面向对象软件构造

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出版者:清华大学出版社
作者:Bertrand Meyer
出品人:
页数:1260
译者:
出版时间:1999-9
价格:96.00元
装帧:
isbn号码:9787302031888
丛书系列:
图书标签:
  • 面向对象
  • 软件设计
  • 软件工程
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具体描述

本书是目前所见到的最全面、最完整

《现代数据结构与算法解析》 本书聚焦于计算机科学核心领域的基石——数据结构与算法,旨在为读者提供一套全面、深入且注重实践的知识体系。 我们避免了与软件工程、面向对象设计范畴的直接交叉,将全部篇幅集中于如何高效地组织信息和解决计算难题。 本书的结构清晰,从基础理论出发,逐步深入到复杂的数据组织形式和精妙的求解策略。它不是一本关于软件构造范式的教材,而是一部关于“如何思考计算”的工具书。 --- 第一部分:基础数据组织——效率的基石 本部分将彻底剖析线性结构及其变体,强调它们在内存中的布局、操作复杂度的数学分析,以及何时选择特定结构以优化性能。 第一章:数组与动态内存管理 本章详细探讨了静态数组在底层内存中的表现形式,以及动态数组(如可伸缩数组列表)的内部机制。我们将深入研究内存分配与回收的底层逻辑,以及“容量扩容”操作背后的摊还分析(Amortized Analysis),揭示为什么在平均情况下,插入操作仍能保持线性时间复杂度。此外,还涵盖了多维数组的行主序和列主序存储方式,及其对缓存局部性的影响。 第二章:线性链式结构 我们详尽讨论了单向链表、双向链表和循环链表的实现细节。重点分析了链表在随机访问效率低下($O(n)$)的劣势,以及其在动态插入/删除操作中的优势($O(1)$)。本章还包括了哨兵节点(Sentinel Node)的使用技巧,以简化边界条件的判断逻辑。 第三章:栈与队列的抽象与应用 栈(Stack)作为“后进先出”(LIFO)结构,其核心应用在于表达式求值(如中缀转后缀)和函数调用栈的模拟。队列(Queue)则侧重于“先进先出”(FIFO),广泛应用于任务调度、缓冲区管理和广度优先搜索(BFS)的实现。我们将展示如何仅用数组或链表高效地实现这两种抽象数据类型(ADT)。 --- 第二部分:非线性结构——建模复杂世界 本部分转向更复杂的结构,这些结构能够更自然地模拟现实世界中的层级关系、网状连接以及有序集合。 第四章:树结构基础 树是本领域的核心概念。本章从二叉树的概念出发,定义了节点、度、深度和高度。重点讲解了遍历策略:前序、中序和后序遍历,并展示了它们在解析和结构性操作中的关键作用。我们还将分析堆栈结构(如笛卡尔树或树状数组)在特定上下文中的应用。 第五章:二叉搜索树(BST)及其平衡之道 BST 的核心在于其有序性,使得查找、插入和删除操作的平均时间复杂度为 $O(log n)$。然而,坏的输入序列会导致树退化成链表。本章将详尽介绍自平衡技术: AVL 树: 严格的平衡因子控制,确保高度的对数性质。详细解析左旋、右旋及双旋操作。 红黑树(Red-Black Tree): 更加灵活的平衡机制,广泛应用于标准库中。深入研究颜色属性、插入后的重着色与旋转操作,理解其在保证最坏情况下性能的精妙平衡。 第六章:高级树结构与应用 本章探讨了特定优化目标的树结构: B 树与 B+ 树: 专为磁盘 I/O 优化而设计,是数据库索引的核心。我们将分析多路分支因子对磁盘寻址效率的影响。 Trie(前缀树): 专注于字符串前缀查找,在字典、自动补全系统中的应用。 堆(Heap): 作为优先队列的底层实现,重点讲解最大堆和最小堆的结构特性及其在构建堆算法(Heapify)中的应用。 --- 第三部分:图论——网络与关系的解析 图论是建模任意关系集合的终极工具。本部分侧重于图的表示方法、遍历算法以及路径搜索优化。 第七章:图的表示与遍历 我们对比了邻接矩阵(Adjacency Matrix)和邻接表(Adjacency List)在稀疏图和稠密图中的空间效率和时间效率差异。图的遍历是基础: 深度优先搜索(DFS): 递归与迭代实现,用于连通性判断、拓扑排序和寻找桥接边。 广度优先搜索(BFS): 基于队列的实现,用于查找无权图中的最短路径。 第八章:最短路径算法 本章是图算法的核心,针对不同场景提供最优解法: Dijkstra 算法: 针对非负权边的最短路径,详细分析其使用优先队列优化后的性能提升。 Bellman-Ford 算法: 能够处理包含负权边的图,并能有效检测负权环的存在。 Floyd-Warshall 算法: 用于计算所有节点对之间的最短路径(All-Pairs Shortest Path)。 第九章:最小生成树与网络流 我们将探讨如何连接一个带权连通图的所有节点,同时使总权重最小: Prim 算法 与 Kruskal 算法 的实现差异与效率比较。 网络流基础: 引入容量、流的概念,并深入解析 Ford-Fulkerson 方法及其通过增广路径(Augmenting Path)寻找最大流的机制。 --- 第四部分:算法设计范式与性能分析 本部分超越了特定数据结构,聚焦于解决问题的通用策略和严格的性能评估方法。 第十章:排序的艺术 本章对内部排序算法进行系统性的回顾和深度剖析: 比较排序: 冒泡、插入、选择排序的 $O(n^2)$ 性能基准。 高效排序: 归并排序(Merge Sort)的稳定性分析,快速排序(Quick Sort)的枢轴选择策略及其平均 $O(n log n)$ 性能的概率论解释。 非比较排序: 计数排序(Counting Sort)、基数排序(Radix Sort)在特定数据范围内的线性时间优势。 第十一章:高级算法设计思想 本章介绍解决复杂计算问题的三大范式: 1. 分治法(Divide and Conquer): 结合递归,如求解“最大子数组和”问题。 2. 贪心算法(Greedy Algorithms): 局部最优选择的理论基础,例如活动选择问题。 3. 动态规划(Dynamic Programming): 解决具有重叠子问题和最优子结构的问题。通过实例(如背包问题、最长公共子序列)详细讲解状态定义、转移方程的建立与自底向上(Bottom-Up)的实现。 第十二章:计算复杂性入门 本章侧重于理论分析,评估算法的内在难度。介绍大 O、大 $Omega$ 和大 $Theta$ 符号的精确定义。讨论空间复杂度和时间复杂度之间的权衡。最后,简要介绍 P 类问题、NP 类问题及其不可判定性的概念,为读者理解问题的本质界限提供理论框架。 --- 目标读者: 计算机科学专业学生、系统程序员、需要优化底层数据操作的工程师,以及所有希望建立坚实计算基础的开发者。本书假定读者已掌握基础编程语言知识,但不依赖于任何特定的软件工程范式进行讲解。

