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出版者:人民邮电出版社

作者:叶树华

出品人:

页数:342

译者:

出版时间:2006-10-1

价格:29.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115150042

丛书系列:

图书标签:

• 网络编程
• Socket编程
• TCP/IP协议
• Python网络编程
• 网络应用开发
• 服务器开发
• 客户端开发
• 并发编程
• 多线程
• 网络安全

编程思维与算法实践：从零构建高效能应用 本书聚焦于构建现代软件系统的核心基石：严谨的编程思维模型、高效的数据结构设计以及经典与前沿的算法实现。它不侧重于特定网络协议的API调用细节，而是深入探讨如何将抽象的计算问题转化为高效、可维护的代码结构。 --- 第一部分：计算思维的基石 本部分旨在奠定坚实的计算科学基础，培养读者面对复杂问题时，能够迅速将其分解、抽象并用计算逻辑解决的能力。 第一章：抽象的力量——构建模型与数据表示 在不涉及具体网络I/O操作的前提下，本章重点探讨如何对现实世界或复杂系统进行数学和逻辑上的建模。 状态机与流程控制的艺术： 如何使用有限自动机（FSA）和Petri网等模型来精确描述和控制程序的复杂流程，尤其是在并发和状态敏感的环境中，强调状态转换的原子性和正确性。 信息压缩与表示的原理： 深入理解编码（如霍夫曼编码、算术编码的基础理论）和校验（如循环冗余校验CRC的数学原理，而非具体库函数）如何最小化数据冗余和提高传输/存储效率。 图论在非网络问题中的应用： 探讨如何将依赖关系、任务调度、依赖解析等问题转化为图结构，并使用邻接矩阵和邻接表进行高效存储。 第二章：数据结构的深度剖析与选择 本章严格区分“如何使用特定语言的数据结构库”与“数据结构背后的性能权衡”。 树的平衡机制与动态维护： 重点分析红黑树（Red-Black Tree）和AVL树的旋转与再平衡算法的实现细节和时间复杂度保证。讨论B树和B+树在磁盘I/O优化模型下的结构优势（此处的“I/O”指文件系统或内存块读写，而非网络传输）。 散列表（Hash Table）的冲突解决： 详细对比链式法、开放寻址法（线性探测、二次探测、双重散列）的优缺点。设计一个具备可伸缩性和抗碰撞能力的自定义散列函数的设计思路。 堆（Heap）结构与优先队列： 阐述二项式堆（Binomial Heap）和斐波那契堆（Fibonacci Heap）的复杂操作（如合并、减小键值）是如何在理论上优化某些算法性能的，即使在实际应用中较少直接实现。 --- 第二部分：高效算法的实现与分析 本部分专注于算法设计范式，训练读者构建出时间复杂度和空间复杂度都最优的解决方案。 第三章：搜索与排序的性能极限 超越基础的快速排序和归并排序，本章关注极端条件下的优化策略。 高级排序算法： 探讨计数排序、基数排序如何利用数据特性实现线性时间复杂度（O(n)）的排序，以及它们在处理特定范围整数时的优势。 遍历策略的优化： 深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）在树和图中的应用，重点讨论如何使用迭代深化搜索（Iterative Deepening Search）来平衡内存消耗和搜索深度。 第四章：动态规划与贪心策略 本章教授如何识别问题中的最优子结构和重叠子问题，从而使用动态规划（DP）避免重复计算。 DP的自底向上与自顶向下实现： 通过背包问题（0/1、完全背包）和最长公共子序列等经典案例，展示状态转移方程的推导过程，并讨论如何使用记忆化搜索进行优化。 贪心算法的正确性证明： 讲解为什么某些问题可以使用贪心策略，以及如何通过反证法或交换论证法来证明贪心选择的全局最优性。 第五章：图算法的核心——路径与连通性 本章处理图结构上的计算难题，这是构建复杂信息系统（如知识图谱、路由模拟）的基础。 单源最短路径： 详细解析Dijkstra算法的松弛操作，以及Bellman-Ford算法在存在负权边环境下的健壮性。 多源最短路径： 深入Floyd-Warshall算法的动态规划视角，探讨其计算所有节点对最短路径的原理。 最小生成树（MST）： 对比Kruskal算法（基于并查集）和Prim算法（基于优先队列）的性能差异和适用场景。 --- 第三部分：程序设计范式与代码质量 本部分关注如何将优秀的算法和数据结构转化为健壮、易于维护的软件实体，强调设计而非特定技术栈。 第六章：面向对象的精髓与设计模式 讨论如何应用面向对象的设计原则（SOLID）来解耦系统组件，提升代码的可扩展性和可测试性。 核心设计模式的抽象应用： 深入工厂模式、单例模式（及其线程安全实现）、观察者模式、策略模式的结构和解决的问题，这些模式是构建复杂业务逻辑的通用模板。 接口隔离与依赖倒置： 强调接口的设计应关注“能力”而非“实现”，这使得系统对底层技术变更具有弹性。 第七章：并发与并行计算的底层逻辑 本章侧重于如何在单机多核架构下安全高效地利用计算资源，完全剥离网络同步的复杂性，专注于线程模型本身。 同步原语的精确控制： 详解互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variable）的内部机制，以及它们在解决竞态条件中的作用。 无锁数据结构的基础： 介绍CAS（Compare-and-Swap）操作的原子性保证，以及如何使用它来构建高性能的无锁队列或栈。 死锁预防与检测： 分析资源请求图，并介绍银行家算法在资源分配中的理论应用。 --- 本书的读者将获得一套超越特定语言或框架的通用计算能力，使他们能够以更深刻的洞察力设计、分析和优化任何领域的复杂软件系统。

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