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出版者:中国电力

作者:王莲芝

出品人:

页数:337

译者:

出版时间:2007-10

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787508361307

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深入探索数字时代的基石：计算机科学与信息技术前沿 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，涵盖现代计算机科学与信息技术领域的核心概念、前沿技术及其在各个行业中的实际应用。我们摒弃了基础入门的重复性叙述，直接切入驱动当前数字革命的关键技术栈和理论框架。 --- 第一部分：计算理论与算法的精妙构造 本部分将读者带入计算机科学的底层逻辑，探讨信息处理的数学基础和效率极限。 1. 计算模型与复杂性理论的再审视： 我们将不再停留于图灵机的基本介绍，而是深入分析随机化计算模型（Randomized Computation Models），例如使用蒙特卡洛算法（Monte Carlo）和拉斯维加斯算法（Las Vegas）解决特定NP问题时的性能差异与理论边界。重点探讨交互式证明系统（Interactive Proof Systems），如IP=PSPACE的证明核心思想，以及其对计算能力极限的深刻启示。同时，对量子计算的理论模型（Quantum Computation Theory）进行详尽阐述，包括Qubit的数学描述、量子门操作的酉矩阵性质，以及Shor算法和Grover算法背后的关键数学原理，而非仅仅停留在“量子加速”的表面描述。 2. 高级算法设计与分析： 本章聚焦于解决大规模、高维度问题的尖端算法。内容包括：近似算法（Approximation Algorithms）的设计范式，如使用线性规划松弛（Linear Programming Relaxation）和对偶理论（Duality Theory）来求解难以精确处理的组合优化问题（如旅行商问题的高效近似方案）。深入探讨概率数据结构（Probabilistic Data Structures）的构建，例如Bloom Filters的高级变体、HyperLogLog用于基数估计的数学原理，以及Cuckoo Hashing在冲突解决中的优势。此外，还将详细分析动态图算法（Dynamic Graph Algorithms），特别是在处理大规模社交网络或交通网络中边权动态变化时的实时维护策略与时间复杂度优化。 3. 数学基础的计算应用： 重点探讨离散数学和代数结构在现代密码学和编码理论中的直接应用。分析有限域（Finite Fields，Galois Fields）上的算术运算，及其在BCH码、Reed-Solomon纠错码中的构造与译码过程。对于密码学，深入解析椭圆曲线密码学（ECC）的代数基础——椭圆曲线上的点加运算、Weil配对（Weil Pairing）的数学特性，以及其在数字签名和密钥交换协议中的高效实现机制。 --- 第二部分：系统架构与高性能计算的实现艺术 本部分转向硬件与软件的交汇点，关注如何设计和优化现代计算系统的性能。 4. 现代处理器架构与并行化策略： 超越传统的冯·诺依曼结构，我们探讨非冯·诺依曼架构（Non-Von Neumann Architectures），如内存计算（In-Memory Computing）和神经形态计算（Neuromorphic Computing）的基本单元设计。深入分析指令级并行（ILP）的实现细节，包括乱序执行（Out-of-Order Execution）、分支预测器的精确度分析与改进技术。在并行计算方面，重点讲解异构计算模型（Heterogeneous Computing Models），如CUDA和OpenCL下的内存层次结构优化（全局内存、共享内存、寄存器）对GPU性能的决定性影响，以及如何有效管理缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols）在多核系统中的开销。 5. 操作系统内核的高级机制： 本章深入操作系统设计的心脏地带。探讨虚拟化技术（Virtualization Technologies）的底层原理，如硬件辅助虚拟化（VT-x/AMD-V）如何通过Hypervisor实现对CPU特权级的管理。