具体描述
《计算机导论》是学科综述性导引课程教材，是计算机专业和其他IT专业学生的专业基础课程。教材从计算机学科的整体构架出发，取材新颖、实用，在重点介绍基础理论、主要技术和学科发展趋势的同时，突出通过使用案例教学培养学生的实践能力和全面提高学生的计算机素质。
《计算机导论》内容包含了计算机学科的各个方面：基础理论部分，主要介绍了计算机基础知识、计算机软件和硬件系统、计算机网络基础、多媒体技术基础等；操作技能部分，主要包括Windows XP操作系统，以及以案例的形式介绍常用的办公软件Word 2003、Excel 2003、PowerPoint 2003、Access 2003和FrontPage 2003；课程体系结构部分，主要包括计算机科学与技术学科课程体系结构以及学科发展的新方向和新趋势。通过《计算机导论》的学习，为学习计算机专业的后续课程打好基础。
《计算机导论》适用于各类普通高校的计算机专业和IT专业计算机基础教学，也适用于高等职业学校、成人高校计算机专业的基础教学，以及广大计算机应用技术人员与计算机爱好者学习参考。
编程世界的奥秘：深入C语言与数据结构实践 本书旨在为渴望掌握计算机核心技术、构建坚实编程基础的读者提供一条清晰、实用的学习路径。它不是对“计算机导论”这类入门书籍的简单重复，而是聚焦于驱动现代软件世界的两大基石——C语言的底层机制与数据结构的设计思想。本书假设读者已经对“计算机是什么”有初步的概念，转而深入探究“程序如何工作”以及“如何高效地组织信息”。 第一部分：C语言的深度解析与系统编程基础 本书摒弃了传统教材中缓慢的、分散的语法讲解模式，转而采用“自顶向下，聚焦底层”的策略，带领读者直接进入C语言最核心、最能体现底层思维的部分。 第一章：C语言的哲学与环境搭建 本章首先阐述C语言作为“高级的汇编语言”在系统编程中的不可替代性。我们将快速回顾基本语法（变量、控制流），但重点放在编译过程的完整生命周期：源代码、预处理、编译、汇编、链接。读者将学习如何使用GCC/Clang等工具链，理解头文件与库文件的作用，并掌握调试器（如GDB）的基本命令，实现对程序执行流程的精准控制。 第二章：内存的终极掌控——指针与数组的交互 指针是C语言的灵魂，也是初学者最大的障碍。本章将用大量的内存模型图和实际的内存转储（hexdump）示例来剖析指针的本质：它们不是抽象的引用，而是内存地址的具象体现。我们将系统讲解： 指针的类型系统：为什么 `char ` 和 `int ` 存储的都是地址，但解引用方式不同？ 指针运算与数组的等价性：深入理解 `a[i]` 与 `(a+i)` 在底层机制上的统一性。 函数指针与回调机制：这是实现灵活、可扩展代码模式（如事件处理、策略模式）的基础。 `const` 限定符在指针中的应用：区分“指向常量的指针”和“常指针”，理解常量性在不同层级的体现。 第三章：动态内存管理与“悬空”的艺术 现代程序必须能灵活地管理资源。本章聚焦于堆（Heap）内存的管理：`malloc`, `calloc`, `realloc`, 和 `free`。我们将详细剖析标准库如何实现这些函数，包括： 堆的内部结构：简单介绍空闲链表（Free Lists）或类似的内存分配算法，让读者理解内存碎片和分配效率的问题。 内存泄漏的识别与防范：通过实际案例展示如何使用Valgrind等工具进行动态内存分析。 危险的边界：深入探讨缓冲区溢出（Buffer Overflow）的原理，这不仅是安全漏洞的根源，也是理解栈帧（Stack Frame）结构的关键。 第四章：结构体、联合体与位域的精细控制 本章关注如何用C语言来描述复杂的数据结构。我们将超越简单的结构体定义，探讨： 内存对齐（Padding）：为什么成员的顺序会影响结构体的大小？