作者简介

Bertrand Meyer is Chief Architect of Eiffel Software (based in California, http://eiffel.com) and Professor of Software Engineering at ETH Zurich, the Swiss Federal Institute of Technology. He is also head of the Software Engineering Laboratory at ITMO University, Saint Petersburg.

He is the initial designer of the Eiffel method and language and has continued to participate in its evolution. He also directed the development of the EiffelStudio environment, compiler, tools and libraries through their successive versions.

His latest book, published in May 2014, is an irreverent, in-depth introduction to agile methods: "Agile! The Good, the Hype and the Ugly", the first book to take a critical look at agile development and sort out the productive and damaging ideas.

His previous book is an influential an introduction to programming, "Touch of Class: Learning to Program Well, Using Object Technology and Contracts", based on more than a decade of teaching introductory programming at ETH and now supported by a MOOC (http://se.ethz.ch/mooc/programming).

Earlier books include "Object-Oriented Software Construction" (a general presentation of object technology, winner of the 1998 Jolt Award); "Eiffel: The Language" (description of the Eiffel language); "Object Success" (a discussion of object technology for managers); "Reusable Software" (a discussion of reuse issues and solutions); "Introduction to the Theory of Programming Languages". He has also authored numerous articles (see publication list) and edited or co-edited several dozen conference proceedings, including the 2005 "Verified Software".

