C++基礎必修課(涵蓋「APCS大學程式設計先修檢測」試題詳解) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔡文龍

圖書標籤:

• C++
• 程式設計
• APCS
• 先修檢測
• 基礎教學
• 入門
• 算法
• 資料結構
• 練習題
• 檢測
• 學習

編程思維的基石：數據結構與算法精要 深入探索計算機科學的底層邏輯，構建高效、可靠的軟件解決方案 在信息技術飛速發展的今天，無論是人工智能、大數據分析，還是雲計算與移動應用開發，其核心都離不開對數據的高效組織與處理。本書旨在為讀者，特彆是那些希望在編程領域打下堅實基礎的初學者和希望係統化提升技能的開發者，提供一套全麵而深入的數據結構與算法學習路徑。我們深知，編程語言隻是工具，而數據結構與算法纔是驅動高效計算的靈魂。 本書的內容聚焦於那些被時間檢驗過，並且在現代軟件工程中占據核心地位的理論與實踐。我們不會局限於特定的編程語言語法，而是著重於思維模式的培養——如何將現實世界的問題抽象化，如何設計齣最優的解決方案。 第一部分：數據結構——組織世界的藍圖 數據結構是存儲和組織數據的方式。不同的數據結構適用於解決不同的問題場景。掌握它們，意味著您擁有瞭為特定任務選擇“最佳工具箱”的能力。 1. 綫性結構的深入剖析 我們從最基礎的數組（Array）開始，探討其在內存中的連續存儲特性，以及由此帶來的隨機訪問優勢與插入/刪除操作的局限性。隨後，我們將進入鏈錶（Linked List）的世界，詳細分析單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的實現細節，理解其動態內存分配的靈活性。 棧（Stack）和隊列（Queue）作為受限的綫性結構，是理解過程控製和任務調度的關鍵。本書將通過大量的實例，例如函數調用棧的運行機製、錶達式求值（中綴轉後綴/前綴）以及隊列在緩衝區管理中的應用，來闡明其“後進先齣”（LIFO）和“先進先齣”（FIFO）的原則。我們還將探討雙端隊列（Deque）的靈活應用。 2. 非綫性結構的宏偉殿堂 非綫性結構是處理復雜關係和分層信息的利器。 樹（Tree）是本書的重點之一。我們將從基礎的二叉樹開始，詳細講解遍曆（前序、中序、後序、層序）的遞歸與非遞歸實現。在此基礎上，我們將深入學習二叉搜索樹（BST），理解其查找效率的理論基礎。為瞭解決普通BST在極端情況下的退化問題，本書會花費大量篇幅介紹平衡二叉樹的原理與實踐，包括AVL 樹的鏇轉操作和紅黑樹（Red-Black Tree）的復雜維護規則，理解它們如何在$O(log n)$的時間復雜度內維持高效性能。 接著，我們將探討堆（Heap）結構，特彆是最大堆和最小堆，它們是實現高效優先級的關鍵。本書會詳細解析堆排序的運作過程，並將其與快速排序、歸並排序進行比較。 圖（Graph）作為最強大的抽象模型之一，用於錶示實體間的復雜關係。我們將係統介紹圖的存儲方式（鄰接矩陣與鄰接錶），以及核心的遍曆算法：廣度優先搜索（BFS）和深度優先搜索（DFS）。 第二部分：算法——解決問題的藝術 數據結構提供瞭“容器”，而算法則定義瞭在這些容器上執行“操作”的步驟。算法分析的嚴謹性是本書強調的重點。 3. 算法的效率分析與基礎技巧 在討論任何算法之前，我們必須建立一套評估標準。本書將詳盡介紹大 O 錶示法（Big O Notation）、$Omega$ 和 $Theta$ 符號，並教導讀者如何準確分析時間復雜度和空間復雜度，區分最好、最壞和平均情況。 隨後，我們將介紹解決復雜問題的幾種核心範式： 遞歸（Recursion）：作為解決復雜問題分而治之的強大工具，我們將通過斐波那契數列、漢諾塔等經典案例來鞏固遞歸思維，並強調遞歸與迭代的轉換及效率權衡。 分治法（Divide and Conquer）：這是設計高效算法的基石，我們將通過歸並排序和快速排序的底層實現，徹底理解其思想。 貪心算法（Greedy Algorithms）：講解其局部最優選擇的策略，並探討何時貪心策略能夠保證全局最優（如霍夫曼編碼）。 4. 核心搜索與路徑查找算法 搜索算法是算法領域應用最廣泛的部分之一。 搜索算法：除瞭在樹和圖中的基礎遍曆，我們將深入探討二分查找（Binary Search）的邊界條件處理，以及它在有序數據集中的巨大優勢。 圖搜索進階：我們會詳細解析用於尋找最短路徑的算法： Dijkstra 算法：處理非負權邊的單源最短路徑問題。 Bellman-Ford 算法：處理包含負權邊的圖，並能檢測負權環。 Floyd-Warshall 算法：實現所有頂點對之間的最短路徑。 5. 動態規劃——最優化的終極武器 動態規劃（Dynamic Programming, DP）是解決重疊子問題和最優子結構問題的強大框架。本書會係統地引導讀者掌握 DP 的兩大核心特徵：狀態定義和狀態轉移方程的建立。 我們將通過一係列經典案例來熟練掌握 DP 的應用，包括但不限於：背包問題（0/1 背包、完全背包）、最長公共子序列、矩陣鏈乘法等。我們不僅會講解自頂嚮下的備忘錄法（Memoization），更會強調自底嚮上的遞推實現（Tabulation）在空間效率上的優勢。 6. 高級主題與實踐映射 為瞭使讀者具備應對實際工程挑戰的能力，本書的最後部分將涉及更貼近工業界需求的知識： 哈希錶（Hash Table）：深入探討衝突解決策略（鏈地址法、開放尋址法）以及散列函數的構造原則，理解其$O(1)$平均查找時間的奧秘。 圖算法的進階應用：包括最小生成樹算法（Prim 和 Kruskal），以及拓撲排序在任務調度中的應用。 本書的每一個概念都配有清晰的僞代碼描述和對復雜度影響的嚴格分析。我們相信，通過係統地學習這些核心結構與算法，讀者將能夠自信地應對任何復雜的編程挑戰，將理論知識轉化為高效的軟件實踐。這是一次對計算機科學核心思想的深度緻敬與自我武裝。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計，坦白說，給我的閱讀體驗打瞭不少摺扣。紙張的質感中規中矩，沒有太大的驚喜，但裝訂處在反復翻閱時能感覺到一絲鬆動，擔心耐用性。真正影響閱讀體驗的是它的字體和行間距設置。在講解基礎概念，尤其是代碼示例部分，字體選擇偏小，且行距壓縮得比較緊湊，使得大段的代碼塊看起來非常擁擠。在長時間盯著屏幕或紙質書閱讀 C++ 語法結構時，眼睛非常容易疲勞。更要命的是，書中的插圖和流程圖的數量少得可憐。對於一門依賴邏輯和結構理解的學科，缺少有效的視覺輔助工具，無疑是增加瞭學習的難度。例如，在講解遞歸函數調用棧的原理時，如果能配上一兩張清晰的調用棧變化圖，理解起來會事半功倍，但這本書在這方麵顯得極為吝嗇。這種“重文字描述，輕視覺引導”的編排風格，讓我在試圖建立空間邏輯概念時，不得不依賴外部資源進行補充，這與一本“基礎必修課”的定位是相悖的。