理解CPU访问内存的效率要求。 联合体（Union）：一种高效利用同一块内存空间的方式，用于实现类型上的联合表示（Tagging）。 位操作与位域（Bit Fields）：如何直接操作硬件寄存器或实现极度紧凑的数据编码。 第五章：文件I/O与系统调用接口 从抽象的内存转向持久化存储。本章对比了标准C库的缓冲I/O (``) 和更底层的POSIX系统调用I/O (``)。读者将学习如何： 理解文件描述符：操作系统如何看待文件和设备。 实现I/O重定向：通过系统调用，动态改变标准输入输出的行为。 数据流的本质：文本流与二进制流的区别及其在跨平台应用中的影响。 第二部分：数据结构的算法化思维与高效实现 如果说C语言是工具，那么数据结构和算法就是使用工具的蓝图。本部分将严格基于C语言的实现能力，构建和分析经典数据结构。 第六章：线性结构的深层剖析 我们不仅仅是实现一个链表，而是要理解其性能权衡。 动态数组（Vector）的实现与容量管理：模拟`std::vector`的扩容机制，分析时间复杂度中的摊还分析（Amortized Analysis）。 单向、双向与循环链表：在特定场景下（如LRU缓存设计）如何选择最优结构。 栈与队列的抽象与应用：重点分析递归的底层实现与非递归（迭代）实现的转换，以及如何利用链表或数组实现两者。 第七章：非线性结构的基石——树（Trees） 树是组织分层数据的核心。本章将深入探讨： 二叉树的遍历算法：前序、中序、后序的递归与非递归实现，理解它们如何对应于表达式求值或结构重构。 二叉搜索树（BST）的性能瓶颈：在最坏情况下，BST会退化成链表。 平衡的艺术——AVL树与红黑树（RBT）：重点理解旋转操作（Rotation）是如何维护高度平衡的，并分析其 $O(log n)$ 保证的来源。本书将提供红黑树插入操作的完整C语言框架，揭示其复杂性背后的简洁逻辑。 第八章：高效查找的利器——哈希表（Hash Tables） 哈希表是现代编程中查找效率的代名词。本章将重点解决冲突（Collision）问题： 哈希函数的设计原则：如何从输入（Key）生成均匀的索引。 开放定址法（Open Addressing）：线性探测、二次探测及其聚簇问题。 链地址法（Separate Chaining）：如何将链表集成到数组中，并分析负载因子（Load Factor）对性能的影响。 第九章：图论基础与实际应用 图是描述复杂关系（网络、依赖关系）的终极模型。 图的表示方法：邻接矩阵与邻接表的优劣对比及其C语言实现。 图的遍历：深度优先搜索（DFS）与广度优先搜索（BFS）的对比，以及它们在连通性检测、拓扑排序中的应用。 最短路径问题：介绍Dijkstra算法的基本思想，并使用优先队列（通常基于堆实现）来优化其性能。 第十章：排序算法的性能对比与优化 本章将超越冒泡排序等基础示例，专注于性能卓越的算法： 快速排序（Quick Sort）：深入分析枢轴（Pivot）选择策略（如三数取中法）对最坏情况的影响，并实现一个稳定（或说明其不稳定原因）的版本。 归并排序（Merge Sort）：作为分治法的典范，分析其稳定性和外存排序的可能性。 堆排序（Heap Sort）：如何利用堆结构在原地（In-place）完成排序，并与前述算法在时间复杂度与空间复杂度上进行严格的对比。 通过本书的学习，读者将不仅知道如何编写C代码，更重要的是，理解底层机制如何影响程序的运行效率和稳定性，并能根据实际需求，自主选择或设计出最高效的数据结构来解决复杂的工程问题。本书为迈向系统编程、嵌入式开发或高性能计算领域打下坚实且深入的基础。"
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