APCS大學程式設計先修檢測:C語言超效解題緻勝祕笈

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圖書描述

  搶進名校資訊類學係的最佳武器!

  ◎以C語言的運算思維與演算邏輯解析APCS公告試題
  ◎針對各種程式追蹤、填空、除錯題型,模擬演算過程及變數值追蹤
  ◎詳細說明【觀念題】的相關知識,並列齣各選項對/錯之理由
  ◎完整架構解析【實作題】:解題重點分析、完整程式碼、執行結果及程式碼說明

  多元邏輯思考訓練
  手腦並用強化程式語言運用

  APCS(Advanced Placement Computer Science)是指「大學程式設計先修檢測」,其目的是提供學生自我評量程式設計能力,及評量大學程式設計先修課程學習成效。APCS考試類型包括:程式設計觀念題及程式設計實作題。

  程式設計觀念題採單選題測驗,以運算思維、問題解決與程式設計概念為主。測驗題型包含:程式運行追蹤、填空、除錯、效能分析及基礎觀念理解等。觀念題如果需提供程式片段,會以C語言命題。重點包括:資料型態、常數與變數、全域及區域、流程控製、迴圈、函式、遞迴、陣列、結構,及基礎資料結構,以撰寫完整程式或副程式為主。

  本書提供APCS曆年公告試題的完整解答與分析,並以C語言來撰寫程式實作題。觀念題不僅清楚說明題意,並詳解各選項的對錯理由。另外對於需要程式執行過程追蹤、填空、除錯等程式片段的觀念題,書中一併提供完整程式碼及執行結果。而實作題方麵則以解題重點分析、完整程式碼、執行結果及程式碼說明等架構完整解析。深信本書能指引應考者具備檢測APCS的經驗與強化解讀程式的實戰力。
 
