数据结构经典算法实现与习题解答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:汪杰

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2004-1-1

价格:34.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787115117533

丛书系列:

图书标签:

• 数据结构
• 算法
• 经典
• 实现
• C++
• 习题
• 解答
• 计算机科学
• 基础
• 教材

探索现代软件工程的基石：深入剖析操作系统原理与实践 本书聚焦于操作系统（Operating System, OS）的核心概念、设计哲学与工程实现，旨在为读者构建一个全面、深入且实用的知识体系。 区别于侧重于数据结构与算法理论的教材，本书将操作系统的运行环境、资源管理机制以及并发控制策略作为主线，展现现代计算系统如何高效、可靠地调度和分配有限的硬件资源。 第一部分：操作系统的基石与环境构建 本部分首先为读者奠定理解操作系统的理论基础。我们将从计算机系统概论出发，系统地阐述操作系统在硬件与应用程序之间的桥梁作用，并深入探讨操作系统的历史演进与主要类型（如批处理、分时、实时和分布式系统）。 1. 引导与启动过程的奥秘： 我们将详细解析计算机从加电到操作系统内核完全加载并开始执行用户程序的全过程。这包括对BIOS/UEFI、引导加载程序（Boot Loader，如GRUB）的工作机制的剖析，理解操作系统内核是如何被唤醒并初始化其核心数据结构的。 2. 内核架构的蓝图： 操作系统的心脏——内核的结构至关重要。本书将对比宏内核（Monolithic Kernel）、微内核（Microkernel）以及混合内核（Hybrid Kernel）的设计哲学与优劣。重点分析Linux和Windows等主流操作系统的内核设计选择，使读者能清晰地识别不同设计模式对系统性能和可维护性的影响。 3. 中断、异常与系统调用： 理解硬件与软件之间的交互机制是掌握操作系统的关键。我们将深入探讨中断（Interrupt）和异常（Exception）的产生、处理流程以及它们如何确保系统响应外部事件的及时性。系统调用（System Call）作为用户程序请求内核服务的唯一安全接口，其接口设计、参数传递机制和上下文切换的底层细节将被详尽解析。 第二部分：进程与线程管理——并发的艺术 现代计算任务的执行依赖于对并发性的精细控制。本部分将操作系统对程序执行实体的管理作为核心内容。 1. 进程的生命周期与控制块： 我们将定义进程（Process）的概念，并详述其生命周期（创建、就绪、运行、阻塞、终止）。重点分析进程控制块（PCB）的结构，阐明PCB如何存储进程的所有状态信息，是操作系统管理进程的“身份证件”。 2. 线程模型与上下文切换： 线程（Thread）作为比进程更轻量级的执行单元，是实现并发的关键。本书将比较用户级线程与内核级线程的实现方式，并详细剖析上下文切换（Context Switching）的机制，包括寄存器保存、程序计数器更新以及TLB的刷新等对性能产生直接影响的底层操作。 3. CPU调度算法的权衡取舍： 调度器是操作系统的“资源分配大师”。我们将不仅介绍经典的调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（Round Robin），还会深入探讨更复杂的优先级调度、多级反馈队列调度的设计思路。更重要的是，我们将从系统的吞吐量、周转时间、响应时间和公平性等多个维度，对这些算法进行量化的性能评估和比较。 