我是學霸:不能不懂的程式設計

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項華
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具体描述

  曾有人說工具的進化史就像是人類的「偷懶」史,不可否認的是,這些工具真實的改變了我們生活並影響了我們的行為方式。

  經過許多研究人員的不懈努力,十幾年間,科技發生了飛躍式的進步。這一時期不僅有各種機器材料的發明和改進,還出現了各種程式語言,使得人與機器的關係更加緊密。

本書特色

  用淺顥易懂又活潑的圖文說明數字形成「十分鐘愛上數學」。把世界變成原子、分子的遊樂場「瘋狂的化學」。把地球裝進背包裡「這麼好玩的物理」。程式、網路、人工智慧、大數據竟如此有趣「不能不懂的程式設計」。基因、遺傳……你不知道的生物袐密「生物有袐密」。開飯啦!食物是電「Hello機器人」。
编程思维与数据结构:构建高效能系统的基石 本书导读: 在这个信息爆炸、技术迭代飞速的时代,软件和系统已经渗透到我们生活的方方面面。从智能手机上的应用程序到复杂的企业级后端服务,其背后都依赖于严谨的逻辑、高效的算法和健壮的数据组织方式。本书并非聚焦于某一特定编程语言的语法细节,而是旨在深入探讨驱动一切软件工程的核心思维模式和基础构建模块——编程思维(Computational Thinking)与数据结构(Data Structures)。 我们的目标是为读者,无论您是初入编程领域的学生,还是希望夯实基础以应对更复杂挑战的在职工程师,提供一套坚实、可迁移的理论框架和实践指导。掌握这些知识,如同学习了建筑的结构力学,能让您在面对任何新的编程语言或技术栈时,都能迅速构建出优雅、高效且易于维护的解决方案。 第一部分:编程思维——像计算机一样思考 编程思维不仅仅是写代码的能力,它是一种解决问题的系统化方法论。本部分将引导您从根本上理解问题分解、模式识别、抽象化和算法设计这四大核心要素。 第一章:问题的分解与抽象 任何复杂的软件系统都是由无数个可管理的小问题构成的。本章详细阐述了“分而治之”的哲学。我们将通过实际案例,展示如何将一个宏大的目标(如构建一个电商平台)逐步拆解为可执行的模块(如用户管理、商品目录、订单处理)。重点在于识别问题的边界和定义清晰的接口。 自顶向下与自底向上: 两种主流设计方法的比较与融合。 模块化设计原则(高内聚,低耦合): 如何确保各个组件既能独立完成任务,又能协同工作而不产生副作用。 抽象层次的艺术: 如何在保持必要细节的同时,忽略不必要的复杂性,构建出清晰的领域模型。 第二章:模式识别与通用化 优秀的程序员不会重复造轮子。本章聚焦于识别问题中的共性模式,并将这些模式转化为可复用的逻辑结构。 识别重复操作: 如何通过代码审查和需求分析发现潜在的重复计算或流程。 设计模式的哲学基础: 不直接介绍设计模式的具体实现(如工厂、单例),而是探讨其背后的原因——即“为什么”需要这些模式来解决特定类型的软件设计难题。 状态管理与转换: 理解系统在不同时间点的状态变化,以及如何用状态机等工具来统一处理这些变化。 第三章:算法思维与逻辑推理 算法是解决问题的具体步骤序列。本章侧重于构建高效、正确的算法逻辑。 决策树与流程图: 使用可视化工具来辅助思考复杂的逻辑分支。 递归思维: 深入理解递归的定义、基线条件和返回过程,并探讨其在处理树状结构和分治算法中的应用。 贪心策略与动态规划的初步辨析: 理解何时应采取局部最优解(贪心),以及何时需要全局回溯和记忆化(动态规划)的思维准备。 第二部分:数据结构——信息的组织与存储 数据结构是程序处理信息的骨架。数据的组织方式直接决定了程序在时间和空间上的效率。本部分将系统地介绍最常用且最基础的数据结构,并分析它们在实际应用中的权衡。 第四章:线性结构的精妙运用 线性结构是最基本的信息序列,但其操作效率差异巨大。 数组(Array)与动态数组(ArrayList/Vector): 深入剖析随机访问的效率来源,以及动态扩容背后的时间复杂度代价。 链表(Linked List): 深入探讨单向、双向和循环链表的内部机制,理解其在插入和删除操作上的优势与劣势。 栈(Stack)与队列(Queue): 重点分析它们在函数调用、表达式求值、广度优先搜索(BFS)中的核心作用,以及“后进先出”与“先进先出”的逻辑约束。 第五章:树形结构——层级与遍历 树结构是表示层级关系和层次化数据的强大工具。 树的基础术语与表示法: 从根节点到叶子节点,以及父节点与子节点的定义。 二叉树(Binary Tree)与二叉搜索树(BST): 详细解析BST的插入、查找和删除操作,并引入平衡性的概念——为什么需要AVL树或红黑树来维持对数时间复杂度的保证。 树的遍历策略: 深度优先(前序、中序、后序)与广度优先遍历的算法实现与应用场景区分。 第六章:图论基础——连接世界的模型 图结构是模拟网络、地图、社交关系等复杂互联系统的核心模型。 图的表示方法: 邻接矩阵与邻接表在空间和时间上的对比分析。 图的遍历算法: 深入讲解广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS)在图中的应用,以及它们如何用于连通性判断和拓扑排序。 最短路径的初步探索: 简要介绍Dijkstra算法的思想框架,理解加权图中寻找最优路径的挑战。 第七章:散列与映射——快速查找的魔法 散列(Hashing)是现代高性能数据存储和检索的关键技术。 散列函数的设计原则: 如何构建一个良好的散列函数以均匀分布数据。 冲突处理机制: 链式法(Separate Chaining)和开放寻址法(Open Addressing)的优劣分析。 哈希表(HashMap/Dictionary)的性能剖析: 理解平均时间复杂度为O(1)背后的数学保证,以及负载因子(Load Factor)对性能的决定性影响。 第八章:高级数据结构与选择的艺术 本章将扩展到更专业化的数据结构,并强调在特定场景下进行数据结构选择的重要性。 堆(Heap)的应用: 优先队列(Priority Queue)的实现原理,及其在Top K问题、任务调度中的效率优势。 集合(Set)与有序结构: 探究基于平衡搜索树(如Red-Black Tree)实现的Set如何保证元素的唯一性与有序性。 权衡取舍: 建立一个决策矩阵,指导读者根据访问模式(读/写频率)、内存限制和并发需求,选择最适合当前问题的数据结构。 结论:从知识到实践 本书的最终目的不是让您记住每种数据结构的实现细节,而是培养一种能力:在面对一个需要处理大量信息和复杂逻辑的问题时,能够迅速在脑海中浮现出合适的抽象模型、选择最优的数据组织方式,并设计出清晰、高效的算法流程。这些基础知识是您未来深入学习任何高级技术(如机器学习的模型优化、大规模分布式系统的设计)时,都无法绕开的坚实地基。掌握编程思维与数据结构,意味着您掌握了构建任何高效能系统的核心“内功”。

