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出版者:高等教育

作者:罗晓沛

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2002-6-1

价格:34.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787040105919

丛书系列:

图书标签:

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《深入理解数据结构与算法：C++实现》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实践性极强的C++数据结构与算法学习指南。它超越了传统教材的理论堆砌，聚焦于如何将复杂的抽象概念转化为高效、可维护的实际代码。全书以C++语言为载体，紧密结合现代软件工程的实践需求，内容覆盖了从基础概念到高级算法设计的整个光谱。 第一部分：C++基础与高效编程范式 在深入探讨数据结构之前，本书首先为读者打下坚实的C++编程基础，并强调现代C++（C++11/14/17/20）的特性在算法实现中的应用。 模板元编程与泛型编程基础： 详细阐述函数模板、类模板的编写与应用，重点解析`typename`和`class`关键字的区别，以及如何利用模板实现与具体数据类型无关的高效算法框架。 内存管理与RAII： 深入剖析C++的内存模型、栈与堆的分配机制。重点介绍资源获取即初始化（RAII）原则，并详尽讲解`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`的使用场景、性能考量及循环引用问题的规避。 STL容器深度解析： 不仅限于介绍`std::vector`、`std::list`、`std::deque`的API，更重要的是剖析其底层实现机制，例如`std::vector`的动态扩容策略、`std::map`和`std::unordered_map`的红黑树与哈希表原理，帮助读者理解何时选择特定容器以达到最佳性能。 迭代器设计与应用： 系统讲解输入、输出、前向、双向和随机访问迭代器的概念，并展示如何使用迭代器与STL算法无缝配合，实现复杂的数据遍历与操作。 第二部分：核心数据结构构建与分析 本部分是本书的基石，致力于通过亲手实现来彻底掌握各类经典数据结构的设计思路和性能权衡。 线性结构进阶： 除了链表、栈和队列的常规实现，本书着重讲解了双向链表的循环应用，双端队列（Deque）的优化实现，以及基于数组的环形缓冲区（Circular Buffer） 在实时数据处理中的应用。 树形结构精讲： 二叉树与遍历： 详细对比先序、中序、后序的递归与非递归实现，并引入Morris遍历算法，实现O(1)额外空间的遍历。 二叉搜索树（BST）的挑战： 分析标准BST在极端情况下的性能退化问题。 平衡树系列： 全面实现AVL树和红黑树（Red-Black Tree）。红黑树部分的实现将详细分解旋转（单旋、双旋）与颜色调整的每一步逻辑，确保读者能从底层理解其自我平衡机制。 B/B+树： 结合数据库索引的视角，介绍B树和B+树的结构特性，及其在磁盘I/O优化中的核心作用，并提供一个简化的磁盘块模拟实现。 堆（Heap）与优先队列： 实现标准的二叉堆，并拓展至斐波那契堆（Fibonacci Heap） 的理论框架及其在Dijkstra算法中的潜在优势分析。 图论数据结构： 采用邻接矩阵、邻接表（包含链表实现和向量实现）等多种方式表示图，并对比它们在空间复杂度和查询效率上的差异。同时，深入探讨并查集（Disjoint Set Union, DSU） 的路径压缩与按秩合并优化技术。 第三部分：高级算法设计与分析 本部分将理论知识转化为解决复杂问题的强大工具，侧重于算法的思维模式和设计技巧。 排序算法的性能极限： 深入分析冒泡、插入、选择的低效性，重点攻克快速排序（Pivot选择策略，如三数取中法）和归并排序（外部排序的应用潜力）。特别地，对计数排序、桶排序和基数排序等线性时间非比较排序进行详尽的C++实现与适用性分析。 搜索与图算法： 图搜索： 彻底掌握广度优先搜索（BFS） 和深度优先搜索（DFS） 的应用场景，包括迷宫求解、拓扑排序（Kahn算法与DFS法对比）。 最短路径： 详细实现Dijkstra算法（使用优先队列优化）和Bellman-Ford算法（处理负权边），并对Floyd-Warshall算法进行矩阵乘法视角下的分析。 最小生成树（MST）： 详述Prim算法和Kruskal算法的实现细节与复杂度对比。 动态规划（DP）： DP部分通过大量的经典案例（背包问题、最长公共子序列、矩阵链乘法等）引导读者掌握“状态定义”、“状态转移”和“最优子结构”三大核心要素。特别介绍记忆化搜索（自顶向下DP） 与递推（自底向上DP） 的切换技巧。 贪心算法： 分析贪心算法的适用条件，并通过活动安排、霍夫曼编码等实例说明如何构建正确的贪心选择性质。 回溯法与分支限界： 以八皇后问题、N-Queens问题、旅行商问题（TSP）为例，展示回溯法和剪枝技术（分支限界）在组合优化问题中的威力。 第四部分：算法效率与性能调优 本部分关注实际工程中的性能瓶颈与优化手段。 时间与空间复杂度分析： 详尽解释大O、大Ω、大Θ符号的严格定义，并演示如何对复杂代码片段进行精确的渐近分析。 算法的常数优化： 不仅关注渐近复杂度，还探讨如何通过位运算、循环展开、减少分支预测失误等方法，在保持相同复杂度等级下，提升实际运行速度。 随机化算法初步： 介绍概率性算法（如Miller-Rabin素性测试的原理），及其在不需要绝对精确解时的效率优势。 本书的每一章都配有大量的C++代码示例，这些示例均经过严格的编译和运行测试，旨在帮助读者“动手”而非“动眼”来掌握数据结构与算法的精髓。它不仅是备考的工具，更是构建扎实计算机科学基础、迈向高级软件开发的必备参考书。