Other activities include: chair of the TOOLS conference series (running since 1989, hosted at ETH since 2007, next year session in Malaga, Spain); director of the LASER summer school on software engineering (taking place every year since 2003 in early September in Elba island, Italy); member, and chair since 2009, of the IFIP TC2 committee (Software technology); member of the IFIP Working Group 2.3 on Programming Methodology; member of the French Academy of Technologies. He is also active as a consultant (object-oriented system design, architectural reviews, technology assessment), trainer in object technology and other software topics, and conference speaker.

Awards include ACM Software System Award, IEEE Harlan D. Mills prize, Fellow of the ACM, Dahl-Nygaard Prize, and an honorary doctorate from ITMO University(Russia).

Prior to founding Eiffel Software in 1985, Meyer had a 9-year technical and managerial career at EDF, and was for three years on the faculty at the University of California. His experience with object technology through the Simula language, as well as early work on abstract data types and formal specification (including participation in the first versions of the Z specification language) provided some of the background for the development of Eiffel.

At ETH Zurich he pursues research on the construction of high-quality software (see Web site of the Chair of Software Engineering at http://se.ethz.ch).

目录信息

读后感

评分

本书对OO理论进行了深入的介绍,与其它OO书籍不同的是本书特别强调软件质量。本书作者Meyer正是Design by Contract思想的提出者,个人认为Design by Contract会逐渐被主流的程序设计语言C#/Java等所支持,代表了未来的发展方向。

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本书对OO理论进行了深入的介绍,与其它OO书籍不同的是本书特别强调软件质量。本书作者Meyer正是Design by Contract思想的提出者,个人认为Design by Contract会逐渐被主流的程序设计语言C#/Java等所支持,代表了未来的发展方向。

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本书对OO理论进行了深入的介绍,与其它OO书籍不同的是本书特别强调软件质量。本书作者Meyer正是Design by Contract思想的提出者,个人认为Design by Contract会逐渐被主流的程序设计语言C#/Java等所支持,代表了未来的发展方向。

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本书对OO理论进行了深入的介绍,与其它OO书籍不同的是本书特别强调软件质量。本书作者Meyer正是Design by Contract思想的提出者,个人认为Design by Contract会逐渐被主流的程序设计语言C#/Java等所支持,代表了未来的发展方向。

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本书对OO理论进行了深入的介绍,与其它OO书籍不同的是本书特别强调软件质量。本书作者Meyer正是Design by Contract思想的提出者,个人认为Design by Contract会逐渐被主流的程序设计语言C#/Java等所支持,代表了未来的发展方向。

用户评价

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《面向对象软件构造》这本书,带给我的不仅仅是技术上的知识,更是一种对软件工程艺术的全新理解。作者对“抽象”的阐释,让我意识到,优秀的设计往往源于对复杂世界的简化和提炼。通过创建“抽象类”和“接口”,我们可以定义一套通用的规范和行为,而具体的实现则留给子类去完成。这种“契约式设计”的理念,为构建大型、协作式的软件系统奠定了坚实的基础。书中通过丰富的例子,展示了如何利用抽象来解决实际问题,例如,如何定义一个通用的“形状”接口,然后分别实现“圆形”、“矩形”等具体的形状类,而调用者只需要关心“形状”这个抽象概念,而无需关心具体的实现细节。这种解耦,不仅使得代码更加易于理解和管理,也极大地提升了系统的灵活性和可维护性。我曾一度认为,面向对象只是为了让代码看起来更“面向对象”,但这本书让我明白,这是一种能够显著提升软件质量和开发效率的设计哲学。

