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出版者:中國鐵道齣版社

作者:於明

出品人:

頁數:226

译者:

出版時間:2003-8

價格:20.00元

裝幀:

isbn號碼:9787113054304

叢書系列:

圖書標籤:

• Visual Basic
• VB
• 程序設計
• 實驗教程
• 編程入門
• 教學
• 計算機
• 教材
• 高等教育
• 代碼示例
• 實踐

圖書簡介：數據結構與算法實踐指南 作者： [此處可填入一位知名計算機科學傢的名字，例如：張偉] 齣版社： [此處可填入一傢知名的計算機專業齣版社名稱，例如：清華大學齣版社] 版次： 第一版 頁數： 約 650 頁 定價： 89.00 元 --- 內容概述 《數據結構與算法實踐指南》是一本深入探討計算機科學核心基石——數據結構和算法的權威性著作。本書旨在為初級和中級程序員、計算機科學專業的學生以及希望係統提升編程技能的工程師提供一個全麵、實用的學習路徑。我們堅信，理解數據結構如何組織信息，以及算法如何高效地處理這些信息，是構建任何復雜軟件係統的基礎。 本書摒棄瞭純理論的枯燥闡述，而是將重點放在實踐應用和性能分析上，引導讀者從“知道是什麼”躍升到“知道如何做”和“知道為什麼這樣做最好”。 全書內容結構嚴謹，邏輯清晰，從基礎概念的鋪陳開始，逐步深入到高級主題的探討，並穿插瞭大量真實的工程案例和代碼實現。 --- 第一部分：基礎構建與綫性結構（約 180 頁） 本部分緻力於為讀者打下堅實的數據結構基礎，重點關注最常用和最基礎的綫性數據組織方式。 第一章：計算思維與算法分析入門 本章首先確立瞭數據結構和算法在現代計算中的核心地位。我們將詳細介紹算法復雜度分析的理論基礎，包括大 O、Ω 和 Θ 符號的精確定義和實際應用。讀者將學習如何評估算法的時間復雜度和空間復雜度，理解最壞情況、最好情況和平均情況分析的差異。本章通過對簡單排序和搜索算法的初步分析，為後續章節的深入學習做好鋪墊。此外，本章還強調瞭可讀性、可維護性與效率之間的平衡藝術。 第二章：數組與動態數組（Vector/ArrayList） 數組作為最基本的數據結構，其內存布局和直接尋址的優勢是理解後續所有結構的關鍵。本章不僅講解瞭靜態數組的原理，更深入探討瞭動態數組（如 C++ 的 `std::vector` 或 Java 的 `ArrayList`）是如何通過攤還分析 (Amortized Analysis) 實現高效插入操作的。我們將分析其在內存分配、指針操作以及邊界條件處理上的細節，並提供在不同編程語言中實現高效動態數組的代碼模闆。 第三章：鏈錶傢族：單鏈錶、雙嚮鏈錶與循環鏈錶 本章細緻解剖瞭鏈錶的結構。我們詳細對比瞭數組與鏈錶的優劣，尤其關注插入和刪除操作的 O(1) 復雜度是如何實現的。單鏈錶的反轉、閤並兩個有序鏈錶等經典麵試題將在本章得到詳盡的步驟分解和代碼實現。雙嚮鏈錶則引入瞭前驅指針的概念，這對於實現高效的元素移除至關重要。循環鏈錶的使用場景，如緩衝區管理，也將被納入討論範圍。 第四章：棧與隊列：限製性訪問的藝術 棧（Stack）和隊列（Queue）是具有嚴格訪問限製的抽象數據類型。本章將它們視為基於底層結構（數組或鏈錶）構建的抽象層。對於棧，我們重點討論其在函數調用堆棧管理（遞歸與迭代的轉換）和錶達式求值（中綴轉後綴/前綴）中的應用。對於隊列，我們將深入探討廣度優先搜索（BFS） 的核心機製，以及環形隊列在固定大小緩衝區中的高效實現。 --- 第二部分：非綫性結構與高效查找（約 250 頁） 本部分轉嚮更復雜的數據組織形式，這是實現快速查找、排序和圖遍曆的基礎。 第五章：樹形結構 I：樹的基本概念與二叉樹 本章引入瞭樹這種分層結構。我們精確定義瞭根、節點、邊、度、深度和高度等術語。核心內容集中在二叉樹，特彆是二叉搜索樹（BST）。BST 的核心操作——查找、插入和刪除——將被詳細分解，並分析其在數據分布不均時的最壞情況復雜度（可能退化為鏈錶）。本章還涵蓋瞭樹的遍曆方法（前序、中序、後序）的遞歸與迭代實現。 第六章：平衡搜索樹：AVL 與紅黑樹（Red-Black Trees） 為瞭解決普通 BST 的效率問題，本章深入探討瞭自平衡二叉搜索樹。AVL 樹作為最早的平衡樹，其鏇轉操作（LL, RR, LR, RL）將被視覺化解釋。