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出版者:机械工业出版社

作者:俞金寿编

出品人:

页数:266 页

译者:

出版时间:2003-6

价格:17.0

装帧:平装

isbn号码:9787111120636

丛书系列:

图书标签:

• 过程控制
• 自动化
• 工业控制
• 系统工程
• 控制理论
• 仪表技术
• 化工过程
• 石油化工
• 智能控制
• PID控制

好的，这里有一份关于一本名为《数据结构与算法设计》的图书的详细简介，内容侧重于数据存储、处理效率和程序设计思维，与过程控制系统和应用的主题完全不同。 --- 图书简介：《数据结构与算法设计：理论、实现与优化》 作者： [此处可填写虚构的专家姓名，例如：李明 & 王芳] 出版社： [此处可填写虚构的出版社名称，例如：前沿科技出版社] --- 导言：数字世界的基石 在当今信息爆炸的时代，无论是复杂的科学计算、大规模的网络服务，还是日常的移动应用，其核心驱动力都离不开对信息的高效管理和快速处理。数据结构与算法，正是构建一切高效软件系统的基石。本书《数据结构与算法设计：理论、实现与优化》旨在为读者提供一套系统化、深入且实用的知识体系，帮助学习者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”和“为什么这样做”。 本书的编写严格遵循理论的严谨性与工程实践的有效性相结合的原则，目标读者是计算机科学专业学生、软件工程师，以及任何希望通过优化程序性能来提升工作效率的开发者。我们认为，对底层数据组织形式和逻辑运算流程的深刻理解，是任何高级编程技巧能够落地的先决条件。 第一部分：基础理论与核心概念 本书伊始，将建立坚实的理论基础，这是理解后续复杂结构和优化策略的前提。 第1章：计算思维与复杂度分析 本章首先引入计算思维的培养，强调将现实问题抽象为计算模型的关键步骤。核心在于渐近分析，详细阐述大$O$、大$Omega$和$Theta$符号的精确含义及其在不同场景下的应用。我们将通过实例剖析时间复杂度和空间复杂度的计算方法，特别是对递归算法（如主定理的应用）进行细致的讲解，确保读者能准确评估任何算法的效率上限。 第2章：数组与线性表的高效操作 虽然数组是最基础的数据结构，但本章将深入探讨其在内存中的物理布局、缓存局部性原理对性能的影响。线性表不仅限于简单的链式结构，还将涵盖双向链表、循环链表，并重点分析它们在插入、删除操作中性能的权衡。特别地，本章引入动态数组（如C++的`std::vector`或Java的`ArrayList`）的底层实现机制，揭示其摊还分析的原理。 第二部分：数据组织的艺术：经典结构深入剖析 本部分是全书的核心，系统地介绍了计算机科学中最重要的几大类数据结构及其应用场景。 第3章：栈、队列及其应用 栈（LIFO）和队列（FIFO）是操作系统的基础模块。本章不仅讲解其基本实现（基于数组和链表），更侧重于它们在表达式求值（中缀转后缀）、函数调用栈管理、广度优先搜索（BFS）中的关键作用。此外，还会讨论优先队列（通常由堆实现）的初步概念。 第4章：树结构：层次化数据的组织 树结构是处理层次关系数据的强大工具。从基础的二叉树遍历（前序、中序、后序）到更复杂的二叉搜索树（BST）的平衡性问题，本书进行了详尽的阐述。重点章节将放在AVL树、红黑树的旋转、插入和删除操作的严格数学证明和代码实现上。同时，对B树和B+树在数据库索引中的地位进行专门分析，展示它们如何应对磁盘I/O的挑战。 