Computer Science Illuminated

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出版者:
作者:Dale
出品人:
页数:213
译者:
出版时间:2004-1
价格:$ 21.41
装帧:
isbn号码:9780763726249
丛书系列:
图书标签:
  • 论述
  • 美国
  • N
  • IT
  • @kindle
  • 2015
  • 计算机科学
  • 导论
  • 编程
  • 数据结构
  • 算法
  • 计算机网络
  • 操作系统
  • 数据库
  • 人工智能
  • 计算思维
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具体描述

How This Book Can" Help You Learn Computer Science

All of us have different learning styles. Some of us are visual learners, some more auditory, some learn

better by doing an activity. Some students prefer to learn new material using visual aids. Some learn

material better when they hear it in a lecture; others learn it better by reading it. Cognitive research has

shown that no matter what your learning style, you will learn more if you are actively engaged in the

learning process.

The Student Lecture Companion will help you learn by providing a structure to your notes and letting

you utilize all of the learning styles mentioned above. Students don t need to copy down every word

their professor says or recopy their entire textbook. Do the assigned reading, listen in lecture, follow the

key points your instructor is making, and write down meaningful notes. After reading and lectures,

review your notes and pull out the most important points.

The Student Lecture Companion is your partner and guide in note-taking. Your Companion provides

you with a visual guide that follows the chapter topics presented in your textbook, Computer Science

Illuminated, Second Edition. The main topics covered in the lectures are listed in the Table of Contents.

No more skimming through chapter after chapter trying to find the term you need to understand! If

your instructor is using the PowerPoint slides that accompany the text, this guide will save you from hav-

ing to write down everything that is on the slides. There is space provided for you to jot down the terms

and concepts that you feel are most important to each lecture. By working with your Companion, you

are seeing, hearing, writing, and, later, reading and reviewing. The more times you are exposed to the

material, the better you will learn and understand it. Using different methods of exposure significantly

increases your comprehension.

