Data Abstraction and Problem Solving with C++ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison Wesley

作者:Frank M. Carrano

出品人:

页数:944

译者:

出版时间:2001-8-9

价格:USD 96.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780201741193

丛书系列:

图书标签:

• 计算机技术
• C++
• 数据抽象
• 问题解决
• 编程
• 算法
• 数据结构
• 面向对象编程
• 初学者
• 计算机科学
• 教学
• 练习题

《数据抽象与问题求解：C++ 实践指南》 本书旨在为读者提供一套严谨而实用的 C++ 编程方法论，重点在于培养读者从问题本质出发，通过数据抽象构建清晰、高效解决方案的能力。本书不拘泥于 C++ 语言本身的语法细节，而是将其作为实现强大问题解决策略的有力工具，引导读者深入理解软件设计中“如何思考”而非仅仅“如何编码”。 核心理念：数据抽象的威力 数据抽象是本书的灵魂。我们认为，有效的软件开发始于对问题的深刻理解，并在此基础上，提炼出问题的核心数据结构和操作。本书将引导读者学习如何识别、定义和实现抽象数据类型（ADTs），将复杂问题分解为一系列相互关联的、可管理的模块。这意味着，在动手编写代码之前，读者需要花时间思考数据的组织方式、数据之间的关系，以及对这些数据可以执行哪些操作。这种从“what”到“how”的转变，是区分初级程序员和高级工程师的关键。 本书将通过大量实例，展示如何运用数据抽象来管理复杂性。我们将探讨如何设计能够代表现实世界概念的数据结构，例如集合、序列、图、树等，并学习如何在 C++ 中利用类（class）和接口（interface）等面向对象特性来封装这些抽象。读者将学会如何根据不同的问题需求，选择最合适的数据抽象，并基于这些抽象进行算法的设计和实现。 问题求解的艺术：从分析到实现 本书强调“问题求解”的过程，而不仅仅是“编程”。我们相信，一个优秀的程序员不仅要熟练掌握编程语言，更重要的是具备分析问题、分解问题、设计解决方案并最终将其转化为可执行代码的能力。因此，本书将围绕一个结构化的求解流程展开： 1. 问题理解与分析： 强调在开始编码之前，充分理解问题的需求、约束条件和潜在的边界情况。我们将教授读者如何通过提问、绘制图表、编写伪代码等方式来精确地定义问题。 2. 数据抽象设计： 这是将问题转化为代码的关键一步。本书将深入讲解如何识别问题中的关键数据，并设计相应的抽象数据类型（ADTs）。我们将探讨不同 ADTs 的优缺点，以及如何根据效率、可维护性等因素进行选择。 3. 算法设计与分析： 基于定义好的数据抽象，我们将学习如何设计高效的算法来操作这些数据。这包括对算法的时间复杂度和空间复杂度的初步分析，以及理解不同算法在不同场景下的适用性。 4. C++ 实现与验证： 将抽象设计和算法思路转化为 C++ 代码。本书将关注如何利用 C++ 的特性，如类、模板、运算符重载、继承和多态等，来优雅地实现抽象数据类型和算法。同时，我们将强调测试的重要性，包括单元测试、集成测试以及如何有效地调试代码，确保解决方案的正确性。 C++ 的现代实践：不仅仅是语法 虽然本书以 C++ 为编程语言，但其关注点远超 C++ 的基础语法。我们将聚焦于 C++ 的现代特性，并展示它们如何在支持数据抽象和问题求解方面发挥重要作用。 面向对象编程（OOP）的深入应用： 我们将详细探讨类（class）、对象（object）、封装（encapsulation）、继承（inheritance）和多态（polymorphism）等 OOP 概念，并演示它们如何帮助我们构建模块化、可重用且易于维护的代码。