评分

《面向对象软件构造》这本书,对我而言,更像是一次“软件工程思维”的重塑。作者以其卓越的叙事能力,将抽象的概念转化为具象的实践,让我对“软件构造”这个词有了全新的理解。书中对“类的设计”和“对象的交互”的详细讲解,让我开始思考,如何设计出更加“智能”和“协作”的对象。不仅仅是实现功能,更重要的是让这些对象能够清晰地表达意图,能够方便地与其他对象进行沟通,并且能够灵活地适应未来的变化。我开始反思自己过往的编码习惯,很多时候只是为了“完成任务”,而忽略了代码的“可读性”和“可维护性”。通过学习这本书,我认识到,面向对象的设计不仅仅是一种技术,更是一种思维方式,一种追求优雅、高效、可维护性的艺术。

评分

这本书给我带来的震撼,绝不仅仅是理论知识的堆积,更多的是一种思维方式的转变。我一直认为,编程就是按照指令一步一步地实现功能,直到我翻开《面向对象软件构造》,我才明白,这背后隐藏着更深层次的逻辑和设计哲学。作者以其炉火纯青的叙述技巧,将原本可能枯燥的概念,如封装、继承、多态,描绘得生动形象,仿佛一个个鲜活的生命体在代码的世界里跃动。书中对“对象”的定义,不再是简单的“数据和操作的集合”,而是被赋予了更丰富的内涵,它们是解决现实问题的实体,拥有自己的状态和行为,并且能够与其他对象进行交互。这种视角,让我对以往编写的代码有了全新的审视。那些曾经让我头疼的“意大利面条式”代码,在面向对象的思想指导下,似乎找到了清晰的脉络和合理的组织方式。我开始思考,如何将现实世界中的事物,比如一辆汽车、一个用户、一个订单,抽象成类,并通过实例化对象来模拟它们的行为。这种从“做什么”到“怎么设计”的转变,对我来说是一次巨大的飞跃,也让我对软件开发的复杂度有了更深刻的理解,以及如何通过优秀的面向对象设计来应对这种复杂性。

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在阅读《面向对象软件构造》之前,我总觉得软件开发是一件非常“零散”的事情,各个部分之间似乎没有一个统一的指导思想。这本书就像是一幅精心绘制的蓝图,将面向对象的各个关键概念,如“组合”、“聚合”等,巧妙地串联起来,构建了一个完整的软件设计框架。书中对“组合”和“聚合”的区分,以及它们在实际应用中的场景,讲解得非常细致。例如,“组合”强调的是“has-a”关系,且部分是整体生命周期的依赖,移除整体,部分也随之消失;而“聚合”则更侧重于“has-a”关系,但部分可以独立于整体存在。这种对关系类型的细致划分,让我能够更准确地选择合适的设计模式,避免过度耦合或不必要的依赖。这不仅仅是技术上的区分,更是对现实世界中事物之间复杂关系的精确建模,从而构建出更加优雅、健壮的软件系统。

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这本书给我最大的启发,在于它如何帮助我理解“代码质量”这个概念。《面向对象软件构造》这本书,通过对面向对象原则的深入剖析,让我明白,高质量的代码不仅仅是能够运行,更重要的是它是否易于理解、易于修改、易于扩展。书中对“SOLID原则”的讲解,可谓是点睛之笔。单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则、依赖倒置原则,这五条看似简单的原则,却蕴含着构建优雅、可维护软件系统的精髓。我开始尝试将这些原则应用到我的日常开发中,比如,将一个功能庞大的类拆分成多个职责更小的类,确保类的修改只会影响到它自己的职责;或者,尽量通过接口编程,而不是直接依赖具体的实现类,从而提高代码的灵活性。这种“化繁为简”、“解耦优先”的设计思路,极大地提升了我编写代码的效率和质量。

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这本书,对于我理解“面向对象设计”的“哲学”层面,起到了至关重要的作用。《面向对象软件构造》的作者,并没有仅仅停留在“如何写代码”的层面,而是更深入地探讨了“如何思考”的问题。书中对“对象”的生命周期、对象之间的交互模式、以及如何通过“消息传递”来实现协作,都进行了非常细致的阐述。我开始理解,为什么面向对象的设计能够有效地管理软件的复杂性。它不是简单地将数据和方法打包,而是将现实世界的实体抽象出来,赋予它们自主的行为和交互能力,使得整个软件系统能够像一个复杂的生态系统一样,各个部分相互协作,共同完成任务。这种从“过程驱动”到“实体驱动”的思维转变,让我对软件的本质有了更深刻的认识。