算法的奥秘与计算的基石 书名:算法的奥秘与计算的基石 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角,探索计算机科学的理论核心与实践应用,重点聚焦于算法设计、数据结构、计算复杂性理论以及现代计算范式。我们不满足于对现有技术的简单罗列,而是致力于揭示驱动现代信息技术运转的底层逻辑和数学原理。 第一部分:计算的理论基础与形式化 本部分将回溯计算机科学的哲学根基,探讨“什么是计算”这一根本性问题。 第一章:可计算性与图灵模型 本章将详细介绍艾伦·图灵的贡献,从最初的纸带理论模型出发,构建一个形式化的计算框架。我们将深入分析图灵机的工作原理、其表达能力以及局限性。重点讨论停机问题(Halting Problem),证明某些问题是不可判定的(Undecidable)。我们将引入$lambda$演算作为另一种等价的计算模型,并阐述丘奇-图灵论题(Church-Turing Thesis)在理论计算机科学中的核心地位。此外,还会探讨递归函数论与有限状态自动机(Finite Automata)在识别正则语言中的作用,为后续的编译原理打下基础。 第二章:计算复杂性理论的疆界 理解算法的效率至关重要。本章将建立一套严谨的框架来衡量算法的资源消耗。我们将详细阐述渐近记号(大O、$Omega$、$Theta$),并分析常见排序和搜索算法的复杂度。核心内容聚焦于时间复杂度和空间复杂度。我们将构建复杂性类(Complexity Classes)的层级结构,重点解析P类问题(多项式时间可解)与NP类问题(多项式时间可验证)之间的关系。著名的P对NP问题将被置于核心地位进行探讨,分析其对密码学和优化问题的深远影响。我们将引入NP-完全(NP-Complete)的概念,并介绍如何利用归约(Reduction)证明一个新问题的困难性,例如可满足性问题(SAT)的结构。 第二部分:高效算法设计与数据结构 本部分是本书的核心实践部分,涵盖了从基本构造块到高级优化策略的所有关键算法范式。 第三章:核心数据结构与抽象 数据结构是算法的骨架。本章将系统性地介绍和比较各种数据组织方式。从基础的数组、链表、栈和队列开始,我们将深入探讨树结构:包括二叉搜索树(BST)、平衡树如AVL树和红黑树的旋转与维护机制,以及在数据库和文件系统中广泛应用的B树和B+树。此外,还将详尽分析哈希表的冲突解决策略(开放寻址法与链地址法),并探讨堆(Heap)结构在优先级队列实现中的关键作用。 第四章:分治、贪心与动态规划 本章专注于三种最强大的算法设计范式。 分治法(Divide and Conquer):通过实例分析快速排序和归并排序的效率提升,以及Strassen矩阵乘法的优化思想。 贪心算法(Greedy Algorithms):探讨其在霍夫曼编码、最小生成树(MST)问题(如Prim和Kruskal算法)中的应用,并着重分析贪心策略适用的条件与局限性。 动态规划(Dynamic Programming, DP):作为解决重叠子问题和最优子结构问题的利器,我们将通过背包问题、最长公共子序列和矩阵链乘法等经典案例,详细解析自底向上(Bottom-up)和自顶向下(Top-down with Memoization)的实现技巧和状态转移方程的构建。 第五章:图论算法的深度探索 图结构是建模复杂关系系统的基石。本章将聚焦于图算法的效率和应用。 图的遍历:深入剖析深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)在连通性判断、拓扑排序和寻找路径中的应用。 最短路径问题:详述Dijkstra算法(处理非负权重边)和Bellman-Ford算法(处理负权边并检测负环)的原理与效率。对于所有顶点对最短路径,将详细讲解Floyd-Warshall算法的动态规划思想。 流网络理论:介绍最大流最小割定理,并深入分析Ford-Fulkerson方法及其高效实现如Edmonds-Karp算法在匹配和网络流问题中的强大威力。 第三部分:高级计算模型与现代挑战 本部分将视角扩展到更专业、更前沿的计算领域。 第六章:概率算法与随机化 在面对NP-Hard问题或需要极高概率正确性的场景时,随机化算法展现出独特优势。本章将介绍Monte Carlo算法和Las Vegas算法的区别与应用。我们将详细分析Karger算法在最小割估计中的随机选择过程,以及Miller-Rabin素性测试在密码学中的关键作用,探讨如何通过增加迭代次数来控制错误的概率。 第七章:并行计算与分布式算法基础 随着摩尔定律的放缓,并行化成为提升性能的主流方向。本章将探讨如何设计算法以适应多核和分布式环境。我们将引入PRAM模型作为并行算法的理论抽象工具。重点分析并行排序算法(如并行归并)的效率,并初步探讨MapReduce范式在处理超大规模数据时的思想框架,理解一致性(Consistency)与可用性(Availability)在分布式系统中的权衡(CAP理论的理论基础)。 第八章:密码学:信息的安全保障 本章将从算法的角度剖析信息安全。我们将从单向函数的特性出发,构建现代密码系统的理论基础。详细解析RSA算法的数学原理(基于大数因子分解的困难性),并探讨Diffie-Hellman密钥交换的安全性。在对称加密方面,我们将分析DES/AES的设计原理,并讨论哈希函数在数据完整性验证中的不可替代的作用。本章将强调,密码学的强度直接依赖于底层数学问题的计算难度。 总结 本书通过严谨的数学推理和大量的实例分析,构建起一座连接理论基础与工程实践的桥梁。读者在完成本书的学习后,将不仅掌握解决特定问题的工具,更能理解不同算法范式背后的思想精髓,从而具备对任何新计算问题进行高效建模和优化设计的深厚功底。本书面向具备扎实离散数学和初步编程经验的计算机科学学生、工程师及研究人员,旨在成为他们深入理解计算艺术的必备参考。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一个对计算机图形学和人工智能领域特别感兴趣的学生,我一直希望找到一本能够为我提供全面背景知识的书籍,《Computer Science Illuminated》在这方面做得非常出色。它在介绍一些前沿领域时,能够巧妙地将它们与基础的计算机科学概念联系起来,让我理解这些高深技术背后的逻辑。例如,在讲解神经网络时,它并没有直接跳到复杂的数学模型,而是先从逻辑运算和算法的基本原理讲起,让我能够理解神经网络的运作是如何建立在这些基础之上的。这本书的价值在于,它不仅教会了我“是什么”,更教会了我“为什么”。它让我对计算机科学有了更宏观的认识,也为我日后深入研究特定领域提供了坚实的地基。