读者将学习如何设计清晰的类层次结构，以及如何利用接口和抽象类来定义通用的行为。 模板（Templates）的力量： 模板是 C++ 中实现泛型编程的关键，它允许我们编写独立于具体数据类型的代码。本书将深入讲解函数模板和类模板，展示如何利用模板创建通用的数据结构和算法，从而极大地提高代码的复用性和灵活性。读者将学会如何设计自己的模板化类，以支持各种数据类型，而无需重复编写相似的代码。 STL（Standard Template Library）的战略运用： C++ 标准模板库（STL）提供了丰富的数据结构（如 `vector`, `list`, `set`, `map` 等）和算法（如排序、查找、遍历等）。本书将指导读者如何理解 STL 背后的设计思想，并战略性地将 STL 组件融入到自己的解决方案中。这不仅能节省开发时间，更能利用经过高度优化的 STL 实现，提升程序的性能和健壮性。我们将探讨何时以及如何选择最适合的 STL 容器和算法。 内存管理与资源获取即初始化（RAII）： 虽然本书强调抽象，但对底层细节的理解依然重要。我们将适时地探讨 C++ 的内存管理机制，并重点介绍 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）这一重要的 C++ 设计模式，它能够帮助我们安全有效地管理资源，避免内存泄漏和资源未释放等问题。 循序渐进，实践驱动 本书的内容组织将遵循循序渐进的原则，从基本的数据抽象概念入手，逐步引入更复杂的 ADTs 和算法。每个概念都将通过精心设计的代码示例来阐释，这些示例不仅仅是功能的展示，更是对设计思路和实现细节的详细解读。 丰富的示例代码： 书中的每一个技术点都伴随着清晰、可运行的 C++ 代码示例。这些示例旨在说明抽象如何转化为实际代码，以及如何利用 C++ 的特性来实现这些抽象。代码风格将遵循现代 C++ 的最佳实践，强调可读性和效率。 练习与挑战： 为了帮助读者巩固所学知识，本书在每个章节都设计了不同难度级别的练习题。这些练习题涵盖了从简单的 ADT 实现到复杂的算法设计，旨在让读者动手实践，加深对概念的理解，并提升独立解决问题的能力。部分挑战性题目将引导读者思考更深层次的设计权衡和优化策略。 真实世界问题的应用： 我们将尽可能地将抽象数据类型和问题求解方法应用于一些简化的真实世界场景。例如，可能涉及构建简单的文件系统模拟、实现一个基本的图形库、设计一个社交网络中的关系模型等。通过这些贴近实际的例子，读者能更直观地感受到数据抽象和问题求解在软件工程中的价值。 目标读者 本书适合所有希望深入理解软件开发本质，并希望提高 C++ 编程能力的读者。这包括： 计算机科学与工程专业的学生： 作为核心课程的补充读物，帮助学生建立扎实的数据结构和算法基础，并学习如何在 C++ 中进行工程实践。 初级软件工程师： 帮助他们从“会写代码”迈向“会设计软件”，掌握解决复杂问题的系统性方法。 希望提升 C++ 编程技能的开发者： 学习如何利用 C++ 的强大特性，写出更优雅、更健壮、更高效的代码。 本书的承诺 阅读本书，你将不仅仅是学习 C++ 的语法，更重要的是你将学会一种思考软件问题的方式。你将能够： 清晰地定义和设计抽象数据类型。 将复杂的问题分解为可管理的模块。 选择并实现最适合特定问题的算法。 利用 C++ 的面向对象和泛型编程特性，编写高质量的代码。 构建出可维护、可扩展且高效的软件解决方案。 本书提供的是一种思维框架和实践指导，它将是你通往更高级软件工程师之路的坚实起点。我们邀请你一同踏上这段充满挑战与收获的旅程，掌握数据抽象与问题求解的艺术。

