计算机科学导论

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出版者:清华大学出版社
作者:布鲁克希尔
出品人:
页数:575
译者:
出版时间:2004-01-01
价格:54.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302077923
丛书系列:大学计算机教育国外著名教材系列(影印版)
图书标签:
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具体描述

本书对计算机科学这一学科进行了全面的介绍,内容包含广泛,并具有清晰的解释、是“计算机科学导论”课的首选教材。本书的特点之处在于,它对每个主题的讨论都不只是针对具体的编程语言。而且,通过对计算机科学过去的发展、现状以及研究方向的讨论,来展示计算机科学的各种知识。本书还给出了有关编程语言、操作系统、算法、软件工程、网络互连、数据库设计、人工智能以及计算机体系结构的大量真实图片。

编程的艺术与科学:现代软件开发的基石 一本面向未来的程序员的实践指南 在信息技术飞速迭代的今天,软件已渗透到我们生活的方方面面,从智能手机应用到复杂的工业控制系统,无处不在。然而,支撑起这一切的,是扎实且优雅的编程思维与实践。《编程的艺术与科学:现代软件开发的基石》并非一本晦涩难懂的理论教科书,而是一部旨在帮助有志于软件开发领域的人士,建立坚实技术根基、掌握高效开发范式的实践手册。 本书聚焦于将抽象的计算概念转化为实际可操作的代码,强调“为什么”要这样做,而不仅仅是“如何”输入指令。我们相信,优秀的软件工程师不仅是代码的搬运工,更是问题的解决者和系统的构建者。 第一部分:思维的重塑——从问题到算法 本部分着重于培养读者构建计算思维(Computational Thinking)的能力,这是成为一个优秀程序员的首要条件。 第一章:理解计算的本质:信息、抽象与自动化 我们首先剥离掉特定语言的语法糖衣,深入探讨计算的本质。什么是信息?它如何在机器中被表示和存储?本章将详细介绍二进制系统、数据表示(如整数、浮点数的精度问题与限制)以及信息量的度量单位。随后,我们将引入“抽象”这一核心概念,解释如何通过封装、模块化来管理复杂性,这是所有大型软件项目的基础。最后,我们将探讨自动化的力量,理解图灵机模型(概念层面,不深入数学证明)如何奠定现代计算机的理论基础。 第二章:算法的优雅:设计、分析与优化 算法是解决问题的蓝图。本章将系统地介绍构建有效算法的步骤:明确需求、设计初步方案、细化步骤。我们将深入探讨几种核心的算法范式: 排序与搜索: 不仅仅是介绍快速排序和二分查找,更侧重于分析它们在不同数据规模和内存限制下的性能权衡。讨论稳定性和时间/空间复杂度的精确含义。 递归与迭代: 阐述何时选择递归的简洁与清晰,何时选择迭代的高效与可控性。通过阶乘、斐波那契数列等经典案例,展示如何将问题分解为子问题。 贪心算法与动态规划(入门): 介绍局部最优解如何导向全局最优解(贪心法),并初步引入动态规划的思想——避免重复计算,存储中间结果,为后续的复杂问题解决打下基础。 第三章:数据结构的支柱:组织与存取效率 如果说算法是动词,那么数据结构就是名词的组织方式。本章将详细剖析构建高效程序所需的核心数据结构: 线性结构进阶: 链表(单向、双向、循环)的底层内存布局与操作开销分析;栈(LIFO)在函数调用栈管理中的作用;队列(FIFO)在任务调度中的应用。 树形结构的力量: 二叉搜索树(BST)的构建与遍历(前序、中序、后序);平衡树的概念介绍(如AVL或红黑树的必要性,而非详细实现),以保证对数时间复杂度的查询效率。 图论基础: 介绍图(Graph)作为表示复杂关系的强大工具,包括邻接矩阵与邻接表两种主要实现方式,及其在网络拓扑、依赖关系中的应用。 第二部分:代码的实践——工程、范式与质量 本部分从理论走向实践,关注如何编写出可维护、可扩展、健壮的代码。 第四章:语言的魔力:理解编译、解释与内存模型 选择一门编程语言仅仅是开始。本章引导读者理解不同语言背后的执行机制。我们将比较编译型语言(如 C++)与解释型语言(如 Python)的执行流程和性能差异。 重点在于内存管理:手动内存分配(如 C/C++ 中的 `malloc`/`free` 或 `new`/`delete`)带来的挑战与责任;以及垃圾回收(Garbage Collection)机制如何自动化这一过程,同时引入 GC 带来的潜在停顿(Pause)问题。理解堆(Heap)和栈(Stack)的生命周期和作用范围,是避免内存泄漏和栈溢出的关键。 第五章:软件设计的原则:面向对象与函数式思潮 本章探讨指导现代软件架构的两种主流设计范式。 面向对象编程(OOP)的四大支柱: 封装(Encapsulation)、继承(Inheritance)、多态(Polymorphism)和抽象(Abstraction)。通过设计一个小型业务系统,展示如何利用类、接口和设计模式(如工厂模式、单例模式的合理应用场景)来组织代码。 函数式编程(FP)的回归: 强调不可变性(Immutability)、纯函数(Pure Functions)和高阶函数。解释 FP 如何在处理并发和状态管理时提供更清晰、更少副作用的解决方案。 第六章:工程的基石:版本控制与协作 在现代软件开发中,单人作业已成为特例。本章将重点介绍分布式版本控制系统 Git 的核心工作流。 Git的内部原理: 解释 Git 如何通过快照(Snapshot)而非差异(Diff)来存储历史记录。 分支策略: 实践 `master`/`main`、`develop` 和特性分支的工作流(如 Git Flow 或 GitHub Flow),确保团队协作的顺畅性与代码的稳定性。 代码审查(Code Review): 阐述通过 Pull Request/Merge Request 机制进行同行评审的重要性,不仅是发现 Bug,更是知识共享和提升代码质量的过程。 第三部分:超越代码——测试、调试与性能 代码写完只是项目的一半,确保其正确运行和高效执行是工程师的另一项核心职责。 第七章:健壮性的保障:测试驱动的开发(TDD)与调试艺术 本章将调试从“救火”提升为系统性的科学。 调试技巧: 掌握现代 IDE 提供的断点设置、条件断点、单步执行与表达式监视等高级功能。理解日志(Logging)在定位生产环境问题中的核心作用。 单元测试的威力: 介绍单元测试的目的——验证最小功能单元的正确性。强调测试用例的编写应覆盖正常路径、边界条件和异常情况。引入 Mocking 和 Stubbing 的概念,以便隔离被测试组件。 第八章:性能考量:从 O(n²) 到毫秒级响应 理解程序运行的瓶颈是优化代码的关键。 性能瓶颈分析: 区分 CPU 密集型和 I/O 密集型操作。讨论缓存(Cache)对程序运行速度的巨大影响。 I/O 操作优化: 介绍同步与异步 I/O 的区别,以及在网络通信或文件读写中,如何利用非阻塞操作来提高吞吐量。 代码优化陷阱: 警示过度优化(Premature Optimization)的危害,并提供针对性的优化策略,如选择更优的数据结构或算法,而非仅仅关注微小的语法技巧。 通过本书的学习,读者将建立起一个全面的、以工程实践为导向的软件开发认知框架,为未来深入学习特定领域(如操作系统、网络、数据库或人工智能)打下坚不可摧的基础。

