Data Abstraction & Structures Using C++

Data Abstraction & Structures Using C++ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Jones & Bartlett Pub
作者:Headington, Mark R.
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:
价格:71.95
装帧:HRD
isbn号码:9780763702953
丛书系列:
图书标签:
  • C++
  • 数据结构
  • 抽象数据类型
  • 算法
  • 编程
  • 计算机科学
  • 数据抽象
  • 面向对象编程
  • STL
  • 教学教材
  • 数据存储
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具体描述

深入探索与实践:面向现代计算的软件设计与实现 聚焦于基础理论、高级设计模式与系统级优化,为构建健壮、高效的软件系统奠定坚实基础。 本书旨在为软件工程师、计算机科学专业的学生以及希望提升系统级编程能力的专业人士,提供一套全面、深入且极具实践价值的知识体系。我们不侧重于某一特定编程语言的语法细节,而是将重点放在驱动现代复杂软件系统的核心概念、设计哲学和工程实践上。本书的结构设计旨在引导读者从底层抽象思维过渡到高层架构设计,最终实现对性能和可维护性的全面掌控。 --- 第一部分:计算的本质与基础抽象 本部分从计算理论的视角出发,审视信息如何在机器上被表示、组织和操作。我们深入探讨了计算模型的基本构建块,理解“抽象”是如何在不同层级上减少复杂性并提升效率的。 1. 计算模型与图灵完备性: 我们将追溯计算的起源,解析冯·诺依曼架构的局限与优势。重点讨论替代性的计算模型,如Lambda演算与函数式编程的底层逻辑,并分析这些模型如何影响我们对程序状态和副作用的理解。理解这些基础模型,对于识别算法的固有复杂度至关重要。 2. 硬件与软件的交汇点:内存层级结构与缓存一致性: 现代软件性能瓶颈往往出现在内存访问上。本章将详细剖析从寄存器到主内存、再到磁盘的整个存储层次结构。我们将深入讲解多级缓存的工作原理(L1, L2, L3),包括缓存命中的概率计算、伪共享(False Sharing)的危害,以及如何通过数据布局优化来最大限度地利用缓存行。对于并发环境下的内存模型(如C++内存模型或Java内存模型),我们将讨论其核心语义,解释`volatile`或内存屏障(Fences)在保证跨核心可见性时的作用。 3. 编译原理与运行时环境: 理解代码如何从高级语言转化为机器指令,是进行底层优化的前提。本章涵盖词法分析、语法分析、中间代码生成与优化阶段的核心思想。更重要的是,我们将探讨运行时系统(Runtime System)的角色,包括栈帧的建立与销毁、垃圾回收(Garbage Collection)机制(如标记-清除、分代回收)的效率权衡,以及动态链接库(DLL/Shared Objects)的加载与解析过程对启动时间的影响。 --- 第二部分:高级数据组织与性能优化 本部分将理论知识转化为可操作的工程实践,专注于构建和选择最适合特定应用场景的高效数据组织结构。我们关注的焦点是如何在时间和空间复杂度之外,纳入现实世界中的因素,如局部性(Locality)和并发访问。 4. 动态内存管理与碎片化控制: 标准的`malloc`/`free`(或`new`/`delete`)机制在高性能场景下常显不足。本章将解析各种内存分配器的设计哲学,包括slab分配器、伙伴系统(Buddy System)以及jemalloc或tcmalloc等高并发分配器的内部逻辑。我们将探讨内存碎片(Internal vs. External Fragmentation)的成因,并介绍自定义分配器(Custom Allocators)的设计原则,例如Arena分配器在生命周期管理上的优势。 5. 树形结构的高级变体与磁盘I/O优化: 超越基础的二叉搜索树,本章深入研究B树族(B-Trees, B+Trees)及其在数据库和文件系统中的应用。