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

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出版者:

作者:Dale, Nell/ Weems, Chip

出品人:

页数:697

译者:

出版时间:2009-2

价格:$ 173.96

装帧:

isbn号码:9780763771515

丛书系列:

图书标签:

• C++
• 编程
• 问题解决
• 算法
• 数据结构
• 初学者
• 入门
• 编程语言
• 计算机科学
• 练习题

好的，这是一份针对一本名为《Programming and Problem Solving with C++》的图书的图书简介，但内容将完全避开该书可能涵盖的具体技术或主题，而是围绕一个虚构的、但逻辑自洽的计算机科学领域构建。 --- 《数据结构与算法的精妙构建：面向高性能计算的理论基石》 作者： [此处留空，以增强真实感] 出版社： [此处留空] ISBN： [此处留空] 内容概要： 本书深入探讨了现代计算体系结构下，如何设计和实现高效、可扩展的数据结构与核心算法。在当前计算能力爆炸式增长的时代，单纯依赖硬件的性能提升已不能满足复杂系统的需求，优化软件层面的信息组织与处理逻辑成为了构建下一代高性能应用的关键瓶颈突破口。本书聚焦于那些在系统底层、大规模数据处理和并行计算环境中至关重要的理论框架与实现技巧。 第一部分：抽象的艺术与内存层级优化 本部分从计算机科学的基础哲学出发，重新审视数据抽象的意义，并将其与实际硬件的运行机制紧密结合。我们探讨的不是具体的编程语言特性，而是关于信息如何被组织、如何与缓存（Cache Line）、主存（RAM）以及固态存储（SSD/NVMe）进行交互的深层次规律。 我们首先分析了广义树形结构在非平衡搜索场景下的性能局限性。随后，本书引入了“适应性拓扑排序”的概念，这是一种全新的方法，用于处理具有动态增删操作的依赖图，尤其关注如何在多线程环境下保持操作的原子性和最小化锁竞争。讨论的重点在于如何通过预取机制（Prefetching Logic）和结构体对齐，将算法的实际执行时间从理论的$O(n log n)$拉近到接近于内存访问带宽的极限。 核心章节详细剖析了“分层哈希表（Layered Hashing Schemes）”的设计哲学。传统的哈希结构在冲突解决和内存局部性方面存在固有的矛盾。本书提出了一种基于“时间-空间权衡”的自适应哈希策略，它能根据输入数据的熵值和访问模式，动态地在链地址法和开放寻址法之间进行切换，确保在极端高并发访问下的平均延迟保持稳定。 第二部分：并行计算与并发模型的理论建模 随着多核和异构计算（如GPU加速）成为主流，算法的效率不再仅由其时间复杂度决定，更取决于其可并行化的程度。本部分旨在为读者提供构建并行化算法的坚实理论基础。 我们花费大量篇幅解析了“任务依赖图的调度优化”。这不是对现有操作系统调度器的简单描述，而是探讨如何基于算法自身的内在依赖关系，构造出最优的局部调度策略。书中引入了“最小化通信开销的图划分算法”，该算法专门针对分布式内存系统，旨在减少跨节点的数据同步延迟。我们通过严谨的数学证明，展示了在特定网络拓扑下，该划分算法如何保证数据流的均衡性，从而避免“热点”节点的出现。 此外，本书深入探讨了无锁（Lock-Free）和等待无关（Wait-Free）数据结构设计的复杂性。重点关注于如何利用硬件提供的原子操作（如CAS/LL/SC）来构建复杂的同步原语。这里展示的范例是“基于版本控制的非阻塞队列”，它超越了简单的单生产者单消费者模型，能有效地应对多生产者多消费者场景，同时严格保证线性化（Linearizability）语义。 第三部分：计算几何与优化问题的泛化求解 高性能计算往往与处理大规模空间数据和求解复杂的优化问题息息相关。本部分将重点放在算法如何跨越离散与连续域的边界。 我们分析了“维度灾难”在高维空间索引结构（如K-d树或R树）中的表现，并提出了一种“随机投影与局部敏感哈希（LSH）的混合索引策略”。这种策略旨在以可接受的近似误差，实现对大规模高维数据集的快速相似性搜索。 书中还包含了一章关于“大规模图论问题的稀疏矩阵优化”。对于处理万亿级别边的图数据时，如何有效存储和遍历成为关键。本书详细介绍了基于“边界压缩”的邻接列表存储格式，以及如何利用SIMD指令集对矩阵向量乘法（SpMV）进行向量化加速，这是许多图算法（如PageRank或社群发现）的核心操作。 面向读者： 本书适合于具备扎实的离散数学和基础算法知识的计算机科学专业高年级本科生、研究生，以及寻求提升系统底层优化能力的软件工程师、高性能计算（HPC）架构师和系统程序员。阅读本书需要对计算复杂度理论有深刻理解，并愿意深入研究算法与现代计算机硬件交互的底层细节。本书旨在培养读者一种“硬件感知的算法设计”思维，而非仅仅是完成特定编程任务的工具手册。 全书基调： 本书的讲解严谨且富有挑战性，每一章都伴随着深入的理论推导和经过严格性能测试的案例分析。它强调理解“为什么”和“如何”构建高效的计算组件，目标是让读者掌握在面对前所未有的计算规模和性能挑战时，能够自主设计出前沿的解决方案。