作者简介

J. Glenn Brookshear 世界知名的计算机科学教育家。他在1975年获得新墨西哥州立大学博士后,创办了Marquette大学的计算机科学学位项目,并在该校任教至今。他的主 要研究方向是计算理论。除了本书之外,他还著有Theory of Computationr: Formal Languages, Automata, and Complexity。

目录信息

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读后感

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建议非专业的人士一定要读一读,信息时代了,基本的信息技能是一个合格社会劳动者的基本要求。而这本书是大而全的计算机百科全书,当然都是简单的解释,计算机科学太庞大了,不是一本书可以解释清楚的。很适合非专业人士了解计算机科学。

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安利我们自己的在线交流学习Q群 ~ CS Primers' Reading Club ~ ~ 计算机科学新手阅读俱乐部 ~ 群聊号码: 971781213. 注意!!!!! 我们读的是原版书!!英文原版!!!!!! 截至2019年3月4日,第三章已读完。 总的感受是,收获巨大!!!! 我们基本上是每天晚上9-11点...  

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大约20年前,上大学时应该读过“计算机科学概论”的课程。那时的课本比较浅显,以实用为主。如今,计算机科学飞速发展,这本书做了很好的概括,即便部分内容有些艰深。 阅读本书,了解了一种编程策略。在编程之前,先根据设想的算法写下伪代码(比较简单,看着像程序但不能运...  

