计算机组成与系统结构 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:胡越明

出品人:

页数:390

译者:

出版时间:2002-6-1

价格:32.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505377042

丛书系列:

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《数据结构与算法导论》内容简介 ——探索信息世界的内在逻辑与高效处理之道 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富于实践性的数据结构与算法学习体验。在信息爆炸的时代，如何有效地组织、存储和快速检索海量数据，如何设计出解决复杂计算问题的最优方案，是所有计算机科学、软件工程及相关领域专业人士必须掌握的核心能力。本书正是为了应对这一挑战而精心编写。 第一部分：数据结构基础——信息的组织与表达 本书的开篇聚焦于数据的抽象表示和组织形式。我们认为，理解数据结构是构建高效程序的基石。 1. 线性结构精讲： 数组与动态数组： 深入探讨连续内存分配的特性、时间复杂度和空间效率分析。重点讲解动态数组的底层内存管理机制，例如内存的重新分配与拷贝策略，这对于理解 Java 的 `ArrayList` 或 C++ 的 `std::vector` 至关重要。 链表家族： 细致剖析单向链表、双向链表和循环链表的结构差异、插入删除操作的性能优势与劣势。特别引入“哨兵节点”（Sentinel Node）的应用，以简化边界条件处理，提升代码健壮性。 栈（Stack）与队列（Queue）： 不仅仅停留在 LIFO/FIFO 的概念层面，而是深入探讨其在函数调用（递归实现与迭代实现）、表达式求值（中缀转后缀、后缀求值）以及操作系统任务调度（如广度优先搜索的实现）中的关键作用。我们将详细分析使用数组和链表实现这两种结构时的性能权衡。 2. 非线性结构核心： 树（Tree）的深度挖掘： 二叉树与遍历： 系统讲解前序、中序、后序遍历的递归与非递归实现，并着重分析它们在树结构重构中的应用。 二叉搜索树（BST）： 探讨其基本操作（查找、插入、删除）的平均与最坏时间复杂度。 平衡搜索树的艺术（AVL/红黑树简介）： 虽然不对红黑树的每一个旋转细节进行底层汇编级别的推演，但会清晰阐述其平衡维护的四大基本操作（单旋左/右，双旋左/右），解释其维持对数时间复杂度的核心思想。 堆（Heap）结构： 重点讲解大顶堆与小顶堆的构建（Heapify 过程）及其在优先队列（Priority Queue）实现中的不可替代性。 图论基础与应用： 图的表示法： 详细对比邻接矩阵和邻接表在不同图密度下的空间效率与操作效率。 图的遍历： 深度解析广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的算法流程、应用场景（如迷宫寻路、拓扑排序）。 第二部分：算法设计与分析——解决问题的精巧思维 本部分将视角从数据组织转向数据处理的策略与效率。我们将采用“问题驱动”的方式，引导读者掌握经典算法的设计范式。 1. 算法效率的量化评估： 渐近分析： 严格定义大O、大Ω、Θ记号，区分平均情况、最坏情况和最好情况下的性能表现。通过具体的循环嵌套和递归函数分析，巩固读者对时间复杂度和空间复杂度的直观感受和精确计算能力。 递归与主定理： 介绍如何运用递归树方法和主定理（Master Theorem）来求解分治算法（如快速排序）的递推关系式，实现对复杂算法的快速性能预估。 2. 经典排序算法的对比与优化： 基础排序： 冒泡、选择、插入排序，重点分析其在小规模数据或特定有序数据下的适用性。 高效排序： 深入剖析快速排序（Quicksort）的枢轴选择策略（随机化、中位数法）对性能的影响，以及归并排序（Mergesort）的稳定性与分治特性。 非比较排序： 讲解计数排序、基数排序和桶排序，说明它们在特定约束条件下（如数据范围受限）如何突破 $O(N log N)$ 的比较排序界限。 3. 算法设计范式： 分治法（Divide and Conquer）： 以最大子数组和问题和Strassen矩阵乘法为例，展示如何通过分解问题、解决子问题和合并结果来获得高效解法。 贪心算法（Greedy Algorithms）： 阐释贪心选择性质和最优子结构，通过活动选择问题和霍夫曼编码（Huffman Coding）实例，说明何时贪心策略能导向全局最优。 动态规划（Dynamic Programming）： 这是本章的重点和难点。我们将通过背包问题（0/1 背包、完全背包）、最长公共子序列（LCS）和矩阵链乘法，详细讲解“填表法”的自底向上（Bottom-Up）实现，强调状态转移方程的建立过程，避免冗余计算。 第三部分：高级算法主题与应用 本部分将涉及更复杂的问题求解技术以及对特定数据结构的深入应用。 搜索算法进阶： 讲解A搜索算法，如何结合启发式函数（Heuristic Function）来优化传统BFS/Dijkstra算法的效率，尤其在路径规划中的应用。 最短路径问题： 详述Dijkstra算法（非负权边）和Bellman-Ford算法（处理负权边，并检测负环），最后引入 Floyd-Warshall 算法，实现所有顶点对之间的最短路径计算。 最小生成树（MST）： 彻底解析Prim算法和Kruskal算法的工作原理，比较它们在不同图结构下的实现效率。 学习目标与读者定位： 本书不仅是知识的罗列，更是一本思维的训练手册。我们相信，数据结构与算法的能力，体现在对不同约束条件下选择最优工具的判断力上。本书适合： 1. 计算机科学、软件工程、信息技术等专业本科生及研究生。 2. 准备参与技术面试，需要系统梳理和深入理解核心算法的从业者。 3. 致力于提升代码质量、追求极致性能的软件开发者。 通过本书的学习，读者将能够熟练运用各种数据结构来高效组织信息，并掌握设计和分析复杂算法的系统方法论，从而在构建大规模、高性能的软件系统时游刃有余。本书注重理论与实践的结合，每章后附有精心设计的编程练习，以巩固对抽象概念的理解和实际编码能力。

