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出版者:中国电力出版社

作者:全国计算机等级考试辅导丛书编委会

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2002年1月1日

价格:29.8

装帧:平装

isbn号码:9787508312989

丛书系列:

图书标签:

• Visual Basic
• VB
• 编程入门
• 程序设计
• 计算机科学
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• Windows应用
• 代码示例
• 学习资料

《数据结构与算法基础：C++实现》 本书导言：构建高效计算的基石 在计算机科学的广袤领域中，数据结构与算法是理解和设计高效软件系统的核心所在。它们如同建筑的钢筋水泥，决定了应用程序的性能上限和资源消耗模式。本书《数据结构与算法基础：C++实现》旨在为读者提供一个全面而深入的学习路径，从最基本的概念出发，逐步深入到复杂的算法设计与分析，并全程以业界广泛应用的C++语言作为实现载体。我们深信，掌握了这些基础，方能应对现代软件开发中的各种挑战。 第一部分：基础理论与C++环境准备 本部分将为读者打下坚实的理论和实践基础。我们不会将篇幅浪费在对编程语言语法的冗余介绍上，而是聚焦于数据抽象和性能分析的关键概念。 第一章：算法的度量与分析 本章首先确立了分析算法效率的数学框架。我们将详细介绍时间复杂度和空间复杂度的概念，重点讲解大O表示法 (Big O Notation)、大Ω (Big Omega) 和 大Θ (Big Theta)，并区分最好、最坏和平均情况下的性能分析。通过实例对比线性搜索与二分搜索在不同规模输入下的性能差异，直观展示算法选择的重要性。此外，还将涉及递归算法的复杂度求解方法，例如主定理的应用。 第二章：C++现代特性与抽象数据类型 (ADT) 虽然本书不教授基础语法，但必须强调C++在实现数据结构时的关键特性。我们将探讨模板 (Templates) 在实现泛型数据结构中的作用，以及面向对象编程 (OOP) 原则（封装、继承、多态）如何帮助我们定义清晰、可维护的数据抽象。重点在于如何利用C++标准库（STL）中的容器（如`std::vector`, `std::list`）作为构建更复杂结构的基础组件，理解其内部实现机制，而非仅仅作为“黑箱”使用。 第二部分：线性数据结构与经典操作 本部分专注于那些按顺序组织数据结构，这些结构构成了许多更高级应用的基础。 第三章：数组与动态数组 我们将深入剖析静态数组的内存布局及其局限性。随后，我们将详细设计和实现一个动态数组（Resizable Array），重点分析元素插入和删除操作时底层内存重分配（Resizing）的开销与策略（例如，倍增策略）。读者将亲手实现一个类，处理内存的申请、释放与迁移，这对于理解底层内存管理至关重要。 第四章：链表结构 本章全面覆盖单向链表、双向链表和循环链表。我们将对比它们在插入、删除操作上的优势（O(1)）与劣势（查找的O(n)）。实现部分将着重于指针操作的精确控制，特别是在处理头尾节点、空节点以及边界条件时的陷阱与规避方法。 第五章：栈与队列 栈（Stack）和队列（Queue）是两种基本的线性抽象。栈的“后进先出”（LIFO）和队列的“先进先出”（FIFO）原则将在本章中通过数组和链表两种底层实现进行对比。应用方面，我们将展示栈在表达式求值（中缀转后缀）、函数调用栈模拟中的核心作用，以及队列在广度优先搜索（BFS）和任务调度中的应用。 第三部分：非线性数据结构：树与图 非线性结构是解决复杂关系建模和高效查询问题的关键。本部分将投入大量篇幅探讨树和图的遍历、存储与优化。 第六章：树结构基础与二叉树 从树的术语定义（根、度、深度、高度）开始，我们聚焦于二叉树。本章详细阐述了前序、中序和后序遍历的递归和迭代实现。