第三部分：内存管理——地址空间的抽象与保护 内存管理是操作系统最复杂也最关键的职能之一，它确保了每个程序都能拥有一个安全、连续的虚拟地址空间。 1. 虚拟内存的魔力： 本部分将透彻解释虚拟内存（Virtual Memory）的概念，揭示它如何通过地址翻译机制（Address Translation）解耦了程序可见的逻辑地址与物理硬件地址。 2. 分页机制的深度剖析： 我们将聚焦于分页（Paging），详述页表（Page Table）的结构、多级页表和倒排页表的设计，以及如何利用转换后援缓冲器（TLB）来加速地址翻译过程。页表遍历的性能开销和优化策略是本节的重点。 3. 页面置换策略与抖动现象： 当物理内存不足时，操作系统必须决定哪些页面应该被换出。本书将系统分析最佳（OPT）、先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）等页面置换算法，并探讨局部性原理在这些算法中的体现。同时，我们将分析“抖动（Thrashing）”现象的成因及其避免方法。 4. 内存分配与碎片管理： 针对动态内存分配，我们将讨论伙伴系统（Buddy System）和内存池等技术，并对比分析内部碎片（Internal Fragmentation）与外部碎片（External Fragmentation）的差异与控制手段。 第四部分：并发控制与同步——实现安全的协作 在多任务环境中，对共享资源的访问必须严格同步，以避免数据不一致。 1. 并发问题的识别： 我们将从经典的临界区（Critical Section）问题出发，阐述互斥（Mutual Exclusion）、死锁（Deadlock）和饥饿（Starvation）的概念，明确同步机制存在的必要性。 2. 经典同步工具的实现原理： 重点分析操作系统提供的基本同步原语的底层实现逻辑，包括： 信号量（Semaphore）：区分计数信号量和二值信号量，以及它们在解决生产者-消费者、读者-写者等经典同步问题中的应用。 管程（Monitor）：一种更高级、更安全的同步结构，分析其如何通过编译器和运行时环境保证互斥性。 3. 死锁的处理之道： 本部分将对死锁的四个必要条件进行深入讨论。针对死锁的处理策略，我们将全面介绍预防（Prevention）、避免（Avoidance，如Banker's Algorithm）和检测与恢复（Detection and Recovery）的技术细节和工程成本。 第五部分：I/O管理与文件系统——持久化与高效交互 本部分将视角转向设备管理和数据持久化，这是操作系统与外部世界交互的接口。 1. I/O子系统的结构： 我们将剖析I/O系统的层次结构，从用户层到驱动程序层。重点分析中断驱动I/O、程序控制I/O和直接内存访问（DMA）的原理，理解DMA如何减轻CPU在数据传输中的负担。 2. 缓冲与SPOOLing技术： 探讨操作系统如何通过缓存（Buffering）和假脱机（Spooling）技术来匹配不同速度设备之间的数据传输速率差异，提高I/O效率。 3. 文件系统的组织与实现： 文件是用户与数据交互的基本抽象。本书将详细介绍文件系统（File System）的逻辑结构（文件、目录）和物理结构（磁盘空间分配，如连续分配、链式分配和索引节点[i-node]结构）。我们还将分析日志记录（Journaling）技术在保证文件系统一致性中的关键作用。 4. 磁盘调度与优化： 针对机械硬盘的寻道时间特点，我们将对比分析先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描（SCAN）和C-SCAN等磁盘调度算法的性能表现。 本书内容紧密结合了现代操作系统的设计思想，强调从理论推导到工程实现的完整链条，旨在培养读者对复杂系统底层运行机制的深刻洞察力。