评分☆☆☆☆☆

這本號稱是 C++ 入門聖經的書，說實話，我本來是抱著極高的期望的，畢竟名字裏帶著“基礎必修課”和“APCS 先修”的字樣，感覺像是為我這種計算機小白量身定製的。剛翻開的時候，前幾章的語法講解確實還算清晰，作者的敘述方式比較平實，沒有太多花哨的理論堆砌，直接上手講解瞭變量、循環和函數這些核心概念。對於初學者來說，這種紮實的基礎鋪墊是很有必要的。我尤其欣賞它在概念解釋時會穿插一些生活化的比喻，讓原本抽象的編程思維變得具體瞭一些。比如在講到指針的時候，作者並沒有急於拋齣內存地址這種高深的概念，而是先用“房間鑰匙”的比喻來幫助理解間接訪問。但是，隨著內容的深入，我發現它的深度似乎並沒有達到我預期的“必修課”標準。很多時候，概念講完就戛然而止瞭，缺乏更深入的剖析和麵嚮對象思想的係統性引導。比如，類和對象的講解，雖然覆蓋瞭基本語法，但對於封裝、繼承和多態這三大核心支柱的講解，深度上略顯不足，感覺更像是蜻蜓點水，如果讀者沒有其他資料輔助，很難真正掌握這些麵嚮對象的精髓。特彆是關於模闆和STL容器的部分，內容顯得有些單薄，很多高效使用的技巧和底層原理隻是一筆帶過，這對於想打下堅實基礎的讀者來說，是一個遺憾。

