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C语言的科学和艺术:英文版

C语言的科学和艺术:英文版

作者:(美)Eric S.Roberts著

出版社:机械工业出版社

出版时间:2004-04-01

ISBN:9787111139911

定价:¥60.00

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内容简介
  本书是一本计算机科学的经典教材,强调软件工程和优秀的程序设计风格。此外,学生还可以从书中学习到ANSIC的基础知识,这些内容已经成为计算行业的标准。作者的写作风格使得书中深奥的概念变得易于理解和引人入胜。本书集中讨论库和抽象的用法,这是当代程序设计技术中最基本的知识。作者使用库来隐藏c语言的复杂性,更加突出主题,使学生可以较好地掌握每一个主题的精髓。然后,进一步给出每个库的底层实现,较好地展示了库自身的抽象威力。本书从基础开始讲起,是C语言的入门教材。本书已经被美国斯坦福大学、哥伦比亚大学等多所大学和学院成功采用,是一本适合高等院校计算机及相关专业使用的优秀教材。作者简介:Eric S.Roberts是美国斯坦福大学计算机科学系教授,并担任系里主管教学事务的副主任,同时他还是工学院的Charles Simonyi讲席教授。他于1980年在哈佛大学应用数学系获得博士学位,并曾在DEC公司位于加州Palo Alto的系统研究中心做过5年的研究工作。作为一位获得高度评价的教育工作者,Roberts还因其在本科生教学中的杰出贡献获得了1993年的Bing Award奖。他的另一本书《C程序设计的抽象思维》(Programming Abstractions in C:A Second Course in Computer Science)的英文影印版即将由机械工业出版社引进出版。
作者简介
  Eric S.Roberts是美国斯坦福大学计算机科学系教授,并担任系里主管教学事务的副主任,同时他还是工学院的Charles Simonyi讲席教授。他于1980年在哈佛大学应用数学系获得博士学位,并曾在DEC公司位于加州Palo Alto的系统研究中心做过5年的研究工作。作为一位获得高度评价的教育工作者,Roberts还因其在本科生教学中的杰出贡献获得了1993年的Bing Award奖。
目录
 I   Introduction
 1.1   A brief history of computing 2
 1.2   What is computer science? 4
 1.3   A brief tour of computer hardware 6
 The CPU 7, Memory 7, Secondary storage 8, I/O devices 8
 1.4   Algorithms 9
 1.5   Programming languages and compilation 10
 1.6   Programming errors and debugging 12
 1.7   Software maintenance 13
 1.8   The importance of software engineering 14
 1.9   Some thoughts on the C programming language 15
 Summary 16
 REVIEW QUESTIONS 17
 PART ONE
 The Basics of C Programming 19
 2  Learning by Example  21
 2.1   The "Hello world" program 22
 Comments 22 Library inclusions 23, The main program 24
 2.2   A program to add mo numbers 26
 The input phase 28, The computalion phase 30, The output phase 30
 2.3   Perspectives on the programming process 32
 2.4   Data types 33
 Floatingpoint data 34, String data 34
 2.5   Expressions 37
 Constants 38, Variables 39, Assignment statements 41, Operators
 and operands 43, Combining integers and floating-point numbers 44,
 Integer division and the remainder operator 45 Precedence 45
 Applying precedence rubs 48 Type conversion 48
 Summary 51
 REVIEW QUESTIONS 52
 PROGRAMMING EXERCISES 55
 3  Problem Solving  59
 3.1   Programming idioms and paradigms 60
 Shorthand assignment idioms 61 Increment and decrement operators 62
 3.2   Solving problems on a larger scale 63
 3.3   Control statements 65
 The repealNtimes idiom 65, Iteration and loops 67 Index
 variables 67, The importance of initialization 69, The read untiJsentinel
 idiom 69 Building a more practical application 71, Conditional
 execution and the if statement 74
 3.4   An exercise in debugging 76
 3.5   Formatted output 80
 Format codes for printf 82, Controlling spacing, alignment,
 and precision 83
 3.6   Crafting a program 86
 Programming style 86, Designing for change 88,
 The #define mechanism 89
 Summary 89
 REVIEW QUESTIONS 91
 PROGRAMMING EXERCISES 93
 4  Statement Forms  99
 4.1   Simple statements 100
 Embedded assignments 102, Multiple assignments 102, Blocks 103
 4.2   Control statements 104
 4.3   Boolean data 105
 Relational operators 106 Logical operators 107, Shortcircuit
 evaluation 109, Flags 110, Avoiding redundancy in Boolean
 expressions 110, An example of Boolean calculation 111
 4.4   The if statement 112
 Singleline if statements 114, Multiline if statements 114;
 The if-else statement 114, Cascading if statements 115
 The ?: operator 115
 4.5   The switch statement 1 17
 4.6   The while statement 119
 Using the while loop 120, Infinite loops 122
 Solving the loopandahalf problem 123
 4.7   The for statement 125
 Nested for loops 126, The relationship beiween for
 and while 129, Using for with floatingpoint data 129
 Summary 131
 REVIEW QUESTIONS 132
 PROGRAMMING EXERCISES  133
