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出版者:清华大学出版社

作者:谭浩强

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2000-3-1

价格:22.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302011668

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• 程序设计
• 二级
• 教程
• 计算机
• 编程
• 教材
• 入门
• 基础
• 学习

计算机科学基础与实践：数据结构、算法与现代编程范式 本书面向对计算机科学有浓厚兴趣，希望系统性掌握程序设计核心思想与前沿实践的读者。它旨在构建坚实的理论基础，并结合工业界主流应用，带领读者深入理解计算的本质和高效解决问题的能力。 --- 第一部分：计算的基石——离散数学与逻辑推理 本部分将引导读者建立严谨的数学思维，这是理解复杂算法和系统设计的先决条件。 第一章：集合论与关系代数 集合的本质与运算： 深入探讨集合的定义、子集、幂集，以及并、交、差、笛卡尔积等基本运算的性质与应用。 函数的特性： 介绍单射、满射、双射函数的概念，它们在描述数据映射和保证算法可逆性中的作用。 关系与等价关系： 剖析二元关系、偏序关系，特别是等价关系的定义、性质及其在数据分组和系统抽象中的应用。 第二章：命题逻辑与一阶谓词逻辑 命题演算基础： 学习逻辑联结词（与、或、非、蕴含、等价），真值表分析，以及逻辑等价性的证明方法。 范式与推理规则： 掌握合取范式（CNF）和析取范式（DNF），并熟练运用德摩根定律、蕴含的等价形式进行逻辑简化。 谓词逻辑与量词： 引入个体、谓词、全称量词（$forall$）和存在量词（$exists$），学习如何将自然语言描述准确地转化为逻辑表达式，为形式化验证打下基础。 第三章：图论入门与基础应用 图的基本概念： 深度解析图的定义（有向图与无向图）、边、顶点、路径、环、连通性等核心术语。 特殊图类型： 探讨树、森林、二分图、完全图等重要结构，理解它们在层次结构和资源分配中的模型能力。 图的表示方法： 详细对比邻接矩阵和邻接表在存储效率和操作复杂度上的差异，指导读者根据场景选择最优表示。 --- 第二部分：算法设计与分析的艺术 本部分是本书的核心，专注于如何高效地设计和评估解决问题的步骤。 第四章：算法效率分析与渐近记号 时间与空间复杂度： 理解算法性能的度量标准，区分最好、最坏和平均情况分析。 渐近分析工具箱： 全面掌握大O记号（$O$）、大Omega记号（$Omega$）和大Theta记号（$Theta$），精确描述函数增长率。 常见复杂度模型： 对比线性、对数线性、平方、指数等常见复杂度类别的性能差异，培养对“不可接受”算法的敏感性。 第五章：分治策略与递归思维 递归的本质： 深入理解递归的基础、基线条件（Base Case）的重要性，以及如何避免无限递归。 主定理（Master Theorem）： 系统学习利用主定理快速求解分治算法的复杂度，提升分析效率。 经典分治算法实践： 详述归并排序（Merge Sort）和快速排序（Quick Sort）的机制、优化点及稳定性分析。 第六章：贪心算法与局部最优选择 贪心选择性质的判断： 探讨如何证明一个贪心选择是全局最优解的必要条件，避免陷入局部陷阱。 应用实例解析： 实例讲解活动安排问题、霍夫曼编码（Huffman Coding）的设计与构建，展示贪心算法在信息压缩中的威力。 第七章：动态规划：消除冗余计算 动态规划的要素： 明确最优子结构和重叠子问题是应用动态规划的前提。 自底向上与自顶向下： 掌握记忆化搜索（Memoization）和表格填充（Tabulation）两种实现范式。 经典DP问题集锦： 详细分析最长公共子序列（LCS）、背包问题（0/1 Knapsack）的DP状态定义、转移方程构建及空间优化技巧。 --- 第三部分：数据组织与高效存储 本部分聚焦于数据的组织结构，它们是构建高效软件系统的基础单元。 第八章：线性结构的高级应用 栈与队列的扩展： 不仅限于基础操作，深入探讨双端队列（Deque）和循环队列的应用场景。 链表变体： 比较单向、双向和循环链表的优劣，重点分析其在实现内存管理和缓存机制中的角色。 第九章：树形结构：分层与查找优化 二叉搜索树（BST）： 阐述其核心查找原理，并分析其在最坏情况下的性能退化问题。 平衡搜索树原理： 引入AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的概念，解释旋转操作如何维护树的平衡，确保查找、插入、删除操作均保持 $O(log n)$ 的复杂度。 堆结构与优先队列： 构建最大堆与最小堆，展示堆排序的效率，并将其作为实现高效优先队列的底层机制。 第十章：散列（哈希）技术与冲突解决 散列函数的构造： 探讨优秀散列函数的特性（均匀分布、低碰撞率），并实践除留余数法、平方取中法等。 冲突处理策略： 详细对比链式法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing，包括线性探测、二次探测和双重散列）的实现细节和性能权衡。 负载因子与重哈希： 理解负载因子对性能的关键影响，以及何时需要执行动态重哈希以维护效率。 --- 第四部分：现代编程范式与工程实践 本部分将视角从纯粹的理论算法扩展到面向对象的思维和现代软件工程实践。 第十一章：面向对象编程核心概念回顾与深化 封装、继承与多态的精髓： 强调这些原则在构建可维护、可扩展代码中的作用。 接口与抽象类设计： 探讨如何使用接口（Interface）实现契约式编程，分离关注点，为未来模块替换预留空间。 设计模式的引入： 简要介绍工厂模式、单例模式和观察者模式在解决常见设计问题中的经典应用。 第十二章：文件系统与I/O操作 流的抽象： 区分字节流与字符流，理解数据在内存与外部存储之间传输的机制。 缓冲区的优化： 解释为什么需要缓冲区，以及如何通过调整缓冲区大小来优化磁盘I/O的效率。 序列化与反序列化： 探讨对象状态持久化的技术，为网络传输和持久化存储打下基础。 第十三章：并发基础与线程同步 并发的必要性： 理解多核处理器的架构，以及并发在提升系统响应速度上的潜力。 竞态条件与临界区： 识别多线程环境下的主要风险，明确需要同步保护的代码段。 互斥锁与信号量： 介绍使用互斥量（Mutex）和信号量（Semaphore）进行资源访问控制的基本方法，确保数据一致性。 --- 本书特色： 实践导向： 理论阐述后紧跟一系列精心设计的、覆盖不同复杂度级别的编程练习。 思维训练： 重点培养读者从问题描述到选择合适数据结构和算法的分析路径。 覆盖广度： 确保读者不仅掌握基础排序和查找，更能触及到高级的平衡树、哈希原理和并发初步知识，为后续深入学习操作系统、编译原理或高性能计算做好充分准备。 本书适用于 零基础但有志于从事软件开发、数据科学或系统工程的初学者，以及希望系统梳理和巩固计算机科学基础知识的在职技术人员。