深入 C 語言編程世界:從基礎語法到高效算法實踐 本書旨在為有誌於深入理解 C 語言並掌握高效編程技巧的讀者提供一份詳盡的指南。我們不再局限於基礎語法的羅列,而是著眼於構建堅實的底層理解,並將其應用於解決實際的編程挑戰中。本書內容涵蓋瞭 C 語言的核心概念、內存管理的精髓、數據結構的實現以及算法的優化策略,目標是培養讀者構建健壯、高效軟件的能力。 第一部分:C 語言的基石與底層透視 C 語言以其接近硬件的特性和極高的執行效率而著稱。本書首先將引導讀者超越簡單的語法學習,深入理解 C 語言的編譯與鏈接過程。我們將詳細剖析預處理器的作用、編譯階段的優化、以及目標代碼如何通過鏈接器組閤成最終的可執行文件。理解這些底層機製,是寫齣“可預測”代碼的第一步。 1.1 數據錶示與類型係統深度解析 我們探討 C 語言中各種基本數據類型(`int`, `char`, `float`, `double` 等)在不同架構下的位級錶示,包括大小端序(Endianness)的差異及其對網絡編程和文件讀寫的影響。更進一步,我們將重點解析`typedef`、`enum` 和 `union` 的正確使用場景,特彆是 `union` 在節省內存和實現類型轉換中的技巧性應用。 1.2 指針的真正威力與內存模型 指針是 C 語言的靈魂,也是初學者最容易混淆的部分。本書不會停留在“指針指嚮地址”的錶麵描述,而是構建一個清晰的內存模型圖景。我們將詳細區分棧(Stack)、堆(Heap)和靜態數據區的管理方式。 函數調用約定 (Calling Conventions):深入研究函數調用時參數如何傳遞、返迴地址如何存儲,以及寄存器如何使用,這直接關聯到遞歸和尾遞歸的效率。 動態內存管理(`malloc`/`free` 的陷阱):我們不僅僅介紹如何使用 `malloc`,更側重於分析內存碎片化(Fragmentation)、內存泄漏(Memory Leaks)的成因,並介紹指針算術在數組、多維數組和字符串操作中的精確應用。 1.3 控製流與函數的高級特性 除瞭標準的 `if-else` 和 `switch`,本書重點討論如何使用位操作(Bitwise Operations)來高效地實現某些控製邏輯,例如快速的乘除法、標誌位的設置與清除。在函數方麵,我們將深入探討函數指針,以及如何利用它們構建迴調機製(Callbacks)和簡單的狀態機(State Machines)。 第二部分:結構化數據與抽象的藝術 C 語言的強大很大程度上依賴於其構建復雜數據結構的能力。本部分將 C 語言的結構體(`struct`)提升到抽象數據類型(ADT)的高度。 2.1 結構體對齊與位域(Padding and Bit Fields) 結構體的內存布局並非總是連續的。我們將詳細解釋結構體對齊規則(Structure Alignment)對性能和內存占用的影響,以及如何通過重新排序成員來優化內存使用。此外,位域(Bit Fields)的引入,展示瞭如何在單個字節內部進行更細粒度的控製,這在嵌入式係統或需要緊湊存儲的場景中至關重要。 2.2 鏈錶、棧與隊列的純 C 實現 從零開始手寫核心數據結構是理解其工作原理的最佳途徑。本書將提供健壯且無冗餘的單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶的實現,並探討循環鏈錶的應用。我們將嚴格遵循 ADT 的原則,將數據結構的操作封裝起來,確保外部調用者無需關心底層指針的復雜性。 2.3 遞歸與非遞歸實現的效率對比 遞歸是優雅的,但過度使用可能導緻棧溢齣和性能下降。本書將選取經典的算法問題(如斐波那契數列、階乘),展示其遞歸實現和迭代(非遞歸)實現之間的差異。我們將分析尾遞歸優化的原理,以及何時應該主動將遞歸轉換為迭代,以確保程序的穩定性和效率。 第三部分:I/O 操作與文件係統交互 有效的文件操作是任何實用程序的基礎。本部分將側重於 C 標準庫中關於輸入輸齣的深入應用。 3.1 標準 I/O 流與緩衝區管理 我們區分基於行的 I/O (`fgets`, `fputs`)、格式化 I/O (`printf`, `scanf`) 和無格式 I/O (`fread`, `fwrite`) 的適用場景。重點討論標準 C 庫如何使用緩衝區來提高 I/O 性能,以及何時需要使用 `fflush()` 或調整 `setvbuf()` 來強製刷新緩衝區,以應對實時數據處理的需求。 3.2 二進製文件與數據持久化 處理結構化數據時,直接寫入內存的二進製錶示(Binary I/O)遠比文本格式高效。本書將指導讀者如何安全地使用 `fread` 和 `fwrite` 來讀寫整個結構體或數組,並提供字節序(Endianness)在文件傳輸中的注意事項和處理方案,確保數據在不同機器間的可移植性。 第四部分:預處理器與編譯時元編程 C 預處理器(Preprocessor)是 C 語言中一個強大的、但常被誤用的工具。本部分旨在揭示其高級用法,使其成為編譯時代碼生成和條件編譯的利器。 4.1 宏的精妙與陷阱 我們將深入解析 `define` 的工作原理,包括函數式宏(Function-like Macros)的參數展開過程。重點分析宏的副作用(Side Effects)問題,以及如何使用復閤語句(`do { ... } while(0)`)來編寫安全的、可嵌入錶達式的宏。 4.2 條件編譯與跨平颱開發 `ifdef`, `ifndef`, `if` 等指令是實現條件編譯的關鍵。本書將展示如何利用這些指令來管理不同操作係統(如 Windows, Linux, macOS)的特定庫引用、編譯不同的功能分支,從而構建齣單一源代碼、多平颱兼容的軟件。 4.3 泛型編程的早期探索 雖然 C 語言缺乏現代語言的泛型特性,但我們可以通過`void` 指針結閤類型轉換和宏的巧妙設計,來實現一定程度上的泛型行為,例如,用於實現一個通用的內存拷貝函數或排序函數框架。 第五部分:高效編程思維與性能調優基礎 編寫齣能工作的代碼是第一步,編寫齣高效且可維護的代碼纔是 C 語言學習的終極目標。 5.1 算法復雜度分析入門 我們引入 大 O 錶示法 (Big O Notation),用於量化算法的性能,並指導讀者在設計解決方案時,優先選擇時間復雜度更優的方案(例如,選擇 $O(N log N)$ 而非 $O(N^2)$ 的排序算法)。 5.2 避免不必要的計算與循環優化 本部分關注編譯器無法自動優化的部分:程序員的思維定勢。我們將討論循環不變式外提(Loop Invariant Code Motion)的原理,並指導讀者識彆和消除代碼中隱藏的性能瓶頸,例如在循環內部重復計算常量或進行昂貴函數調用。 5.3 字符串操作的性能考量 標準 C 庫中的字符串函數(如 `strcpy`, `strcat`)在處理邊界條件時可能效率不高或存在安全隱患。我們將探討如何手寫高效的字符串拷貝函數,並對比它們與標準庫函數的性能差異,理解為什麼在特定場景下,直接操作字符數組可能比使用函數調用鏈更快速。 本書的全部內容聚焦於 C 語言本身的能力邊界,旨在提供一個紮實、深入且注重實踐的知識體係,使讀者能夠自信地應對復雜的編程挑戰。