 5  Functions         137
 5.1   Using library functions 138
 5.2   Function declarations 140
 5.3   Writing your own functions 141
 The return statement 142, Putting functions together with main
 programs 143, Functions involving internal control structures 145
 Functions that return nonnumeric values 146, Predicate functions 148
 A predicate function to test for string equality 149
 5.4   Mechanics of the function-calling process 150
 Parameter passing 151, Calling functions from within other functions 156
 5.5   Procedures 163
 5.6   Stepwise refinement 165
 Starting at the top 166, Implementing PrintCalendar t67,
 Implementing PrintCalendarMonth 167, Completing the final pieces 171
 Summary 176
 REVIEW QUESTIONS 177
 PROGRAMMING EXERCISES 1 78
 6  Algorithms    185
 6.1   Testing for primality 186
 A simple version of TsPrime 187, Verifying that a strategy represents
 an algorithm 187, Demonstrating the correctness of the IsPrime
 algorithm 188, Improving algorithmic efficiency 189, Choosing
 between alternative implementations 192
 6.2   Computing the greatest common divisor 193
 Brute-force algorithms 194, Euclid's algorithm 195, Defending the
 correctness of Euclid's algorithm 195, Comparing the efficiency of the
 GCD algorithms 197
 6.3   Numerical algorithms 197
 Successive approximation 198, Reporting errors 200
 6.4   Series expansion 201
 Zeno's paradox 201, Using a series expansion for the square
 root function 203, The Taylor series expansion for approximating
 a square root 204, Implementing the Taylor series approximation 205,
 Staying within the radius of convergence 207
 6.5  Specifying the size of numeric types 210
 Integer types 210, Unsigned types 211, Floating-point types 212
 Summary 212
 REVIEW QUESTIONS 213
 PROGRAMMING EXERCISES 214
 PART TWO
 Libraries and Modular Development 219
 7   Libraries and Interfaces:
 A Simple Graphics Library 221
 7.1   The concept of an interface 222
 Interfaces and header files 224
 7.2   An introduction to the graphics library 225
 The underlying model for graphics.h 225, The functions in the
 graphics.h interface 227, Initializing the package 231, Drawing
 straight lines 231, Drawing circles and arcs 233, Obtaining information about the graphics window 235
 7.3   Building your own tools 235
 Defining Draw Box 236, Defining Draw Centered Circle 237,
 Switching between absolute and relative coordinates 239,
 The advantages of defining procedures 240
 7.4   Solving a larger problem 240
 Using stepwise refinement 241, Implementing the Draw House
 procedure 242, Looking for common patterns 243, Finishing the
 decomposition 245
 Summary 250
 REVIEW QUESTIONS 251
 PROGRAMMING EXERCISES 252
 8  Designing Interfaces: A Random Number Library 259
 8.1   Interface design 260
 The importance of a unifying theme 261, Simplicity and the principle
 of information hiding 261, Meeting the needs of your clients 263,
 The advantages of general tools 263, The value of stability 264
 8.2   Generating random numbers by computer 265
 Deterministic versus nondeterministic behavior 265, Random versus
 pseudorandom numbers 265, Generating pseudo-random numbers
 in ANSI C 266, Changing the range of random numbers 267,
 Generalizing the problem 272
 8.3   Saving tools in libraries 274
 The contents of an interface 275, Writing the random.h interface 276,
 The random.c implementation 277, Constructing a client program 278,
 Initializing the random number generator 280
 8.4   Evaluating the design of the random.h interface 283
 Generating random real numbers 284, Simulating a probabilistic
 event 285, Including header files in an interface 286, Completing
 the implementation of the randomnumber package 286
 8.5   Using the random-number package 286
 Summary 290
 REVIEW QUESTIONS 291
 PROGRAMMING EXERCISES 292
 9   Strings and Characters  301