详细解析现代进程调度算法（Advanced Scheduling Algorithms），例如CFS（Completely Fair Scheduler）的比例分配机制及其对实时任务的影响。关于内存管理，重点分析内存保护和地址翻译（Address Translation）的TLB（Translation Lookaside Buffer）缓存策略和多级页表机制的性能权衡。 6. 分布式系统与容错机制： 本部分聚焦于构建高可用、可扩展的互联网级服务。深入剖析一致性模型（Consistency Models）的演进，从严格一致性到最终一致性，并详细讲解Lamport的逻辑时钟、向量时钟（Vector Clocks）在无共享内存系统中的因果关系捕获。重点分析Paxos算法和Raft协议的领导者选举、日志复制和裂脑（Split-Brain）问题的解决策略。探讨拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerance, BFT）在区块链和安全敏感系统中的应用原理。 --- 第三部分：数据科学、人工智能与前沿应用 本部分聚焦于驱动当前技术浪潮的核心智能技术，强调模型的构建、训练与部署。 7. 深度学习的数学与工程实践： 本书不满足于介绍神经网络的结构，而是深入探讨其优化基础。详细解析反向传播（Backpropagation）的链式法则推导及其在GPU并行计算中的高效实现。重点研究优化器（Optimizers）的演进，如Adam、RMSProp的收敛性分析，以及梯度裁剪（Gradient Clipping）在处理深度网络中的重要性。在模型结构上，深入分析Transformer架构中自注意力机制（Self-Attention）的计算复杂度，以及多头注意力（Multi-Head Attention）如何捕获不同信息子空间。 8. 机器学习的可解释性与鲁棒性（XAI & Robustness）： 随着AI模型在关键决策中的作用增加，透明度至关重要。本章探讨模型可解释性技术（Explainable AI），如LIME（Local Interpretable Model-agnostic Explanations）和SHAP（SHapley Additive exPlanations）的理论基础和应用限制。重点分析对抗性攻击（Adversarial Attacks）的生成机理（如FGSM、PGD），以及防御策略，包括对抗性训练和输入去噪的有效性评估。 9. 信息安全与网络攻防的深度视角： 本部分超越简单的防火墙概念，进入系统安全的核心。详细分析操作系统内核漏洞的利用技术，如Return-Oriented Programming (ROP) 和 JOP (Jump-Oriented Programming) 如何绕过DEP/ASLR保护。在网络安全方面，深入探讨TLS/SSL握手协议的安全性证明、公钥基础设施（PKI）的管理与攻击面。对于新兴领域，剖析模糊测试（Fuzzing）的进化，从无状态到基于Coverage-Guided（如AFL）的定向测试策略及其对软件安全性的深度挖掘能力。 --- 第四部分：信息组织与新兴接口 本部分关注信息如何被高效地存储、检索和与人类及其他系统交互。 10. 数据库系统的事务管理与扩展： 深入研究事务处理（Transaction Processing）的隔离级别（Snapshot Isolation, Serializable）在实际数据库系统（如PostgreSQL/MySQL）中的实现细节与性能影响。探讨NewSQL数据库如何结合NoSQL的扩展性和传统关系型数据库的ACID特性，包括分布式事务协调（如Two-Phase Commit的优化替代方案）。分析列式存储（Columnar Storage）的压缩技术（如Run-Length Encoding, Dictionary Encoding）在OLAP查询加速中的原理。 11. 人机交互（HCI）的前沿界面： 本章聚焦于超越传统键盘鼠标的交互模式。详细分析虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中的六自由度（6DOF）跟踪算法，如SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）在环境建模中的核心挑战和迭代优化。探讨脑机接口（BCI）中信号采集（EEG/ECoG）的预处理技术、特征提取方法，以及如何将高维神经信号映射到控制命令的解码算法。 本书旨在为具备一定计算机基础的学习者提供一个直击前沿、侧重原理与实现的知识框架，是迈向专业研究或高级工程实践的坚实跳板。