著者信息

作者簡介

項華


  是中國北京師範大學教授、博士生導師,專業領域為物理課程與教學論、科學教育與傳播、小學科學教育。創立了數據探究整合理論、奠定了訊息技術與理科教學整合的基礎。

图书目录

图书序言

  • ISBN:9786263420335
  • 叢書系列:我是學霸
  • 規格:精裝 / 39頁 / 21.5 x 26.9 x 0.9 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:7歲~13歲

图书试读



  程式、網路、人工智慧、大數據竟如此有趣。工具真實的改變了我們生活並影響了我們的行為方式。

  最初人們用不同符號表示特定的內容,形成代碼,再由翻譯器翻譯給機器、後來有了高級語言,幫助人們指揮機器工作。

導讀

  經過許多研究人員的不懈努力,十幾年間,科技發生了飛躍式的進步。這一時期不僅有各種機器材料的發明和改進,還出現了各種程式語言,使得人與機器的關係更加緊密。

  機器有自己獨特的「語言」,它能理解的內容是0和1的組合。它聽不懂人類說的話,這時,我們就需要一個「語言翻譯器」來幫忙。

  「條件語句」這樣的指令非常多,它們是一種很了不起的想法。越多這樣的指令匯集在機器裡,機器能處理的事情就越多。

  程式中的函數就像是故事裡通力合作的工作人員,工程師可以用簡單的代碼,把函數安裝到大程式中,由函數去實現一些特定的功能。

  程式出現錯誤就像是機器生病了一樣,會讓機器停止工作。人們將程式錯誤命名為「Bug」。從程式誔生開始,人們必須維謢和更新它,維持它的正常運作。

  程式和軟體是兩個不同的東西。軟體像一個大盒子,把程式、檔案和數據統統裝起來,任何人都可以自由使用軟體。

 

