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| 內容簡介： |
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本书面向初学者，以跨学科的方法介绍计算机科学的基本知识。全书包括两个部分，第壹部分介绍编程，包括基本元素、方法、面向对象编程和算法。第二部分则介绍计算机科学的高级主题：算法和数据结构、计算理论和计算机体系结构。本书内容丰富、循序渐进，适合作为高校本科生计算机科学入门课程的教材。
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| 關於作者： |
罗伯特·塞奇威克（Robert Sedgewick） 普林斯顿大学计算机科学系教授，从1985年开始担任系主任。他于斯坦福大学获得博士学位，师从计算机科学界泰斗高德纳教授。他曾任Adobe公司的董事，并曾在Xerox PARC、IDA和INRIA公司担任研究员。他所编写的算法系列书籍令大批计算机学习者受益匪浅。
凯文·韦恩（Kevin Wayne） 自1998年开始在普林斯顿大学计算机科学系任教，曾荣获2014年ACM杰出教育奖以及普林大学大学多个教学方面的奖项。他和Sedgewick一起开设计算机导论和数据结构与算法的入门课程，他们共同开设的MOOC课程已吸引了超过100万的学习者。
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| 目錄：
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出版者的话
译者序
前言
程序列表
电路列表
第1章 编程元素1
1.1 你的第一个程序1
1.2 内置数据类型7
1.3 条件语句与循环语句29
1.4 数组55
1.5 输入输出76
1.6 案例研究：随机网络冲浪101
第2章 函数和模块113
2.1 函数的定义113
2.2 库和客户程序133
2.3 递归154
2.4 案例研究：渗透176
第3章 面向对象编程193
3.1 使用数据类型193
3.2 创建数据类型224
3.3 设计数据类型252
3.4 案例研究：多体模拟279
第4章 算法和数据结构287
4.1 性能287
4.2 排序和搜索308
4.3 栈和队列327
4.4 符号表362
4.5 案例研究：小世界现象389
第5章 计算理论415
5.1 形式语言416
5.2 图灵机447
5.3 普遍性460
5.4 可计算性471
5.5 难解性480
第6章 构建一台计算机509
6.1 信息表示509
6.2 TOY计算机529
6.3 机器语言编程544
6.4 TOY虚拟机559
第7章 构建计算设备574
7.1 布尔逻辑574
7.2 基本电路模型583
7.3 组合电路589
7.4 时序电路610
7.5 数字设备623
后记637
术语表639
索引645
API688
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| 內容試閱：
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20世纪的教育基础是“阅读、写作和算术”，现在则是“阅读、写作和计算”。学习编程是科学和工程领域教育的重要组成部分。除了直接应用外，这是理解计算机科学的第一步，进而能够理解为什么计算机会对现代世界产生如此巨大的影响。本书的目的是在科学的应用环境中讲解编程的相关知识。
我们的主要目标是通过提供有效使用计算所需的经验和基本工具来增强学生的能力。我们的方法是教会学生按照一种自然的、令人满意的、创造性的方式编写程序。我们逐步引入基本概念，并引入应用数学和科学领域的经典应用来说明概念，同时为学生提供编写程序来解决问题的机会。我们也设法帮助学生揭开计算的神秘面纱，使他们建立对计算机科学领域的重要知识的基本认识。
