APCS大學程式設計先修檢測：C語言超效解題緻勝祕笈(暢銷迴饋版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳燦銘

圖書標籤:

• APCS
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計算機科學基礎與程式語言核心概念 【深入淺齣，奠定堅實的計算機科學基石】 這本專為初學者與尋求係統性知識鞏固的學習者設計的書籍，旨在提供一個全麵且深入的視角，理解現代計算機科學的核心理論與實用技能。我們聚焦於那些構成所有軟體開發與係統架構的基礎概念，引導讀者從零開始建立穩固的學術與實務基礎，而非僅限於特定語言的語法記憶。 第一部：計算機係統的底層透視 本部分將帶領讀者穿透應用程式的錶層，直達計算機硬體與作業係統的運作核心。我們將探討信息如何被錶示、儲存與處理，這是所有程式設計的物理基礎。 數位邏輯與二進位係統的奧秘： 深入解析二進製、八進製與十六進製之間的轉換原理，理解布林代數在現代邏輯閘設計中的核心地位。學習如何利用邏輯運算（AND, OR, NOT, XOR）構建基礎的加法器與多工器，體會硬體層次的決策過程。 計算機組織與體係結構簡介： 介紹馮·諾伊曼架構的關鍵組成部分——中央處理器（CPU）、記憶體（RAM 與 ROM）、輸入/輸齣單元（I/O）。重點分析指令週期（Fetch-Decode-Execute Cycle）的工作流程，讓讀者理解程式碼是如何在硬體上被逐條執行的。我們將探討快取記憶體（Cache Memory）的分級結構及其對程式效能的顯著影響，解釋快取命中率（Hit Rate）與失效（Miss）的意義。 記憶體管理與作業係統基礎： 闡述作業係統（OS）在資源調度中的角色。詳細解構虛擬記憶體（Virtual Memory）的概念，理解分頁（Paging）與分段（Segmentation）如何實現記憶體保護與資源共享。探討處理程序（Process）與執行緒（Thread）的區別，以及上下文切換（Context Switching）的開銷與必要性。 第二部：演算法設計與分析的科學方法 本部分是計算思維的核心，教授如何以結構化、效率化的方式解決複雜問題。我們強調的不是死記演算法，而是理解設計思想與分析工具。 效率的量化標準：大 O 錶示法： 詳盡解釋時間複雜度（Time Complexity）與空間複雜度（Space Complexity）的定義。深入剖析 $O(1), O(log n), O(n), O(n log n), O(n^2), O(2^n)$ 等常見的漸進增長率，並通過實際案例比較它們在不同規模數據集下的效能差異。 基礎排序與搜尋演算法： 係統性地介紹並實作基礎排序方法，包括氣泡排序（Bubble Sort）、插入排序（Insertion Sort）、選擇排序（Selection Sort）。重點分析更高效的演算法，如閤併排序（Merge Sort）和快速排序（Quick Sort），並從遞迴結構的角度剖析它們的性能優勢。同時，詳細闡述序列搜尋（Linear Search）與二分搜尋（Binary Search）的應用場景與條件限製。 遞迴、分治法與迴溯法： 深入探討遞迴（Recursion）作為一種強大思維工具的應用，從斐波那契數列到階乘的計算。介紹分治策略（Divide and Conquer）的通用模式，並以漢諾塔問題為例進行說明。此外，引入迴溯法（Backtracking）解決組閤優化問題的基礎框架，如八皇後問題的求解思路。 資料結構的精髓： 這是程式實現的骨架。係統介紹線性結構（陣列、鏈結串列的單嚮與雙嚮實現）的優缺點比較；非線性結構中的樹（Tree）的概念，特別是二元搜尋樹（BST）的插入、刪除與平衡問題。此外，會涵蓋堆疊（Stack）與佇列（Queue）的抽象資料類型（ADT）及其在應用中的經典用途（如錶達式求值、廣度優先搜尋的基礎）。 第三部：程式設計的結構化思維與抽象化 本部分著重於如何將前述的計算機原理轉化為可維護、可擴展的程式碼。我們關注的是通用的設計原則。 模組化設計與函式抽象： 探討如何透過函式（Function）實現程式碼的重用與模組化。討論參數傳遞的機製（傳值與傳址/傳參考），及其對程式內部狀態的影響。強調撰寫清晰的介麵（Interface）與避免不必要的副作用（Side Effects）。 資料抽象與封裝原則： 介紹如何使用抽象數據類型（ADT）來定義資料的行為，將內部實現細節隱藏起來。這涉及對結構體（Struct）或類別（Class）的深入理解，重點在於如何定義清晰的介麵以供外部調用，從而降低係統的耦閤度。 錯誤處理與除錯（Debugging）策略： 講解程式設計中不可避免的錯誤類型，包括編譯錯誤、執行時錯誤（Runtime Errors）和邏輯錯誤。教授係統性的除錯流程，如何使用除錯工具追蹤變數狀態、設置斷點，以及如何撰寫健壯的程式碼來預測和處理異常情況。 本書特色強調： 本書的設計理念是提供一個獨立於特定編程語言教學的、更具學術深度的知識體係。它側重於「為什麼」和「如何設計」，而非「如何輸入特定語法」。學習者將能夠掌握計算機科學領域中通用且長久適用的核心概念，為未來學習任何先進語言（無論是物件導嚮、函數式或係統級語言）打下最堅實的理論與實務基礎。通過對這些基礎原理的深刻理解，學習者將能寫齣更有效率、更易於維護的程式碼，真正理解軟體係統的運作本質。