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大约20年前,上大学时应该读过“计算机科学概论”的课程。那时的课本比较浅显,以实用为主。如今,计算机科学飞速发展,这本书做了很好的概括,即便部分内容有些艰深。 阅读本书,了解了一种编程策略。在编程之前,先根据设想的算法写下伪代码(比较简单,看着像程序但不能运...  

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非常好的一本入门书 有关于计算机科学的,全方位的入门知识普及,语言组织和表达非常的好 语句和知识表达的非常经典,没有废话,全篇高能 内容质量好到我认为应当背诵下来的程度 个人最喜欢的一本书,读下来酣畅漓淋,引人入胜,非常好 给5星是因为只有最高只有5星 课后的习题...  

用户评价

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这本书的魅力在于其前瞻性的视角和对未来趋势的敏锐洞察。作者并没有局限于介绍计算机科学已有的成就,而是着眼于它未来的发展方向,以及它将如何深刻地影响我们的生活。我对“网络安全”这一章节尤为印象深刻,作者不仅讲解了网络攻击的原理,更重要的是,他提出了许多关于如何构建更安全、更可靠的网络系统的思考。他的分析总是那么透彻,能够直击问题的本质,并且为我们提供了许多宝贵的启示。 我惊喜地发现,作者的写作风格极其流畅且富有逻辑性,他能够将复杂的概念用简单明了的语言表达出来,并且总是能够恰到好处地运用比喻和类比,让读者更容易理解。让我印象深刻的是,他对“分布式系统”的讲解,他不仅仅是介绍了其基本架构,更是深入探讨了在分布式环境下如何保证数据的一致性和系统的可用性,这对于我理解现代互联网的运作原理非常有帮助。

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初次翻阅此书,我便被其严谨的学术态度和深入浅出的讲解风格所折服。作者并没有将读者视为一窍不通的新手,而是以一种循循善诱的方式,引导我们一步步探索计算机科学的广阔天地。从最基本的逻辑门电路,到构成现代计算机核心的中央处理器(CPU)的工作原理,再到内存、硬盘等存储设备的运作方式,作者都进行了详尽而清晰的阐述。我特别欣赏他对硬件原理的讲解,他用形象的比喻和生动的图示,将那些抽象的电子信号和逻辑运算变得触手可及,让我对计算机的“实体”有了更直观的认识。 更让我惊喜的是,作者并没有止步于硬件层面,而是将目光投向了软件的抽象。操作系统是如何管理硬件资源,如何调度进程,如何处理文件系统,这些曾经让我望而却步的概念,在这本书的笔下,变得如同侦探小说般引人入胜。作者的语言流畅且富有洞察力,他总能在关键之处点出问题的核心,并给出令人信服的解释。阅读过程中,我常常会停下来,思考作者提出的问题,并尝试将书中知识与我日常接触到的计算机应用联系起来,这种主动学习的乐趣,是任何枯燥的教科书都无法比拟的。

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这本书的独特之处在于它对“人机交互”的深刻剖析。作者并没有将人机交互仅仅视为界面的设计,而是将其上升到一种理解用户需求、优化用户体验的哲学层面。我惊喜地发现,原来我们与计算机的每一次互动,都蕴含着如此多的心理学和认知科学的原理。作者的叙述方式让我能够轻松地理解那些关于可用性、可访问性、用户研究等概念,并且深刻地认识到,优秀的人机交互设计能够极大地提升用户的工作效率和生活品质。 更让我赞叹的是,作者在讲解过程中,始终强调“以人为本”的设计理念。他不仅仅是介绍已有的设计规范,更重要的是,他鼓励我们去思考,去创新,去创造更符合用户需求的交互方式。让我印象深刻的是,他对“用户体验设计”的讲解,他不仅解释了其流程,更重要的是,他让我们思考如何在设计的每一个环节,都能够考虑到用户的感受和需求。这种对用户体验的极致追求,让我对未来的科技发展充满了期待。

