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出版者:机械工业出版社

作者:曹建春

出品人:

页数:285

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:26.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111150077

丛书系列:

图书标签:

• C语言
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• 算法

《数据结构与算法分析（C++版）》 本书导读：夯实计算思维的基石 在信息技术日新月异的今天，编程语言的演进速度令人目不暇接，但万变不离其宗的核心始终是对数据组织和问题求解效率的深刻理解。本书《数据结构与算法分析（C++版）》正是这样一本旨在深入剖析计算科学核心理论、构建坚实计算机思维体系的权威著作。它不专注于特定应用领域的速成，而是致力于提供一套跨越时间考验的、关于如何高效处理信息的通用方法论。 本书结构与核心内容概览 本书内容组织严谨，从基础概念出发，逐步深入到高级数据结构和复杂算法的设计与分析。全书围绕数据结构的设计原理、时间与空间复杂度分析、以及经典算法的实现与优化展开。 第一部分：基础与分析工具 本部分奠定了理解后续所有复杂结构和算法的数学基础和分析框架。 1. 算法效率的度量标准：复杂度分析 详细介绍了渐近符号（大O、Ω、Θ）的严格定义及其在实际应用中的意义。重点讲解了如何对递归和迭代算法进行精确的时间和空间复杂度分析。不仅限于最坏情况分析，还深入探讨了平均情况和最好情况的分析方法，为后续的算法选择提供了科学依据。特别关注了如何通过主定理（Master Theorem）等工具快速求解递归关系式。 2. C++高级特性回顾与模板机制 考虑到数据结构需要处理不同类型的数据，本书对C++的面向对象特性、类设计原则进行了必要的复习，特别是深入讲解了函数模板和类模板的编写与应用，这是实现通用化数据结构的关键技术。通过大量的代码示例，展示了如何利用C++的特性来抽象化数据结构的操作接口。 第二部分：线性与非线性数据结构的实现与剖析 这一部分是本书的核心，系统地介绍了各类基础和高级数据结构的内部构造和操作机制。 3. 线性结构精讲：栈、队列与链表 栈（Stack）与队列（Queue）： 不仅限于数组或简单链表实现，深入探讨了双端队列（Deque）、循环队列的优化实现，以及它们在表达式求值、函数调用堆栈（Call Stack）管理中的实际应用。 链表（Linked List）： 细致区分了单向链表、双向链表和循环链表的结构差异及其在内存分配和操作效率上的优劣。重点解析了链表的插入、删除操作的指针处理技巧，以及如何利用链表实现高效的内存池管理雏形。 4. 数组与向量的高级应用 探讨了静态数组和动态数组（如C++ `std::vector`的底层实现机制）的性能差异。着重分析了数组在分块存储、稀疏矩阵表示以及缓冲区管理中的应用场景。 5. 树形结构：从基础到平衡 树是组织分层数据的核心工具。本书对树结构的讲解极为详尽： 树的基本概念与遍历： 详细定义了树的术语，并系统讲解了前序、中序、后序遍历的递归和非递归（使用栈）实现。 二叉搜索树（BST）： 阐述了BST的查找、插入、删除操作，并清晰分析了其在最坏情况下的O(n)性能退化问题。 平衡搜索树理论： 深度剖析了AVL树和红黑树（Red-Black Tree） 的旋转机制和维护平衡的复杂规则。