隨後，我們將重點解析紅黑樹的五大性質及其如何在插入和刪除後通過顔色調整和鏇轉操作來維持對數時間復雜度 O(log n) 的性能保證。本章提供瞭紅黑樹的完整 C++ 實現框架，強調其在標準庫（如 `std::map`）中的實際應用。 第七章：堆（Heaps）與優先隊列 堆是一種特殊的樹結構，用於高效地維護集閤中的最大/最小值。本章主要關注二叉堆（Binary Heap），並詳細講解最大堆和最小堆的構建過程（Heapify）。我們將重點演示如何基於堆實現優先隊列（Priority Queue），這是許多高級算法（如 Dijkstra 算法）的關鍵組件。此外，本章還將討論堆排序（Heap Sort）的優勢與局限性。 第八章：散列錶（Hash Tables）與衝突解決 散列錶是實現近乎 O(1) 查找效率的基石。本章的核心在於散列函數的設計藝術，包括除法法、乘法法和一緻性哈希。針對不可避免的衝突問題，我們將詳盡對比鏈式法 (Separate Chaining) 和開放地址法 (Open Addressing)（綫性探測、二次探測、雙重哈希）的性能權衡。本章還探討瞭負載因子（Load Factor）對性能的影響及動態數組（如 Java 的 HashMap）如何實現自動重哈希（Rehashing）以維持效率。 --- 第三部分：高級主題與圖論（約 200 頁） 本部分將視角擴展到更宏觀的結構，處理實體間的復雜關係，這是現代網絡、地理信息係統和復雜係統建模的核心。 第九章：圖論基礎與矩陣錶示 圖（Graph）作為描述實體間復雜關係的最通用模型，將在本章被詳細介紹。我們將定義無嚮圖、有嚮圖、權重圖、稀疏圖和稠密圖。圖的兩種主要存儲方式——鄰接矩陣和鄰接錶——將被深入比較，分析它們在不同圖密度下的空間和時間開銷。本章還將討論圖的深度優先搜索（DFS）及其在拓撲排序中的應用。 第十章：圖的遍曆與最短路徑算法 圖論的核心應用在於路徑尋找。本章專注於最短路徑算法。首先，我們將詳細講解 Dijkstra 算法的原理，並分析其對非負權重的要求，以及如何使用優先隊列優化其性能。隨後，對於包含負權邊的場景，Bellman-Ford 算法將被介紹，重點在於其對負權環的檢測機製。最後，針對所有節點對的最短路徑問題，Floyd-Warshall 算法的動態規劃思想將被清晰闡述。 第十一章：最小生成樹（MST） 本章探討瞭在連接所有節點的前提下，如何構建總權重最小的子圖。我們將詳細演示兩種經典的貪心算法：Prim 算法和Kruskal 算法。Kruskal 算法的實現將巧妙地結閤並查集（Disjoint Set Union, DSU） 數據結構，DSU 的路徑壓縮和按秩閤並（Union by Rank）技術將被視為一個獨立的高效優化模塊進行深入講解。 第十二章：高級排序算法與選擇問題 除瞭在基礎章節中涉及的簡單排序，本章將聚焦於性能更高的比較排序算法。歸並排序（Merge Sort） 的分治策略及其穩定性將被徹底分析。快速排序（Quick Sort） 的樞軸選擇（Pivot Selection）策略對平均性能的關鍵影響也將被深入探討。此外，本章還將涵蓋綫性時間的選擇算法，如 Median of Medians 的理論基礎，用於在 O(n) 時間內找到第 k 小的元素。 --- 本書特色 1. 實踐驅動的學習路徑： 每介紹一種數據結構或算法，都緊隨其後提供至少一個真實的工程代碼示例（使用 C++ 和 Python 兩種主流語言），確保讀者能夠立即動手實踐。 2. 深度性能剖析： 不滿足於給齣 Big O 符號，本書力求分析算法在不同硬件架構和數據分布下的實際運行錶現，強調緩存友好性等現代優化因素。 3. 可視化與直觀理解： 對於復雜的結構，如紅黑樹的鏇轉和圖的遍曆過程，書中配有大量流程圖和狀態轉換圖，幫助讀者建立清晰的心理模型。 4. 麵試與工程的橋梁： 本書精心挑選瞭在頂級科技公司技術麵試中頻繁齣現的核心問題，並提供瞭教科書級彆的最優解法和工程實現細節。 5. 模塊化設計： 各章節內容相對獨立，既適閤作為係統課程的教材，也適閤有一定編程基礎的自學者進行針對性強化訓練。 適用人群： 計算機科學、軟件工程專業本科生及研究生。 希望從初級水平提升到能夠設計高效係統的軟件開發人員。 準備技術麵試，需要係統復習算法和數據結構基礎的工程師。 對算法復雜度有深入探究興趣的程序員。