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这本书为我打开了一扇通往“并行计算”和“分布式系统”的奇妙大门。在翻阅此书之前,我对这些概念的认知仅限于模糊的轮廓,甚至有些畏惧。然而,作者以其独有的叙事魅力和严谨的逻辑,将这些看似复杂的技术娓娓道来。他首先从计算机处理能力的瓶颈出发,引出了并行计算的必要性,然后层层剥茧,将多核处理器、GPU加速、以及更宏观的分布式计算集群的原理一一呈现在我眼前。我特别欣赏他对“并发”与“并行”的区分,以及对“线程”和“进程”的生动比喻,这些细节帮助我迅速建立了清晰的认知。 书中对“分布式一致性”的讲解更是让我眼前一亮。作者没有直接抛出复杂的共识算法,而是先从实际问题出发,例如多个节点如何就某个状态达成一致,以及在这个过程中可能遇到的挑战,如网络延迟、节点故障等。然后,他巧妙地引入了 Paxos、Raft 等经典算法的思想,并通过精炼的语言和恰当的图示,让我能够理解这些算法的核心思想和权衡取舍。我惊喜地发现,这些看似高深的理论,在作者的笔下,变得如此具有吸引力,并且能够让我思考如何将它们应用到实际的系统设计中。

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这本书的逻辑架构堪称典范,每一个章节都像是精心打磨的积木,层层递进,环环相扣,最终构成了一个完整而严密的知识体系。我惊喜地发现,原来那些看似分散的计算机概念,在更宏观的视角下,竟然有着如此清晰的联系。从最底层的二进制表示,到复杂的操作系统原理,再到网络通信的奥秘,作者都循序渐进地为我一一揭示。最让我印象深刻的是关于“数据结构”的部分,作者并没有直接给出各种数据结构的定义和优缺点,而是先探讨了不同场景下数据的存储和访问需求,然后自然而然地引出了链表、树、图等数据结构的设计思想,这样的教学方式,让我在理解的同时,更能体会到设计之美。 更值得称赞的是,作者在讲解过程中,始终保持着一种“授人以渔”的态度。他不仅仅是告诉我们“是什么”,更重要的是教会我们“为什么”以及“如何去思考”。例如,在讨论“复杂度分析”时,他详细解释了时间复杂度和空间复杂度的概念,并引导读者思考如何评估算法的效率,这对于我这样想要深入理解计算机科学核心的读者来说,无疑是宝贵的财富。这本书让我明白,计算机科学不仅仅是关于代码和程序的堆砌,更是一种解决问题的思维方式和严谨的逻辑训练。

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这本书的结构设计简直是一场思想的盛宴,每一章都像是为你精心准备的哲学思考,引导你从更宏观的层面去理解计算机科学的本质。作者的叙述风格并非是枯燥的知识罗列,而是以一种探寻真相的方式,一步步揭示计算机系统是如何从无到有,又是如何一步步演进到今天的形态。我特别欣赏他对“操作系统”的讲解,他不仅仅是描述了操作系统的功能,更是深入探讨了其设计哲学,以及如何在有限的硬件资源下实现高效的并发和资源管理。 最让我动容的是,作者在讲解过程中,始终强调人与技术的关系。他并没有将技术视为孤立的存在,而是将其置于更广阔的社会和历史背景下进行审视。他让我看到了,每一次计算机技术的革新,都是人类智慧的结晶,也是对人类生活方式的深刻改变。阅读这本书,我感觉自己仿佛置身于一个巨大的知识宝库,每一个角落都闪烁着智慧的光芒,而作者则是那个耐心引导我的向导,让我能够安全而愉悦地探索其中的奥秘。

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这本书给我最大的启示在于,它打破了我对计算机科学“冷冰冰”的刻板印象。作者的笔触充满温度,他将抽象的概念与人类的创造力、历史的变迁巧妙地融合在一起,让我看到了计算机科学背后蕴含的智慧与人文关怀。他不仅讲述了机器是如何工作的,更探讨了计算机科学如何改变了我们的生活,如何重塑了我们的社会。我对“人工智能”这一章节尤为着迷,作者没有将AI描绘成科幻小说中的遥不可及的机器,而是从其发展的历史、核心的算法以及潜在的应用前景进行了细致的梳理。 我惊喜地发现,作者的叙述方式极具感染力,他能够将那些复杂的数学模型和统计学原理,用易于理解的语言进行阐释,并且始终围绕着“解决问题”这一核心目标。让我印象深刻的是,他对“机器学习”的讲解,不仅仅是罗列算法,更是深入探讨了数据在其中扮演的关键角色,以及如何通过数据来“训练”机器。这本书让我明白,计算机科学不仅仅是程序员的专属领域,它是一种可以赋能于各行各业的强大工具,也是一种理解和改造世界的深刻视角。

