仅是敲键盘，更是一个需要规划、设计、测试和维护的系统工程。如果说有什么可以改进的地方，那就是在排版上，某些复杂的流程图如果能采用更鲜明的配色或更精细的线条区分，阅读体验或许能再提升一个档次，但瑕不掩瑜，它绝对是帮助我打牢基础的得力助手。

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从一个习惯了碎片化学习的读者的角度来看，这部《大学计算机技术应用》提供了一种难得的、沉浸式的、系统的知识体系构建体验。它迫使我放慢速度，去理解每一个技术名词背后的“为什么”，而不是仅仅停留在“是什么”。书中对于编译原理的简化处理，虽然牺牲了一定的深度，但却非常精准地把握了大学非专业学生的认知边界，它成功地搭建起源代码到机器码转换的桥梁，让我对程序的执行机制有了宏观的把握。我发现，当我理解了编译器的工作流程后，再去阅读那些看似高深的调试日志时，其含义就不再是随机的字符组合，而是可以被解读的系统反馈信息了。书中对信息安全基础的介绍也很有启发性，它没有过度渲染黑客的神秘感，而是以一种防御性的视角，普及了常见的攻击手段和基本的防护措施，极大地提高了我的数字安全意识。如果说要挑剔，我对书中对特定编程语言的范例选择略有微词，或许加入更多跨语言的对比，能更好地展示不同编程范式之间的优劣权衡，不过这已经是更高层次的探讨了。

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