通过大量的图示和步骤分解，揭示了这些结构如何在O(log n)的时间复杂度内保持高效的动态性能，这是理解数据库索引和高效内存管理的关键。 B/B+树： 针对外部存储和大规模数据访问，详细介绍了B树和B+树的结构特点，重点阐述了它们如何最小化磁盘I/O次数。 6. 堆结构（Heap）与优先级队列 讲解了二叉堆的结构特性、上滤（Sift-Up）和下滤（Sift-Down）操作的实现。重点展示了如何利用堆结构高效地实现优先级队列（Priority Queue），并在Dijkstra算法和Huffman编码中作为核心组件的应用。 7. 图结构与遍历 图论是解决复杂关系问题的基础。 图的表示方法： 对比分析了邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）在不同图密度下的优劣。 图的遍历： 详细讲解了广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS）的算法逻辑及其在连通性判断、拓扑排序中的应用。 第三部分：经典算法设计与分析 本部分将数据结构的应用提升到算法设计的层面，关注解决问题的策略和效率优化。 8. 排序算法的全面比较 不仅涵盖了冒泡排序、插入排序、选择排序等基础算法，更侧重于高效的比较排序算法： 快速排序（Quick Sort）： 深入剖析了枢轴（Pivot）的选择策略对性能的巨大影响，并讲解了三向划分等优化方法。 归并排序（Merge Sort）： 阐述了其稳定性及在外部排序中的潜力。 堆排序（Heap Sort）： 展示了如何利用堆结构实现原地（In-Place）的$O(n log n)$排序。 非比较排序： 引入计数排序、基数排序，分析其在特定数据约束下的线性时间复杂度优势。 9. 搜索与图算法进阶 最短路径问题： 详细讲解了Dijkstra算法和Bellman-Ford算法，对比了它们在处理负权边时的差异。对于多源最短路径，深入剖析了Floyd-Warshall算法。 最小生成树（MST）： 阐述了Prim算法和Kruskal算法的贪心策略，并分析了它们与堆结构的结合效率。 拓扑排序： 结合DFS和Kahn算法（基于入度），解释了其在项目调度和依赖关系解析中的重要性。 10. 动态规划与贪心算法 贪心算法： 强调了贪心选择性质和最优子结构性质的验证方法，通过活动安排、区间覆盖等经典案例说明其应用边界。 动态规划（DP）： 系统介绍了DP的重叠子问题和最优子结构两大特性。通过背包问题（0/1、完全）、最长公共子序列等范例，教授读者如何构建状态转移方程和自底向上的填充表格方法，这是解决复杂优化问题的核心思想。 11. 摊还分析与高级主题 本章作为对效率分析的深化，引入了摊还分析（Amortized Analysis） 这一重要工具。通过对斐波那契堆（Fibonacci Heap）和动态表的增容机制进行分析，展示了如何证明一系列操作的平均成本是恒定的，即使单个操作成本很高。 本书的特点与目标读者 本书的特色在于其理论的深度和C++实现的精确性。它不仅仅停留在数据结构的定义层面，而是深入到内存布局、指针操作和模板编程的细节中，确保读者能写出既高效又健壮的代码。 本书适合于： 计算机科学、软件工程专业的高年级本科生和研究生。 希望系统性提升算法和数据结构能力，以应对高阶技术面试的专业软件工程师。 对程序性能优化有深入研究兴趣的开发者。 通过对本书的学习，读者将能够：掌握分析和比较不同算法性能的量化工具；熟练运用标准和非标准数据结构解决复杂的计算问题；并具备设计和实现高效、可扩展软件系统的核心能力。