核心内容集中在二叉搜索树（BST）的实现，包括节点的查找、插入和删除操作，并分析在最坏情况下（数据有序插入）BST性能退化到O(n)的问题。 第七章：平衡搜索树：AVL与红黑树简介 为了解决标准BST的性能退化问题，本章引入了平衡概念。我们将详细分析AVL树的旋转操作（LL, RR, LR, RL），展示如何通过旋转操作来维护树的平衡性。此外，虽然红黑树的实现细节更为复杂，本章将概述其维护平衡的颜色属性与必要旋转，为读者理解高级数据库索引和文件系统结构打下基础。 第八章：堆与优先队列 堆 (Heap) 是一种特殊的完全二叉树，它是实现高效优先队列 (Priority Queue) 的基石。本章将深入讲解最大堆和最小堆的结构特性，重点在于如何通过上滤 (Heapify-Up) 和下滤 (Heapify-Down) 操作在O(log n)时间内完成插入和删除最大/最小元素。我们将用堆来实现一个高效的Top K问题求解器。 第九章：图论基础与表示 图是建模网络、依赖关系和路径问题的最通用工具。本章首先定义图的术语（顶点、边、权重、有向/无向、环）。重点讲解图的两种主要存储方式：邻接矩阵和邻接表，并对比它们在稀疏图和稠密图上的空间和时间效率差异。 第十章：图的遍历与最短路径算法 本部分是算法的高潮。我们将实现图的两种基本遍历算法：广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS），并探讨它们在连通性检测、拓扑排序中的应用。随后，我们将详细剖析经典的最短路径算法： 1. Dijkstra 算法：用于单源最短路径（非负权重）。 2. Bellman-Ford 算法：用于处理含有负权边的图，并能检测负权环。 第四部分：高级算法与实用技术 本部分转向更高效的算法设计范式。 第十一章：贪心算法与动态规划 我们将区分贪心选择性质和最优子结构。通过经典的霍夫曼编码和活动选择问题实例，讲解贪心算法的设计思路。随后，深入探讨动态规划 (DP)：定义状态转移方程、自底向上（迭代）与自顶向下（带备忘录的递归）的实现策略。DP实例将包括背包问题（0/1 Knapsack）和最长公共子序列（LCS）。 第十二章：排序算法的深入剖析 除了基础的冒泡排序和插入排序，本章将聚焦于高效的比较排序算法： 1. 快速排序 (Quick Sort)：深入分析枢轴（Pivot）的选择策略（随机、中值等）对性能的影响，以及其在实践中的高效性。 2. 归并排序 (Merge Sort)：分析其O(n log n)的稳定性与性能保证。 3. 堆排序 (Heap Sort)：利用我们先前实现的堆结构，展示如何原地（In-place）完成排序。 最后，我们将讨论非比较排序（如计数排序、基数排序）在特定数据范围下的效率优势。 结语：迈向工程实践 本书的最终目标是培养读者对数据组织和问题解决的结构化思维。每一个C++实现都力求清晰、高效，并包含了详尽的注释和性能分析报告。掌握这些内容后，读者将能够自信地选择和设计最适合特定场景的数据结构和算法，为构建高性能的系统奠定坚实的基础。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳又不失活力的色彩搭配，初次在书店看到时，就有一种想立刻翻开一探究竟的冲动。封面烫金的字体在灯光下泛着低调的光泽，传递出一种专业和严谨的气息。我尤其欣赏内页的排版，字体大小适中，行距处理得非常合理，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。更值得称赞的是，作者在关键概念的阐述部分，大量使用了图表和流程图，这些视觉辅助工具将原本可能晦涩难懂的编程逻辑，变得清晰明了，极大地降低了初学者的理解门槛。例如，对于面向对象编程中“继承”与“多态”的区分，书中通过一个生动的汽车品牌升级的例子，配合清晰的UML类图，让我瞬间茅塞顿开，这种注重细节的编排，体现了编者对读者学习体验的深度关怀。纸张的选择上也看得出是精挑细选，厚实且不易反光，即使用普通的荧光笔做标记，也不会透墨，整体来看，这是一本从外在到内在都体现出匠心精神的教材。

