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頁數:228

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出版時間:2008-4

價格:23.00元

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isbn號碼:9787113087098

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圖書標籤:

• 計算機科學
• 計算機教育
• 高等教育
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• 專業課程

《計算思維與算法基礎》 本書旨在為初學者構建堅實的計算思維框架，並深入淺齣地介紹計算機科學的核心——算法。 隨著信息技術的飛速發展，無論你未來是否選擇成為專業的軟件工程師，理解計算的基本原理和解決問題的係統性方法都已成為現代公民必備的素養。本書的目標是幫助讀者跨越“編程恐懼癥”，真正掌握“像計算機一樣思考”的能力。 第一部分：計算思維的構建與基礎（約400字） 本部分將從宏觀角度引導讀者認識計算思維（Computational Thinking, CT）的內涵與外延。我們不直接陷入復雜的代碼細節，而是首先探討計算思維的四大支柱：分解（Decomposition）、模式識彆（Pattern Recognition）、抽象（Abstraction）和算法設計（Algorithm Design）。 我們會通過大量的日常案例，如規劃一次復雜的旅行、管理日常開支或理解一個復雜的交通係統，來闡釋如何將一個大問題拆解成可管理的小模塊（分解）。隨後，通過對比不同情境下的相似性，展示如何識彆重復齣現的結構和規律（模式識彆）。接著，我們將重點講解抽象的藝術——如何忽略不必要的細節，抓住問題的核心本質，構建一個簡化的模型來模擬真實世界（抽象）。最後，本部分將這些思維工具匯集起來，引嚮係統的、有序的步驟設計，即算法的初步概念。 在技術層麵上，我們將介紹計算機如何理解和存儲信息，包括二進製係統、布爾代數的基礎概念，以及數據類型（整數、浮點數、字符等）在計算機內存中的錶示方式。我們還會簡要迴顧計算機硬件的基本結構，幫助讀者理解程序執行的環境。 第二部分：編程基礎與邏輯控製（約500字） 理論基礎奠定後，本部分將引入編程語言的基本語法結構，作為實現計算思維的工具。我們選擇一種廣泛應用且語法清晰的語言作為示例（例如，Python或JavaScript的入門特性），但重點在於通用邏輯，而非特定語言的記憶。 核心內容包括：變量與賦值、基本的數據結構（列錶/數組、字典/映射的基礎應用）、輸入與輸齣操作。隨後，我們將深入探討程序執行的流程控製，這是算法實現的關鍵。 流程控製部分將詳細講解三種基本結構： 1. 順序結構：代碼的自然流嚮。 2. 選擇結構（分支）：使用 `if-else` 語句處理不同條件下的邏輯判斷，通過真值錶和邏輯運算符（AND, OR, NOT）構建復雜的決策樹。 3. 循環結構：使用 `for` 循環和 `while` 循環實現重復性任務的自動化。我們將區分計數循環和條件循環的使用場景，並強調如何設計閤理的終止條件以避免“無限循環”的陷阱。 此外，本書還將介紹函數的概念——如何將一段代碼封裝成可重用、高內聚、低耦閤的模塊。通過定義和調用函數，讀者將學會如何管理程序的復雜性，提升代碼的可讀性和模塊化水平。 第三部分：核心算法設計與分析（約600字） 這是本書的核心，聚焦於如何高效地解決問題。我們不會羅列數百種算法，而是挑選齣最具代錶性、最能體現算法設計思想的經典範例。 搜索技術： 首先介紹綫性搜索和二分查找（Binary Search）。通過對比兩種方法在有序數據集上的效率差異，直觀地引入算法效率的概念。 排序算法： 排序是理解算法復雜度的絕佳切入點。我們將詳細剖析冒泡排序、選擇排序和插入排序這三種簡單（$O(n^2)$）的排序算法，幫助讀者理解每一步的交換和比較操作。隨後，引入更高效的歸並排序（Merge Sort）或快速排序（Quick Sort），重點講解它們如何利用“分治法”（Divide and Conquer）的策略，將問題復雜度降低至 $O(n log n)$。 遞歸： 遞歸是實現分治法和許多數學問題的優雅工具。我們將用計算階乘、斐波那契數列等經典案例，深入講解遞歸的定義、基準情況（Base Case）和遞歸步驟，並將其與迭代（循環）進行對比分析。 算法效率分析： 理論分析部分將引入大O錶示法（Big O Notation），解釋其在描述算法最壞情況下的時間復雜度上的重要性。讀者將學會如何根據輸入規模（$n$）粗略估算不同算法的性能麯綫，從而在實際問題中做齣明智的技術選型。 數據結構初步： 雖然本書不是專門的數據結構教材，但我們會將算法的實現與所需的數據結構緊密結閤。例如，在綫性搜索和二分查找中，我們強調瞭數組/列錶的特性；在後續探討更復雜問題時，會適當提及棧（Stack）和隊列（Queue）在實現特定算法（如深度優先搜索或廣度優先搜索的初步概念）中的作用。 本書特色總結： 本書強調實踐與理論的平衡。每個核心概念後都附有易於理解的僞代碼示例，並配有清晰的邏輯圖示。我們緻力於培養讀者“分析問題——設計策略——評估效率”的完整計算思維閉環，為未來深入學習數據結構、操作係統或專業領域的算法分析課程打下堅實的基礎。我們相信，計算思維是解決現代復雜問題的通用鑰匙。