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这部教材的排版实在让人眼前一亮，那种墨香与现代设计感的完美融合，拿在手里就感觉沉甸甸的，充满了知识的重量感。封面设计简洁大气，没有花里胡哨的装饰，直接点明了重点，让人一眼就知道这本书的专业性。内页的纸张选材非常考究，印刷的清晰度极高，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，那些复杂的代码示例和图示，都处理得井井有条，逻辑结构清晰可见，仿佛作者特意为我们这些初学者搭建了一座座通往理解彼岸的坚实桥梁。章节的划分也十分科学合理，从基础概念的引入到高阶技能的深入探讨，循序渐进，每一步都走得稳健而扎实。我尤其喜欢它在关键知识点旁边的“拓展阅读”和“易错点提醒”模块，这些小小的设计，无疑是经验丰富的前辈留下的宝贵财富，瞬间就能帮我避开许多可能陷入的误区，大大提高了我的学习效率和自我纠错能力。拿到这本书，首先感受到的就是一种被尊重的学习体验，它不仅仅是一本工具书，更像是一位耐心的、循循善诱的导师，默默地陪伴着你，助力你攻克每一个技术难关。

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这本书的内容编排，简直是为我们这些备考者量身定制的“武功秘籍”，它深谙考试的“套路”，却又远远超越了单纯应试的范畴。我过去翻阅过几本同类的参考资料，常常是概念堆砌，晦涩难懂，但这本书不同，它似乎有一种魔力，能将那些枯燥的理论知识，通过生动活泼的案例，转化为可以实际操作和理解的“活水”。举个例子，在讲解某一核心算法时，作者没有直接抛出复杂的公式，而是先用一个贴近日常生活的场景来描述其解决问题的过程，然后再逐步引入技术细节，这种“情景导入式”的学习方法，极大地降低了我对该技术难点的畏惧感。而且，书中提供的练习题，数量适中但质量极高，它们不是简单的重复记忆，而是多角度、多层次的思维训练，很多题目都需要你综合运用前几章学到的知识才能解开，这才是真正有效的学习闭环。读完一个单元，你会有一种强烈的成就感，知道自己不仅仅是“看”过了，而是真正“掌握”了。这种从“知其然”到“知其所以然”的飞跃，才是考前最宝贵的财富。

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这本书的语言风格极其平易近人，这一点在技术教材中是难能可贵的。它没有那种高高在上的学术腔调，读起来就像是大学里一位非常擅长讲解的教授在给你做一对一辅导。即便是涉及到一些前沿和深奥的概念，作者也总能用最朴实、最直观的语言进行阐释，仿佛在和你进行一场轻松愉快的知识交流。我注意到，很多地方作者会用一些非常形象的比喻来类比抽象的计算机原理，比如将内存管理比作图书馆的书籍整理，将数据结构比作搭建乐高积木，这些比喻不仅帮助我迅速抓住了问题的核心，更重要的是，让学习过程充满了乐趣，极大地缓解了备考的枯燥感。阅读过程中，我很少需要停下来查阅大量的背景资料去理解作者的意图，这说明作者在内容组织和语言驾驭上达到了极高的水准，真正做到了以学习者为中心。这种“润物细无声”的教学艺术，使得知识的吸收过程变得自然而高效，让人心甘情愿地沉浸其中。

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从整体的结构逻辑来看，这本书展现出了一种宏大的知识体系构建能力。它不仅仅是零散知识点的简单堆砌，而是围绕着一个清晰、连贯的技术主线在展开，让你能清晰地看到各个模块是如何相互关联、相互支撑的。这种全局观的建立，对于理解复杂系统至关重要。例如，在讲解完数据库的基础知识后，它会立即引申到安全访问控制的必要性，并将此与操作系统的权限管理部分进行对比呼应，这种跨领域的知识融会贯通，让人豁然开朗，真正体会到了计算机科学的系统之美。每当我觉得某个知识点似乎有些吃力时，翻阅前面或后面的章节，总能找到与之呼应的铺垫或总结，这种精妙的章节交叉引用和前后照应，使得整个学习过程形成了一个牢不可破的知识网络，而不是一段段孤立的线索。可以说，掌握了这本书的内容，就相当于获得了一张通往该领域知识核心架构的清晰地图。

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我必须着重提一下这本书在实践操作方面的深度和广度。很多教程在理论上讲得头头是道，一旦动手实践就发现材料严重脱节，工具版本陈旧，或者环境配置极其复杂。然而，这本教材在这方面做得极为出色，它不仅提供了详尽的步骤指南，更难得的是，它似乎预料到了读者在实际操作中可能会遇到的各种“坑”。书中对于常见错误代码的分析和修正方案，简直是一本实战手册。更棒的是，它不仅仅停留在基础操作层面，而是引导读者去思考“为什么”要用这种方法，而不是“怎么做”这个操作。比如，在介绍网络协议的调试时，它会提供实际的抓包分析案例，让读者亲眼看到数据包的流动和丢弃，这种“所见即所得”的学习体验，是任何纯理论学习无法比拟的。通过跟随书中的实战项目，我感觉自己的动手能力得到了质的飞跃，不再是纸上谈兵的理论家，而是有实际操作经验的“工程师雏形”，这对于任何技术认证考试都是决定性的优势。

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