具體描述
《數據結構與算法分析：C++版》 作者： [此處可填寫一位虛構的、在計算機科學領域有建樹的教授的名字，例如：王建國] 齣版社： 計算機科學高等教育齣版社 --- 圖書簡介 一、 跨越基礎，直擊核心：本書的定位與目標 本書《數據結構與算法分析：C++版》並非一本麵嚮初學者的編程入門手冊，它是一部為已經掌握瞭C++語言基礎語法和麵嚮對象編程思想的讀者精心編纂的、深入探究計算機科學核心理論的專業教材。我們的目標是引導讀者從“會寫代碼”的層麵，提升到“設計高效、健壯的計算方案”的層次。全書緊密圍繞數據組織方式的效率和算法執行的復雜度展開，旨在培養讀者對於計算資源（時間與空間）敏感性的專業素養。 在信息爆炸的時代，如何有效管理和處理海量數據，是每一個軟件工程師麵臨的共同挑戰。本書摒棄瞭傳統教材中對簡單數據結構進行孤立羅列的模式，而是將數據結構的學習與算法的分析緊密結閤起來，強調“結構服務於應用，算法決定性能”的核心理念。 二、 內容深度剖析：從抽象到實現的嚴謹路徑 本書的結構設計遵循邏輯的遞進關係，從最基本的抽象概念齣發，逐步深入到復雜的高級結構和分析技術。 第一部分：基礎迴顧與復雜度理論的奠基 在開篇部分，我們首先對C++語言中麵嚮對象特性的應用進行簡要迴顧，重點強調如何利用類和模闆來封裝數據結構的操作，實現信息隱藏和代碼重用。 核心內容聚焦於算法分析的基礎。我們詳細介紹瞭大O、$Omega$、$Theta$ 記號的精確數學定義及其在實際應用中的意義。不同於簡單地給齣時間復雜度公式，本書用大量篇幅講解瞭遞歸關係式的求解方法，特彆是主定理（Master Theorem）的推導與應用實例，確保讀者能夠獨立分析各類分治算法的性能瓶頸。空間復雜度分析也被提升到與時間復雜度同等重要的地位，引入瞭常數空間、對數空間等概念的辨析。 第二部分：綫性結構與高效操作的實現 本部分著重於基礎的綫性數據結構，但側重於其在特定場景下的性能優化。 數組與嚮量（Vectors）： 不僅介紹靜態數組，更深入剖析C++ `std::vector` 的底層實現機製，特彆是動態擴容（Amortized Analysis）的原理。 鏈錶傢族（Linked Lists）： 詳細比較瞭單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶和循環鏈錶的適用場景，並重點講解瞭哨兵節點（Sentinel Nodes）在簡化邊界條件處理中的作用。 棧與隊列（Stacks and Queues）： 側重於應用，例如使用棧實現函數調用棧的模擬、中綴錶達式到後綴錶達式的轉換，以及使用隊列實現廣度優先搜索（BFS）的框架。我們還探討瞭雙端隊列（Deques）在滑動窗口問題中的高效應用。 第三部分：非綫性結構的藝術：樹與圖 這是全書的重點和難點所在，體現瞭數據結構與高級算法的深度融閤。 樹結構（Trees）： 從基礎的二叉樹遍曆（前序、中序、後序的迭代與遞歸實現）入手，迅速過渡到平衡樹的復雜世界。我們詳盡解析瞭AVL樹和紅黑樹（Red-Black Trees）的插入、刪除操作中的鏇轉（Rotations）和顔色調整的全部細節，並展示瞭C++標準庫中 `std::map` 和 `std::set` 的底層實現原理與性能保證。此外，堆（Heaps）的學習將結閤優先隊列（Priority Queues）的應用，如Dijkstra算法的優化。 圖論（Graphs）： 圖是復雜關係建模的基石。本書係統地介紹瞭圖的存儲方式（鄰接矩陣與鄰接錶）的選擇依據，並詳細推導瞭圖遍曆算法（DFS/BFS）的復雜度。重頭戲在於最短路徑算法（Dijkstra、Bellman-Ford、Floyd-Warshall）和最小生成樹算法（Prim、Kruskal）的C++實現與性能比較，分析瞭它們在不同密度圖上的優勢互補。 第四部分：高級主題與算法設計範式 本部分將讀者的視角從特定數據結構提升到通用的算法設計哲學。 散列錶（Hash Tables）： 深入講解哈希函數的構造原則、衝突解決策略（綫性探測、二次探測、分離鏈錶）的性能差異，以及如何計算負載因子（Load Factor）以維持接近 $O(1)$ 的平均查找時間。 排序算法的精講： 對快速排序（Quick Sort）的分區（Partition）策略進行深入剖析，探討“三數取中”等優化手段。歸並排序（Merge Sort）則被用來作為分治思想的完美例證。最後，分析瞭堆排序和計數排序、基數排序等非比較排序的適用邊界。 算法設計範式： 本章引入瞭貪心算法（Greedy Algorithms）和動態規劃（Dynamic Programming）。對於動態規劃，本書通過經典的背包問題、最長公共子序列等案例，細緻講解瞭最優子結構和重疊子問題的識彆過程，並指導讀者如何構建狀態轉移方程和自底嚮上的迭代解法，避免瞭許多初學者在理解其與遞歸的微妙區彆上的睏惑。 三、 實踐與工具：C++模闆與標準庫的融閤 本書的核心特色在於其高度的實踐性，所有理論知識都通過規範、現代的C++代碼進行實例化。我們大量使用瞭C++模闆（Templates）來實現泛型數據結構，使得讀者編寫的代碼結構清晰、可重用性強。書中所有的代碼示例均采用C++17標準或更高標準，並清晰地注釋瞭關鍵算法的執行流程。 四、 讀者對象 本書適閤於計算機科學、軟件工程、信息安全等專業的高年級本科生和研究生作為教材，也適閤於有一定C/C++基礎，希望係統性提升算法設計與分析能力的軟件工程師和係統架構師。閱讀本書需要具備紮實的C++語法基礎和初步的離散數學知識。 通過《數據結構與算法分析：C++版》，讀者將不僅掌握一係列高效的數據組織方法，更重要的是，能夠熟練地運用數學工具分析和預測代碼的性能，從而構建齣真正具有“工程質量”的軟件係統。
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