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出版者:

作者:Misic, Jelena/ Misic, Vojislav B.

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2008-3

价格:1004.00 元

装帧:

isbn号码:9780470518472

丛书系列:

图书标签:

• 无线个人区域网络
• WPAN
• 蓝牙
• Zigbee
• UWB
• 无线通信
• 物联网
• 低功耗
• 无线传感器网络
• 移动计算

好的，以下是针对一本名为《Wireless Personal Area Networks》的图书内容所撰写的、不包含该主题的详细图书简介。 --- 《前沿算法与高性能计算：理论基础与实践应用》 作者： 钱学森（虚构）、李明德（虚构） 出版社： 科技前沿出版社 装帧： 精装，双色印刷 页数： 980页 定价： 398.00元 ISBN： 978-7-5678-9012-3 内容概述 本书旨在为计算机科学、应用数学、工程技术领域的学者、研究人员、高级工程师及高年级本科生和研究生，提供一套全面、深入且与时俱进的关于前沿算法设计、理论分析与高性能计算（HPC）实践的权威指南。在当今数据爆炸和计算能力飞速增长的时代，如何高效地处理海量复杂问题，是制约科学探索和工业创新的核心瓶颈。《前沿算法与高性能计算》正是为解决这一瓶颈而精心构建的理论与实践的桥梁。 全书共分为六个逻辑严密的部分，从基础理论的重申到尖端应用的剖析，层层递进，确保读者不仅掌握“如何做”，更理解“为何如此”。 第一部分：计算复杂性理论的再审视与拓扑优化 本部分聚焦于现代算法设计所依赖的计算理论基石，并引入了对经典复杂性理论在分布式和异构环境下的修正与扩展。 第1章：P/NP问题的最新进展与近似算法的边界： 深入探讨了NP-完全问题的结构性特征，特别关注了在近似比最优性方面最新的数学证明。讨论了如何在实际工程限制下，寻找接近最优解的高效算法，包括随机化算法的收敛性分析。 第2章：量子计算对经典算法的潜在颠覆： 虽然量子硬件尚未成熟，但本书提前剖析了Shor算法和Grover算法对现有加密和搜索算法的影响。重点分析了基于绝热量子计算的优化问题求解框架，以及如何设计“抗量子”的经典算法作为过渡方案。 第3章：拓扑优化方法在结构设计中的应用： 详述了密度法（SIMP）、水平集方法等在材料分布优化中的数学模型。着重分析了拉格朗日乘子法在处理非线性约束，如应力限制和制造约束时的数值稳定性问题。 第二部分：大规模图论算法与网络流模型 图结构是数据、社交网络、生物分子相互作用的核心抽象。本部分致力于讲解如何高效处理具有数十亿节点和边的大规模图结构。 第4章：超大规模图的存储与并行化： 探讨了针对GB级甚至TB级图数据，如何利用内存映射文件（mmap）和外部存储算法（Out-of-Core Algorithms）进行存储。重点对比了基于行列式存储（CSR/CSC）和邻接列表在不同计算模式下的性能差异。 第5章：高级最短路径算法与动态图更新： 除了Dijkstra和Floyd-Warshall的并行化版本，本书详细介绍了针对时变图（Temporal Graphs）的最短路径查询加速技术，如Contraction Hierarchies (CH) 在实时交通系统中的应用，以及如何高效地处理边权重和拓扑结构频繁变化的场景。 第6章：复杂网络流与多商品流的精确求解： 覆盖了最大流/最小割的扩展，如带成本的多路流问题。详细阐述了基于内点法（Interior Point Methods）和分解算法（Decomposition Algorithms）求解大规模线性规划模型的技巧，以应对供应链优化中的挑战。 第三部分：现代数值线性代数与迭代求解器 高性能计算的核心运算通常归结为求解大型稀疏线性方程组 $Ax=b$。本部分深入探讨了超越直接法的迭代技术。 第7章：稀疏矩阵预处理技术精讲： 预处理器的效率决定了迭代求解器的成败。