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这本书《计算机组成与系统结构》的出现，简直是为我这样的“技术小白”量身定做的！我一直对计算机的内部构造充满好奇，但又不知从何下手。翻开这本书，我简直像是进入了一个奇妙的电子世界。从最简单的二进制数表示，到逻辑运算是如何实现的，再到如何用这些基础元件搭建出计算器、存储器，作者用极其耐心细致的语言，一步步引导我走进来。我特别喜欢书中关于数据的表示和运算的部分，比如浮点数的表示方式、溢出和取反的原理，这些看似简单的知识点，却是计算机运行的基石。而CPU的部分，简直就像一部精彩的微型电影，指令的获取、解码、执行，每一个环节都交代得清清楚楚，让我不再觉得CPU是一个神秘的盒子，而是能够想象出它内部忙碌的“小工人们”是如何工作的。书中的很多图表都非常有帮助，将抽象的概念可视化，大大降低了理解的难度。我终于明白，原来我们敲击键盘输入的指令，最终是转化为一连串的电信号，在CPU里经过一系列复杂的处理，最终才能在屏幕上看到想要的结果。这本书让我对计算机产生了敬畏之心，也激发了我进一步探索的兴趣。

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作为一名有一定编程经验的读者，我一直对底层硬件和指令集架构感到好奇，但市面上很多同类书籍要么过于枯燥，要么信息量巨大但缺乏条理。《计算机组成与系统结构》这本书，可以说是弥补了这一空白。它以一种非常严谨又不失趣味的方式，将计算机系统的方方面面展现在读者面前。我尤其欣赏它在讲解微体系结构时，从早期的简单CPU模型逐步演进到现代高性能CPU的设计思想，比如超标量、多核处理等。这让我能够清晰地看到计算机技术是如何一步步发展至今的，以及背后的技术挑战和创新。书中对总线、I/O设备交互机制的阐述也十分到位，让我理解了CPU是如何与各种外设进行信息交换的，以及中断、DMA等机制的妙用。这对于理解操作系统的底层工作原理也大有裨益。这本书的语言风格非常专业，但又不至于晦涩难懂，很多复杂的概念都配以清晰的类比和实例，使得阅读过程充满成就感。读完后，我感觉自己对计算机的理解不再局限于应用层，而是能够更深入地洞察其“灵魂”所在。