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天呐，**《并行计算与GPU编程实践》**这本书简直是为我这种渴望榨干硬件性能的家伙量身定做的！它完全没有啰嗦的理论铺垫，开篇就是直接深入**CUDA编程模型**的核心。作者以一种近乎手把手的姿态，教会你如何思考“并行化”的思维方式——如何将串行问题分解成成千上万个可以同时执行的线程块和线程。书中对**内存层次结构**的讲解非常到位，特别是**全局内存、共享内存和寄存器**之间的延迟差异，以及如何通过巧妙的**数据布局和Bank Conflict**规避策略来最大化内存带宽的利用率，这部分内容直接让我重写了几个我项目中性能瓶颈最严重的部分，效果立竿见影。此外，书中还用大量的实战案例展示了如何高效实现矩阵乘法、快速傅里叶变换（FFT）等经典算法的GPU版本，这些代码示例不仅可以直接用，更重要的是它们体现了一种面向硬件的优化思路。如果你想让你的计算速度实现数量级的飞跃，这本书绝对是你的“加速秘籍”。

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我最近花了大量时间研究**《形式化验证方法学》**这本书，老实说，这本书的难度相当挑战，但其带来的知识回报是巨大的。它不是教你如何写程序，而是教你如何**证明**程序是正确的，这是一种完全不同的思维体操。书中详细介绍了**模型检测（Model Checking）**的原理，特别是如何使用**Boyer-Moore逻辑**来表达系统属性，以及如何用**符号执行**技术来探索程序的所有可能路径，这对于保证安全关键系统（如航空、医疗设备固件）的正确性至关重要。作者对**SMT求解器**的介绍也十分深入，解释了它们如何在后台高效地处理复杂的约束条件，从而自动验证复杂的软件断言。阅读这本书最大的收获是培养了一种对“假设”保持高度警惕的习惯，很多我们默认程序行为的地方，都需要通过严格的逻辑推导来确认。对于软件质量要求极高的领域，这本书提供了最坚实的理论后盾。

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哇，最近刚拜读了一本关于**《计算理论导论》**的著作，简直是打开了我对计算机科学底层逻辑理解的一扇新大门。这本书的叙述方式非常严谨，从图灵机模型的最基本定义出发，层层递进，将可计算性、不可判定性这些抽象的概念用清晰的数学语言和富有洞察力的例子串联起来。尤其让我印象深刻的是对**P类和NP类问题**的讨论，作者没有停留在理论的表面，而是深入剖析了NP完全性证明的精髓，那些经典的归约过程被描绘得条理分明，即便是我这个初学者，也能跟上作者的思路，体会到为什么有些问题天生就比其他问题“难解”。书中对**自动机理论**的讲解也相当到位，有限自动机、下推自动机，再到更强大的图灵机，每种模型的计算能力边界划分得非常明确，读完后你会清晰地认识到，不同的计算模型所能解决的问题范围是存在本质区别的。这本书对于想扎实打好理论基础的读者来说，绝对是一剂良方，它不追求速度，而是要求你真正理解“计算”的本质到底是什么，推荐给所有对算法复杂度有深层兴趣的朋友们。

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我最近沉迷于**《高级数据库系统设计与优化》**这本书，这本书的视角非常独特，它没有将重点放在SQL的语法技巧上，而是深入探讨了现代分布式数据库系统背后的复杂工程决策。书中详细介绍了**事务的隔离级别**在分布式环境下的实现难题，比如如何在高并发、多节点写入的情况下保证ACID特性的兼容与权衡，这一点是很多入门级书籍完全不会触及的深度。让我眼前一亮的是关于**NewSQL**架构的对比分析，作者对Google Spanner、CockroachDB等系统的**时钟同步机制（如TrueTime）**进行了细致的剖析，解释了这些系统是如何在保证强一致性的同时，又实现了接近于NoSQL的扩展性。书中的配图和架构图非常精美，将复杂的内部工作流程可视化，极大地降低了理解门槛。对于正在负责或计划构建大型、高可用数据存储系统的工程师来说，这本书提供的设计哲学和前沿技术见解，是无可替代的宝贵财富。它迫使你思考，在海量数据面前，传统的关系模型到底该如何进化。

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不得不提一下我最近啃完的这本**《人机交互设计中的认知心理学基础》**。这本书的视角非常贴合用户体验（UX）的实际工作，它将冰冷的界面元素与人类大脑处理信息的方式紧密地联系起来。书中详细阐述了**米勒定律（短期记忆的容量限制）**如何影响菜单设计，以及**菲茨定律**在确定按钮大小和点击区域时的指导意义。最有趣的是关于**心智模型**的章节，作者解释了为什么用户总是对软件的预期操作与实际操作之间存在偏差，以及设计师如何通过一致性设计来构建一个与用户预期相符的虚拟世界。书中的许多案例分析，都清晰地展示了忽视人类认知规律所导致的灾难性设计后果。它彻底改变了我看待“用户友好性”的视角——友好不是一种感觉，而是对人类信息处理机制的精确尊重。这本书对于任何想设计出真正“好用”产品的人来说，都是一本充满智慧的指南。

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在实验室翻书柜的时候偶然翻到的，这书挺不错的=。=

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