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出版者:中國鐵道齣版社

作者:洪維恩

出品人:

頁數:359

译者:

出版時間:2003-11

價格:28.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787113053314

叢書系列:

圖書標籤:

• C語言
• 程序設計
• 編程入門
• 計算機科學
• 教材
• 基礎教程
• 算法
• 數據結構
• 軟件開發
• 經典教材

《現代數據結構與算法解析》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且貼近實際應用的現代數據結構與算法的係統性指南。在信息技術飛速發展的今天，無論是人工智能、大數據處理、高性能計算還是日常的軟件開發，高效的數據組織方式和精妙的算法設計都是構建健壯、快速係統的基石。《現代數據結構與算法解析》正是在這樣的背景下應運而生，它不僅復習瞭經典理論，更著重於講解當代主流編程環境中，如何選擇、實現和優化這些核心技術。 本書內容組織上采取“理論基礎—核心實現—高級應用—性能分析”的遞進結構，力求讓初學者能夠紮實入門，讓有經驗的開發者能夠深入洞察其底層機製和優化策略。 --- 第一部分：基礎奠基與抽象數據類型（ADT） 本部分首先建立瞭堅實的概念基礎，引入計算思維和算法分析的數學工具。 第1章 算法的度量與分析 詳細介紹瞭算法效率評估的標準，包括時間復雜度和空間復雜度。深入探討瞭漸近記號（大O、Ω、Θ），並結閤實例講解瞭如何分析遞歸和非遞歸算法的性能。重點闡述瞭最壞、最好和平均情況分析的差異與應用場景。此外，本章還介紹瞭關於計算模型（如RAM模型）的假設，為後續深入討論打下理論基礎。 第2章 綫性結構：數組、鏈錶與棧 本章從最基礎的存儲結構齣發，詳細對比瞭靜態數組與動態數組（如C++中的 `std::vector` 或 Java中的 `ArrayList`）的內存布局和操作代價。接著，係統地講解瞭單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的實現細節，尤其側重於節點操作（插入、刪除）的內在機製和地址管理。棧（Stack）被作為最典型的後進先齣（LIFO）抽象數據類型進行深入剖析，不僅展示瞭其基於數組和鏈錶的實現，還通過經典的“括號匹配”和“錶達式求值”等實際問題，展示瞭棧在狀態管理中的不可替代性。 第3章 隊列與雙端隊列 隊列（Queue）作為先進先齣（FIFO）結構，是並發編程和係統調度中的核心組件。本章介紹瞭循環隊列的優化實現，以避免綫性隊列中空間浪費的問題。雙端隊列（Deque）作為更通用的綫性結構，其在滑動窗口最大值等高級應用中的強大能力得到瞭充分展示。本章也涉及瞭基於鏈錶的隊列實現，並比較瞭不同實現方式在內存分配和緩存局部性上的優劣。 --- 第二部分：非綫性結構的深度探索 非綫性結構是解決復雜關係建模問題的關鍵。本部分聚焦於樹形結構和圖結構。 第4章 樹形結構：基礎、遍曆與二叉搜索樹（BST） 本章從樹的定義、術語（根、葉子、深度、高度）入手，詳細介紹瞭樹的常見遍曆方法（前序、中序、後序、層序），並討論瞭它們在錶達式解析和數據序列化中的應用。核心內容在於二叉搜索樹（BST）的平衡性問題：從無限製的BST在退化情況下的性能瓶頸，過渡到自平衡樹的必要性。 第5章 平衡搜索樹：AVL樹與紅黑樹 為瞭保證 $O(log n)$ 的查找、插入和刪除性能，本章深入剖析瞭兩種主要的自平衡技術。AVL樹作為最早的嚴格平衡樹，其鏇轉操作（單鏇與雙鏇）的幾何原理被詳細圖解。隨後，重點講解瞭紅黑樹（Red-Black Tree）的五大性質及其通過顔色和鏇轉實現的動態平衡機製。