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出版者:北京蓝色畅想图书发行有限公司（原高等教育出版社）

作者:[英] 刘易斯

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2004-8

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787040140590

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式
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好的，以下是一份关于《高级数据结构与算法实战》的图书简介，内容详实，聚焦于该书的独特价值和深度，并力求展现出专业、严谨的风格： --- 图书简介：《高级数据结构与算法实战：从理论基石到工业级应用》 导言：跨越理论与实践的鸿沟 在当代软件工程领域，数据结构与算法依然是构建高效、可扩展系统的核心基石。然而，仅仅掌握教科书上的经典定义已远远不能满足现代计算环境对性能的苛刻要求。从云计算架构到实时交易系统，从复杂的图计算到大规模数据处理，开发者需要深入理解如何在真实、受限的资源约束下，设计和实现出最优的解决方案。 《高级数据结构与算法实战》正是一本旨在弥合这一鸿沟的著作。它并非对基础知识的重复叙述，而是将视角聚焦于高级、非主流、且在工业界有明确应用场景的结构与算法。本书的定位是为有志于成为系统架构师、资深算法工程师或致力于性能优化的开发人员提供一本权威的、可操作的参考手册。 全书结构清晰，从底层原理的深入剖析，到复杂问题的设计模式，再到高性能实现的工程考量，层层递进，旨在培养读者解决“从未见过”的复杂工程挑战的能力。 第一部分：超越经典——高级数据结构的精深解析 本部分将对传统数据结构进行一次深度的“再审视”，着重探讨那些在特定约束条件下能展现出极致性能的变体和优化版本。 第1章：高维空间中的索引与搜索 我们不再满足于线性结构。本章深入探讨K-D 树、R 树（及其变体 R 树、Hilbert 空间填充曲线辅助索引）等在多维数据管理中的应用。重点分析其在最近邻搜索（ANN）中的渐进复杂度，以及在空间数据库和地理信息系统（GIS）中的实际性能瓶颈与优化策略。我们将展示如何通过合理划分和剪枝策略，将 $O(N)$ 的暴力搜索转化为可接受的近似搜索时间。 第2章：自平衡树的工程化极限 红黑树和 AVL 树是平衡的基础，但当面临并发访问和持久化存储的需求时，它们显得力不从心。本章将聚焦于B 树、B+ 树在磁盘I/O优化中的核心地位，详细解析其阶数（Order）的选择对扇出因子和读写性能的影响。更进一步，我们将剖析跳跃表（Skip List）在并发环境下的锁粒度优化，并对比其在内存数据库中与自旋锁红黑树的实际吞吐量差异。 第3章：概率数据结构与空间效率的权衡 在处理海量流数据时，精确性往往需要让位于空间效率。本章是本书的亮点之一，深入探讨布隆过滤器（Bloom Filter）的变种（如 Cuckoo Filter），分析其误报率的动态控制机制。同时，我们将详细讲解HyperLogLog在基数估计中的数学原理，以及如何结合这些概率结构，在内存占用仅为传统方法百分之一的代价下，实现可接受的统计精度。 第二部分：图计算与网络流的复杂应用 图结构是建模现代复杂系统的最有力工具。本部分将算法的视角从单机最优解提升到大规模分布式计算的层面。 第4章：高级图遍历与最短路径的重构 除了 Dijkstra 和 A，本章侧重于处理动态图和实时更新场景。我们将详细介绍分层图（Contraction Hierarchies, CH）和路径分解技术，这些技术是现代导航引擎的核心。此外，针对大规模社交网络分析，我们将探讨近似中心性算法（如基于随机游走的方法）的设计思路，以应对精确计算的巨大开销。 第5章：网络流模型的深层扩展 最大流/最小割是经典问题，但实际应用往往需要更复杂的约束。本章将深入研究最小费用最大流（MCMF）及其在线算法，这对于资源调度和供应链优化至关重要。我们将通过最小割与图像分割（如 GrabCut 算法）的联系，展示图论在计算机视觉中的跨界应用，重点解析如何将能量函数转化为网络流模型。 第三部分：动态规划与优化：从背包到序列比对 本部分关注如何系统化地解决具有最优子结构和重叠子问题特征的复杂决策问题，强调状态空间的设计与剪枝。 第6章：序列对齐与编辑距离的高效计算 不再停留在 Levenshtein 距离的 $O(MN)$ 基础，本章将重点讲解Myers' Difference Algorithm，它如何利用序列的差异性，在 $O(ND)$（D为差异度）的时间复杂度内完成比对，这对于版本控制系统和基因组学至关重要。同时，我们将讨论Four Russians Technique在加速特定动态规划问题中的应用。 第7章：背包问题的现代变体与近似解法 0/1 背包是 DP 的入门，但实际中的多维限制和连续变量使得问题复杂化。本章探讨多维背包问题和有界背包问题的整数线性规划（ILP）松弛方法。更重要的是，对于 NP-Hard 的近似求解，我们将详细分析近似比保证的来源，并展示如何利用贪心策略和局部搜索技术在可接受的误差范围内快速找到可行解。 第四部分：并行化与高性能实现：从缓存到 SIMD 算法的性能不仅仅取决于渐进复杂度，更依赖于底层硬件的有效利用。本部分是本书实践价值的集中体现。 第8章：数据布局与缓存效率优化 深入剖析现代 CPU 的L1/L2/L3 缓存结构、缓存行对齐和伪共享（False Sharing）问题。我们将通过实例展示，如何通过数据重排（Structure of Arrays vs. Array of Structures）和循环展开/分块技术，将算法的实际运行时间从毫秒级降低到微秒级。 第9章：向量化编程（SIMD）与异构计算加速 本书将介绍如何使用SSE/AVX 指令集或高级语言特性（如 C++ 的 `` 策略）来编写单指令多数据的代码。我们将以高性能数值计算（如矩阵乘法或直方图构建）为例，展示如何手工优化代码以充分利用向量寄存器。此外，还将简要探讨将部分数据结构操作卸载到 GPU 或专用加速器上的基本策略。 总结与读者展望 《高级数据结构与算法实战》要求读者具备扎实的离散数学基础和至少一门工程语言（如 C++ 或 Java）的深入实践经验。本书的价值在于其深度、广度以及对工程实现细节的毫不妥协的关注。阅读完本书后，读者将不再满足于“能跑起来”的代码，而是能够设计出在理论最优和硬件效率之间取得完美平衡的软件系统。这是一次对计算思维的深度淬炼。 --- 目标读者： 有 3 年以上工作经验的资深软件工程师 希望深入理解底层系统性能的开发人员 算法竞赛的进阶选手 从事高性能计算、大数据平台或金融科技领域的专业人士