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这本书的深度和广度着实让人佩服，尤其是对于那些渴望真正理解C++底层机制和抽象思维的读者来说，它简直就是一本宝藏。作者在讲解面向对象编程（OOP）的精髓时，并没有停留在表面的语法介绍，而是深入剖析了封装、继承和多态这些概念背后的哲学思想。我记得在关于模板元编程的部分，讲解得极其透彻，从简单的函数模板到复杂的类模板特化，每一步都辅以精妙的例子，让原本晦涩难懂的内容变得豁然开朗。它强迫你去思考“为什么”要这样做，而不是仅仅满足于“如何”实现功能。那种层层递进的结构，就像是在攀登一座知识的高峰，每向上一步，视野就开阔一分。对于长期在应用层面摸索的开发者而言，这本书提供了一个坚实的基础，帮助我们从“代码的使用者”转变为“代码的设计者”。它不仅仅是关于C++的，更是关于如何用一种系统、严谨的方式去构建复杂软件系统的思维导引。初次接触时可能会觉得吃力，但只要坚持下去，你会发现自己的编程视角已经被彻底重塑。

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老实说，这本书的阅读体验是需要一定心性的。它不是那种可以快速翻阅、只看结论的速成读物。它要求你慢下来，反复咀嚼那些关于类型系统和运行时行为的论述。有几处关于异常安全和资源获取即初始化（RAII）的讲解，我足足看了两遍才敢说自己掌握了其深层含义。它对语言特性的挖掘非常深入，涉及到许多C++标准库中不常被关注但至关重要的细节。例如，在处理容器的迭代器和泛型编程时，作者对效率和正确性的平衡把握得非常到位，让我对如何编写“健壮”的代码有了新的认识。这本书的价值在于它提供的思维工具，而不是简单的代码片段。当你合上书本，你会发现自己看其他C++代码的眼光都变了——你会不自觉地去审视其中的抽象层次是否合理，封装是否到位。这是一种潜移默化的能力提升，而非立竿见影的技能点亮。

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初读这本书时，我最大的感受就是它对“问题解决”的执着。很多编程书会把重点放在语言特性上，而这本书的立足点明显更高——如何用C++的工具箱去解构和治理那些看似棘手的工程难题。它没有回避那些令人头疼的细节，比如内存管理中的陷阱，或者在并发环境中如何正确地抽象资源。特别是关于数据结构和算法在实际应用中的优化策略，讲解得非常务实。作者似乎深谙初学者在实际项目中遇到的痛点，总能在讲解理论的同时，穿插一些“过来人”的经验之谈，指明那些最容易出错的地方。与其说这是一本教材，不如说这是一本高级工程师的“内功心法”。它鼓励你挑战那些教科书式的标准解法，去探寻更高效、更具鲁棒性的实现方式。对于我这种偏爱动手实践的程序员来说，书中的每一个章节都像是一份挑战书，促使我去敲代码验证每一个设计决策背后的权衡利弊。

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这本书的叙事风格非常独特，它不像很多技术书籍那样刻板说教，反而带有一种沉稳的引导性。它更像是邀请你加入一场深入的学术研讨会，而不是单向的知识灌输。作者在引入新概念时，往往会先提出一个现实中存在的模糊或低效的解决方案，然后循序渐进地引出抽象的必要性。这种“先破后立”的教学方法，极大地增强了学习的代入感。我特别欣赏它对抽象层次的划分，清晰地界定了“接口”与“实现”的界限。在阅读到关于设计模式在C++中具体落地的那几章时，我感觉自己对软件架构的理解得到了质的飞跃。它没有简单地罗列GoF的设计模式，而是将这些模式融入到C++特定的语法和机制中去讲解，使得模式的理解不再是孤立的知识点，而是成为语言能力自然延伸的一部分。这种深度结合，对于想要达到“精通”级别的C++开发者来说，是必不可少的营养。

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这本书在构建读者的“计算机科学素养”方面做得极其出色，远超出了单纯的C++语法手册的范畴。它似乎在不断提醒我们，编程的核心在于如何有效地管理复杂性，而C++作为一门多范式语言，为实现这一目标提供了极其强大的工具集。关于运行时多态和编译时多态的对比分析，阐述得尤为精彩，作者并没有简单地偏向哪一方，而是清晰地指出了每种方法的适用场景和性能考量。这体现了一种成熟的工程观——没有银弹，只有最合适的工具。对于希望从初级工程师蜕变为能够主导项目架构的资深人士来说，这种全局观至关重要。书中对数据表示和内存布局的讨论，也极其严谨，确保读者不仅知道如何编写，更知道代码在机器上是如何执行的。这本书更像是一份长期的投资，它播下的种子，会在你未来的每一个复杂项目中生根发芽，结出扎实可靠的果实。

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