Data Structures in C++

Data Structures in C++ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

☆☆☆☆☆
出版者:Addison Wesley
作者:Timothy Budd
出品人:
页数:576
译者:
出版时间:1997-08-30
价格:USD 102.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780201308792
丛书系列:
图书标签:
  • 数据结构
  • C++
  • 算法
  • 编程
  • 计算机科学
  • 数据存储
  • 数据组织
  • STL
  • 面向对象编程
  • 代码实现
  • 学习资料
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具体描述

Timothy Budd takes an exciting new approach to teaching data structures by incorporating the power of the Standard Template Library (STL). This book represents a reversal of the traditional presentation. Before concentrating on writing programs, Dr. Budd emphasizes how to use a standard abstraction. Working with this standard library, students will master the fundamentals of data structures and learn the power of C++, allowing them to carry their knowledge to later courses and into their careers. While the major topics have remained similar to the author's earlier book, Classic Data Structures in C++, the implementations have been completely revised. Since data structures are assumed to exist in the programming environment from the start, the presence of the STL permits reordering of topics within each chapter.

《深入剖析 C++ 数据结构与算法》 这本书籍将为您提供一个坚实的基础,让您能够深入理解并高效地运用 C++ 实现各种关键的数据结构和算法。我们不仅仅是罗列概念,而是着眼于 C++ 语言特性如何赋能这些核心计算机科学构建块,以及如何在实际应用中优化它们的性能。 本书内容精要: 第一部分:数据结构的基础与实现 1. 数组与动态数组 (Vector): 从最基本的静态数组讲起,探讨其内存布局、访问机制及其局限性。 重点讲解 C++ 标准库中的 `std::vector`,包括其动态扩容策略(增长因子)、内存管理(`capacity()`、`reserve()`、`shrink_to_fit()`)、迭代器失效问题及其规避方法。 通过 C++11 及之后引入的右值引用和移动语义,分析 `std::vector` 在拷贝与移动操作上的效率提升。 实践:实现一个简单的动态数组,理解其内部工作原理。 2. 链表 (Linked Lists): 深入剖析单向链表、双向链表和循环链表的结构与特性。 详细讲解节点的设计,包括数据域和指针域。 实现插入、删除、查找等基本操作,并分析其时间复杂度。 探讨链表在特定场景下的优势,如需要频繁插入删除且不关心随机访问的情况。 C++ 实现:使用模板化类来创建通用的链表,并讨论迭代器设计。 3. 栈 (Stacks) 与队列 (Queues): 阐述栈的 LIFO (后进先出) 原则和队列的 FIFO (先进先出) 原则。 讲解如何使用数组和链表两种方式实现栈和队列。 重点分析 C++ 标准库中的 `std::stack` 和 `std::queue` 适配器,理解它们如何基于底层容器(如 `std::deque` 或 `std::list`)工作。 应用场景:括号匹配、表达式求值、广度优先搜索 (BFS) 等。 4. 散列表 (Hash Tables) 与映射 (Maps): 深入理解哈希函数的设计原则、冲突解决方法(链地址法、开地址法)以及它们的性能影响。 详细讲解 C++ 标准库中的 `std::unordered_map` 和 `std::unordered_set`,分析其平均 O(1) 时间复杂度的实现机制。 探讨 C++ 中的 `std::map` 和 `std::set`,理解它们如何基于红黑树实现有序存储,以及其 O(log n) 的时间复杂度。 选择合适的哈希函数和冲突解决方法对散列表性能的重要性。 5. 树 (Trees): 二叉树 (Binary Trees):介绍二叉树的定义、性质、遍历方式(前序、中序、后序、层序)。 二叉搜索树 (Binary Search Trees - BST):讲解 BST 的查找、插入、删除操作,以及其性能受树高影响的问题。 