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我是一个偏好实践操作的学习者，以往很多理论书籍对我来说就像是“纸上谈兵”。然而，这本《嵌入式软件基础》成功地将理论与实践的鸿沟填平了。它并没有仅仅停留在讲解C语言在嵌入式环境中的特殊性，而是紧密结合了具体的微控制器架构（尽管书中没有明确点名是哪一家公司的芯片，但其通用性设计使得知识可以迁移）。我特别喜欢它在每一章末尾设计的“动手实验”环节。这些实验不再是简单的“点亮一个灯”，而是涉及到更复杂的任务，比如如何实现一个简单的串口驱动程序来与PC进行数据交换，或者如何利用定时器实现PWM波形输出以控制一个直流电机的速度。书中所提供的配套资源库非常完善，代码结构清晰，注释详尽，使得我可以直接将代码移植到我的开发板上进行验证和修改。更妙的是，作者鼓励读者去“打破”代码，去尝试修改参数，观察结果，从而真正理解底层机制是如何响应变化的。例如，它引导我去观察改变中断延迟时间后，系统对外部快速脉冲信号的处理能力下降的过程，这种直观的反馈机制，比死记硬背中断处理流程有效得多。通过这本书的引导，我对“软件定义硬件”有了更深刻的体会。

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这本书的封面设计简洁大气，蓝白相间的配色让人联想到清爽的夏日天空，非常符合我对技术书籍的审美。我最初被它的名字吸引，《嵌入式软件基础》，这个标题精准地指向了我目前学习路径上的一个关键环节。在阅读了前几章后，我发现作者在内容组织上有着非常清晰的脉络。比如，它从最底层的硬件寄存器操作讲起，循序渐进地引入中断服务程序的编写，这对于我这种没有太多底层经验的读者来说，简直是一场及时雨。很多教材往往一上来就堆砌概念，让人望而生畏，但这本则不然，它用大量生动的代码示例，将抽象的硬件操作具体化。特别是关于时钟配置和GPIO控制的那一章，作者采用了一种“问题驱动”的教学法，先抛出一个实际应用场景，比如如何让一个LED以特定频率闪烁，然后再详细解析实现这一目标所需要的软硬件协同工作原理，这种方式极大地激发了我的学习兴趣。而且，书中的图示清晰明了，辅助理解复杂的时序图和数据流向图，避免了纯文字带来的晦涩感。我尤其欣赏作者在讲解中断优先级和任务调度的部分，引入了实时操作系统（RTOS）的概念作为进阶内容，但确保基础部分的讲解即便脱离RTOS也能独立理解，做到了对初学者的友好和对进阶者的铺垫。整体而言，这本书为我搭建了一个坚实的底层知识框架，让我对“嵌入式”这三个字不再感到遥不可见。