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这本书的语言风格可以说是独树一帜，它没有一般技术书籍那种刻板的、冰冷的叙述感，反而带有一种温和而坚定的引导力量。作者在解释一些复杂的编程范式时，仿佛是一位经验丰富的前辈在身边耳提面命，语气中充满了鼓励和启发。比如在讨论异常处理机制时，作者没有简单地抛出`Try...Catch...Finally`结构，而是用“为你的程序准备一个应急预案”的比喻，来阐述错误捕获的必要性，这种拟人化的叙述方式，极大地拉近了读者与抽象概念的距离。即便遇到稍微有些晦涩的概念，如委托（Delegate）和事件（Event），作者也总是能找到一个贴近生活又巧妙的比喻来辅助理解，使得整个阅读过程非常流畅，几乎没有产生“卡壳”的感觉。这种充满人文关怀的写作手法，使得学习过程不再枯燥，反而成了一种享受知识、探索逻辑的愉悦体验，极大地激发了我持续深入钻研下去的热情。

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从学习资源整合的角度来看，这本书的附加价值远超乎其定价。我惊喜地发现，书的末尾提供了一个非常详尽的在线资源列表和代码仓库的访问权限。这个资源库不仅仅是书中例子的简单备份，它还定期更新了针对最新.NET框架版本的兼容性说明，以及一些作者针对读者常见问题的补充解答文档。这一点对于技术发展如此迅速的领域来说至关重要，它确保了我们手中的教材不会在短时间内因为技术栈的更新而过时。更让我印象深刻的是，作者在一些进阶主题的介绍后，都附上了“推荐阅读书目”和“权威技术论坛链接”，这为我们指明了后续自我提升的方向，搭建了一个从入门到精通的完整学习生态圈。这种前瞻性的资源配置，体现了编者对学习者未来发展的深远考虑，让这本书真正成为了一个长期的学习伙伴，而不仅仅是一本一次性的参考手册。

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这本书在对基础数据结构和算法思想的融入处理上，做得尤为巧妙和克制。许多入门教材往往会为了炫技而过早地引入大量复杂的算法理论，反而会淹没初学者对核心语言特性的掌握。然而，本书的处理方式则非常务实：它仅仅在讲解集合（Collection）类时，以非常简洁的方式提及了哈希表背后的查找效率优势，以及列表（List）在顺序访问中的优势，目的在于让读者明白“为什么我们要用这个结构”，而不是要求读者手写一个红黑树。这种“恰到好处”的理论点缀，既培养了读者对数据结构重要性的初步认识，又避免了不必要的学习负担，完美地平衡了“广度”与“深度”的关系。它成功地将编程思维的培养融入到了实际的语法应用之中，确保了读者在掌握基本操作的同时，也开始建立起对程序性能和设计选择的初步判断力，非常适合作为打下坚实基础的首选读物。

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我对编程语言的学习路径一直比较看重“实战性”和“代码的健壮性”的培养，这本书在这方面的着墨尤其深刻。它并非简单地罗列语法规则，而是将大量的理论知识嵌入到实际的项目案例中去讲解。我特别喜欢书中第三部分关于“数据库交互”那一章的编排，它没有停留在基础的ADO.NET连接字符串操作上，而是深入剖析了如何利用事务（Transaction）来确保数据操作的原子性，并且详细演示了如何通过参数化查询来有效防御SQL注入攻击。这种超越基础语法的深度讲解，对于希望将所学知识真正应用到企业级开发中的读者来说，无疑是宝贵的财富。书中提供的所有示例代码都经过了充分的优化和测试，结构清晰，命名规范，完全可以作为我们未来项目开发的优秀模板来参考和借鉴。读完这一部分的实践环节，我感觉自己对编写“安全”且“可靠”的代码有了质的飞跃，不再是孤立地理解知识点，而是学会了如何将它们有机地整合起来应对复杂的业务场景。

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