Formal Logical Methods for System Security and Correctness pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:IOS Press

作者:Orna Grumberg

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2008-3-15

价格:USD 161.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781586038434

丛书系列:

图书标签:

• Formal Methods
• System Security
• Program Correctness
• Logic
• Verification
• Security Engineering
• Formal Verification
• Software Security
• Cryptography
• Reasoning about Security

好的，这是一份关于一本假想的图书的详细简介，该图书名为《数据结构与算法：深度解析与实践应用》。 图书名称：《数据结构与算法：深度解析与实践应用》 图书简介 在现代计算机科学与工程领域，数据结构与算法构成了理论与实践的基石。随着计算能力的飞速增长和应用复杂度的日益提升，对高效、可靠且可扩展的计算解决方案的需求比以往任何时候都更为迫切。《数据结构与算法：深度解析与实践应用》旨在提供一个全面且深入的知识体系，它不仅涵盖了经典理论的严谨证明，更侧重于如何在实际工程场景中有效地应用和优化这些核心概念。 本书的目标读者群广泛，涵盖了计算机科学专业的学生、软件工程师、系统架构师、数据科学家，以及任何希望提升其编程能力和解决问题效率的专业人士。我们坚信，对基础原理的透彻理解是构建复杂系统的先决条件，而本书正是为此而设计。 全书内容结构严谨，分为四个主要部分，共计二十章，确保读者能够循序渐进地掌握从基础概念到前沿主题的完整知识链条。 --- 第一部分：基础构建块与复杂度分析 (Foundational Blocks and Complexity Analysis) 本部分是全书的理论基石，重点在于建立对计算效率和资源消耗的精确量化能力。 第1章：计算思维与问题抽象 本章首先探讨了如何将现实世界的问题转化为可计算的模型。我们将深入分析问题分解（Decomposition）的艺术，以及如何使用数学归纳法和递归思维来定义问题的解决方案。重点介绍图灵机模型在理论计算中的地位及其局限性。 第2章：渐近分析与大O表示法 这是算法效率分析的核心。我们详细阐述了 $mathcal{O}, Omega, Theta$ 符号的精确数学定义及其在不同场景下的适用性。本章通过大量的实例对比，展示了常数因子、高阶项和输入规模对性能的实际影响。我们特别关注最坏情况、最好情况和平均情况分析的差异与联系。 第3章：递归与分治策略的数学基础 递归关系式是分析分治算法的关键工具。本章聚焦于主定理（Master Theorem）的推导及其在求解特定类型递归方程中的应用。通过对经典分治算法（如归并排序）的分析，巩固读者对递归树方法的掌握。 --- 第二部分：核心线性与非线性数据结构 (Core Linear and Non-Linear Data Structures) 本部分深入探讨了管理和组织数据的基本结构，这是所有高级算法得以实现的基础。 第4章：数组、链表与内存布局 我们不仅仅停留在抽象定义上，而是详细讨论了静态数组和动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）在底层内存中的实现差异、缓存局部性（Cache Locality）对性能的影响，以及单向、双向和循环链表的结构与操作效率比较。 第5章：栈、队列与高级应用 栈和队列是过程控制的基础。本章侧重于它们在函数调用、表达式求值（如波兰表示法）和系统调度中的实际应用，并引入了双端队列（Deque）及其在滑动窗口问题中的高效性。 第6章：散列表（Hash Tables）：从理论到实践 散列表是现代编程中不可或缺的结构。我们详细剖析了散列函数的构造原理（如乘法法、除法法、通用散列），以及处理冲突的各种策略：分离链接法（Separate Chaining）、开放寻址法（Open Addressing，包括线性探测、二次探测和双重散列）。本章特别关注负载因子控制和散列表的动态重哈希机制。 第7章：树结构基础：二叉树与遍历 本章定义了树的基本术语，重点分析了二叉树的结构特性。深度解析了前序、中序、后序遍历的算法实现及其在表达式解析中的关联。 