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出版者:人民邮电出版社

作者:苑成昭

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2002-4-1

价格:38.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115101853

丛书系列:

图书标签:

• 苹果电脑
• macOS
• 操作系统
• 电脑操作
• 应用技巧
• 维护保养
• 数码设备
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• 苹果系统
• 电脑教程

编程语言与算法设计精解 第一章 计算机科学基础回顾 本章将对计算机科学的核心概念进行系统性的梳理与深入探讨。我们将从计算的本质出发，解析图灵机模型及其在理论计算中的地位，阐明可计算性和不可计算性之间的界限。随后，我们会详细介绍数据结构的基本原理，包括线性结构（如数组、链表、栈和队列）和非线性结构（如图、树，特别是二叉搜索树、AVL树和红黑树）的内部机制、操作效率分析及适用场景。此外，存储器层次结构的概念将得到阐述，从寄存器到固态硬盘的延迟与带宽差异，为后续讨论程序性能优化奠定基础。本章的重点在于建立一个坚实的理论框架，理解所有软件构建的底层逻辑。 第二章 高效算法设计范式 本章致力于介绍和剖析现代算法设计中的主流范式。我们将首先深入研究分治策略，通过实例讲解如何将复杂问题分解为可并行解决的子问题，并重点分析快速排序和归并排序的实现细节与性能复杂度。接着，贪心算法的原理将被详尽阐述，讨论其在局部最优解导向全局最优解的适用条件，例如霍夫曼编码和最小生成树（Prim与Kruskal算法）。 随后，动态规划（Dynamic Programming, DP）作为处理重叠子问题和最优子结构问题的强大工具，将占据核心篇幅。我们将通过经典的背包问题、最长公共子序列、矩阵链乘法等实例，详细解析状态定义、转移方程的建立与自底向上（Bottom-Up）和自顶向下（Top-Down，带有记忆化搜索）的实现技巧。 此外，我们将探讨回溯法与分支限界法在组合优化问题（如八皇后问题、旅行商问题）中的应用，并引入复杂度理论的基础知识，包括大O、Omega和Theta符号的精确使用，理解P、NP、NP-完全与NP-困难问题的概念边界。 第三章 现代编程语言特性与实践 本章将超越基础的语法教学，聚焦于现代系统级和应用级编程语言的核心特性及其对程序性能和可维护性的影响。 3.1 面向对象设计（OOD）的深入剖析：我们将详细探讨封装、继承、多态的深层机制，并引入设计模式（如工厂模式、单例模式、观察者模式）在实际项目中的应用。重点分析抽象类与接口的语义差异及其对解耦的影响。 3.2 函数式编程范式：本节将介绍高阶函数、闭包、不可变性（Immutability）的概念。讨论纯函数的优势，以及如何利用函数组合来构建更健壮、更易于测试的代码流。我们将对比命令式与声明式编程风格在解决特定问题时的优劣。 3.3 并发与并行编程：在多核处理器成为主流的今天，并发编程至关重要。本章将细致讲解线程模型、进程间通信（IPC）机制（如管道、消息队列、共享内存）。同步机制的剖析将包括互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和条件变量，重点分析死锁的成因、检测与避免策略。对于更高级的并发模型，如Actor模型或Go语言的Goroutine与Channel机制，也将进行介绍。 第四章 数据库系统与数据持久化 本章将从理论层面解构关系型数据库管理系统（RDBMS）的核心原理。 4.1 关系代数与SQL优化：我们将回顾关系代数的基本运算，并深入研究SQL查询的执行过程。重点放在索引结构（B树、B+树）如何影响查询性能，事务的ACID特性保证及其实现机制（如两阶段锁定）。如何编写高效的JOIN语句、理解查询优化器的执行计划，是本节的实践核心。 4.2 NoSQL数据库的选型与应用：针对大规模非结构化数据或需要高可扩展性的场景，本章将介绍主流NoSQL类型：键值存储（如Redis的数据结构与缓存策略）、文档数据库（MongoDB）的灵活性、列式存储（Cassandra）在海量写入场景下的优势，以及图数据库（Neo4j）在处理复杂关系网络中的独特能力。数据一致性模型（如BASE理论）将与RDBMS的ACID进行对比。 第五章 操作系统与系统级性能调优 理解操作系统（OS）是理解应用性能瓶颈的关键。本章聚焦于OS如何管理资源，以及开发者如何与之协同工作。 5.1 进程调度与内存管理：我们将分析不同的调度算法（如轮转、优先级、最短剩余时间优先）对系统吞吐量和响应时间的影响。在内存管理方面，虚拟内存的概念、分页（Paging）和分段（Segmentation）的机制，以及缺页中断的处理流程将被详细阐述。 5.2 I/O子系统与文件系统：本节将探讨缓冲I/O与直接I/O的区别，以及操作系统如何通过内核缓存来加速文件访问。文件系统的结构，特别是日志文件系统（如Ext4, NTFS）如何保证数据一致性和快速恢复，是重要的讨论点。 5.3 性能分析工具与方法论：介绍如何使用系统级工具（如`perf`, `strace`, `vmstat`）来诊断CPU热点、内存泄漏和I/O等待问题。强调性能分析应基于可重复、可量化的数据，而非直觉。 第六章 网络通信协议与分布式系统基础 本章构建了程序进行跨系统通信所需的协议栈知识。 6.1 TCP/IP协议栈深度解析：从物理层到应用层，详细分析以太网帧结构、IP寻址与路由、ARP机制。重点剖析TCP协议的可靠性保障机制，包括三次握手、四次挥手、滑动窗口协议（流量控制）和拥塞控制算法（如Tahoe/Reno）。UDP的应用场景与特性也将一并讨论。 6.2 应用层协议与服务模型：HTTP/1.1, HTTP/2 (头部压缩、多路复用)及初步介绍的HTTP/3 (基于QUIC)的请求/响应生命周期。RESTful架构原则的内涵与实践。 6.3 分布式系统基础理论：引入CAP定理（一致性、可用性、分区容错性）的权衡取舍，以及BASE理论的指导思想。探讨一致性模型，如最终一致性。对远程过程调用（RPC）和消息队列（Message Queues）在解耦服务间的角色进行分析，理解它们在构建高可用系统中的作用。 第七章 软件工程实践与质量保证 本章关注如何将技术知识转化为可靠、可维护的大型软件产品。 7.1 版本控制与持续集成/持续部署（CI/CD）：Git工作流（如Git Flow, Trunk-Based Development）的精细管理。配置自动化构建、测试和部署的流水线，确保代码变更的快速、安全交付。 7.2 软件测试的层次与策略：单元测试、集成测试、系统测试的定义与编写原则。代码覆盖率的衡量标准，以及测试驱动开发（TDD）的思维模式。强调自动化回归测试在长期项目中的价值。 7.3 设计模式与代码重构：复习GoF设计模式，并深入探讨它们如何解决特定的设计腐臭（Code Smells）。介绍有效的代码重构技术，如提取方法、引入参数对象、替换魔法数字等，以持续提高代码的内聚性和耦合度。本章的落脚点在于，优秀的软件设计是持续迭代和维护的结果。

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