APCS 完全攻略：從新手到高手，C++ 解題必備！ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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鬍昭民

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APCS 程式設計認證：從基礎到進階的全麵解析 書名：APCS 程式設計認證：從基礎到進階的全麵解析 --- 內容簡介 本書旨在為所有準備參加大學程式設計先修課程（Advanced Placement Computer Science, APCS）認證考試的考生提供一份詳盡、實用且結構嚴謹的學習指南。不同於市麵上僅聚焦於特定程式語言特性的書籍，本書的設計核心是建立穩固的計算思維基礎，並將這些思維模型係統性地應用到實際的演算法設計與問題解決之中。我們深知 APCS 考試不僅測試程式語法掌握度，更著重於應試者分析問題、選擇適當資料結構與設計高效能解法的能力。 本書的內容編排經過精心規劃，由淺入深，確保無論是初次接觸程式設計的學習者，還是已有一定基礎希望衝刺高分的考生，都能從中獲得實質的助益。 第一部分：奠定計算思維的基石 (Foundational Computing Principles) 本部分專注於建立考生在麵對任何程式設計挑戰時所需具備的核心概念框架。 第一章：程式設計概論與環境建立 本章將介紹計算機科學的基本概念，包括硬體與軟體的基本架構、二進製係統的運作原理，以及如何設定一個穩定的程式編寫與除錯環境。我們將探討程式生命週期、撰寫清晰程式碼的重要性，以及基本的程式設計規範（Coding Standards），這對於通過複雜專案的檢查至關重要。 第二章：流程控製與基本結構 深入解析程式邏輯的骨幹：順序、選擇（條件判斷）與重複（迴圈結構）。詳細探討 `if-else`、`switch` 語句的應用場景與潛在陷阱。迴圈部分將區分 `for`, `while`, 和 `do-while` 的使用時機，並引入巢狀迴圈在處理二維數據結構時的應用。本章將透過大量的流程圖（Flowcharts）和偽代碼（Pseudocode）範例，強化讀者將自然語言描述轉化為精確邏輯的能力。 第三章：資料結構的初探：陣列與字串 陣列（Arrays）作為最基礎的記憶體組織方式，將被詳盡剖析。討論固定大小陣列的優缺點、多維陣列的記憶體佈局。字串（Strings）的本質（通常是字元陣列）及其操作，包括子字串提取、連接、搜尋與替換。我們將涵蓋常見的字串處理演算法雛形，例如帕林德羅姆（Palindrome）檢查與字元計數。 第四章：函數（函式）的抽象化與模組化 函數是實現程式碼重用與模組化的關鍵。本章深入探討函數的定義、呼叫機製、參數傳遞方式（值傳遞與參考傳遞的區別與影響）。特別著重於撰寫具有清晰輸入、明確輸齣且副作用最小的「純函數」概念，這對於測試和除錯至關重要。此外，也會探討遞迴（Recursion）的概念入門，作為後續進階演算法的鋪墊。 --- 第二部分：核心演算法與資料結構的精進 (Core Algorithms and Data Structures) 本部分是考試的重中之重，專注於提升解決複雜問題的效率和深度。 第五章：進階資料結構 I：鏈結串列與堆疊/佇列 從陣列的固定長度限製齣發，引導至動態資料結構——鏈結串列（Linked Lists）。詳細解析單嚮、雙嚮鏈結串列的節點操作（插入、刪除）。接著，基於鏈結串列或陣列實現抽象資料型態（ADT）：堆疊（Stack，後進先齣 LIFO）和佇列（Queue，先進先齣 FIFO）。重點分析其在錶達式求值、函數呼叫棧（Call Stack）中的實際應用。 第六章：排序與搜尋演算法的效率分析 本章嚴格對比幾種主要的排序演算法：冒泡排序（Bubble Sort）、插入排序（Insertion Sort）、選擇排序（Selection Sort），以及更高效的快速排序（Quick Sort）和閤併排序（Merge Sort）。分析其時間複雜度（Big O Notation），並指導考生如何在不同情境下選擇最優解。搜尋部分，將深度探討線性搜尋與二分搜尋（Binary Search）的原理與適用條件。 第七章：進階資料結構 II：樹狀結構 樹（Trees）是處理層次化資料的強大工具。從樹的基本術語（根、節點、葉、深度）開始，重點講解二元樹（Binary Trees）的結構。深入探討二元搜尋樹（Binary Search Trees, BSTs）的建立、搜尋與刪除操作。此外，還會涵蓋樹的遍歷方式（前序、中序、後序），並簡要介紹堆積（Heaps）作為優先級佇列的基礎。 第八章：圖論基礎與應用 圖（Graphs）是錶示網路和關係的結構。本章介紹圖的基本概念，如頂點（Vertices）、邊（Edges）、有嚮圖與無嚮圖、權重。重點講解兩種核心遍歷演算法：廣度優先搜尋（BFS）和深度優先搜尋（DFS），並比較它們在解決最短路徑尋找、連通性判斷上的適用性。 --- 第三部分：演算法設計範式與實戰技巧 (Design Paradigms and Practical Skills) 本部分著重於培養考生的高階解題思維模式，並提供應試策略。 第九章：遞迴的深化與動態規劃入門 迴顧遞迴，並深入探討其在分治法（Divide and Conquer）中的應用，如費波那契數列的遞迴解法。隨後，引入動態規劃（Dynamic Programming, DP）的基本思想：重疊子問題和最佳子結構。透過經典範例（如背包問題的簡化版、最長公共子序列的邏輯推導），幫助讀者建立 DP 思維，避免冗餘計算。 第十章：高效能編程與除錯策略 程式的正確性與效率同等重要。本章指導讀者如何使用計時工具分析程式運行時間，識別性能瓶頸。詳述常見的邊界條件測試（Edge Cases）方法，如空輸入、最大值、最小值、負數輸入等。並提供係統性的除錯（Debugging）流程，如何利用中斷點（Breakpoints）和變數監控來追蹤複雜錯誤。 第十一章：APCS 考試結構與應試策略詳解 本章直接針對考試格式進行解析。詳細分析選擇題的考察重點（概念辨析、複雜度判斷），以及程式設計實作題的評分標準（邏輯正確性、效率、程式風格）。提供模擬測試的解題時間分配建議，以及如何在考試中快速審題、設計思路並實施驗證的實戰技巧。 第十二章：實戰演練與模擬測試集 收錄數套與實際考試難度相符的模擬試題，涵蓋前述所有知識點的綜閤應用。每道題目都附有詳盡的解題思路分析、標準答案程式碼，以及對該解法複雜度的嚴格評估。 --- 本書特色： 強調思維而非語法： 以計算科學的通用邏輯為核心，確保知識的可遷移性。 實戰導嚮： 每個單元結束後均配有大量針對 APCS 題型的精選練習題。 結構清晰： 內容劃分為理論基石、核心技能、實戰策略三大模組，學習路徑明確。 深度解析： 對於複雜演算法，提供從直觀理解到數學分析的完整推導過程。 本書是準備 APCS 考試的考生最可靠的武器，它不僅教會你如何編程，更重要的是教會你如何思考，從而輕鬆駕馭各類程式設計挑戰，實現從新手到高手的華麗轉身。