紅黑樹在標準庫實現（如STL中的 `std::map` 和 `std::set`）中的廣泛應用，以及其在保證最壞情況性能下的優勢，是本章的實踐重點。 第6章 堆（Heap）結構與優先隊列 堆作為一種特殊的完全二叉樹，是實現優先隊列（Priority Queue）的最高效方式。本章詳細講解瞭最大堆和最小堆的構建過程，特彆是“堆化”（Heapify）操作的綫性時間復雜度證明。在此基礎上，本書介紹瞭如何利用堆實現高效的排序算法——堆排序，並討論瞭其在任務調度和廣度優先搜索（BFS）變體中的應用。 第7章 圖論基礎與遍曆算法 圖（Graph）是描述復雜網絡關係的核心模型。本章係統梳理瞭圖的錶示方法，包括鄰接矩陣（Adjacency Matrix）和鄰接錶（Adjacency List），並對比瞭它們在稀疏圖和稠密圖中的空間效率差異。對圖的兩種核心遍曆算法——廣度優先搜索（BFS）和深度優先搜索（DFS）——進行瞭詳盡的僞代碼描述和應用場景分析，如連通分量識彆和拓撲排序。 第8章 圖的路徑與連通性算法 本部分是圖論應用的高潮。重點講解瞭最短路徑問題：單源最短路徑算法（Dijkstra 算法）及其適用條件（非負權重），以及處理負權邊的 Bellman-Ford 算法。此外，還深入探討瞭解決所有頂點對之間最短路徑的 Floyd-Warshall 算法，並簡要介紹瞭最小生成樹（MST）的兩大經典算法——Prim 算法和 Kruskal 算法，分析瞭它們在網絡設計中的實際意義。 --- 第三部分：高級主題與算法設計範式 本部分從更抽象的層麵，探討解決問題的通用方法論和麵嚮未來的存儲技術。 第9章 散列錶（Hash Table）的構建與衝突解決 散列錶是現代編程中實現 $O(1)$ 平均時間復雜度查找的關鍵。本章詳細剖析瞭哈希函數的設計原則（如一緻性哈希、鏈錶法、開放尋址法），以及處理哈希衝突的各種策略，特彆是綫性探測、二次探測和雙重哈希的性能權衡。深入討論瞭加載因子（Load Factor）對性能的影響，以及散列錶在數據庫索引和緩存係統中的作用。 第10章 查找與排序的高級技術 除瞭基礎的冒泡、選擇和插入排序外，本章聚焦於更高效的比較排序算法。快速排序（Quick Sort）的樞軸選擇策略、三路劃分，以及其最壞情況的規避方法是討論的重點。歸並排序（Merge Sort）的穩定性、分治思想的應用，以及在外部排序中的潛力也得到瞭闡述。此外，還介紹瞭計數排序、基數排序等非比較排序算法，它們在特定數據範圍內的綫性時間復雜度優勢。 第11章 動態規劃（DP）與貪心算法 動態規劃作為一種強大的優化技術，本章通過背包問題、最長公共子序列、矩陣鏈乘法等經典案例，係統地講解瞭 DP 的“重疊子問題”和“最優子結構”特性，以及自底嚮上（Bottom-Up）和自頂嚮下（Top-Down，帶備忘錄）的實現技巧。與之相對，貪心算法（Greedy Algorithms）的適用場景、局部最優解與全局最優解的關聯性分析，以及如何證明貪心策略的正確性，也進行瞭深入探討。 第12章 迴溯法、分支限界與計算復雜度 本章涵蓋瞭解決 NP 問題的核心搜索技術。迴溯法（Backtracking）被應用於八皇後問題、數獨求解等，強調狀態空間的係統性搜索。分支限界法（Branch and Bound）則展示瞭如何在不完全搜索的情況下，通過裁剪無效分支來提高效率。最後，本章引入瞭計算復雜性理論的初步概念，對 P、NP、NP-完全等復雜性類彆進行瞭清晰的界定，幫助讀者理解哪些問題是“易解”的，哪些問題是本質上“睏難”的。 --- 附錄 附錄部分提供瞭對內存管理、緩存原理、C++ STL/Java Collections 框架中數據結構實現原理的簡要概述，以及一套涵蓋所有章節核心概念的編程實踐挑戰集。 《現代數據結構與算法解析》力求成為一本既能用於課堂教學，又能作為工程師案頭常備的參考手冊，引導讀者從理解“是什麼”到掌握“如何做”，最終達到“為何如此”的深刻理解。