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这本《计算机组成与系统结构》真是让我大开眼界，彻底颠覆了我之前对计算机“黑箱”的认知。我一直以为计算机就是个神奇的盒子，按下开关，输入指令，就能得到结果，里面的运作原理对我来说如同天书。但这本书就像一把金钥匙，为我打开了这扇神秘的大门。从最基础的晶体管如何构建逻辑门，到逻辑门如何组成更复杂的算术逻辑单元，再到CPU内部的各个部件（如寄存器、程序计数器、指令译码器等）如何协同工作，执行一条条指令，整个过程被讲解得井井有条，深入浅出。我特别喜欢书中对指令集架构（ISA）的详细阐述，理解了不同指令的格式、寻址方式以及它们如何映射到硬件操作，这让我对软件和硬件之间的联系有了全新的认识。曾经困扰我的各种性能瓶颈问题，比如内存访问延迟、缓存命中率等等，在阅读了这本书后，都有了清晰的解释。我不再只是一个简单的使用者，而是开始能够从更底层的角度去思考程序的运行效率，甚至对一些优化技巧有了更直观的理解。这本书的图示也非常精妙，很多抽象的概念通过形象的图解变得易于理解，比如数据通路图、控制逻辑图等等，都极大地帮助了我构建起一个完整的计算机系统模型。对于任何想要深入了解计算机工作原理的读者来说，这本书绝对是不可或缺的宝藏。

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老实说，当我拿到这本《计算机组成与系统结构》时，心里是抱着试试看的心态。我之前接触过一些关于硬件的书，但总觉得它们要么过于理论化，要么过于碎片化，难以形成一个系统的认识。而这本书，真的是做到了“面面俱到”却又不失“精雕细琢”。作者在讲解CPU设计时，不仅仅停留在概念层面，而是详细地剖析了指令流水线的工作原理，包括指令获取、译码、执行、写回等各个阶段是如何并行进行的，以及如何解决流水线冲突。这部分内容让我真正理解了为什么现代CPU性能会如此强劲，也明白了分支预测、乱序执行等高级技术是如何提升效率的。更让我惊喜的是，书中还花了相当大的篇幅来介绍存储器层次结构，包括缓存的设计原理、写策略、替换算法，以及虚拟存储器如何利用内存和磁盘协同工作。这些内容对于理解程序性能至关重要，也帮助我理解了为什么有时候即使拥有大量的内存，程序的运行速度依然会受到限制。我尝试将书中学到的知识应用到我的实际编程中，比如在编写高性能计算代码时，我开始更加关注数据局部性，尽量让CPU能够频繁地命中缓存。读完这本书，我感觉自己像是从一个只知道“吃”苹果的人，变成了一个能懂得苹果是如何生长、如何被加工成美味果酱的“苹果匠”。

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我一直觉得，要想真正掌握一门技术，就必须了解它的底层原理。《计算机组成与系统结构》这本书，恰恰满足了我的这种需求。作者在讲解计算机硬件时，非常有条理，从最基本的数字逻辑电路开始，逐步构建起更复杂的模块，最终形成一个完整的计算机系统。我特别赞赏书中对性能优化的讲解，比如如何通过缓存一致性协议来保证多核处理器之间数据的一致性，以及如何利用向量指令集来加速并行计算。这部分内容对于我从事的某些需要高性能计算的领域来说，简直是及时雨。书中还对一些典型的计算机体系结构进行了介绍，比如RISC和CISC的区别，以及它们各自的优缺点，让我对不同CPU的设计哲学有了更深刻的理解。此外，对输入输出系统的讲解也十分细致，让我明白了显卡、声卡、网卡等设备是如何与CPU进行通信的，以及各种总线技术的作用。这本书的深度和广度都令人印象深刻，它不仅仅是一本教材，更像是一本计算机系统的“百科全书”，为我提供了坚实的理论基础和实践指导。

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