我们将分析B树的分裂与合并操作如何保持对数时间复杂度,并侧重于其对顺序I/O的优化特性。此外,针对图结构,我们探索使用跳跃表(Skip Lists)作为有序集合的替代方案,特别是在需要高并发写入的场景下的性能优势。 6. 散列方法的深度剖析与冲突解决策略: 本章不仅停留在基础的模运算散列,而是探讨如何构造高质量的散列函数(如MurmurHash, CityHash)。重点研究更先进的冲突解决技术,如Cuckoo Hashing(布谷鸟散列)和Robin Hood Hashing。我们将通过实战案例对比不同散列策略在极端负载下的性能衰减曲线,并讨论如何设计自适应的散列表来应对数据分布的变化。 --- 第三部分:并发、并行与系统级可靠性 在多核时代,编写正确且高效的并发代码是软件工程的重大挑战。本部分致力于解构并发编程中的陷阱,并介绍设计容错系统的关键模式。 7. 现代并发原语与同步机制: 我们超越传统的互斥锁(Mutex),深入研究原子操作(Atomic Operations)的底层实现——通常基于CPU的CAS(Compare-and-Swap)指令。本章详细阐述了屏障(Barriers)、读写锁(RWLocks)的性能考量,以及无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)的设计哲学。我们将分析ABA问题及其解决方案,理解乐观并发控制(Optimistic Concurrency Control)的工作流程。 8. 并行化策略与任务调度: 本章探讨如何有效地将计算任务分解并分配给多个处理器。我们将对比指令级并行、数据级并行和任务级并行的适用场景。重点分析流行的并行框架(如OpenMP, Intel TBB, 或更底层的进程间通信机制)的设计范式,并介绍如何使用性能分析工具来识别和消除并行化中的负载不均衡(Load Imbalance)问题。 9. 健壮性设计与故障注入: 软件的可靠性需要主动验证。本章介绍防御性编程的最高境界——系统级容错设计。内容包括幂等性(Idempotency)的设计、断路器(Circuit Breaker)模式在微服务架构中的应用,以及对外部依赖(如网络、磁盘)进行鲁棒性处理的策略。我们将讨论使用Chandy-Lamport算法等理论模型来理解分布式快照,并介绍如何通过故障注入(Fault Injection)技术来主动发现系统弱点。 --- 第四部分:面向未来的编程范式与元编程 最后一部分将视角提升到代码生成、语言扩展和系统性能的极致挖掘,探索如何让代码更好地服务于软件的演进。 10. 泛型编程的高级技巧与元编程: 本章聚焦于如何编写能在编译期进行大量计算的代码。我们将深入探讨模板元编程(Template Metaprogramming)的强大能力,包括使用类型萃取(Type Traits)、编译期断言(Static Assertions)和常量表达式(`constexpr`)来提升代码的类型安全性和执行效率。我们将分析如何利用这些技术实现策略模式的高效变体,避免运行时分派的开销。 11. 领域特定语言(DSL)的设计与实现: 在许多复杂系统中,通用语言的表达能力是不足的。本章介绍如何通过嵌入式(Embedded)或外部(External)的方式创建DSL,以更贴近业务需求的语法来描述复杂逻辑。我们将讨论解析器的生成工具(如ANTLR或Lex/Yacc的现代替代品),以及如何将DSL的输出高效地映射回底层高性能代码。 12. 系统性能分析的艺术与科学: 再好的理论也需要通过测量来验证。本章提供了一套系统化的性能剖析方法论。我们将详细讲解如何使用火焰图(Flame Graphs)来可视化调用栈的CPU时间消耗,如何利用硬件性能计数器(PMCs)来获取精准的缓存未命中率和分支预测错误率。掌握这些工具,能使工程师从“猜测优化”转变为“数据驱动优化”,真正实现软件效能的飞跃。 --- 总结: 本书的最终目标是培养读者构建“知其所以然”的软件工程思维。通过对计算基础、性能优化、并发控制和高级抽象的系统性学习,读者将具备设计和实现下一代高可靠、高性能系统的核心能力。每一章节都配备了大量的案例分析和挑战性练习,确保理论知识能够扎实地转化为卓越的工程实践能力。