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这本书的封面设计非常朴素，甚至有些老派，让人不禁想起大学时代那些厚重的教材。拿到手里的时候，首先感觉到的是它的分量——实体书的厚度相当可观，这通常意味着内容会比较详尽。我原本是想找一本能快速上手、直奔主题的入门读物，但翻开目录后，我发现它似乎更倾向于建立一个扎实的基础体系。比如，它对数据类型和内存管理的讲解，用了大量的篇幅去剖析底层原理，这一点对于那些希望深入理解C语言“为什么”这样工作的读者来说，绝对是福音。但对于我这种更侧重于“如何做”的实际应用型学习者而言，前几章的学习过程显得有些缓慢和枯燥，感觉每敲下一行代码，都要先在脑子里完成好几层概念的搭建。不过，这种详尽的铺陈也带来一个好处：当后续涉及到指针和结构体这些难点时，因为基础打得牢固，理解起来反而比我看其他资料时要顺畅得多。总体来说，它更像是一部“武功秘籍”，需要耐下心来扎马步，而不是一本“速成宝典”。

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我注意到这本书在章节安排上，似乎特别重视“循序渐进”的教学哲学。它没有急于展示复杂的算法或系统编程的技巧，而是花了很多笔墨去解释诸如变量作用域、函数调用栈等看似基础却极易被初学者忽略的概念。举个例子，关于流程控制的章节，它不仅仅罗列了if-else和循环的语法，还配上了大量流程图和伪代码的对照分析，这对于习惯于视觉化学习的人来说，简直是救星。我记得有一次在调试一个逻辑错误时卡住了很久，回翻到这本书的某一页，书中关于“控制流转移”的插图和文字描述，一下子点亮了我理解卡点所在的关键。这种细致入微的讲解方式，使得即便是对编程概念感到畏惧的读者，也能一步步建立起信心。当然，缺点也很明显，对于已经有一些编程基础的人来说，这些内容会显得有些啰嗦，可能会让人产生“这我早就知道了”的跳跃心理，但从教学的角度看，它确实最大限度地降低了学习门槛。

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坦白说，这本书更像是一本为“打地基”而生的工具书，而不是一本追逐前沿技术的潮流读物。它对于C语言标准的诠释非常严谨，甚至涵盖了一些在现代开发中不常用，但在理解语言起源和兼容性上至关重要的部分。我感觉作者在编写时，是以一本“官方参考手册”的标准来要求自己的。因此，如果你期望在这里学到如何使用最新的库函数或者如何进行高性能的多线程优化，你可能会感到失望。但如果你想系统性地搞清楚C语言的每一条规则、每一个历史遗留问题是如何形成的，这本书绝对是一个不可替代的宝库。它教会的不是如何快速解决一个问题，而是如何从根源上理解编程的逻辑，这是一种更深层次的能力培养。

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这本书的习题设计风格相当有特点，不是那种简单的“填空题”或“改错题”，而是更偏向于“思考与分析”的类型。很多题目要求读者预测代码的输出结果，并详细解释背后的机制，这迫使你必须去模拟计算机的执行过程。例如，在处理数组越界访问或野指针问题时，习题往往会设置陷阱，如果你只是停留在表层的语法记忆上，几乎不可能给出正确的解释。我个人非常喜欢这种强迫思考的练习方式，因为它有效地将“知道”和“理解”区分开来。唯一的遗憾是，配套的参考答案或解题思路给得比较精炼，对于那些实在想不通的题目，读者可能需要再查阅其他资料来辅助理解出题者的意图，如果能提供更详细的步骤分析，这本书的价值会更上一层楼。

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从排版和印刷质量来看，这本书体现出一种非常务实的态度。没有花里胡哨的彩色插图，黑白印刷为主，字体选择清晰可靠，注释清晰易读，基本没有出现影响阅读流畅性的排版错误。对于一本技术书籍来说，这种专注内容本身的风格是值得称赞的。我尤其欣赏它在代码示例的呈现上所下的功夫，每一段代码块都有明确的行号标注，并且关键的、需要读者关注的语句部分，会使用**粗体**或者特定的符号进行强调。这使得在对照书本和自己的练习环境时，能够快速定位到核心知识点。这种对细节的关注，虽然不引人注目，却是长期阅读中非常重要的体验，它极大地提升了学习效率，减少了因查找信息而产生的挫败感。

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