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出版者:Que Publishing

作者:Bill Jelen

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2004-5-20

价格:USD 44.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780789731296

丛书系列:

图书标签:

• EXCEL
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• 自动化
• 办公软件
• 编程
• 数据分析
• 效率
• 教程
• Microsoft Excel
• 实用技巧

编程语言与数据结构基础 深入探索现代软件开发的基石 本书旨在为读者构建坚实的编程逻辑和数据结构基础，这是一切高级软件开发和数据处理能力的源泉。我们不侧重于特定应用程序的自动化，而是聚焦于计算机科学的核心原理，这些原理无论技术如何更迭，都将保持其价值。 第一部分：编程思维与基础范式 第一章：算法的本质与设计 本章将详细剖析算法的定义、特性及其在解决计算问题中的核心地位。我们将从可计算性的理论角度出发，探讨图灵机模型如何奠定现代计算的理论基础。重点在于教授读者如何将一个现实问题抽象为一系列清晰、有限的指令集。 问题分解与抽象： 如何将复杂任务拆解为更小的、可管理的部分（子程序/函数）。 流程控制结构： 详尽分析顺序、选择（if/else, switch）和循环（for, while, do-while）结构的设计与应用场景，强调边界条件的处理。 递归的艺术： 深入讲解递归的定义、基线条件（Base Case）的设置，并通过斐波那契数列、阶乘等经典案例，展示递归在优雅地解决自相似问题中的威力，同时探讨递归深度限制和堆栈溢出的风险。 第二章：核心数据结构解析 数据结构是组织和存储数据的方式，直接影响程序的效率和可维护性。本章将系统地介绍并实现几种最关键的抽象数据类型（ADT）。 线性结构详解： 数组（Array）： 深入探讨静态数组与动态数组的内存布局、访问时间复杂度（O(1)的秘密）。 链表（Linked List）： 比较单向链表、双向链表和循环链表的实现细节，重点分析其在动态插入和删除操作中的优势。 栈（Stack）： 基于后进先出（LIFO）原则的应用，例如函数调用栈的工作原理和表达式求值。 队列（Queue）： 基于先进先出（FIFO）原则的应用，例如任务调度和广度优先搜索的准备工作。 非线性结构入门： 树（Tree）： 介绍树的基本术语（根、节点、叶子、深度）。重点剖析二叉树的结构，及其在数据检索中的重要性。 哈希表（Hash Table）与字典（Dictionary）： 详细讲解哈希函数的设计原则、冲突解决机制（链式法、开放寻址法），以及实现近乎O(1)平均查找时间的关键。 第三章：效率分析与复杂度理论 没有效率的程序只是理论上的正确。本章是理解高性能计算的基石。 大O表示法（Big O Notation）： 严格定义$O, Omega, Theta$ 符号，用于描述算法性能的渐进上界、下界和紧确界。 常见时间复杂度分析： 系统分析$O(1), O(log n), O(n), O(n log n), O(n^2), O(2^n)$等复杂度的来源和适用场景。 空间复杂度： 探讨程序运行所需的内存资源，特别是递归调用对内存占用的影响。 第二部分：经典算法与应用实现 第四章：高效排序算法的实现 排序是数据处理中最常见的操作之一。本章将超越简单的冒泡排序，聚焦于工业级应用中常用的高效算法。 分治策略的体现： 详细实现并分析快速排序（Quick Sort）和归并排序（Merge Sort），重点解析它们的平均和最坏情况复杂度。 堆排序（Heap Sort）： 如何利用二叉堆（Binary Heap）这一数据结构，以$O(n log n)$的效率完成排序。 稳定性与适用性： 讨论不同排序算法的稳定性（Sorting Stability）及其在特定数据集上的性能差异。 第五章：搜索与图论基础 本章将介绍如何在结构化数据中快速定位信息，并初步涉足复杂网络结构的分析。 搜索算法： 对比线性搜索与二分查找（Binary Search）的效率，并探讨如何在有序或半有序的数据集中快速定位目标。 图的基本概念： 定义图（Graph）的元素——顶点（Vertex）和边（Edge），以及有向图与无向图、加权图与非加权图的区别。 图的表示法： 掌握邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）两种核心表示方法，分析它们在空间占用和操作效率上的权衡。 基础图遍历： 实现并区分广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS），理解它们在路径查找和连通性分析中的作用。 第六章：内存管理与程序性能优化 理解程序在底层是如何与硬件交互，是写出健壮代码的关键。 内存区域划分： 详细解释程序运行时栈（Stack）、堆（Heap）、静态数据区和代码区的区别与作用。 动态内存分配： 讲解指针（Pointers）在C/C++等语言中用于手动管理内存的机制，以及随之而来的内存泄漏（Memory Leaks）和悬垂指针（Dangling Pointers）问题。 垃圾回收机制简介（GC）： 概述自动内存管理系统（如Java, Python等）如何通过引用计数或标记-清除算法来简化开发者的工作，并分析其带来的性能开销。 性能剖析（Profiling）： 介绍使用工具监测程序瓶颈（CPU使用率、内存分配热点）的方法论。 第三部分：面向对象编程范式（OOP） 第七章：OOP核心原则与设计模式 本章将从抽象层面理解如何构建可扩展、易于维护的大型软件系统。 封装、继承与多态： 详细阐述这三大核心支柱的含义。重点讲解多态（Polymorphism）如何通过方法重写（Override）和接口实现（Interface Implementation）来提升代码的灵活性。 抽象类与接口： 区分这两者在定义契约和限制子类行为上的细微差别。 设计模式导论： 介绍创建型（如单例模式 Singleton）、结构型（如适配器模式 Adapter）和行为型模式（如观察者模式 Observer）的经典应用场景，旨在教会读者如何识别和复用成熟的解决方案结构。 本书致力于提供一个跨越具体应用限制的、扎实的计算机科学知识体系，确保读者能够熟练驾驭任何一门现代编程语言，并能从根本上理解软件的效率和结构。

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