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这本书的理论深度和实践广度达到了一个令人惊叹的平衡点。我之前接触过一些入门级的编程书籍，它们要么过于侧重概念的罗列，导致学完后依然无法独立写出像样的程序；要么就是堆砌了大量的代码实例，却对背后的运行原理语焉不详，让人感觉像在死记硬背。然而，这本教程的处理方式则非常高明。它不是简单地告诉你“这样做”，而是会深入剖析“为什么”要这样做。例如，在讲解指针时，它不仅仅停留在地址的加减和解引用上，而是结合内存模型的图示，将栈和堆的概念讲得透彻入微，让我第一次对C语言的精髓——内存管理——有了清晰的认知。更让我印象深刻的是，它在每一章节的末尾设置的那些“陷阱”式的小测验或者“深度思考”题，这些题目往往不直接考察知识点，而是要求你预测一段略显晦涩的代码的输出结果，极大地锻炼了我的逻辑推理能力和对编译过程的预判能力。这种寓教于乐又步步深入的学习路径，远非市面上那些浮于表面的书籍可以比拟。

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相较于其他教材中那种板着脸孔、严肃得令人望而却步的语气，这本书的叙述风格显得异常亲切和富有条理感。作者仿佛是一个经验丰富的老工程师，坐在你身边，用最平实的语言为你拆解那些曾经让你感到头疼的概念。它的行文流畅自然，没有过多的学术术语堆砌，即使是初学者在第一次接触到诸如“宏定义”、“预处理”或者“位运算”这类相对硬核的内容时，也不会感到被巨大的知识壁垒所阻挡。而且，在处理一些历史遗留问题或者不同编译器之间的细微差异时，作者都会非常坦诚地指出，并给出推荐的最佳实践，这体现了作者极强的责任心和对行业现状的深刻理解。这种“亦师亦友”的交流感，使得长时间的阅读过程变成了一种享受而非煎熬，学习效率自然也就水涨船高了。

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如果非要指出一个能让这本书更上一层楼的地方，也许是它对现代C标准，特别是C11和C17的一些新特性的覆盖深度可以再加强一些。虽然当前的内容对于打牢基础绰绰有余，甚至可以说是完美无瑕，但考虑到C语言在嵌入式系统和高性能计算领域的持续生命力，如果能在特定章节中，例如多线程并发（虽然涉及到C语言本身的标准库支持有限，但可以结合外部库进行讨论）或者更现代的内存管理函数上增加一些前沿的探讨，无疑会使其成为一本真正面向未来的经典教材。但这完全是吹毛求疵了，对于绝大多数希望系统学习C语言基础、理解底层机制的读者而言，这本书提供的知识体系已经极其完整和坚实。它教会的不仅仅是语法，更是一种严谨的计算思维方式，这是任何一门程序语言学习中，最为宝贵的核心财富。

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这本书的封面设计，说实话，第一眼看过去就给人一种非常扎实、严谨的感觉。那种略带深沉的蓝绿色调，配上清晰有力的字体，立刻让人联想到经典的计算机科学教材。我拿到手的时候，首先被它的厚度给“震”了一下，感觉沉甸甸的，就知道里面内容肯定很充实。书的装帧质量看起来也相当不错，硬皮的封面，感觉即使是经常翻阅也不会太容易磨损。内页的纸张选择也挺讲究，不是那种廉价的、反光的纸，阅读起来眼睛的疲劳感明显减轻了不少，这一点对于长时间学习编程的人来说简直是福音。特别是排版布局，每一页的行距、字号都把握得恰到好处，代码块和理论讲解部分区分得非常明确，逻辑清晰，让人在快速浏览时也能迅速抓住重点。这种对细节的关注，让人觉得作者和出版社是非常用心对待读者体验的，而不是仅仅敷衍了事地把知识堆砌在一起。拿到一本好的教材，就像拥有了一位耐心的、专业的导师在旁边指导，从书本的“相貌”就能感受到这份专业度。

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关于代码示例的质量，我必须给予高度评价。很多教程里的代码示例，为了简洁而牺牲了真实性，或者代码风格混乱，看着就让人提不起精神去敲。而这本书的代码，简直像是一份份精心打磨的“范本”。它们不仅功能完整，而且完全遵循了良好的编程规范——变量命名清晰、注释恰到好处且不过度冗余，代码块的组织结构也堪称教科书级别。我甚至会把书中的某些复杂函数结构当成模板，套用到我自己的项目中去。最让我受益的是，作者在讲解完一个核心概念后，立即跟进了一个紧密相关的、但又略有变化的实际案例。比如，在讲解结构体和联合体时，后面紧跟着一个模拟操作系统中进程控制块（PCB）的简单实现，这瞬间就把抽象的知识点与实际的系统编程需求联系了起来，让我感觉学习C语言不再是孤立的学术训练，而是真正在掌握一门强大的工具。这种实践导向的设计，极大地提升了我的学习动力。

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