评分☆☆☆☆☆

我購買這本書主要是衝著它聲稱對 APCS 考試題目的詳盡解析去的，希望能通過研究真題來反嚮鞏固 C++ 知識體係。然而，在閱讀到那些解析部分時，我的心情可以說是經曆瞭從期待到失望，再到睏惑的轉變。解析的篇幅和深度實在讓人摸不著頭腦。有些題目，解析過於簡略，僅僅是給齣瞭代碼的運行結果和幾個關鍵行注釋，對於“為什麼這麼寫纔是最優解”或者“其他解法有哪些潛在陷阱”等關鍵的學習點卻一帶而過。對於非 APCS 考生，這部分內容幾乎可以忽略不計。更令人不解的是，對於一些稍微復雜一點的邏輯題，解析的思路跳躍性非常大，仿佛作者默認讀者已經具備瞭相當的邏輯推理能力。我花費瞭大量時間去反推作者的解題步驟，而不是用來學習新的 C++ 特性。書中還齣現瞭一些看似是標準答案的代碼，但其可讀性和風格實在不敢恭維，充滿瞭大量的魔術數字和不規範的命名習慣，這對於培養良好的編程習慣是非常不利的。如果這本書的目標是幫助讀者準備一項嚴肅的考試，那麼它在解題思路的邏輯構建和代碼規範性上，應該提供更細緻、更具指導性的範例。總體來說，APCS 試題解析部分，更像是一個答案集閤，而非教學材料。

评分☆☆☆☆☆

從整體的教學邏輯和知識點的覆蓋麵上來看，這本書更像是一本為應試而快速整理齣來的“速查手冊”，而不是一本真正用於係統構建知識體係的教材。它的優點在於覆蓋的知識點廣度尚可，能讓你對 C++ 的基本語法有一個快速的瀏覽。但是，作為一本“必修課”，它在“為什麼”和“如何更好地做”這兩個核心問題上迴答得非常模糊。例如，在講解函數重載時，它隻告訴你可以這樣做，卻沒有深入解釋編譯器是如何通過參數列錶進行簽名（Signature）匹配的，這為理解模闆元編程或者更復雜的類型係統埋下瞭知識盲區。此外，書中的示例代碼大多是獨立的、片段式的，缺乏將不同知識點串聯起來的綜閤性項目或大型練習。編程能力的提升往往來自於將零散的語法點整閤到實際問題解決的過程中，這本書提供的練習和項目是斷裂的。因此，對於一個希望真正精通 C++ 並能用於實際開發的讀者來說，這本書隻能作為入門的敲門磚，遠不足以支撐其後續的學習和深入探索。它提供瞭地圖的輪廓，但沒有指明每條道路的細節和交通規則。

评分☆☆☆☆☆

我注意到，這本書在處理一些高級或者稍微偏嚮實戰應用的主題時，深度嚴重不足。例如，文件操作（I/O流）的部分，隻是簡單地介紹瞭 `fstream` 的基本打開和讀寫操作，完全沒有觸及錯誤處理機製、二進製文件讀寫的重要性，或者與 C 風格 I/O 的對比分析。對於現代 C++ 編程來說，異常處理（Exception Handling）是構建健壯程序不可或缺的一環，但這本書對 `try-catch` 塊的介紹輕描淡寫，沒有足夠的例子來展示如何優雅地捕獲和處理不同類型的運行時錯誤。我原以為“APCS 先修”的定位會促使作者稍微涉及一些性能優化或內存管理的基礎知識，但很遺憾，內存的動態分配與釋放（`new` 和 `delete`）講解得過於錶麵化，對“內存泄漏”這種初學者極易犯的錯誤，沒有給齣足夠的警示和預防措施。這使得讀者在學完這本書後，可能會帶著一種“能跑起來就行”的錯誤心態進入下一個階段的學習，而沒有建立起對程序健壯性和資源管理的初步意識。