著者信息

圖書目錄

Chapter 1 APCS資訊能力檢測
1-1 認識APCS資訊能力檢測
1-2 APCS考試類型

Chapter 2 105年3月觀念題
Chapter 3 105年3月實作題

第1題:成績指標
第2題:矩陣轉換
第3題:綫段覆蓋長度
第4題:血緣關係

Chapter 4 105年10月觀念題
Chapter 5 105年10月實作題

第1題:三角形辨彆
第2題:最大和
第3題:定時K彈
第4題:棒球遊戲

Chapter 6 106年3月觀念題
Chapter 7 106年3月實作題

第1題:秘密差
第2題:小群體
第3題:數字龍捲風
第4題:基地颱

Chapter 8 106年10月實作題
第1題:邏輯運算子(Logic Operators)
第2題:交錯字串(Alternating Strings)
第3題:樹狀圖分析(Tree Analyses)
第4題:物品堆疊(Stacking)

Appendix A C/C++編譯器的介紹與安裝
A-1 C/C++編譯器簡介
A-2 Dev C++的安裝與介紹

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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哇!光看書名就覺得這本《APCS大學程式設計先修檢測:C語言超效解題緻勝祕笈》根本是為我們這種想在大學程式設計先修檢測(APCS)這條路上打滾的考生量身打造的救星嘛!我平常對程式設計有點小小的興趣,偶爾會看些網路上的教學,但總覺得零零散散的,遇到實際考試題目的時候,腦袋裡就一片空白。尤其C語言,雖然聽說很重要,但那些指標、記憶體管理什麼的,聽瞭就讓人頭痛。這本書光是「超效解題」和「緻勝祕笈」這幾個詞,就已經讓我燃起瞭一線希望,覺得好像真的有機會把那些看起來很難的題目,用一種更聰明、更有效率的方式去破解。我一直很希望找到一本能夠帶我從「知道」C語言變成「會用」C語言,而且是能夠「快速、準確」運用C語言來解決問題的書。畢竟APCS考試時間有限,考驗的不隻是懂不懂,更重要的是能不能在壓力下快速反應。這本書的齣現,感覺就像是在迷霧中看到瞭一盞指引方嚮的明燈,讓我覺得準備起來不再是茫茫大海,而是有明確的路徑可循。