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这本书最让我印象深刻的是其对计算思维的培养。作者并没有直接灌输大量的编程语言语法或者复杂的算法,而是从最根本的层面,阐释了什么是计算,什么是算法,以及如何用结构化的方式去解决问题。他通过一系列精心设计的例子,展示了如何将一个实际问题分解成更小的、可管理的子问题,并为每个子问题找到最优的解决方案。我尤其喜欢他对“递归”这一概念的讲解,作者用一个非常经典的“汉诺塔”问题,将递归的原理剖析得淋漓尽致,让我这个初学者也能够深刻理解这种强大的编程范式。 更重要的是,这本书不仅仅停留在理论层面,它还为我们提供了实践的指引。虽然书中没有直接给出具体的代码实现,但作者的讲解方式,无疑为我们学习编程打下了坚实的基础。我能够感受到,只要掌握了书中所阐述的计算思维和算法思想,学习任何一门编程语言都会变得更加容易和高效。作者的写作风格非常注重逻辑的严谨性和表达的清晰性,每一个概念的提出都有其必然的上下文,每一个论证都有其坚实的依据。这种高质量的学术内容,让我觉得这是一笔极其宝贵的知识财富。

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这本书简直是我近期阅读体验的颠覆者,即便我并非计算机科学科班出身,也能被作者严谨的逻辑和引人入胜的叙述深深吸引。在翻阅这本书之前,我对计算机科学的认知仅限于一些表面的概念,比如“编程”、“软件”、“硬件”这些词汇,但这本书却像一把钥匙,为我打开了一个全新的世界。作者没有一开始就陷入晦涩难懂的技术细节,而是从计算机的起源,从人类对计算需求的最初萌芽讲起,仿佛将我带回了那个充满探索精神的年代。他巧妙地将历史的脉络与技术的发展一一串联,让我看到了那些伟大的先驱者是如何一步步克服困难,将最初的机械计算设备演变成今天我们习以为常的数字机器。 书中对基础概念的阐释更是鞭辟入里,让我对“算法”这个词有了全新的理解。不再是死记硬背的步骤,而是对解决问题过程的精妙抽象和优化。我尤其喜欢作者用生活化的比喻来解释这些抽象的概念,比如如何设计一个排序算法,就像整理一堆杂乱的卡片,不同的整理方法效率千差万别。这种将复杂问题简单化的能力,本身就是一种高超的智慧。而且,作者的写作风格非常平易近人,虽然探讨的是深刻的科学原理,但语言却充满了温度和人性。他时不时插入一些历史趣闻或者对未来发展的展望,让阅读过程丝毫不会感到枯燥,反而充满了惊喜。

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这本书最让我感到惊艳的是其对“信息论”的深入浅出讲解。作者并没有将这个数学性极强的学科描绘成难以逾越的壁垒,而是用一种非常生动和形象的方式,将信息、熵、编码等概念一一呈现。我惊喜地发现,原来我们日常生活中对信息的传递和处理,都蕴含着如此深刻的数学原理。作者的叙述方式让我能够轻松地理解那些复杂的公式和定理,并且深刻地认识到信息论在现代通信、数据压缩、甚至生物学等领域的重要作用。 更让我赞叹的是,作者在讲解过程中,始终保持着一种探索的精神。他不仅仅是介绍已有的知识,更重要的是,他鼓励我们去思考,去质疑,去发现新的可能性。让我印象深刻的是,他对“纠错码”的讲解,他不仅解释了其原理,更重要的是,他让我们思考如何在信息传递过程中,即使存在噪声,也能保证信息的完整性。这种对知识的深刻理解和对未知的探索欲望,让我对计算机科学产生了更浓厚的兴趣。

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第一本全部读完的英文书 感觉非常枯燥

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作者在前言中提到:“……很多学生说,整本书读下来,很流畅,像读小说一样。” ——俺想说:yes, indeed!!!

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一把年纪了还要重新看这个,虚了。看完才发现数学生真是什么都不会

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第一本全部读完的英文书 感觉非常枯燥

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一把年纪了还要重新看这个,虚了。看完才发现数学生真是什么都不会

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