 9.1   The principle of enumeration 302
 Representing enumeration types inside the machine 303, Representing
 enumeration types as integers 304, Defining new enumeration
 types 304, Operations on enumeration types 307, Scalar types 307
 9.2   Characters 308
 The data type char 308, The ASCII code 308, Character conslonts 31 O,
 Important properties of the ASCII coding scheme 31 O, Special characters
 311, Character arithmetic 312, The ctype.h interface 3t4, Control
 statements involving characters 315, Character input and output 316
 9.3   Strings as abstract data 316
 Layered abstractions 317, The concept of an abstract type 319
 9.4   The strlib.h interface 319
 Determining the length of a string 320, Selecting characters from
 a string 321, Concatenation 321, Converting characters to strings 322,
 Extracting parts of a string 323, Comparing one string with another 324,
 Searching within a string 325, Case conversion 327, Numeric
 conversion 329, Efficiency and the strlib.h library 330
 Summary 331
 REVIEW QUESTIONS 332
 PROGRAMMING EXERCISES 334
 10   Modular Development  339
 10.1   Pig Latin---a case study in modular development 342
 Applying topdown design 342, Using pseudocode 343,
 Implementing TranslateLine 344, Taking spaces and punctuation
 into account 345, Refining the definition of a word 347,
 Designing the token scanner 348, Completing the TranslateLine
 implementation 349, Specifying the scanner module interface 352
 10.2   Maintaining internal state within a module 352
 Global variables 355, The dangers of using global variables 356,
 Keeping variables private to a module 356 Initializing global
 variables 357, Private functions 359
 10.3   Implementing the scanner abstraction 359
 Summary 366
 REVIEW QUESTIONS 366
 PROGRAMMING EXERCISES 367
 PART THREE
 Compound Data Types 373
 11 Arrays  375
 11.1   Introduction to arrays 376
 Array declaration 377, Array selection 378, Example of a
 simple array 379, Changing the index range 381
 11.2   Internal representation of data 382
 Bits bytes, and words 382 Memory addresses 383,
 The sizeof operator 385, Allocation of memory to variables 385,
 References to elements outside the array bound 386
 11.3   Passing arrays as parameters 388
 Generalizing the number of elements 390, The mechanics of array
 parameter transmission 392, Implementing PrintIntegerArray and
 GetIntegerArray 394, Implementing ReverseIntegerArray 396,
 Implementing SwapIntegerElements 397
 11.4   Using arrays for tabulation 398
 11.5   Static initialization of arrays 404
 Automatic determination of array size 408, Determining the size of an
 initialized array 409, Initialized arrays and scalar types 409
 11.6   Multidimensional arrays 410
 Passing multidimensional arrays to functions 411,
 Initializing multidimensional arrays 412
 Summary 413
 REVIEW QUESTIONS 414
 PROGRAMMING EXERCISES 416
 12 Searching and Sorting  425
 12.1   Searching 426
 Searching in an integer array 426, A more sophisticated example
 of searching 429, Linear search 431, Binary search 433, Relative
 efficiency of the search algorithms 435
 12.2   Sorting 437
 Sorting on integer array 437, The selection sort algorithm 438,
 Evaluating the efficiency of selection sort 442, Measuring the running
 time of a program 442, Analyzing the selection sort algorithm 445
 Summary 446
 REVIEW QUESTIONS 446
 PROGRAMMING EXERCISES 447
 13 Pointers  453
 13.1   Using addresses asdata values 455
 13.2   Pointer manipulation in C 457
 Declaring pointer variables in C 457, The fundamental
 pointer operations 458, The special pointer NULL 461
 13.3   Passing parameters by reference 461
 Designing a SwapInteger function 465, Using call by reference to
 return multiple results 466, The danger of overusing call by reference 467
 13.4    Pointers and arrays 468
