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出版者:清华大学出版社

作者:姚晓春 郑文清等

出品人:

页数:443

译者:

出版时间:1999-2

价格:42.00元

装帧:

isbn号码:9787302033066

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 编程
• 教程
• 入门
• 基础
• 开发
• 技术
• 计算机
• 软件
• 学习

编程的艺术：从零开始构建数字世界 图书名称： 编程的艺术：从零开始构建数字世界 图书简介： 在这本深入浅出的技术专著中，我们将一起踏上一段令人兴奋的旅程，探索计算机编程的基石、核心概念以及构建现代软件系统的基本原理。本书的目标受众是那些渴望从根本上理解软件是如何运作、如何被设计和实现的初学者，以及希望系统梳理和深化自身编程基础的现有开发者。我们摒弃了对特定语言的过度依赖，转而专注于那些跨越所有编程范式的通用知识体系。 本书将编程视为一门结合了严谨逻辑、创造性思维和工程实践的“艺术”。我们相信，掌握了这些底层的思维模式和结构化方法，任何新的编程语言或框架都将只是表达思想的工具。 第一部分：思维的构建——计算的本质（The Essence of Computation） 本部分致力于为读者构建一个坚实的理论基础，理解计算机科学的本质。 第一章：抽象的力量与问题分解 我们将从人类解决问题的思维模式入手，探讨如何将一个复杂的现实世界问题，通过逐步细化和抽象，转化为计算机可以理解和处理的逻辑结构。重点介绍算法思维的雏形，包括模式识别、归纳与演绎在编程中的应用。我们将深入解析什么是“好的抽象”，以及如何识别代码中的重复和冗余，为后续的模块化设计打下基础。 第二章：数据结构——信息的组织哲学 数据结构是程序存储和管理信息的骨架。本章将详细剖析基础数据结构，不仅仅是罗列其实现，更重要的是理解每种结构背后的时间复杂度和空间复杂度权衡。 线性结构解析： 数组（定长与变长）、链表（单向、双向、循环）的内存布局和操作效率对比。栈（LIFO）和队列（FIFO）在实际应用中的角色，例如函数调用栈和任务调度。 非线性结构探索： 树（二叉树、平衡树如AVL/红黑树的原理概述，不深入实现细节，侧重应用场景，如文件系统和数据库索引）和图（图的表示法：邻接矩阵与邻接表）。 哈希的魔法： 深入理解哈希函数的设计原则、冲突解决策略（链地址法、开放定址法）以及它们如何实现近乎常数时间的查找。 第三章：算法的引擎——逻辑与效率 本章是全书的核心之一，专注于如何设计、分析和优化程序逻辑。 算法分析基础： 详细介绍大O符号（O, $Omega, Theta$）的含义，并教授如何通过最坏情况、最好情况和平均情况来评估算法性能。 搜索与排序的经典： 线性搜索与二分查找的原理对比。深入探讨经典排序算法（冒泡、选择、插入、归并、快速排序）的内部机制，强调分治法的思想。 图论算法入门： 介绍图遍历的基础——深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS），并简要提及最短路径问题（如Dijkstra算法的逻辑框架）。 递归与迭代： 探究递归的本质，理解其与栈帧的关系，以及何时选择迭代而非递归以避免栈溢出。 第二部分：代码的实现——工程与范式（Implementation and Paradigms） 本部分将视角从纯粹的理论转向实际的软件构建，介绍指导软件设计的主要范式。 第四章：控制流与逻辑表达 本章着眼于程序执行路径的管理。我们将研究不同控制结构（顺序、选择、循环）如何映射到底层机器指令（如跳转指令）。重点探讨布尔代数在程序逻辑中的应用，以及如何使用逻辑运算符构建复杂而清晰的决策树。此外，还会涉及异常处理机制的设计哲学——如何优雅地从预期和非预期的错误中恢复，而非简单地崩溃。 第五章：程序组织：面向过程与结构化编程 在现代软件工程中，结构化编程是效率的基石。本章将阐述过程化编程的思想，强调函数的职责单一性、输入与输出的明确性。我们将探讨如何通过函数签名（参数传递、返回值）来定义清晰的接口，并讨论局部变量与全局变量的生命周期和作用域管理，这是避免副作用的关键。 第六章：抽象的深化：面向对象的思维 面向对象编程（OOP）是一种强大的建模工具。本章将深入探讨OOP的四大支柱，但侧重于其背后的设计意图，而非语法细节： 封装： 如何隐藏实现细节，保护数据一致性。 继承： 讨论代码复用的机制，并警示过度继承带来的紧耦合风险。 多态： 理解运行时绑定和编译时绑定的区别，以及接口（Interfaces）在定义契约中的作用。 设计原则的初探： 引入SOLID原则（单一职责、开放/封闭等）的理念，解释它们如何指导我们构建可维护、可扩展的系统。 第七章：模块化与接口设计 优秀的软件是模块的集合。本章关注如何将系统拆分成高内聚、低耦合的独立单元。我们将讨论依赖管理的概念，探讨接口（Interface）作为模块间通信的“契约”的重要性。重点分析信息隐藏（Information Hiding）如何提升系统的健壮性，并介绍前置条件（Preconditions）和后置条件（Postconditions）在明确模块边界中的作用。 第三部分：质量与维护——软件的生命周期（Lifecycle and Quality） 构建出能运行的代码只是第一步，确保它能长期稳定运行才是真正的挑战。 第八章：测试的艺术：验证代码的正确性 本章倡导“测试先行”的思维模式。我们不讨论特定的测试框架，而是聚焦于测试的哲学和方法论： 单元测试的范畴： 为什么我们需要隔离组件进行测试？如何设计“可测试”的代码结构？ 边界条件与路径覆盖： 如何系统地思考可能导致程序失败的输入组合，如空值、零、最大值等。 断言与验证： 理解断言（Assertions）在开发阶段作为逻辑检查器的作用，以及它们与运行时错误处理的区别。 第九章：性能调优与资源管理 理解程序运行时消耗的资源至关重要。本章将探讨内存管理的基础概念，包括栈内存和堆内存的区别，以及垃圾回收机制（Garbage Collection）的基本工作原理（不涉及具体语言的GC细节，侧重概念）。我们将学习如何使用性能分析工具来定位代码中的热点（Hotspots），并介绍常见的性能优化陷阱，如不必要的对象创建、低效的循环和I/O瓶颈。 第十章：代码的阅读与重构 软件的生命周期中，阅读和修改现有代码的时间远多于编写新代码的时间。本章强调代码可读性的重要性，包括命名规范、注释的艺术（何时该注释，何时不该）、以及代码风格的一致性。随后，我们将介绍重构（Refactoring）的基本原则——如何在不改变外部行为的前提下，系统性地改善内部结构，使之更清晰、更高效。 通过对这些跨越语言和平台的通用主题的深入学习，读者将能够掌握构建健壮、高效、可维护的数字系统的核心技能。本书致力于培养一种严谨的、以解决问题为导向的工程师思维。

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