第8章：平衡搜索树：AVL与红黑树 为了保证搜索操作的时间复杂度为 $mathcal{O}(log n)$，平衡机制至关重要。本章详细推导了AVL树的旋转操作和高度平衡条件。随后，我们将篇幅集中于红黑树的五条性质、节点的着色规则以及插入和删除操作中的再平衡过程（旋转与颜色翻转）。 第9章：B树与B+树：面向磁盘的优化 针对外部存储系统（如数据库索引），本章阐述了多路搜索树（Multi-way Search Trees）的结构特点，重点分析了B树和B+树在最小化磁盘I/O操作方面的设计优势。 --- 第三部分：图论算法与网络流 (Graph Algorithms and Network Flow) 图结构是建模复杂关系系统的核心工具。本部分聚焦于图的表示方法和关键算法。 第10章：图的表示与基础遍历 本章对比了邻接矩阵和邻接表的优劣，以及它们在不同图密度下的性能考量。深入讲解了广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的机制及其在连通性、拓扑排序中的应用。 第11章：最短路径算法 我们将分析单源最短路径问题，从无负权边的Dijkstra算法（重点分析其与优先队列的结合），到处理负权边的Bellman-Ford算法，并探讨其检测负权环的能力。对于全源最短路径问题，则详细介绍Floyd-Warshall算法的动态规划思想。 第12章：最小生成树 (MST) 本章详细介绍了构建最小生成树的两种经典贪婪算法：Prim算法和Kruskal算法。我们将分析它们如何结合并查集（Disjoint Set Union, DSU）结构来实现高效的边测试和集合合并。 第13章：网络流基础与最大流/最小割 本章引入了流网络的定义、容量限制和流量守恒原理。核心内容是Ford-Fulkerson方法及其增强算法如Edmonds-Karp算法，并严格证明了最大流最小割定理（Max-Flow Min-Cut Theorem）。 --- 第四部分：高级主题与应用实践 (Advanced Topics and Practical Implementation) 最后一部分将读者带入更前沿、更贴近实际工程挑战的领域。 第14章：贪婪算法与动态规划 本章区分了贪婪选择性质与最优子结构性质，指导读者何时能使用高效的贪婪策略（如霍夫曼编码、活动选择问题），以及何时必须采用动态规划（DP）。DP部分将详细解析状态定义、转移方程的构建，并通过背包问题、最长公共子序列等经典案例进行实战演练。 第15章：字符串匹配算法 侧重于线性时间复杂度的字符串搜索。我们将深入探讨Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法的“失配函数”构造，以及Boyer-Moore算法的启发式搜索思想。 第16章：计算几何基础：凸包与扫描线算法 本章介绍计算几何中的基本概念，如点积、叉积在二维空间中的几何意义。重点讲解了Graham扫描法和Jarvis进行法求取凸包，并引入了扫描线算法解决区间重叠等问题。 第17章：NP完备性与近似算法 本章对计算复杂性理论进行了介绍，定义了P, NP, NP-Complete等概念。我们将讨论不可解问题的边界，并介绍应对NP-Hard问题的实用策略，例如近似算法（Approximation Algorithms）和回溯法（Backtracking）在约束满足问题中的应用。 第18章：并行与并发的数据结构 在多核处理器时代，同步和无锁数据结构至关重要。本章探讨了并发栈和并发队列的设计挑战，简要介绍了原子操作（Atomic Operations）在实现无锁链表中的作用。 第19章：算法性能调优与内存优化 本章将理论知识与实际编码相结合。我们将探讨函数内联、循环展开、数据对齐等编译器优化技术，以及如何利用处理器缓存层次结构（L1, L2, L3 Cache）来优化代码执行速度。 第20章：算法设计与分析的工程案例研究 本章通过对一个完整的系统（如一个高性能键值存储或一个路由查找系统）的案例分析，演示如何根据特定约束（内存限制、延迟要求、吞吐量目标）选择和定制最佳的数据结构与算法组合。 --- 本书的独特价值 《数据结构与算法：深度解析与实践应用》的特点在于其深度、广度与实践性的完美平衡。每章的末尾都附带了“工程视角”部分，讨论了特定数据结构在主流编程语言标准库中的真实实现细节。书中包含了大量的、经过严格验证的C++和Python代码示例，用以清晰地说明理论是如何转化为高效可运行的代码的。本书不仅仅是理论的复述，更是对“如何构建高性能软件”这一核心问题的深入解答。读者将获得的不只是知识，而是一套系统性的、可迁移的计算思维框架。

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