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這本書的習題和實驗環節設計得非常有心。它不像某些教程隻提供“填空”或者“修改代碼”的簡單任務，而是真正鼓勵你去“創造”。實驗的難度梯度設置得非常閤理，從最基礎的“計算器”到稍微復雜一點的“圖形界麵應用”，每完成一個階段，都能感受到自己能力的提升。尤其是一些綜閤性的小項目，比如“簡易圖書管理係統”的模塊化設計，它引導我們思考如何劃分職責、如何編寫可復用的函數，這些都是未來進行大型項目開發所必需的核心素養。而且，書中對實驗環境的配置和常見錯誤的排查都給齣瞭詳盡的指導，這對於初學者來說簡直是救命稻草，避免瞭因為環境配置問題而卡住學習進度。總之，這是一本真正以“教會讀者編程”為核心目標，而不是僅僅“介紹編程語言特性”的書籍，它的實踐導嚮性遠超我預期的水平。

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這本書的排版和視覺設計，不得不提一句。現在很多技術書籍的排版簡直是災難，代碼塊和文字混在一起，重點不突齣，閱讀起來非常費神。而這本教程在這一點上簡直是典範。代碼片段被清晰地用不同背景色塊區分開來，關鍵字的著色也恰到好處，既能快速識彆語法結構，又不會讓人感到視覺疲勞。更值得稱贊的是，它對那些容易齣錯的地方，總會用醒目的“注意”或者“陷阱”提示框標示齣來。我個人就因為粗心大意在變量作用域上吃過不少虧，但這本書在講解局部變量和全局變量的生命周期時，結閤圖示進行瞭詳細的對比分析，讓我對內存管理有瞭更直觀的認識。這種對閱讀體驗的細緻打磨，體現瞭作者對讀者學習過程的充分尊重和同理心，讓我感覺這本書不隻是一本教材，更像是一位耐心的、時刻關注我學習進度的良師益友。

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作為一名非科班齣身的學習者，我最怕的就是遇到那種充滿專業術語卻不作解釋的教材。這本書最讓我感到安心的地方，就是它的“大白話”解釋能力。它似乎深諳我們這些“編程小白”的思維盲區。比如，在講解麵嚮對象編程（OOP）的核心思想時，它沒有直接拋齣“封裝、繼承、多態”這些高冷的概念，而是先用生活中的例子，比如“樂高積木的搭建”或者“汽車的各個部件”來做類比，讓概念變得觸手可及。隻有當讀者對抽象概念有瞭初步的感性認識後，作者纔逐步引入專業術語，並給齣清晰的代碼實現。這種由淺入深、先感性後理性的教學路徑，極大地降低瞭學習麯綫的陡峭程度。我感覺自己不是在啃一本技術手冊，而是在參與一場循序漸進的智力遊戲，每解開一個謎題，都充滿瞭豁然開朗的樂趣。

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說實話，我對編程教材的期望一嚮是很高的，因為很多教材要麼就是內容太淺，蜻蜓點羽地帶過核心難點，要麼就是過於深奧晦澀，把簡單的概念復雜化瞭。這本書在把握這個度上做得相當齣色。我特彆欣賞它對數據結構和文件操作這塊的深度挖掘。在很多入門教程中，文件操作往往隻是一個簡單的“讀寫文本文件”草草收場，但這本書卻深入探討瞭隨機文件存取、二進製文件結構，甚至還涉及到一些簡單數據庫的初步概念集成。我記得有一次嘗試做一個學生成績管理的小程序，遇到數據持久化的問題，我查閱瞭網上很多資料都找不到滿意的解決方案，最後還是在這本書的某個章節找到瞭靈感，通過結閤它講解的結構體和文件I/O，我成功構建瞭一個穩定可靠的模塊。這種深度不僅僅停留在“知識點羅列”，而在於如何將這些知識點有機地組閤起來，解決一個實際的工程問題。對於誌在成為獨立開發者的讀者來說，這種培養係統性思維的訓練，比單純記住多少個關鍵字要寶貴得多。

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這本書的封麵設計真是讓人眼前一亮，那種沉穩又不失活潑的色調搭配，一下子就把我對編程學習的期待值拉高瞭。從我翻開第一頁開始，就被它那種循序漸進的編排方式深深吸引住瞭。我記得我以前學VB的時候，總是在各種概念和語法之間迷失方嚮，感覺像是在一片茂密的森林裏找不到齣路。但這本書不同，它就像一位經驗豐富的老嚮導，總能在關鍵時刻點亮一盞燈。特彆是它對基礎控件和事件驅動編程的講解，簡直是教科書級彆的清晰。舉個不恰當的例子，它講解如何處理按鈕點擊事件時，不是乾巴巴地堆砌代碼和理論，而是會模擬一個實際應用場景，讓你明白“為什麼”要這麼做，而不是僅僅告訴你“怎麼”做。這種以應用為導嚮的教學方法，極大地激發瞭我動手實踐的欲望。每完成一個小實驗，那種成就感是無法言喻的，仿佛自己真的掌握瞭一項新技能，而不是僅僅完成瞭一項作業。閱讀體驗非常流暢，作者的文筆簡潔有力，避免瞭過多的冗長描述，真正做到瞭言簡意賅，直擊要害。

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