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我對於《APCS大學程式設計先修檢測:C語言超效解題緻勝祕笈》這本書充滿瞭期待,畢竟APCS對我未來的升學之路扮演著重要的角色,而C語言更是其中的必考項目。過去我在學習C語言的過程中,雖然有接觸過一些基本的語法和概念,但總覺得在解題的過程中,常常會感到力不從心。尤其是一些演算法的應用,我常常需要花費大量的時間去鑽研,而且有時候即使理解瞭演算法,在實際將它轉化為C語言程式碼時,也會遇到不少障礙。這本書的「超效解題」這個關鍵詞,徹底擊中瞭我的痛點。我希望它能夠提供給我一些獨特的解題思路,幫助我在有限的時間內,能夠更有效率地找到最佳解法。我非常看重「緻勝祕笈」這個部分,相信這本書能夠提供給我一些我從未接觸過的、能夠在考場上發揮關鍵作用的技巧和訣竅,讓我能夠在眾多考生中脫穎而齣。

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老實說,我一開始拿到這本《APCS大學程式設計先修檢測:C語言超效解題緻勝祕笈》的時候,其實有點猶豫。畢竟坊間關於程式設計的書真的不少,有些寫得很學術,有些又太過簡略,真正能夠貼近APCS考試需求、又把C語言講得深入淺齣的,實在是不多。但這本書的標題,尤其是「大學程式設計先修檢測」這個重點,立刻就吸引瞭我。我參加APCS的目標很明確,就是希望透過這個檢測,讓我在申請大學的時候更有優勢,同時也為之後大學的學習打下良好的基礎。C語言的部分,我自認基礎不算太差,但總覺得有些觀念像是隔靴搔癢,沒有真正融會貫通。這本書的「超效解題」聽起來很厲害,讓我很好奇它到底是用什麼方法,能讓解題變得更有效率。我期待它能提供一些我之前沒想過的解題技巧,或是讓我對一些常見題型有更深刻的理解,而不是隻是死背程式碼。畢竟考試的題目韆變萬化,懂得變通和舉一反三纔是關鍵。

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這本《APCS大學程式設計先修檢測:C語言超效解題緻勝祕笈》在我準備APCS的過程中,簡直是如同救命稻草般的存在!老實說,C語言對我來說一直是一個有點令人望而生畏的科目,尤其是當題目越來越進階,需要用到一些比較複雜的資料結構或是演算法的時候,我常常會感到力不從心。網路上的資源雖然很多,但總覺得缺乏係統性,而且很多教學都無法直接對應到APCS的考試方嚮。這本書光是「超效解題」這個詞,就讓我眼睛一亮。我期待它能提供一種不同於傳統死記硬背的學習方式,而是能夠教我如何更聰明、更快速地掌握解題的關鍵。我希望它能提供一些我意想不到的解題技巧,讓我在麵對那些看似艱深的題目時,能夠有信心、有策略地迎刃而解。作為一個颱灣的考生,能有一本如此貼閤我們考試需求、並且強調實戰技巧的參考書,真的是一件很值得慶幸的事情。

评分

這本《APCS大學程式設計先修檢測:C語言超效解題緻勝祕笈》簡直是我近期讀書計畫中的重磅炸彈!我之前在準備APCS時,C語言的部分常常覺得卡關,尤其是那些需要用到一些進階觀念,像是遞迴、或是比較複雜的動態規劃問題,我總是花很多時間去理解,但實際寫齣來的程式碼卻常常不夠優雅,甚至有時候會寫到卡住,不知道該從何下手。這本書標榜「超效解題」,我非常好奇它到底會怎麼引導我們去思考。我是那種比較喜歡理解「為什麼」的人,而不隻是死記硬背。所以我特別期待這本書能在講解觀念的同時,也能深入剖析各種解題的思路和策略,讓我們不隻是學會解題,更能理解背後的邏輯。而且,身為一個颱灣的讀者,能有一本完全符閤我們考試體係的參考書,真的覺得很幸運。我希望這本書能讓我看到C語言在APCS考試中的各種應用,並且能夠培養齣更敏銳的解題直覺。

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