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用户评价

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不得不说,这本书的封面,简直就是一种“静水流深”的象征。它没有那些浮夸的色彩或者复杂的图像来吸引你的眼球,而是用一种极其简约的设计,将书名和作者的名字清晰地呈现在读者面前。这种低调的风格,在我看来,反而是最能打动真正想要学习的读者的。封面的纸张,我甚至可以感受到它那种略带磨砂质感的表面,摸起来非常舒服,而且不易留下指纹,显得格外“干净”。书名的字体选择,也是非常讲究的,不是那种花哨的艺术体,而是选择了清晰、稳重的印刷体,能够准确地传达出“数据抽象”和“结构”这两个核心概念的学术性。整体的色彩搭配,也十分和谐,通常是深色系的背景搭配浅色系的文字,营造出一种庄重、严谨的氛围。这本书的尺寸也很符合我的喜好,既不会太大以至于难以携带,也不会太小而显得内容不够充实。握在手中,你会感受到一种沉甸甸的质感,仿佛里面承载着的是知识的重量。

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拿到这本《Data Abstraction & Structures Using C++》后,我立刻被它那种“朴实无华”的封面设计所吸引。在这个追求视觉冲击力的时代,它反其道而行之,用一种极简的风格,只将书名和作者信息清晰地呈现在眼前。这种设计,对我来说,是一种强大的信号——它不是靠外表来吸引读者的,而是依靠内在的品质。封面所采用的材质,摸上去有一种温润的触感,不像有些书那样容易留下指纹,显得格外“爱惜”。封面的颜色,通常是那种比较沉稳的色调,没有过多的装饰图案,只有文字的精心排布,给人一种严谨、专业的印象。我尤其喜欢它封面的字体选择,既有力量感又不失优雅,能够准确地传达出“数据抽象”和“结构”这两个核心概念的庄重性。书的整体尺寸也相当标准,适合放在书架上,也方便携带,不会因为体积过大而显得笨重,也不会因为太小而给人内容不足的感觉。可以说,这本书从第一眼开始,就在传递一种“干货满满”的信号,让人对接下来的阅读内容充满信心。

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我刚拿到这本《Data Abstraction & Structures Using C++》的时候,第一眼就被它那种“老派”的学术气息所吸引。它不是那种市面上随处可见的、标题党式的、试图用各种花哨的承诺来抓住读者眼球的书籍。相反,它用一种低调而坚定的姿态,将书名清晰地呈现在封面,没有丝毫多余的修饰,这让我立刻感受到一种“内涵”的存在。翻开书,迎面而来的是扑面而来的纸张特有的油墨香,这种味道总是能唤醒我内心深处对知识的渴望,仿佛在宣告着一场严谨的学术探索即将开始。它的装帧风格相当传统,没有鲜艳的色彩或者复杂的插图,就是一种稳重、经典的排版,这种设计反而让我觉得更加安心,因为我知道,这样的书籍往往更加注重内容的深度和逻辑的严谨性。书的尺寸也恰到好处,既不会显得过于庞大难以携带,也不会因为太小而显得内容不足。我喜欢它那种微微带有磨砂质感的封面,拿在手里有一种踏实感,不像那些光滑封面容易留下指纹,也更显质感。总而言之,这本书的外在,就如同其即将承载的内容一样,是那种经过时间沉淀、值得反复品味的类型,是一种值得在书房里占据一席之地的经典之作。

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我之所以会对这本书产生浓厚的兴趣,很大程度上源于它那份“恰到好处”的设计。在这个信息爆炸的时代,我们每天都被各种琳琅满目的书籍所包围,而这本书却选择了一种“返璞归真”的方式,没有华丽的图文,只有清晰的书名和作者信息。这种极简的设计,反而让我觉得它更加纯粹,更加注重内容的本质。封面的材质,触感非常棒,有一种温润而细腻的感觉,拿在手里总能感受到一种踏实和安心。书的颜色选择,通常也比较沉稳,比如深蓝色或者墨绿色,这本身就营造出一种严肃、学术的氛围,让人觉得这是一本值得认真对待的书。我尤其喜欢它封面的字体,不会过于张扬,而是选择了一种稳重而富有力量的字体,能够准确地传达出“数据抽象”和“结构”的专业性。书的尺寸也相当标准,非常适合放在书桌上,或者随身携带,不会显得过于笨重,也不会因为太小而显得内容不足。总而言之,这本书从外在的细节上,就给我传递了一种“专业、可靠、值得深入钻研”的信号。

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这本书的书脊设计,我可以说是有话要说。它不像很多现代出版物那样,会用各种闪亮的银色或者镭射效果来吸引你的目光,而是采用了比较内敛的、带有哑光质感的字体,将书名清晰地印在上面。这种选择,在我看来,是一种非常明智的决定。它没有试图通过外表的浮华来掩盖内容的不足,而是选择了一种低调而自信的方式,将信息准确地传达给读者。书脊的颜色通常是一种深沉的颜色,比如海军蓝或者暗绿色,与封面相呼应,形成一种统一的视觉风格。这种色彩的运用,本身就带有一种专业性和权威感,让人觉得这本书并非是随意出版的,而是经过深思熟虑的设计。而且,书脊上的信息布局也相当合理,书名、作者、出版社的名称都清晰可见,即使是将这本书与其他书籍并排放在书架上,你也能在第一时间找到它,而不会被其他花哨的书籍所干扰。我尤其欣赏它的字体选择,不是那种过于花哨或难以辨认的艺术字体,而是选择了清晰、易读的印刷体,确保了信息的传递效率。这种细节上的用心,往往是判断一本书是否值得认真对待的重要标准之一。