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《Computer Science Illuminated》这本书的优点不仅仅在于其内容的深度和广度,更在于其传递知识的方式。作者似乎非常注重培养读者的批判性思维和解决问题的能力,而不是仅仅灌输知识点。书中设置了大量的思考题和练习,这些题目设计得非常巧妙,能够引导我主动去探索和思考,而不是被动地接受信息。每当我完成一个练习,都会有一种豁然开朗的感觉,仿佛自己又攻克了一个小小的难关。而且,这本书的排版和设计也相当用心,清晰的章节划分、醒目的标题、以及恰到好处的图文结合,都让阅读过程变得轻松愉快。它不仅仅是一本书,更像是一位耐心的导师,指导我一步步走上计算机科学的学习之路。

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作为一名刚开始接触计算机科学的学生,我一直在寻找一本能够清晰地引导我入门的书籍,而《Computer Science Illuminated》恰好满足了我的需求。这本书的内容设计非常人性化,它不是那种上来就抛给你一堆抽象概念和枯燥代码的书。相反,它从最基础的概念讲起,循序渐进,就像一位经验丰富的老师,耐心地为我解释每一个知识点。我特别喜欢它在介绍算法时,不仅仅是给出伪代码,而是结合了大量的图示和生动的比喻,让原本可能令人望而生畏的算法变得易于理解。例如,在讲解排序算法时,作者用了非常形象的类比,让我能够直观地感受到不同算法的效率差异。而且,这本书的语言风格非常吸引人,读起来一点都不费力,甚至有时会让我忘记自己是在学习,而是在阅读一本引人入胜的故事书。它成功地激发了我对计算机科学更深层次的探索欲望。

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坦白说,在阅读《Computer Science Illuminated》之前,我对计算机科学的认知停留在一些零散的、不成体系的碎片上。这本书就像一束光,照亮了那些我一直迷茫的角落。作者在写作时,仿佛站在一个初学者的角度,预见到了我们可能会遇到的困惑,并提前准备好了详尽的解答。无论是关于二进制表示法、逻辑门电路,还是复杂的图论概念,作者都能够用一种非常直观、易于接受的方式呈现出来。我尤其喜欢它对不同编程范式的介绍,它不仅仅是罗列出不同范式,而是深入剖析了它们的优缺点以及适用场景,这对于我选择未来的学习方向非常有帮助。这本书为我打下了坚实的理论基础,让我在面对更深入的学习时,不再感到无所适从。

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这本书简直是为我这种对编程和计算机底层运作原理充满好奇但又缺乏系统知识的人量身定做的。它的结构安排非常合理,从计算的基本原理,到数据结构,再到操作系统和网络,几乎覆盖了计算机科学的各个核心领域。我尤其欣赏作者在介绍复杂概念时所展现出的清晰逻辑和组织能力。它不是将所有信息一股脑地塞给你,而是将它们分解成易于消化的小块,然后逐步构建起一个完整的知识体系。每当我遇到一个难以理解的概念时,翻看前面的章节,总能找到相关的铺垫和解释,这种关联性让我感觉自己是在构建一座知识的大厦,而不是零散地堆砌砖块。而且,书中提供的案例研究也非常贴切,让我能够将理论知识与实际应用联系起来,从而加深理解。

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