平衡二叉搜索树 (Balanced BST):重点介绍 AVL 树和红黑树(Red-Black Trees)的原理,包括旋转和着色规则,如何保证 O(log n) 的时间复杂度。C++ 标准库中的 `std::map` 和 `std::set` 即是基于红黑树实现的。 堆 (Heaps):讲解最大堆和最小堆的概念,实现方式(通常用数组),以及其在优先队列中的应用。 Trie 树 (前缀树):介绍 Trie 树在字符串检索、自动补全等方面的应用。 6. 图 (Graphs): 图的表示方法:邻接矩阵和邻接表,分析它们的优缺点和适用场景。 图的遍历:深度优先搜索 (DFS) 和广度优先搜索 (BFS),详细讲解算法流程和递归/迭代实现。 应用:连通性判断、拓扑排序、最短路径问题(Dijkstra 算法、Floyd-Warshall 算法)、最小生成树(Prim 算法、Kruskal 算法)。 C++ 实现:使用模板和 STL 容器高效实现图。 第二部分:核心算法与应用 1. 排序算法 (Sorting Algorithms): 基础排序:冒泡排序、选择排序、插入排序,分析其 O(n^2) 的时间复杂度,理解其简单性。 高效排序: 归并排序 (Merge Sort):理解分治思想,实现稳定的 O(n log n) 排序。 快速排序 (Quick Sort):深入分析基准选择、分区过程,以及如何处理最坏情况(O(n^2))和期望情况(O(n log n))。 堆排序 (Heap Sort):结合堆结构实现 O(n log n) 的原地排序。 其他排序:计数排序、桶排序、基数排序,分析它们的稳定性和适用条件。 C++ STL 中的 `std::sort`:理解其底层可能实现的算法(如 IntroSort)和性能特点。 2. 搜索算法 (Searching Algorithms): 线性搜索 (Linear Search):简单遍历查找。 二分搜索 (Binary Search):要求有序数据,实现 O(log n) 的高效查找,包括对迭代和递归实现的详细讲解。 广义二分搜索:在非严格有序或带有特定条件的序列中查找。 3. 字符串算法: 模式匹配:朴素匹配、KMP 算法(Knuth-Morris-Pratt)、Rabin-Karp 算法,分析它们的效率提升。 字符串处理技巧:后缀数组、后缀树。 4. 动态规划 (Dynamic Programming - DP): 理解 DP 的核心思想:最优子结构和重叠子问题。 讲解递推关系式的建立,状态转移方程的设计。 经典 DP 问题:背包问题、最长公共子序列 (LCS)、最长递增子序列 (LIS)、斐波那契数列、硬币找零问题。 Memoization (记忆化搜索) 和 Tabulation (自底向上) 的实现方式。 5. 贪心算法 (Greedy Algorithms): 理解贪心选择性质,以及如何通过局部最优选择达到全局最优。 经典贪心问题:活动选择问题、霍夫曼编码、最小生成树(Prim/Kruskal 算法)。 6. 回溯与分支限界: 回溯法 (Backtracking):用于解决组合搜索问题,如 N 皇后问题、数独、全排列。理解深度优先搜索(DFS)与回溯的关联。 分支限界法 (Branch and Bound):在回溯的基础上,通过剪枝策略提高效率。 贯穿全书的 C++ 特性运用: 模板 (Templates):用于实现泛型数据结构,提高代码的复用性。 STL (Standard Template Library):深入剖析 `vector`、`list`、`deque`、`map`、`set`、`unordered_map`、`stack`、`queue`、`priority_queue` 等容器,以及 `algorithm` 头文件中的各种算法。 迭代器 (Iterators):理解不同类型的迭代器,以及迭代器失效的问题。 内存管理:智能指针 (`unique_ptr`, `shared_ptr`) 在管理数据结构节点时的应用,避免内存泄漏。 Lambda 表达式:在排序、查找等算法中实现自定义谓词。 C++11/14/17/20 新特性:右值引用、移动语义、完美转发、constexpr 等对数据结构和算法实现效率的影响。 本书将通过大量的 C++ 代码示例,以及对算法复杂度(时间复杂度和空间复杂度)的详细分析,帮助读者建立起扎实的理论基础和强大的实践能力。无论您是初学者还是有一定经验的开发者,都将从这本书中获益匪浅,掌握构建高效、可维护软件的关键技能。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名有一定编程经验的开发者,《Data Structures in C++》这本书吸引我的地方在于它所承诺的深度和广度。我曾在工作中遇到过性能瓶颈,而这些瓶颈往往与数据结构的效率息息相关。因此,我非常期待这本书能在算法复杂度分析上做得出色,清晰地阐述各种数据结构的时间和空间复杂度,并提供量化的分析依据。例如,对于哈希表,我希望它能详细讲解散列函数的选择、冲突解决策略(如链地址法、开放寻址法)的原理和各自的优缺点,以及在实际应用中如何优化其性能。同样,对于堆(优先队列)的实现,我期待它能展示二叉堆、斐波那契堆等不同类型的堆,以及它们在Dijkstra算法、Prim算法等图算法中的关键作用。我对书中关于C++特性的运用也充满好奇,希望它能充分利用C++的模板、泛型编程、STL等特性,来优雅地实现数据结构,并展示如何通过面向对象的思想来构建可复用、可扩展的数据结构库。