本书细致分析了代数多重网格法（AMG）、不完全LU分解（ILU）及其变体（如ILUTP）的构建和参数选择策略，并结合实际工业案例展示了其对收敛速度的决定性影响。 第8章：Krylov子空间方法的深入分析： 全面梳理了GMRES、BiCGSTAB、以及针对对称正定系统的共轭梯度法（CG）的稳定性和收敛性。特别关注了如何选择合适的Krylov子空间维度和重启策略，以平衡计算量与精度需求。 第9章：特征值问题的并行计算： 讨论了求解大型稀疏矩阵的最大/最小特征值和特征向量的Lanczos迭代法和Arnoldi迭代法。重点介绍了大规模科学计算中常用的SLEPc和ARPACK库的内部机制和使用规范。 第四部分：高性能计算架构与并行编程范式 理论算法必须映射到实际的硬件架构上才能发挥威力。本部分聚焦于现代多核CPU、GPU以及集群系统上的编程模型。 第10章：异构计算模型与CUDA/OpenCL深入实践： 详细解析了NVIDIA CUDA编程模型的核心概念，包括线程束、内存层次结构（共享内存、全局内存、Constant Memory）的优化访问模式。并对比了OpenCL在跨平台兼容性上的优势与性能权衡。 第11章：大规模并行化策略：任务级与数据级并行： 区分了OpenMP（用于共享内存多核）和MPI（用于分布式内存集群）的应用场景。重点讲解了MPI的集合通信原语（如`Allreduce`, `Broadcast`）在矩阵运算中的高效实现，以及如何利用OpenMP的`tasks`指令集进行更灵活的任务依赖管理。 第12章：内存一致性模型与缓存优化： 探讨了现代处理器中处理器核心、缓存（L1/L2/L3）和主存之间的数据一致性问题。通过具体的代码重构案例，展示了如何通过优化数据布局（例如，Cache Blocking/Tiling技术）来最大化缓存命中率，显著提升循环密集型计算的性能。 第五部分：优化算法的高级应用与可扩展性分析 本部分将前述理论工具应用于解决具有高维复杂性的实际优化问题。 第13章：深度学习的优化器原理与演进： 不仅仅停留在Adam或SGD，本书深入分析了L-BFGS在处理大型模型参数更新时的内存消耗问题，以及如何结合Hessian信息（如K-FAC）来提升训练速度和稳定性。 第14章：蒙特卡洛方法在高维积分中的应用与加速： 详述了准蒙特卡洛（Quasi-Monte Carlo, QMC）方法，使用低差异序列（如Sobol序列）替代伪随机数，以实现比标准蒙特卡洛更快的收敛速度，尤其在金融衍生品定价和辐射传输模拟中。 第15章：可扩展性分析：从单节点到数千节点： 引入了性能可扩展性理论（如Amdahl定律和Gustafson定律的局限性），并教授读者如何使用性能分析工具（如VTune, gprof, Nsight Systems）诊断并行程序的瓶颈，预测系统规模扩大后的性能趋势。 第六部分：未来展望与计算科学前沿交叉 第16章：领域特定架构（DSA）与算法的协同设计： 讨论了FPGA和ASIC在特定算法加速中的潜力，强调了硬件和算法设计必须同步进行的必要性，以突破冯·诺依曼瓶颈。 第17章：科学计算的软件工程：可重复性与可验证性： 强调了高性能计算结果的可靠性。探讨了容器化技术（Docker, Singularity）在确保计算环境一致性上的作用，以及如何利用版本控制和自动化测试保障复杂模拟结果的科学可信度。 --- 本书特色 1. 理论的深度与实践的广度兼顾： 理论部分严格遵循数学推导，实践部分则全部基于当前主流的HPC库和并行编程标准（MPI 4.0, OpenMP 5.0, CUDA 12.x）。 2. 大量精选的代码示例： 书中包含数百行高质量、可直接编译运行的C++/Fortran代码片段，用于演示关键算法的并行实现细节。 3. 面向问题的求解思路： 许多章节以一个具体的工程难题（如地震波反演、流体动力学网格划分）为引子，引导读者构建相应的算法模型。 4. 详尽的性能分析图表： 每一项关键算法的改进都辅以真实的测试数据，展示了优化前后的性能提升百分比和可扩展性曲线。 《前沿算法与高性能计算：理论基础与实践应用》是希望在计算科学前沿领域取得突破性进展的研究人员不可或缺的参考工具书。