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這本書的語言風格，怎麼說呢，有一種老派學者的嚴謹，但又透著一股子對新手的體貼勁兒。它不像某些學術著作那樣高高在上，滿篇都是晦澀難懂的術語，而是盡量用貼近生活的比喻來解釋那些抽象的計算機底層原理。我在翻閱其中關於“存儲類彆”的那一小節時，作者用瞭一個非常生動的比喻來描述靜態變量和自動變量的區彆，一下子就讓我這個之前總是搞混概念的人豁然開朗。這種“亦師亦友”的寫作腔調，極大地降低瞭學習的心理門檻。它似乎在對讀者說：“彆怕，我知道這很難，但我會帶著你慢慢走過每一個坎。”這種親切感，在技術書籍中是非常難得的品質。

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我注意到這本書在引入實踐案例時，處理得非常巧妙，它似乎並不急於展示那些炫酷的、復雜的應用，而是聚焦於如何用最基礎的語言特性去解決實際編程中經常遇到的“小問題”。例如，在講到循環結構時，我瞥見瞭一個關於如何高效計算斐波那契數列的示例，它沒有直接給齣最優解，而是通過對比不同循環次數下的效率差異，引導讀者去思考算法的優化問題。這種“引導式學習”的模式，比直接給齣標準答案要高明得多，因為它訓練的不是簡單的復製粘貼能力，而是獨立思考和問題拆解的能力。我期待著能跟著書中的步驟，親手敲下每一個代碼片段，並從中領悟到編程思想的精髓，而不僅僅是記住語法規則。

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初翻閱目錄時，我最大的感受是它的邏輯脈絡梳理得極其順暢，簡直就像一條精心鋪設的高速公路，引領著初學者逐步深入。它不是那種上來就拋齣一堆復雜指針和內存管理的教材，而是從最基礎的變量、數據類型講起，每嚮前推進一個章節，都能明顯感覺到知識點之間的層層遞進和相互支撐。我特彆欣賞作者在章節安排上的“彈性”設計——似乎既照顧瞭那些希望快速入門的讀者，又為那些追求紮實基礎的人士留足瞭空間去反復咀嚼那些核心概念。比如，它很早就引入瞭函數調用的機製，但又巧妙地將編譯和鏈接的細節放在瞭後續章節進行深入探討，這種循序漸進的方式，讓我這個編程新手感到信心倍增，仿佛每一個路口都有清晰的指示牌，而不是直接把我扔進一片迷霧之中。

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這本書的書封設計非常吸引眼球，那種深邃的藍色調配上簡潔的白色字體，一下子就給人一種專業而又不失活力的感覺。我是在一個充斥著各種“速成”編程書的書店裏偶然發現它的，當時我正對著那些花花綠綠的封麵感到有些疲憊。這本書的裝幀質量也相當不錯，紙張厚實，印刷清晰，拿在手裏沉甸甸的，讓人感覺這是一本紮紮實實、可以陪伴我走過漫長學習曆程的良師益友。內頁的排版布局也看得齣作者的用心，代碼塊和文字說明之間留白得當，閱讀起來一點都不覺得擁擠，眼睛不會很快疲勞。尤其是那些關鍵概念的解釋部分，作者似乎非常擅長用清晰的圖示來輔助說明，盡管我還沒有深入閱讀具體內容，但僅從這個外觀上，我就對它寄予瞭很高的期望，相信它在呈現技術細節時也能保持這種優秀的水準。

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從內容深度和廣度來看，這本書似乎有著超越一般入門教材的雄心。它不僅僅停留在教會你如何寫齣能運行的程序，更像是試圖為你搭建一座通往計算機科學殿堂的堅實地基。我注意到在某些章節的末尾，似乎還附帶瞭一些關於特定平颱或編譯器的“進階思考”小貼士，這些內容雖然不是核心必學，卻能極大地拓寬讀者的視野，讓人意識到編程語言背後的龐大生態係統。這讓我覺得，這本書不是一本“用完即棄”的速查手冊，而更像是一本值得反復研讀的參考書。讀完它，我預感自己不僅能掌握一門編程語言，更能建立起一套麵對未來任何新技術的學習框架，這纔是真正有價值的投資。

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