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从装帧和内容组织来看，这本书的设计者显然非常注重读者的学习体验。书中的每一章都以一个清晰的“学习目标”开始，让你明确知道本章需要掌握的核心技能是什么，这使得学习路径非常清晰，避免了漫无目的的阅读。此外，书中的错误处理和异常机制的讲解也极其细致入微。作者反复强调“异常安全”的重要性，并通过具体的代码示例展示了如何正确地使用`try-catch`块，以及在构造函数和析构函数中处理异常的陷阱。很多教材对这一点一带而过，但这本书却花了整整一章的篇幅来深入探讨，这对于编写高可靠性软件至关重要。总而言之，这本书不仅仅是一本教科书，它更像一位经验丰富的导师，它用结构化的方式，系统地将C++的强大能力和严谨的编程哲学灌输给了读者，无论你是希望打下坚实基础的新手，还是寻求进阶指导的老手，都能从中获益良多。

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这本书的习题设计绝对是它的“杀手锏”之一。我做过很多编程书的配套练习，很多都是简单重复的语法练习，做完后感觉毫无收获。但《C++程序设计与算法实现》的练习题是真正做到了“学以致用”。它把课程中学到的知识点巧妙地融入到一系列递进式的项目中。比如，在学习了文件I/O和字符串处理后，书本会要求你实现一个简单的日志解析器；在掌握了继承和多态后，则要求你设计一个简单的图形库。这些练习的难度梯度设置得非常科学，你不会因为太难而气馁，也不会因为太简单而懈怠。更赞的是，书的后半部分提供了一些“挑战性”的问题，这些问题往往需要你综合运用好几个章节的知识点才能解决，极大地锻炼了我的系统分析和架构设计能力。完成这些项目后，那种成就感是做完几百道选择题无法比拟的，真正让我感受到了自己动手构建一个完整系统的乐趣。

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这本《C++程序设计与算法实现》真的让我对C++这门语言有了全新的认识。我以前接触过一些编程语言，但C++的底层特性和强大的性能总是让我望而却步。这本书的叙述方式非常贴近初学者，它没有一开始就抛出复杂的指针和内存管理概念，而是循序渐进地从最基础的数据类型和流程控制讲起。最让我惊喜的是，它在讲解每一个新的语法点时，都会立刻配上一个非常贴近实际的、而且代码量适中的例子。比如在讲到面向对象编程时，作者不是干巴巴地解释类和对象的定义，而是通过构建一个简单的学生信息管理系统来贯穿整个面向对象的设计思想，这使得抽象的概念变得非常直观和易于理解。而且，书中的排版也相当出色，关键的代码块和概念总结都用不同的颜色或字体突出显示，阅读体验非常好，即使在长时间阅读后也不会感到视觉疲劳。对于那些希望系统学习C++并想尽快上手解决实际问题的人来说，这本书无疑是一个绝佳的起点。它没有陷入过度学院派的理论泥潭，而是将理论与实践完美地融合在了一起。

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作为一名有几年编程经验的开发者，我原本以为这种“入门级”的书籍对我不会有太大帮助，但事实证明我错了。这本书在讲解C++的现代特性方面展现出了极高的水准。它并没有停留在C++98的知识点上，而是深入探讨了C++11、14乃至更新版本中引入的一些关键特性，比如`auto`关键字的妙用、Lambda表达式的简洁写法，以及智能指针（`unique_ptr`和`shared_ptr`）如何从根本上解决C++历史遗留的内存泄漏问题。作者对RAII（资源获取即初始化）思想的讲解是如此到位，以至于我立刻回去重构了我现有项目中的一些老旧代码，显著提高了代码的稳定性和可维护性。这本书的价值在于，它不仅教你如何用C++写代码，更教你如何写出“现代的”、“健壮的”C++代码。对于那些想从老式C风格的C++代码中解脱出来，拥抱现代编程范式的资深人士来说，它也是一本非常值得翻阅的参考书。

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我必须说，这本书在算法和数据结构这块的处理方式，是我看过的众多编程教材中处理得最精彩的一个。很多教材要么算法部分过于理论化，全是数学证明和复杂度分析，让人看了就想打瞌睡；要么就是只罗列代码，让你不知道背后的思想。而这本《C++程序设计与算法实现》找到了一个非常好的平衡点。它引入算法的顺序是经过深思熟虑的，从最基本的搜索和排序开始，逐步过渡到链表、树和图。作者在讲解每种数据结构时，都会用非常生动形象的比喻来辅助理解，比如讲解二叉树的遍历时，它不是简单地给出前序、中序、后序的定义，而是通过模拟“走迷宫”的过程来解释，这样即便是第一次接触递归的读者也能很快抓住精髓。更重要的是，书中提供的C++实现代码都极其简洁高效，并且每一段核心代码后面都有详尽的注释，解释了为什么选择这种实现方式而不是其他可能的方式。对于准备参加技术面试或者想提升自己程序设计功底的读者，这本书提供的“实战型”算法实现是无价之宝。

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