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这本《计算机科学导论》的厚度着实让人望而生畏，不过翻开扉页，那种深入浅出的讲解方式立刻抓住了我的注意力。作者显然对如何将复杂的理论概念转化为易于理解的语言有着独到的见解。书中对冯·诺依曼架构的阐述，不仅仅停留在概念层面，还配有大量精妙的图示，让我这个初学者也能清晰地描绘出CPU、内存和I/O设备之间的数据流转过程。尤其是关于算法分析那一章，作者没有直接抛出大 O 记法，而是通过一个排序问题的实际演练，让读者亲身体验不同算法效率上的巨大差异，这种“做中学”的体验非常棒。此外，书中对信息安全基础知识的介绍也相当及时和到位，涵盖了密码学原理的入门介绍以及常见的网络攻击手段，让我对保护个人数据有了一个更具象化的认识，感觉自己仿佛在搭建一个坚实的数字世界防线。这本书的深度足够支撑起一学期的课程学习，绝非走马观花式的简介读物。

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《计算机网络：自顶向下方法》这本书的视角非常独特和直观。它没有像传统教科书那样从物理层开始枯燥地堆砌协议细节，而是选择从用户应用层——比如我们最熟悉的 Web 浏览——开始，一层一层地向下剖析网络协议栈。这种“反向工程”的学习方法，让我能够立刻理解每一层协议存在的意义。当我通过 HTTP 协议的请求和响应过程来学习应用层时，感觉一切都和日常经验挂钩。然后，当学习到 TCP 拥塞控制时，书中通过生动的“慢启动”和“拥塞避免”的比喻，让我清晰地理解了网络是如何自我调节负载的，而不是被一堆复杂的公式淹没。后续对路由选择协议和局域网技术的讲解也非常到位，图文并茂，特别是对 ARP 和 IP 寻址机制的解释，几乎可以让我闭着眼睛在脑海中画出数据包的传输路径。这本书让我对互联网的运作原理从一个模糊的概念，变成了一个清晰、可预测的工程体系。

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这本《数据库系统概念与设计》的价值，在于它不仅仅是一本数据库的工具书，更像是一本关于如何构建可靠信息系统的哲学指南。它从最基础的关系代数开始，循序渐进地引入了 SQL 语言的各个版本特性，包括存储过程和触发器的编写。最精彩的部分在于规范化理论的阐述，作者用生动的反例展示了 1NF、2NF 到 BCNF 的演变过程，让我明白为什么去除冗余数据对于维护数据一致性如此重要。此外，书中对事务的 ACID 特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的讲解非常透彻，尤其是在并发控制这一章，各种锁的粒度、两阶段锁定协议的细节，都被阐述得井井有条。我还惊喜地发现，书中还涉及到了一些新兴的 NoSQL 数据库的概述，虽然篇幅不长，但为我们展望了未来数据库技术的发展方向。这本书的实用性和理论深度完美结合，绝对值得收藏。

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我手里这本《数据结构与算法详解》简直就是我编程路上的“救命稻草”。我之前总觉得算法是个玄乎的东西，看了很多官方文档和教科书都云里雾里，但这本书的写作风格简直是清流。它大量采用了 C++ 语言来实现各种数据结构，每种结构（比如链表、树、图）的实现都被拆解得极其细致，代码块旁边的注释详实得像一位耐心十足的老师在手把手指导。特别让我赞赏的是，它没有陷入纯粹的理论推导，而是紧密结合实际应用场景。例如，在讲解图论时，它不仅解释了 Dijkstra 算法，还用一个城市交通网络优化的例子将最短路径问题变得生动起来，让我一下子明白了为什么我要学习这个算法。书中的习题设计也很有层次感，从基础巩固到挑战思维的难题一应俱全，做完后成就感爆棚。这本书的排版也非常清晰，变量命名规范且一致，阅读体验极佳，强烈推荐给所有想真正掌握数据结构精髓的读者。

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《操作系统原理与实践》这本书，拿到手就感觉分量十足，内容密度非常高。它不像市面上很多教材那样，把内核的复杂性一笔带过，而是真正深入到了进程管理、内存管理和文件系统的核心机制中。比如，在讲解虚拟内存时，作者没有仅仅描述分页和分段的概念，而是详细对比了 TLB（转换后援缓冲区）的作用及其对性能的影响，甚至还探讨了操作系统的调度算法在多核环境下的新挑战。让我印象深刻的是，书中有大量的对比分析，比如 FIFO、LRU、LFU 等页面置换算法的优劣势，通过图表清晰展示了它们在不同访问模式下的表现差异。这本书的难点在于其抽象性，但作者通过穿插一些 Linux 或类 Unix 系统的实际系统调用例子，硬生生地将这些抽象概念“落地”了。对于想成为系统工程师的人来说，这本书提供了扎实的理论基石，读完后看系统底层代码都会感觉清晰许多。

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