用户评价

评分

说实话,我本来对市面上大多数编程入门书都抱持着怀疑态度,总觉得它们要么过于浅显,要么就是干巴巴的理论堆砌。但是这本读下来,感受完全不一样。作者的文笔非常流畅且富有感染力,读起来完全没有枯燥感,更像是听一位资深前辈在分享他的编程心得。尤其赞赏它在代码示例上的处理方式,每一个例子都精心设计过,不仅能展示概念本身,还能体现出实际应用中的一些“坑”和最佳实践。我尝试着自己敲了几个小练习,发现书中的逻辑引导非常到位,即使遇到错误也能很快在书中找到对应的解释和修正思路。这本书的深度把握得恰到好处,既能满足一个零基础读者的起步需求,又能让那些有一定经验的人找到新的思考角度。它成功地将编程这门看似高冷的学科,拉到了我们触手可及的范围内,让人油然而生一种“我也能行”的自信。这本书的价值,远超乎其定价本身。

评分

这本书的封面设计非常有吸引力,色彩搭配和字体选择都很符合目标读者的审美。我一开始被它的名字吸引住了,感觉像是一本能帮我快速提升编程技能的宝典。翻开目录,内容涵盖了从基础语法到一些高级概念的讲解,编排得很有条理,让人觉得学习路径清晰可见。我特别欣赏作者在讲解复杂概念时,能够用非常生动有趣的例子来辅助说明,这极大地降低了初学者的畏难情绪。比如,在解释循环结构的时候,作者用了一个生活化的比喻,我一下子就明白了其中精髓,这比教科书式的描述要有效得多。虽然我还没有完全读完,但已经能感受到作者在内容组织上的用心,每一章的过渡都很自然,不会让人感到突兀。这本书不仅仅是知识的堆砌,更像是一个经验丰富的导师在手把手地带着你走,对于那些希望系统学习编程,但又害怕枯燥理论的人来说,这本书无疑是一个绝佳的选择。期待后续章节能带来更多实战性的指导和更深入的见解。

评分

作为一个对技术一直心存敬畏的人,我总觉得编程世界离我很遥远。但是这本书的出现,彻底改变了我的看法。作者用了大量的篇幅来构建一种平等的交流氛围,让你感觉自己不是在面对一个高高在上的“大神”,而是在和一个亦师亦友的人对话。书里对编程思维的培养讲解得特别深入,它不光告诉你“怎么做”,更重要的是告诉你“为什么这么做”,这种底层逻辑的灌输,才是真正能长久受益的地方。我过去尝试过几本其他教材,学完后合上书就什么都不记得了,但这本书里的一些核心思想和原则,我已经能不假思索地应用到其他领域了。它的内容结构非常严谨,但表达方式却异常灵活和亲切,这种平衡感做得非常出色,体现了作者深厚的功力和对读者的尊重。

评分

我关注这本书很久了,主要是因为听说它的更新速度很快,而且对新技术趋势的捕捉很敏锐。这次拿到实物,发现纸质和印刷质量都很好,长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。最让我满意的一点是,它并没有仅仅停留在讲解基础语言本身,而是拓展到了如何构建健壮的程序结构方面的内容。作者在架构设计上的观点很有启发性,让我开始思考如何写出更具可维护性和扩展性的代码,而不仅仅是能跑起来的代码。书中对错误处理和调试的章节尤其精彩,提供了许多实战中屡试不爽的技巧,这部分内容在很多同类书籍中常常被一带而过,但它却给予了足够的重视。总而言之,这本书更像是一份综合性的编程素养指南,它在教你一门手艺的同时,也在塑造你的技术价值观,非常推荐给所有对编程抱有长期发展意愿的学习者。

评分

最近工作需要快速掌握一些基础的脚本能力,时间紧任务重,所以对工具书的选择非常挑剔。这本让我感到惊喜的是它的实操性。它不像很多书那样只是停留在理论层面,而是非常注重“知行合一”。书中提供的那些小工具和快速解决方案,我尝试在我的日常工作流中嵌入了几个,效率立竿见影地提升了。我尤其喜欢它对效率提升技巧的侧重,这比单纯的语法罗列要实用得多。作者似乎对初学者的痛点有着深刻的洞察,总能在最需要帮助的地方提供及时的“拐杖”。阅读过程中,我甚至感觉自己不是在被动接受知识,而是在主动地参与到一个解决问题的过程中。它的排版也很舒服,关键的代码块和概念都被清晰地标注出来,方便随时查阅和回顾。对于忙碌的职场人士来说,这种高效的学习体验至关重要。

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