 Pointer arithmetic 469, New capabilities of the ++ and -- operators
 473, incrementing and decrementing pointers 475, The relationship
 between pointers and arrays 476
 13.5   Dynamic allocation 478
 The type void * 478, Dynamic arrays 480, Detecting errors in
 malloc 481, Freeing memory 481
 Summary 482
 REVIEW QUESTIONS 483
 PROGRAMMING EXERCISES 486
 14  Strings Revisited  491
 14.1   Conceptual representations of the type string 492
 Strings as arrays 491, Strings as pointers 495, Strings as an
 abstract type 496, String parameters 497, String variables 497,
 Differences between pointer and array variables 499, Deciding on
 a strategy for string representation 502
 14.2   The ANSI string library 502
 The strcpy function 504, The strncpy function 507,
 The strcat and strncat functions 508, The strlen, strcmp,
 and strncmp functions 509, The strchr, strrchr, ond
 strstr functions 510, An application of the ANSI string functions 510
 14.3   Implementing the strlib library 511
 Implementing the passthrough functions 511 Implementing the
 strlib allocation functions 514
 Summary 516
 REVIEW QUESTIONS 517
 PROGRAMMING EXERCISES 517
 15 Files  523
 15.1  Text files 524
 15.2  Using files in C 525
 Declaring a FILE * variable 526, Opening o file 526, Performing
 I/O operations 527, Closing files 528, Standard files 528
 '15.3  Character I/0 529
 Updating a file 531, Rereading characters in the input file 533
 15.4  Line-oriented I/0 536
 15.5   Formatted I/0 539
 The three forms of printf 539, The scanf functions 539,
 Reading strings with scanf 541, An example of formatted I/0 543,
 Limitations on the use of scanf 546
 Summary 547
 REVIEW QUESTIONS 548
 PROGRAMMING EXERCISES 549
 16 Records  557
 16.1   The concept of the data record 558
 16.2   Using records in C 559
 Defining a new structure type 560, Declaring structure variables 560,
 Record selection 561, Initializing records 561, Simple records 562
 16.3   Combining records and arrays 563
 16.4   Pointers to records 566
 Defining a pointer-to-record type 566, Allocating storage for
 record data 568, Manipulating pointers to records 569
 16.5   Building a database of records 570
 Creating the employee database 570, Using the database 573
 16.6   Designing a record-based application 574
 The importance of using a database 575, Framing the
 problem 575, Designing the internal representation 576,
 Designing the external structure 580, Coding the program 581,
 The value of a data-driven design 588
 Summary 589
 REVIEW QUESTIONS 592
 PROGRAMMING EXERCISES 593
 17  Looking Ahead  601
 17.1   Recursion 602
 A simple illustration of recursion 603, The Factorial function 604,
 The recursive leap of faith 609, The recursive paradigm 610,
 Generating permutations 611, Thinking recursively 614
 17.2   Abstract data types 614
 The queue abstraction 615, Representing types in the queue
 abstraction 616, The queue.h interface 618, Implementing
 the queue abstraction 620, Alternative implementation of the
 queue abstraction 622
 17.3   Analysis of algorithms 628
 Evaluating algorithmic efficiency 628, Big-O notation 629, Selection
 sort revisited 630, Divideandconquer strategies 631, Merging two
 arrays 632, The merge sort algorithm 633, The computational
 complexity of merge sort 635, Comparing quadratic and N log N
 performance 636
 Summary 637
 REVIEW QUESTIONS 638
 PROGRAMMING EXERCISES 639
 Appendix A. Summary of C Syntax and Structure  647
 A.1   An overview of the compilation process 648
 A.2   The C preprocessor 648
 A.3   The lexical structure of C programs 650
 A.4   Expressions 652
 A.5   Statements 653
 A.6   Functions 657
 A.7   Declarations 658
 A.8   Data types 659
 A.9   ANSI libraries 662
 Appendix B. Library Sources  669
 Index  696
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