本书中的所有程序都使用Java编程语言编写。本书的第一部分教授解决计算问题的基本技能，所使用的编程方法适用于许多现代计算环境，这是一个完整的解决方案，即使没有编程经验的人也能够学会。这里我们强调的是关于编程的基本概念，而不是Java本身。本书的第二部分更多地偏重计算机科学的知识而不再是编程，但是我们仍然经常使用Java程序来交流主要想法。
本书是按照跨学科的方法对传统CS1（computer science）课程进行扩充，我们强调计算在其他学科中的作用，从材料科学到基因组学、天体物理学和网络系统。这种方法会强化学生对于“数学、科学、工程和计算在现代世界中交织在一起”的基本认识。虽然本书是为一年级大学生设计的CS1教科书，但也可用于自学。
范围 本书的第一部分围绕学习编程的三个阶段进行组织：基本元素、函数、面向对象编程。我们提供了读者在进入下一个层次之前需要熟练掌握的基本内容。我们的方法的一个基本特征是使用示例程序来解决有趣问题，并辅以练习，包括从自学练习到需要创造性解决方案的挑战性问题。
基本元素包括变量、赋值语句、内置数据类型、控制流、数组和输入输出（包括图形和声音等）。
函数是学生首次接触模块化编程的内容。我们假设学生已经熟悉数学函数，在此基础上引入Java函数，然后考虑函数编程的意义，包括函数库和递归。我们强调编程时要将程序划分为可独立调试、可维护和可复用的组件，这是编程的基本思路。
面向对象编程是关于对数据抽象的介绍。我们强调数据类型的概念及其使用Java类机制的实现。我们教授学生如何使用、创建和设计数据类型。模块化、封装和其他现代编程范例是这个阶段的中心概念。
本书的第二部分介绍计算机科学的高级主题：算法和数据结构、计算理论和计算机体系结构。
算法和数据结构将现代编程范例与组织和处理数据的经典方法相结合，这些经典方法在现代应用中仍然有效。我们介绍了用于排序和搜索的经典算法、基本数据结构及其应用，并且强调了如何使用科学方法来理解某段代码的性能特征。
计算理论使用简单的计算机抽象模型，帮助我们解决计算的基本问题。这些知识不仅具有重要的理论意义，而且许多想法在实际的计算应用中也是非常相关甚至可以直接应用的。
计算机体系结构提供了一个理解真实世界中实际计算的途径—在计算理论的抽象计算设备和我们使用的真实计算机之间建立了联系。而且，体系结构的研究还提供了与过去的联系，因为当今计算机和移动设备中的微处理器与20世纪中叶开发的第一台计算机中的没有太大区别。
本书的关键特征之一是注重编程在科学和工程中的应用。我们通过分析编程对特定应用领域产生的巨大影响来引导和激发学生学习每个相应的编程概念，以应用数学、物理和生物科学以及计算机科学本身为例，涉及的问题包括物理系统模拟、数值方法、数据可视化、声音合成、图像处理、财务模拟和信息技术等。具体的例子包括第1章中基于马尔可夫链的网页排名处理，以及后续章节用于解决渗透问题、多体模拟和小世界现象的案例分析。这些应用程序是本书的重要组成部分。它们能够引导学生学习相关主题，说明编程概念的重要性，并为计算在现代科学与工程领域所发挥的重要作用提供有说服力的证据。
在后面的章节中强调了编程发展的历史知识，也着重介绍了艾伦·图灵、冯·诺依曼等人关于计算的基本思想发展和应用的有趣故事。
我们的主要目标是让学生掌握有效解决任何编程问题所需的特定机制和技能。书中使用的代码都是完整的Java程序，读者可以试着使用它们来学习编程。需要说明的是，本书专注于个人编程，并没有涉及大型编程问题。
如何使用本书 本书适合科学应用类相关专业一年级本科生学习计算机科学课程使用。使用本书时，大学生可以在相对熟悉的专业背景下学习编程。通过本书和相关课程的学习，学生能够熟练地将编程技能应用到他们所选专业的后续课程中，并能够认识到深入学习计算机科学是很有意义的。
对于计算机科学专业的学生，在科学应用的背景下学习编程也会受益良多。为了更好地从事科研工作，计算机科学家需要具备关于科学方法的基本知识，也需要了解计算在科学研究中的作用，并应该与生物学家、工程师或物理学家等对于这类问题的认识保持一致。
事实上，我们的跨学科方法可以让计算机科学专业的学生和其他专业的学生在同一门课程中学习编程。我们
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