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这本书的排版和细节处理实在令人称赞，这绝对不是一本草草编撰出来的教材。我个人对技术书籍的字体选择和行间距非常挑剔，这本书采用的衬线字体在长时间阅读下对眼睛的友好度很高，长篇幅的理论阐述也不会让人感到视觉疲劳。更值得一提的是，作者在关键概念的解释上所下的功夫。例如，在描述内存映射（MMIO）时，它不仅解释了“是什么”，还深入探讨了“为什么”要使用这种方式，对比了直接访问寄存器和间接访问的性能差异和潜在风险。这种深层次的剖析，让原本枯燥的内存管理变得生动起来。我发现书中的术语表做得非常详尽，很多行业内约定俗成的缩写，作者都用粗体字高亮并提供了明确的解释，这对于我这个需要经常查阅资料的读者来说，节省了大量时间。此外，书后附带的“调试技巧与常见陷阱”一章，简直是实战经验的精华提炼。作者分享了自己在实际项目中遇到的那些让人抓耳挠腮的Bug，比如看门狗定时器设置错误导致系统不定时重启，以及Stack Overflow的排查方法。这些内容，是标准课程大纲里很少会详细提及的，却是工程师日常工作中最重要的技能之一。这本书显然是在实践中打磨出来的，充满了“过来人”的智慧，而非空洞的理论堆砌。

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从结构上看，这本书在内容广度上的把握非常得当，它既没有过度纠缠于汇编语言的繁琐细节，也没有一头扎进复杂操作系统的深水区，而是在一个恰到好处的平衡点上。它用相当大的篇幅来讲解中断处理和异常机制，这在我看来是嵌入式开发的核心竞争力所在。作者对上下文切换（Context Switching）的描述尤其精妙，他通过一个类比，将CPU寄存器的保存与恢复过程形象地比喻成一位多线程工作的秘书，记录并切换手头正在处理的文件，这种形象化的描述极大地降低了理解难度。此外，书中对“位操作”的讲解也达到了教科书级别的严谨性。它不仅展示了如何使用位掩码（Bitmasks）和移位操作，还深入探讨了在不同架构下（例如大小端模式）进行位操作时可能遇到的陷阱，这一点对于进行跨平台或底层驱动开发至关重要。书中的数据类型和对内存对齐的讨论，也远超普通C语言教材的范畴，直接关联到了I/O效率和DMA传输的准确性。这种层层递进，环环相扣的知识体系，让读者感到自己正在构建一个坚不可摧的知识金字塔，而不是零散知识点的堆砌。

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这本书给我带来的最大启发在于其对“健壮性”和“可靠性”的强调。在许多入门读物中，代码跑起来就算成功了，但这本则不然。作者反复提醒读者要关注软件的边界条件和异常情况。我尤其欣赏关于“看门狗（Watchdog Timer）复位机制”的章节，它详细阐述了如何设计一个心跳（Heartbeat）机制，确保软件系统在死锁或陷入无限循环时能够被硬件层面及时干预。这体现了作者对产品级嵌入式系统设计思维的深度理解。此外，书中还涉及了基础的错误检测和报告机制，比如如何利用校验和（Checksum）来验证程序从Flash加载的数据是否完整，这对于需要长期稳定运行的工业控制和医疗设备领域而言，是不可或缺的知识点。作者在讲解这些内容时，其语气非常沉稳且充满经验主义色彩，让人感觉不是在阅读理论，而是在接受一位资深专家的现场指导。通过这本书，我明白了编写能够“运行”的嵌入式代码和编写能够“可靠运行且易于维护”的嵌入式代码之间，存在着巨大的鸿沟，而这本书正是一座跨越这道鸿沟的桥梁。

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