Introduction to Pascal and Structured Design, Fourth Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Jones & Bartlett Publishers

作者:Chip Weems

出品人:

页数:870

译者:

出版时间:1996-11-21

价格:USD 77.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780763703974

丛书系列:

图书标签:

• Pascal
• Programming
• Structured Programming
• Computer Science
• Education
• Fourth Edition
• Textbook
• Beginner
• Algorithm
• Design

编程思维与算法基础：结构化编程的坚实起点 书籍名称： 计算机科学导论：从逻辑到实现（暂定） 目标读者： 计算机科学专业初学者、希望系统学习编程基础的跨学科学习者、传统编程语言背景的开发者向现代范式过渡的实践者。 本书定位： 本书旨在为读者构建一套坚实、系统的计算机科学基础，重点在于培养结构化的、自顶向下的问题解决能力，而非仅仅教授特定语言的语法。它超越了单一编程语言的范畴，深入探讨了程序设计背后的核心概念、逻辑推理和数据组织原理。 --- 第一部分：计算的本质与逻辑基石 本部分致力于为读者打下坚实的理论基础，理解计算机程序是如何工作的，以及人类如何将现实问题转化为机器可执行的指令。 第一章：什么是计算？——从抽象到实例 本章首先探讨计算的哲学定义，介绍图灵机等计算模型的历史背景与核心思想，帮助读者理解计算机的理论极限与能力范围。我们将区分“算法”与“程序”，强调算法是解决问题的蓝图。本章将通过一系列非数字领域的逻辑推理示例（如迷宫求解、流程梳理）来引出算法的初步概念。 第二章：布尔代数与离散数学入门 程序设计本质上是对逻辑的精确表达。本章将详细讲解布尔代数，包括逻辑连接词（AND, OR, NOT, XOR）的真值表和简化规则。随后引入谓词逻辑和量词（$forall, exists$），为后续的条件语句和循环结构做数学铺垫。我们还会简要介绍集合论的基础知识，为数据结构的学习做准备。 第三章：程序控制流的结构化分解 本章核心是介绍结构化程序设计的三个基本控制结构：顺序、选择（分支）和重复（循环）。我们将深入分析何时使用 `if-then-else` 的不同形式，并对比计数循环（`for` 结构）和条件循环（`while`/`repeat` 结构）的应用场景与潜在陷阱（例如无限循环的识别）。本章强调单一入口、单一出口的原则对程序可读性和可维护性的重要性。 第四章：模块化与抽象：构建可重用代码 抽象是应对复杂性的关键工具。本章详细阐述“过程”和“函数”作为程序模块的概念。我们不仅关注如何定义和调用子程序，更侧重于子程序的设计原则：单一职责原则（SRP）的早期体现、输入参数的传递机制（值传递与引用传递的差异及影响），以及函数返回值在逻辑构建中的角色。本章引入了自顶向下设计（Top-Down Design）的实践方法论。 --- 第二部分：数据组织与管理 有效的程序依赖于对数据的合理组织。本部分将侧重于程序中数据的表示、存储和操作。 第五章：基本数据类型与内存表示 本章从底层角度审视数据。我们将探讨整数、实数和字符在计算机内部是如何被编码和存储的（如定点数与浮点数的表示、ASCII/Unicode 编码）。重点在于理解数据类型的限制——溢出（Overflow）和精度损失，这对于编写健壮的程序至关重要。 第六章：序列数据结构：数组与记录 数组作为最基础的线性数据结构，将被深入剖析。本章将讨论一维和多维数组的内存布局，以及如何通过索引进行高效访问。此外，本章引入“记录”（或结构体）的概念，展示如何将不同类型的数据项封装成一个逻辑单元，这是面向对象设计中对象属性的雏形。