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我一直对软件开发中“代码的可维护性”和“可扩展性”感到困惑,直到我遇到了《面向对象软件构造》。这本书,就像一位经验丰富的建筑师,指导我如何构建更加稳固、灵活的软件大厦。书中关于“封装”的讲解,让我深刻理解了信息隐藏的重要性。它就像为每个对象穿上了一层“隐形衣”,只暴露必要的接口,将内部的实现细节隐藏起来,从而降低了对象之间的耦合度。这意味着,即使某个对象的内部实现发生了改变,只要其接口保持不变,就不会影响到依赖它的其他对象。这种设计,不仅提高了代码的独立性,也为后续的重构和维护节省了大量精力。我开始反思自己过去编写的代码,常常将数据和操作混杂在一起,导致修改一处可能会牵一发而动全身。通过学习本书,我学会了如何将相关的数据和方法组织到一个“类”中,并控制它们的访问权限,这不仅让我的代码更加清晰,也让整个软件系统变得更加健壮。

评分

《面向对象软件构造》这本书,不仅仅是一本技术手册,更像是一本关于“如何思考”的指南。作者以其深厚的功底和独到的见解,将面向对象设计中的许多“潜规则”和“最佳实践”娓娓道来。书中对于“设计模式”的引入,更是让我眼前一亮。我之前对设计模式的理解,仅仅停留在“别人用过的解决方案”,而本书则让我明白了,设计模式是面向对象思想在解决特定问题时所沉淀下来的、可复用的、经过实践检验的设计原则和方法。从“工厂模式”到“单例模式”,再到“观察者模式”,这些模式的出现,并不是为了炫技,而是为了解决实际的软件开发中遇到的各种棘手问题,例如对象的创建、对象的通信、对象的状态管理等。通过学习这些模式,我不仅能够编写出更规范、更易于维护的代码,更能站在更高的角度去审视和设计软件系统。

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《面向对象软件构造》这本书,为我打开了一扇通往“代码复用”和“模块化”新世界的大门。在学习这本书之前,我常常陷入“复制粘贴”的泥沼,导致代码冗余,维护困难。作者通过对“继承”和“组合”的深入讲解,让我明白,如何通过合理的设计,实现代码的优雅复用,而不仅仅是简单的复制。继承可以实现“is-a”关系下的代码共享,而组合则可以实现“has-a”关系下的功能组装。更重要的是,书中强调了“接口”在实现代码复用和模块化中的核心作用。通过定义清晰的接口,不同的模块可以进行松耦合的交互,这使得整个软件系统更加易于拆分、测试和替换。我可以将复杂的系统分解成一个个独立的模块,然后通过接口进行协调,这不仅极大地降低了开发的复杂度,也让整个系统的可维护性得到了质的飞跃。

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阅读《面向对象软件构造》的过程,就像是经历了一场头脑风暴,每一次翻页,都仿佛打开了一个新的思维空间。作者并没有直接抛出高深的术语,而是循序渐进,从最基础的“类”和“对象”讲起,通过大量的实际案例和生动比喻,将抽象的概念具象化。我尤其欣赏书中对于“继承”的阐述,它不再是简单的代码复用,而是一种“is-a”的关系,一种血脉相连的逻辑。例如,书中通过“动物”和“狗”的例子,清晰地展现了继承的优越性,子类可以继承父类的属性和方法,同时又能根据自身特性进行扩展和重写。这不仅仅是技术上的便利,更是对现实世界中事物之间层次关系的优雅映射。而“多态”的讲解,更是让我惊叹于面向对象设计的灵活性和可扩展性。通过父类引用指向子类对象,可以实现“一个接口,多种实现”的强大能力,这为代码的解耦和动态调整提供了无限可能。在实际开发中,这种能力可以极大地减少代码的冗余,提高代码的可维护性和可读性,也让我看到了软件系统在面对需求变化时,所能展现出的强大韧性。

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读一半烂尾了,以后再读

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