第5章：堆结构与高效排序 堆（Heap）是实现高效优先级管理的关键。本章详细介绍了二叉堆的构建过程、上滤（Sift-up）和下滤（Sift-down）操作。我们将展示如何利用堆实现堆排序，并与快速排序、归并排序进行性能和稳定性的全面对比。此外，本章还将探讨斐波那契堆在特定图算法中的理论优势。 第6章：图结构与遍历算法 图论是描述复杂系统交互网络的数学框架。本章从邻接矩阵和邻接表两种表示方法入手，分析各自的空间和时间效率差异。核心内容聚焦于图的遍历算法：深度优先搜索（DFS）及其在拓扑排序、连通分量查找中的应用；广度优先搜索（BFS）及其在最短路径问题中的初步应用。 第三部分：算法的精髓：搜索、优化与设计范式 本书的后半部分着重于解决实际问题的核心算法，强调设计思想和优化策略。 第7章：最短路径与网络流 在图结构的基础上，本章深入探讨经典的最短路径问题。详细讲解Dijkstra算法（单源最短路径的贪心策略），以及在存在负权边情况下的Bellman-Ford算法。对于全源最短路径问题，我们将剖析Floyd-Warshall算法的动态规划思想。最后，对最大流/最小割问题进行介绍，讲解Ford-Fulkerson方法及其改进。 第8章：贪心算法与动态规划 贪心算法侧重于局部最优选择的累积效应，本章将通过霍夫曼编码、最小生成树（Prim与Kruskal）来阐述贪心选择的正确性证明。动态规划（DP）部分，则会系统化地介绍其两大核心特征——最优子结构和重叠子问题，并通过背包问题、最长公共子序列、矩阵链乘法等经典案例，指导读者如何构建状态转移方程。 第9章：高级搜索与回溯法 本章关注于在解空间中寻找特定解的策略。除了前述的图搜索，重点讲解回溯法在解决约束满足问题中的应用，例如N皇后问题、数独求解。同时，对分支限界法进行介绍，阐述其如何通过剪枝来提高搜索效率，避免盲目探索。 第四部分：特殊结构与现代应用 为了贴合现代软件工程的需求，本书还涵盖了一些特定领域的高效数据结构和算法。 第10章：散列表（哈希表）的精细设计 散列表提供了平均$O(1)$的查找、插入和删除性能，是现代编程中不可或缺的工具。本章将深入探讨哈希函数的构造原则（均匀性、雪崩效应），以及解决冲突的各种方法，包括链地址法（Separate Chaining）和开放寻址法（如线性探测、二次探测、双重散列）。同时，分析其最坏情况下的性能退化。 第11章：字符串匹配与高级搜索结构 字符串处理是许多应用的基础。本章介绍朴素匹配算法的局限性，随后详细讲解KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法中前缀函数的构建与应用，展示如何避免不必要的字符回溯。此外，还会简要介绍Boyer-Moore算法和Rabin-Karp算法的原理。 第12章：复杂度理论与不可解性 在完成对可解问题的深入分析后，本章将视野提升到理论层面。详细介绍P类、NP类问题的概念，解释NP完全性（NP-Completeness）的含义。通过3-SAT、子集和问题的归约示例，帮助读者理解哪些问题可能在计算上是“不可行”的，以及何时应当转向近似算法或启发式方法。 总结与展望 《数据结构与算法设计：理论、实现与优化》不仅是一本教科书，更是一本面向实践的参考手册。全书配有大量的C++/Java/Python等主流语言的伪代码和实现示例，强调内存效率、并行性考虑以及特定硬件架构下的性能调优。掌握本书内容，意味着读者将能够自信地设计出既健壮又高效的软件解决方案，从根本上提升代码的质量和运行速度。本书致力于让读者领悟到，算法的优雅性与工程的实用性是可以完美结合的。

