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出版者:清华大学出版社

作者:张海藩

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:2001-4

价格:22.00

装帧:平装

isbn号码:9787302042969

丛书系列:

图书标签:

• 面向对象
• 程序设计
• C++
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《数据结构与算法分析：C++版》 图书简介 本书深入探讨了计算机科学领域的核心基石——数据结构与算法。全书以严谨的理论推导和大量的C++代码实现相结合的方式，旨在为读者构建一个坚实且实用的知识体系，使其能够从容应对复杂的计算问题和高效的软件设计挑战。 第一部分：基础与分析 本书开篇即奠定了扎实的数学和计算复杂性理论基础。我们详细阐述了算法效率的量化标准，特别是大O、大Ω和Θ记号的精确含义及其在不同场景下的应用。通过对递归方程和基本排序算法（如插入排序、选择排序）的深入分析，读者将掌握如何准确评估代码段的时间和空间复杂度。 接着，我们引入了渐近分析的精髓，详细剖析了数学归纳法在算法证明中的关键作用。重点讨论了主定理（Master Theorem），这是一个解决分治算法复杂度的强大工具，通过实例演示了如何利用它快速确定分治策略的效率界限。 第二部分：线性数据结构 本部分聚焦于最基础且应用最为广泛的线性结构。 数组与链表： 我们不仅仅停留在概念层面，而是对比分析了静态数组、动态数组（如C++中的`std::vector`的底层实现机制）与不同类型的链表（单向、双向、循环链表）在插入、删除和随机访问操作上的性能权衡。特别地，我们探讨了内存局部性和缓存友好的概念如何影响实际运行速度，这在现代硬件架构下至关重要。 栈与队列： 详细介绍了如何用数组和链表实现栈（LIFO）和队列（FIFO）。针对队列，本书重点讲解了双端队列（Deque）及其在滑动窗口最大值等高级应用中的高效性。同时，通过实际工程案例，如表达式求值、括号匹配，展示了栈的经典应用。 第三部分：非线性数据结构：树与图 这是本书的重点和难点所在，我们将全面覆盖树形结构和图论的基础概念及其高级变体。 树结构： 从基础的二叉树遍历（前序、中序、后序）开始，系统地过渡到二叉搜索树（BST）的实现与性能分析。为了解决标准BST在极端数据输入下可能退化成链表的问题，本书投入大量篇幅讲解了平衡搜索树。我们深入探讨了AVL树的旋转操作原理和实现细节，以及更先进的红黑树（Red-Black Tree）的五大性质和插入/删除操作中的颜色调整与旋转逻辑。此外，B树和B+树的结构被详细剖析，强调它们在数据库和文件系统索引中的核心作用。 堆与优先队列： 堆被视为一种特殊的完全二叉树，本书详细展示了如何利用二项堆（Binomial Heap）和斐波那契堆（Fibonacci Heap）来实现更高效的优先队列操作，尤其是在Dijkstra算法等场景下的性能提升。 图结构： 图论部分从基本概念（邻接矩阵与邻接表）入手，随后重点讲解了两个核心的图遍历算法：深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS），并讨论了它们在连通性判断、拓扑排序中的应用。 第四部分：核心图算法 本部分将算法的理论与实践紧密结合。 最短路径： 详细对比了解决最短路径问题的几种主要算法。Dijkstra算法的实现与正确性证明，以及其在处理非负权边时的效率分析。对于包含负权边的图，Bellman-Ford算法的松弛操作原理和发现负权环的能力被充分剖析。对于所有顶点对的最短路径问题，本书将介绍Floyd-Warshall算法的动态规划思想。 最小生成树（MST）： 完整覆盖了构建MST的两大经典算法：Prim算法和Kruskal算法。着重分析了Kruskal算法中如何高效地利用并查集（Disjoint Set Union, DSU）结构来维护边的连通性，并阐述了DSU的路径压缩和按秩合并带来的近乎常数时间的操作效率。 第五部分：高级算法思想 为提升读者的设计能力，本书在末尾引入了解决复杂问题的通用范式。 动态规划（DP）： 强调DP的两大核心特征：最优子结构和重叠子问题。通过背包问题、最长公共子序列（LCS）、矩阵链乘法等经典案例，系统性地演示了如何定义状态、确定状态转移方程，并实现自底向上（Bottom-Up）和自顶向下（Top-Down with Memoization）的求解方法。 贪心算法： 讲解了贪心选择性质和最优子结构，并通过活动安排问题、霍夫曼编码等实例，指导读者判断何时可以采用贪心策略，并论证其正确性。 散列表（Hash Tables）： 深入探讨了散列函数的设计原则、冲突处理机制（如开放寻址法和链地址法），并分析了负载因子对性能的影响。 全书的C++代码实现均遵循现代C++标准，力求清晰、高效，并配有详尽的注释和复杂度分析，是软件工程师、系统架构师以及计算机专业学生提升算法内功的权威参考书。