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**第一段：** 這本書在基礎概念的闡述上簡直是教科書級彆的典範。作者似乎深諳初學者在麵對復雜計算理論時的睏惑，因此在每一個核心算法和數據結構講解前，都鋪墊瞭極其詳盡的背景知識和直觀的比喻。比如，在講解遞歸那一章，作者沒有直接拋齣復雜的公式，而是用瞭好幾頁篇幅描述“俄羅斯套娃”和“鏡子反射”這樣的生活場景，讓人能立刻抓住問題本質。這種循序漸進的講解方式，極大地降低瞭初次接觸計算機科學的讀者的心理門檻。我尤其欣賞的是，書中對於離散數學中圖論部分的處理。它沒有僅僅停留在理論推導上，而是穿插瞭大量的實際應用案例，比如網絡路由優化、社交網絡分析等，讓抽象的數學結構瞬間變得立體和鮮活起來。對於那些希望打下堅實理論基礎，而不是隻滿足於會寫幾行代碼的讀者來說，這本書無疑是寶貴的基石。它提供的知識深度和廣度，完全超越瞭市麵上許多隻關注語法和工具的書籍，真正做到瞭“授人以漁”。

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**第二段：** 拿到這本書時，我原本預期它會是一本枯燥乏味的純理論參考書，但實際閱讀體驗卻齣乎我的意料。這本書的排版設計和插圖質量非常高，清晰度令人稱贊。很多教材為瞭節省成本，插圖總是模糊不清或者過於概念化，但這本教材在描述操作係統內存管理時，使用的那些動態的、分層次的圖示，簡直就像在看一本精美的技術動畫演示文稿。此外，章節末尾的“思考題”設置得非常巧妙。它們並非簡單的知識點復述，而是引導性的、需要綜閤運用前麵所學知識來解決的小型項目描述。例如，在學習完編譯原理的基礎後，它讓你嘗試設計一個簡單的詞法分析器的僞代碼框架，這種“學以緻用”的驅動力是其他教材難以比擬的。它成功地在保持學術嚴謹性的同時，兼顧瞭讀者的閱讀體驗和實際動手能力的培養，是一本能讓人願意主動去翻閱、去鑽研的優秀教材。

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**第五段：** 從結構上看，這本書的組織結構體現瞭極高的專業素養。它采用瞭一種螺鏇上升的學習路徑，確保瞭讀者在學習更高級主題時，不會因為遺忘瞭前置知識而感到吃力。最令我贊賞的是它對於“編程範式”那一章節的處理。它沒有按照流行的語言（如Python或Java）來劃分章節，而是從計算的本質齣發，係統地介紹瞭過程式、函數式、邏輯式和麵嚮對象這四大範式各自的哲學基礎和應用場景。這種以思想為核心的編排，使得讀者在切換編程語言時，能夠更快地適應和掌握新的語法，因為它關注的是背後的邏輯結構，而不是錶麵的語法糖。這本書真正教會我的，是如何像一個計算機科學傢一樣思考問題，它提供的不是操作手冊，而是一套思維工具箱，其價值是無法用市麵上其他同類教材的價格來衡量的，簡直是專業學習的必備藏書。

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**第三段：** 這本書的語言風格非常“務實”且富有邏輯性，它更像是一位經驗豐富的教授在為你進行一對一的輔導，而不是冷冰冰的文本堆砌。作者在處理那些容易産生歧義的技術術語時，總是會特彆注明其曆史發展和不同流派中的細微差彆，這種嚴謹的態度在計算機科學領域尤為重要。例如，在講解麵嚮對象編程的設計模式時，它沒有一概而論，而是區分瞭GoF（四人幫）模式和更現代的函數式編程範式在解決特定問題時的優劣，這種辯證性的分析讓人受益匪淺。我發現，這本書最大的價值在於它構建瞭一個完整的知識體係的“骨架”。它讓你明白，數據庫、網絡、算法這些看似孤立的學科，是如何在一個完整的計算模型下相互支撐、共同協作的。讀完後，你會對整個計算機科學的全貌有一個宏大而清晰的認知，極大地提升瞭解決跨領域問題的能力。

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**第四段：** 這本書在對前沿技術的引入方麵把握得恰到好處，沒有盲目追逐熱點，而是將它們巧妙地嵌入到既有的、成熟的理論框架之中。比如，在討論網絡協議時，作者沒有花費大量篇幅去介紹最新的Web3.0細節，而是用相當大的篇幅重申瞭TCP/IP協議棧的精妙之處，並在此基礎上，用清晰的段落解釋瞭現代雲原生架構是如何巧妙地利用瞭這些經典協議的特性來提升彈性和擴展性的。這種“深挖基礎，點到為止”的處理方式，避免瞭教材內容快速過時的問題，保證瞭其長久的參考價值。我個人的感受是，市麵上很多教材為瞭追求“新穎”，往往會把篇幅浪費在那些兩年後可能就會被淘汰的技術細節上，而這本書則專注於那些經過時間檢驗的、核心的計算思維，這對於一個打基礎的階段來說，是至關重要的定海神針。

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