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这本书的阅读体验非常流畅，特别是其对**过程辨识**理论的阐述，简直是艺术品级别的清晰度。很多教材在讲辨识时，往往堆砌大量统计学公式，让人望而却步，但这本《过程控制系统和应用》却巧妙地将**正交多项式法**和**子空间辨识方法**结合起来，通过实际的系统输入（如PRBS信号设计）来解释如何获取准确的系统模型。作者在阐述**参数估计**时，用了一个非常生活化的例子来解释**最小二乘法**的迭代过程，大大降低了理解门槛。我特别喜欢它对**模型有效性检验**的强调，指出了一个模型即使拟合度很高，如果不能在不同的操作条件下保持预测准确性，那么它在实际控制设计中就是无效的，这种严谨性在其他地方很少见到。此外，书中对**非线性系统辨识**的讨论，例如如何处理死区、饱和和迟滞等常见非线性特性，也给出了非常实用的辨识策略。总而言之，如果你想真正掌握如何从现场数据中提炼出能指导你设计的精确系统模型，这本书绝对是你的不二之选。

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这本《过程控制系统和应用》真是让我大开眼界，特别是关于**自适应控制**那一章节，简直是教科书级别的深度和广度。作者没有停留在传统的PID控制理论的表面，而是深入剖析了模型参考自适应控制（MRAC）和自整定控制（Self-Tuning Control）的数学基础和工程实现细节。我记得当时读到关于**劳斯-赫尔维茨判据**在保证系统稳定性和设计控制器参数时的应用时，感觉豁然开朗。书里提供的实例非常贴合实际，比如在化工生产中，如何应对进料浓度波动带来的不确定性，并实时调整控制器增益，保证产品质量的稳定输出。与其他同类书籍相比，这本书的优势在于它并没有回避控制理论中的“硬骨头”，而是用非常清晰的图示和详实的推导过程，将复杂的**卡尔曼滤波**原理讲得透彻明了。对于正在进行毕业设计或者从事自动化领域研究的工程师来说，这本书无疑是一本案头必备的参考手册，它不仅仅是知识的罗列，更是思维方式的引导，教我们如何系统地、批判性地看待和解决实际过程控制中的难题。我特别欣赏它对**模糊控制**和**神经网络控制**的介绍，虽然这些前沿技术常常被讲得过于玄乎，但在这里，它们被严谨地放置在了经典的控制框架内进行讨论，使得读者能够理解其局限性和适用场景。

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我必须赞扬《过程控制系统和应用》在**高级控制策略**方面的布局和深度。当我们跨越了基础的反馈控制，进入到更复杂的优化和预测领域时，这本书展现出了极强的专业性。关于**模型预测控制（MPC）**的讲解，是全书的亮点之一。它不仅详细推导了**二次规划（QP）**求解器的基本原理，还通过具体的**多变量耦合**案例（比如精馏塔的塔顶和塔釜组分控制）展示了MPC如何同时处理约束条件和优化性能指标。我特别关注了书中关于**模型不确定性处理**的部分，作者讨论了鲁棒MPC（RMPC）的设计思路，这对于那些过程模型本身就存在较大误差的实际应用场景至关重要。此外，对于**解耦控制**的介绍也十分到位，它没有局限于简单的对角矩阵解耦，而是探讨了如何基于**信号流图**进行更精细的反馈解耦设计，这在处理强耦合的反应器控制问题时，提供了极具操作性的指导方针。这本书真正做到了理论与工程实践的完美结合，让高阶控制不再是遥不可及的“黑箱”。

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坦白说，我当初买这本《过程控制系统和应用》时，主要是冲着它对**分布式控制系统（DCS）**和**现场总线技术（Fieldbus）**的介绍去的，而这本书完全没有让我失望。它对DCS的架构设计、冗余策略以及硬件选型提供了非常详尽的指导，这一点对于正在规划大型工业自动化项目的项目经理来说至关重要。书中对**PROFIBUS**、**Foundation Fieldbus**以及**HART 协议**的对比分析极其到位，不仅描述了它们的物理层特性，更深入比较了它们在实时性、带宽和网络拓扑结构上的优劣，这远超出了我之前阅读的任何一本仅仅停留在概念介绍上的书籍。尤其让我印象深刻的是关于**安全仪表系统（SIS）**的章节，它清晰地界定了SIS与基本过程控制系统（BPCS）的界限，并详细阐述了SIL（安全完整性等级）的计算方法和验证过程。这种对安全和可靠性的极端重视，体现了作者深厚的行业经验。阅读这本书，就像请了一位经验丰富的系统集成工程师在你身边，手把手教你如何从零开始搭建一个既高效又安全的现代化控制平台，而不是仅仅停留在抽象的数学模型中空谈。

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从**人机界面（HMI）**设计和**操作员培训**的角度来看，这本《过程控制系统和应用》提供了非常前瞻性的视角，这在许多偏重于纯理论的教科书中是缺失的。书中专门辟出章节讨论**信息可视化**的原则，强调了图形设计如何影响操作员的决策速度和准确性，比如如何运用**“目标值-实际值”的差异性颜色编码**来突出关键偏差，而非仅仅显示静态的数字。更具价值的是，作者详细介绍了**操作员辅助系统（Operator Assistance Systems）**的设计，包括**诊断支持**和**故障恢复指导**的逻辑流程图。我特别喜欢书中关于**仿真环境构建**的讨论，它强调了使用高保真度的动态模型来创建接近真实的培训平台，以减少新员工在真实装置上犯错的风险。这本书不仅仅是关于如何“控制”过程，更是关于如何“管理”过程中的信息流和人员决策链，提供了一套完整的、以人为中心的控制系统设计理念，这对提升整个工厂的运行安全性和效率具有深远的指导意义。

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