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这本书的封面设计可以说是相当朴实无华,没有那些花哨的插图或醒目的排版,只用了一种比较稳重的字体印着书名和作者的名字,给人的第一感觉就是——这是一本“硬核”的书,不玩虚的,直奔主题。书的纸张摸起来有一定的厚度,油墨的味道也比较纯正,翻阅时没有那种廉价纸张特有的“沙沙”声,而是带着一种沉甸甸的质感,仿佛握在手里的是一份沉甸甸的知识宝藏。封面颜色以一种比较深邃的蓝色为主调,搭配着白色或浅灰色的文字,整体营造出一种严谨、学术的氛围,预示着这本书的内容将是扎实的,不会有太多轻松的口水话。在书架上,它可能不会一眼就吸引住那些追求视觉冲击力的读者,但对于那些真正寻找深度学习资料的人来说,这种低调的设计反而是一种可靠的信号,表明作者和出版社都专注于内容的质量而非表面的包装。打开书页,你会发现页边留白适中,文字的行距和字号也经过了精心的排布,长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。这种对细节的关注,从书籍的物理形态就开始传递出一种专业和认真的态度,让人对即将展开的阅读之旅充满期待,仿佛已经准备好沉浸在 C++ 数据抽象与结构的世界里,迎接一场知识的洗礼。

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在我心目中,一本好书不仅仅在于其内容的深度,还在于它是否能提供一种良好的阅读体验,而这本书的装帧设计恰恰体现了这一点。它没有采用那种过于鲜艳、试图用视觉轰炸来吸引眼球的设计,而是选择了低调而内敛的风格。封面上,书名和作者的信息采用了一种比较沉稳的字体,色彩搭配也十分和谐,给人一种专业、可靠的感觉。我特别喜欢它封面的纸张质感,摸起来有一种细腻而略带磨砂的感觉,不像有些书那样容易留下油腻的指纹,显得格外“干净”。书的整体尺寸也是我非常喜欢的,既不会像一本巨大的字典那样难以携带,也不会像一些小册子那样感觉内容不够充实。它就是那种刚刚好的大小,放在书架上或者随身携带,都显得十分得体。翻开书页,我会发现纸张的厚度适中,印刷清晰,墨迹浓郁,而且书页的边缘处理得相当整齐,没有毛刺感,这些细节都体现了出版社对质量的追求。我深信,一本在外观和触感上都如此用心的书籍,其内在的内容也定然不会令人失望。

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我非常欣赏这本书的排版设计,它给人的第一印象就是“专业”和“严谨”。封面设计相当简洁,没有多余的装饰,只有清晰的书名和作者信息,这本身就传递了一种“内容至上”的信号。封面的纸张触感也很好,略带磨砂质感,拿在手里不会轻易留下指纹,显得干净而有质感。书的整体尺寸也是我喜欢的,既适合放在书架上,也方便我随身携带,不会显得过于笨重,也不会因为太小而显得内容不足。翻开书页,我会立刻注意到它的排版。文字的行距和字号都经过了精心的设计,读起来非常舒适,即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。段落之间的分隔清晰,重点内容可能会用粗体或者斜体来强调,但不会滥用,整体的视觉效果非常统一和协调。目录的设计也十分清晰,让我能够快速地找到我想要学习的章节。可以说,这本书从最基本的物理形态到内部的排版,都透露出一种对读者的尊重和对知识的严谨态度。

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这本《Data Abstraction & Structures Using C++》的书,它的外观设计,在我看来,是一种“低调的奢华”。没有那些浮光掠影的设计,只有最简洁、最核心的信息——书名和作者。这种设计,反而让我觉得它有一种“内在的光芒”。封面的材质,摸上去非常舒服,带有一种细腻的磨砂感,不易留下指纹,这对于一本我打算经常翻阅的书来说,是多么重要的细节。书的色彩选择,通常是那种比较沉稳、经典的颜色,比如深棕色或者海军蓝,这种色彩本身就带着一种知识的厚重感。我特别欣赏它封面的字体,不是那种过于花哨或者难以辨认的字体,而是选择了一种清晰、有力、同时又不失优雅的字体,能够准确地传达出“数据抽象”和“结构”的专业性。书的整体尺寸也非常合我心意,既不会太大以至于携带不便,也不会太小而显得内容不足。它就是那种你会在书店里,在众多书籍中,一眼就注意到,并且觉得“这本值得拿下”的书。

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这本书给我的第一感觉,就是它拥有一种“内在的厚重感”。它没有那些试图用亮丽色彩和夸张图案来吸引眼球的设计,而是选择了一种极其朴素、甚至可以说是“老派”的风格。封面的设计,可以说是“直白”到极致,就是将书名和作者的名字清晰地印在那里,没有丝毫多余的装饰。这种设计,对我来说,反而是最能引起我注意的,因为它传递出一种“内容为王”的自信。封面的纸张,摸上去有一种温润的、略带磨砂的质感,握在手里,你会感觉到一种踏实和可靠。书的颜色通常也是比较沉稳的色调,比如深灰或者暗红,与书名中的“数据抽象”和“结构”所传递出的概念相得益彰。我尤其注意到它封面的字体选择,既有力量感又不失美感,清晰地展现了书的专业性。这本书的尺寸也十分标准,放在书架上,和其他同类书籍摆在一起,会显得格外“沉静”。

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