我们将通过实例展示数组和记录在处理表格数据时的应用。 第七章：动态数据结构导论 静态数据结构（如固定大小的数组）在处理规模不确定的数据时存在局限性。本章初步介绍动态数据结构的概念，重点讲解链表的原理，包括节点、指针（或引用）的作用，以及链表的插入、删除操作是如何在不移动大量数据的情况下完成的。这将为读者后续学习更复杂的数据结构（如树、图）奠定基础。 第八章：字符串处理与文本操作 文本是人机交互中最常见的数据形式。本章专注于字符串作为字符序列的特性，探讨常见的字符串操作，如拼接、查找、子串提取。我们将讨论高效字符串匹配算法的初步思想，以及在不同场景下，字符串应该被视为字符数组还是独立对象进行处理的权衡。 --- 第三部分：算法设计与分析 本部分的核心在于教授读者如何评估和改进算法的效率，使程序不仅能得出正确结果，还能快速、有效地运行。 第九章：算法效率的量化：时间复杂度分析 仅仅实现算法是不够的，我们必须知道它运行得有多快。本章引入算法分析的基础工具——大O记号 ($mathcal{O}$ 符号)。我们将分析常见操作（如查找、插入）的渐进时间复杂度，并对比线性时间 $mathcal{O}(n)$、对数时间 $mathcal{O}(log n)$ 和平方时间 $mathcal{O}(n^2)$ 的效率差异。 第十章：搜索算法的实现与分析 本章聚焦于在数据集合中定位目标值的技术。我们将详细讲解顺序搜索和二分搜索的实现。重点分析二分搜索为何在有序数据上效率极高，并探讨预处理（排序）的成本与搜索收益的平衡。 第十一章：核心排序算法的剖析 排序是理解算法效率和数据结构交互的绝佳范例。本章将实现并分析几种关键排序算法： 1. 简单排序： 冒泡排序、选择排序（用于理解基本交换和比较）。 2. 改进排序： 插入排序（在处理接近有序数据时的优势）。 3. 分治思想的体现： 快速排序和归并排序的核心思想介绍（重点在于分解问题和合并结果的逻辑）。 第十二章：递归的力量与限制 递归是表达复杂自相似问题的强大工具。本章将从数学归纳法的角度解释递归的有效性。我们将通过经典的递归问题（如阶乘、斐波那契数列、汉诺塔问题）来演示其优雅性。同时，本章会强调栈溢出的风险，并对比迭代解法与递归解法的效率与可读性权衡。 --- 第四部分：程序验证与系统交互 本部分关注如何确保程序的正确性，以及程序如何与更广阔的系统环境进行通信。 第十三章：程序的正确性验证方法 程序错误是软件质量的头号敌人。本章介绍如何通过逻辑推理确保程序行为符合预期。我们将探讨循环不变量（Loop Invariants）在证明循环终止和正确性中的应用，以及前置条件（Preconditions）和后置条件（Postconditions）在模块接口定义中的作用。 第十四章：错误处理与健壮性设计 任何实际程序都会遇到意外输入或环境错误。本章讲解如何识别和处理运行时错误（如输入无效、除以零、数组越界）。我们将区分可恢复错误和不可恢复错误，并介绍在程序内部捕获和报告错误的通用机制。 第十五章：文件 I/O 基础与持久化 程序通常需要与外部世界交换数据，实现数据持久化。本章介绍顺序文件（Sequential Files）的基本读写操作。我们将探讨文本文件与二进制文件的区别，以及如何使用记录或结构体进行结构化数据的存取。 结论：迈向更高级的编程范式 本书的最后部分将回顾结构化编程的核心价值，并引导读者展望面向对象编程（OOP）和函数式编程（FP）等现代范式的基本思想，强调扎实的结构化基础是掌握任何高级范式的先决条件。 --- 本书特色： 本书不依赖任何特定的现代高级语言特性，而是聚焦于所有编程语言都共享的计算机科学核心概念。每一个概念都通过严谨的逻辑推导和清晰的伪代码描述，确保读者无论未来转向何种编程语言，都能拥有最稳固的思维框架。通过大量的逻辑练习和算法分析，本书致力于培养“计算机科学家”的思维方式，而非仅仅是“编码员”的技能。

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