如果书中还能包含一些实际案例分析,比如如何设计一个高效的缓存系统、一个快速的文本搜索工具等,那就更具参考价值了。我希望通过阅读这本书,能够系统地提升我对数据结构的理解,并能够将这些知识灵活地应用于实际的软件开发中,写出性能卓越的代码。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来对计算机科学的基础理论都抱着一种敬畏之心,尤其是那些构成现代软件基石的算法和数据结构。这次偶然翻阅到《Data Structures in C++》,它恰好填补了我知识体系中的一个空白。我对于这本书的期待,更多的是它能否在概念的引入上做到由浅入深,让非计算机专业背景的读者也能有所收获。我尤其关注它对“为什么”的解释,而不是仅仅停留在“是什么”和“怎么做”。例如,在讲解数组和向量时,我希望它能深入分析它们在内存中的存储方式、访问效率以及动态扩容的机制,并对比它们在不同应用场景下的表现。对于栈和队列,除了基本的LIFO和FIFO原则,我希望它能展示它们在表达式求值、函数调用栈、广度优先搜索等实际场景中的应用,并提供相应的C++实现。我之前接触过一些数据结构的教程,但很多都停留在理论层面,缺乏实际的代码支撑,这让我很难将理论知识转化为实践能力。如果这本书能够提供大量的、经过精心设计和优化的C++代码示例,并且对每一行代码都进行详尽的解释,那就太棒了。我希望它能帮助我理解各种数据结构背后的权衡,以及如何根据具体需求选择最合适的数据结构,从而写出更高效、更健壮的代码。这种“知其然,更知其所以然”的学习体验,正是我所追求的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对计算机科学原理充满好奇的学生,《Data Structures in C++》这本书对我来说,更像是一次探索知识的旅程。我希望这本书能够提供一种全新的视角来理解数据结构,而不仅仅是死记硬背各种定义和算法。我特别希望它能在讲解过程中,融入一些历史的视角,比如某些数据结构是如何被发明出来的,它们解决了当时哪些技术难题,这能让学习过程变得更加生动有趣。例如,在讲到数组的时候,我希望它能追溯到早期的计算机硬件和内存管理,解释为什么数组会成为一种基础的数据结构。同样,对于更复杂的数据结构,比如红黑树,我希望它能展示其平衡的艺术,以及为何它能在保证查找效率的同时,也能保持插入和删除操作的相对高效。我非常看重书中对概念的比喻和类比,用生活中熟悉的事物来解释抽象的概念,这能极大地降低学习门槛。如果书中还能包含一些“思考题”或者“挑战题”,引导读者去主动思考和解决问题,那就更有价值了。我希望这本书能成为我学习数据结构过程中的一份重要指南,让我不仅能掌握数据结构的理论知识,更能培养我对算法和数据结构的热爱,为我未来的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这次终于入手了这本《Data Structures in C++》,我一直对数据结构这个领域抱有浓厚的兴趣,但苦于找不到一本既能系统讲解理论,又能深入实践的书籍。市面上的书不少,但要么过于理论化,让人望而却步,要么过于浅显,满足不了进阶的需求。这本《Data Structures in C++》在我看来,似乎在两者之间找到了一个绝佳的平衡点。我特别期待它在解释抽象数据类型(ADT)和具体数据结构实现之间,能有清晰的逻辑链条。比如,在讲到链表的时候,我希望它不仅仅是简单地罗列出节点结构和插入删除操作,而是能深入剖析不同链表(单向、双向、循环)的优劣势,以及它们在实际场景中的应用。同样,对于树(二叉树、平衡树、B树等)和图,我希望能看到它们在算法设计中的核心作用,以及如何用C++的面向对象特性来优雅地实现这些复杂结构。我之前在学习算法时,经常会卡在数据结构的实现上,如果这本书能提供高质量的代码示例,并且解释得细致入微,那将极大地节省我的学习时间和精力,也能帮助我更好地理解算法的本质。这本书的排版和图示也是我非常看重的,清晰直观的图表能让复杂的概念变得易于理解,这对于我这种视觉型学习者来说至关重要。我希望它能像一位循循善诱的老师,一步步引导我掌握数据结构的奥秘,并最终能够自如地运用它们来解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

最近在学习算法时,发现自己在数据结构这块的知识储备有些不足,所以毫不犹豫地选择了《Data Structures in C++》。这本书吸引我的一个重要方面是其在实践性上的侧重。我非常期待它能提供一些非常“落地”的代码示例,能够直接拿到项目中去应用。我希望它能不仅仅是停留在理论的介绍,而是能清晰地展示各种数据结构在C++中是如何实现的,包括内存管理、指针的使用、以及如何利用C++的特性来提高代码的效率和可读性。比如,在讲解二叉查找树的时候,我希望能看到不同插入和删除策略的实现,以及它们对树的平衡性的影响。对于图的数据结构,我希望它能详细介绍邻接矩阵和邻接表两种表示方法,并分析它们的优劣,以及在不同的图算法(如BFS、DFS、Kruskal、Prim)中的应用。另外,如果书中能包含一些常见数据结构的性能对比测试,比如比较数组、链表、向量在插入、删除、查找等操作上的实际性能差异,那对我理解如何做出实际的技术选型非常有帮助。我希望通过这本书,能够切实提高自己的编程能力,能够根据实际需求,选择和实现最适合的数据结构,从而写出更加高效、优化的C++程序。

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