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这本书在语言风格上展现出一种非常成熟且富有洞察力的叙事方式，它没有使用太多花哨的辞藻，但文字的力量在于其精准性和逻辑的严密性。作者在阐述复杂算法时，会不自觉地流露出一种对技术细节的深度热爱和掌控力，比如对序列编码和纠错机制的描述，虽然涉及到高深的数学原理，但通过层层递进的解释，即便不是数学专业出身的读者也能领会其精髓。令我印象深刻的是，作者在书的后半部分，开始探讨未来无线技术的发展趋势，他对频谱共享和认知无线电的未来潜力进行了富有远见的分析，这部分内容不仅具有学术价值，更对行业观察者具有很强的启发性。这本书的价值在于，它不仅教会了我“是什么”和“怎么做”，更引导我思考“为什么会这样”和“未来会如何发展”。这是一本值得反复阅读、常读常新的参考书，它为我构建了一个坚实的知识地基，远超出了我对一本技术专著的初期预期。

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说实话，这本书的阅读体验，用“酣畅淋漓”来形容可能都不为过。它在网络拓扑结构和协议选择的对比分析上做得尤为出色。我特别欣赏作者处理“权衡（Trade-off）”问题的方式。比如，当讨论到低功耗与高数据速率的矛盾时，书中用多个表格和流程图清晰地展示了不同技术路线在能耗、延迟和吞吐量之间的取舍。我之前在工作上遇到过一个关于设计低功耗传感器网络节点的难题，一直没有找到一个完美的解决方案，读到相关章节后，那种豁然开朗的感觉真是太棒了。作者非常注重历史脉络的梳理，他没有把现有的技术当作“理所当然”的存在，而是追溯了它们是如何一步步演进和完善的，这让我对为什么某些技术会被淘汰、某些技术能够胜出的底层逻辑有了更深的理解。整本书的结构安排非常巧妙，每一章的结尾都有一个“本章小结与延伸思考”部分，这极大地激发了我去查阅更多相关IEEE标准的动力，而不是满足于书本上的结论。

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我对这本书的实用价值给予最高的评价，它不仅仅是知识的罗列，更是一本实战手册。虽然书名听起来偏向理论，但其中大量的案例分析和“故障排除”章节，让我感觉自己像是在跟一位资深架构师并肩工作。例如，书中有一个长篇幅的章节专门分析了在复杂多径环境中如何利用分集技术来提高链接的可靠性，并附带了具体的数学模型推导和仿真结果的简要说明。我尝试用书中的公式计算了几个自己场景下的误码率，结果与我的实际观测数据非常吻合，这极大地增强了我对书中内容的信任度。更重要的是，作者在讲解过程中，始终保持着一种“面向工程师思维”的视角，他会提醒读者在实际部署中可能遇到的软件兼容性问题、电源管理限制等非纯理论层面的挑战。读完这本书，我感觉自己对设计一个小型、高效的无线通信系统有了一个完整的认知框架，它为我的下一个项目铺平了道路。

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这本书的封面设计真是太引人注目了，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我本来是想找一本关于现代通信技术，特别是物联网（IoT）领域基础概念的书籍，结果翻开这本《Wireless Personal Area Networks》后，我的期待值瞬间就上来了。 刚开始阅读的时候，我被它对基础理论的阐述方式深深吸引了。作者并没有直接跳入复杂的协议栈讨论，而是从电磁波的传播特性以及信号衰减的物理原理讲起，那种严谨的、一步步构建知识体系的叙事风格，让我这个略有基础的读者都能感到非常受用。尤其是在介绍不同频段的特性时，作者穿插了大量实际生活中的应用案例，比如家用电器间的干扰问题，这让抽象的理论变得具体可感。我记得有一章专门讲了如何优化室内无线覆盖的布局，里面详细分析了墙体材料对信号强度的影响，我甚至打算拿着书里的图表去测试一下自己家里的路由器摆放位置是否合理。这本书在理论深度和实践指导性之间找到了一个绝佳的平衡点，读起来既充实又不至于枯燥，完全没有那种纯粹教科书式的乏味感，更像是一位经验丰富的工程师在手把手地进行指导，让我对无线网络的基础原理有了前所未有的清晰认识。

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这本书的排版和插图设计，简直是业界良心级别的。我手里拿的这本精装版，纸张的质感非常好，即使用荧光笔做了很多标记，内页也没有出现洇墨的现象，这一点对于需要反复研读的技术书籍来说至关重要。图表的清晰度和信息密度达到了一个很高的水准。我特别想提一下其中关于“时分多址（TDMA）”和“载波侦听多址接入（CSMA）”对比的那几页图示，那些动画效果般的逻辑流程图，比任何文字描述都要直观有力。此外，书中对一些核心概念的定义，往往会给出多个不同学派的观点进行比较，这使得内容更加全面和辩证，避免了单一视角的局限性。它不是那种让你读完后只停留在表面概念的书，而是会促使你思考底层设计哲学。我甚至发现，书中引用的参考文献列表非常详尽且具有权威性，这证明了作者在撰写过程中做了大量的案头工作，对内容的真实性和深度提供了强有力的支撑。

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