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这本书的深度和广度都让我感到惊喜，它绝不是那种浅尝辄止的入门读物。对于已经有一些编程经验的人来说，这本书提供了非常深入的视角去重新审视那些我们习以为常的设计模式和语言特性。我尤其赞赏它对高级特性的剖析，讲解得鞭辟入里，逻辑链条极其严密。比如，关于多态性的讨论，它不仅仅停留在了接口和继承的表面，而是深入到了运行时绑定的机制和其背后的性能考量，甚至还探讨了在不同编程范式下，如何权衡使用不同层次的多态实现。书中对于抽象类与接口的抉择，也给出了非常具有实践指导意义的分析，不是简单地说哪个好哪个不好，而是结合具体的业务场景，分析其适用性和局限性。这种深入骨髓的讲解，让我对面向对象的“精髓”有了更深刻的理解，明白了这些设计原则背后的哲学思考，远非一本普通的参考手册可以比拟。它迫使我跳出简单的代码实现，去思考更宏观的设计哲学。

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我发现这本书在语言风格上保持了一种非常难得的平衡：既有学术的严谨性，又不失亲切的交流感。作者的语气非常自信，但绝不傲慢，更像是一位经验丰富的前辈在耐心地指导迷津。每当解释到一个容易产生混淆的概念时，作者总会适当地插入一些“过来人的经验之谈”，提醒读者在实际工作中可能遇到的陷阱。例如，在谈到继承和组合的选择时，书中特别提醒我们警惕“Liskov替换原则”在复杂继承结构中可能带来的维护噩梦，这种前瞻性的警告非常宝贵。它不仅仅是教你“怎么做”，更是在培养你的“批判性思维”，让你在面对各种技术选型时，能够迅速判断出哪种方案在长期来看更具优势。这本书读起来的感受是：它尊重读者的智力，相信读者有能力去理解复杂的逻辑，但同时又用最清晰、最人性化的方式铺设好了通往理解的每一步台阶。这使得学习过程既富有挑战性，又充满成就感。

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这本书的实践案例部分，我认为是其最大的亮点之一，它有效地架起了理论与实际应用之间的鸿沟。很多教科书的案例要么过于简单以至于毫无参考价值，要么就是复杂到让初学者望而却步。然而，这本书的案例选取非常巧妙，每一个案例都紧密围绕一个核心的编程问题展开，并且展示了如何应用所学的面向对象原则去优雅地解决它。我尤其喜欢它对“重构”过程的记录。它不仅仅展示了最终的成品代码，还展示了从一个最初的、可能有些混乱的实现，逐步演化到符合设计规范的最终版本的全过程。这个“演化”的过程，比直接给出完美答案更有教育意义。它让我们看到了优秀程序员是如何思考和迭代的，教会我们如何识别代码中的“坏味道”，并提供了清晰的、循序渐进的改进路径。这种注重过程的教学方法，极大地提升了我的工程实践能力，让我对编写“可维护、可扩展”的代码有了更实际的把握。

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排版和图示方面，这本书做得非常出色，这对于阅读体验来说，是加分项。我注意到，作者在处理复杂结构时，非常善于运用清晰的流程图和类图，这些图表绝非点缀，而是真正起到了辅助理解的关键作用。很多其他技术书籍的图画得密密麻麻，让人看了头疼，但这本书的图例是精心设计的，线条分明，重点突出，每一个箭头和方框的意义都一目了然。比如，在讲解对象间交互关系的章节，如果单靠文字描述，很容易混淆调用链和依赖关系，但有了那张彩色的交互图后，整个过程就像慢动作回放一样清晰。此外，书籍的注释和代码块的格式也处理得恰到好处，关键的关键字会加粗或者使用不同颜色，使得代码阅读起来非常轻松，不容易产生视觉疲劳。对于需要长时间阅读和查阅的技术书籍而言，这种对细节的关注，直接决定了读者是否愿意反复翻阅。这本书在这一点上，做得近乎完美。

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这本书简直是为我们这些刚接触编程、想扎扎实实打好基础的人量身定制的！它的讲解方式非常贴近初学者的思维习惯，不会上来就抛一堆晦涩难懂的概念。我特别欣赏作者在引入新知识点时，总是先用生活中的例子来打比方，让我瞬间就能明白那个抽象概念到底在干什么。比如，讲到“封装”的时候，作者没有直接堆砌技术术语，而是用“把手机的内部构造藏起来，只留下按键和屏幕供用户使用”这个比喻，让我一下子就领悟了为什么要这样做。而且，书中的代码示例不仅仅是展示语法，更重要的是展示了如何思考——它会一步步引导你分析问题，然后构建出符合逻辑的解决方案。有时候我写代码卡住了，回头翻阅相关章节，总能找到清晰的思路指引。这种注重“如何思考”而不是仅仅“如何敲代码”的教学方式，对我建立起扎实的编程思维至关重要。读完前几章，我感觉自己对程序设计不再是盲目摸索，而是有了一张清晰的路线图。这对于需要长期学习编程的人来说，简直是省下了太多走弯路的时间。

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