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出版者:清华大学出版社

作者:新东方电脑教材研发室 栗松涛

出品人:

页数:365

译者:

出版时间:2001-11

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787302049111

丛书系列:

图书标签:

• 教育学习
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深入理解与实践：新一代数据组织与交换技术指南 书籍名称： 数据结构与算法优化实战 图书简介： 导言：数据洪流中的结构化挑战 在信息爆炸的时代，数据的生成速度和多样性达到了前所未有的高度。传统的线性思维和简单存储方式已无法高效应对海量、多维、复杂关联的数据集。企业、科研机构乃至日常应用，都面临着如何高效地存储、检索、转换和传输数据的严峻挑战。《数据结构与算法优化实战》正是在这样的背景下应运而生，它旨在为读者提供一套系统、深入且极其注重实践的知识体系，用以驾驭复杂数据结构，并借由精妙的算法设计实现性能的飞跃。 本书的核心理念是：优秀的性能来源于对底层数据组织方式的深刻理解和对特定场景下最优算法的精确选择与实现。 我们将彻底摒弃对抽象概念的空泛讨论，转而聚焦于如何将数据结构与算法应用于解决现实世界中的工程难题。 第一部分：基础的重塑——超越教科书的视角 本部分致力于巩固和深化读者对核心数据结构的理解，但视角将从理论推导转向工程实现与性能分析。 第一章：内存布局与缓存效率的考量 我们将不再把数组和链表视为孤立的抽象概念。本章深入探讨内存对齐、局部性原理（Locality of Reference） 在现代CPU架构中的重要性。我们会剖析栈（Stack）和堆（Heap）在不同编程语言下的具体管理机制，并详细对比连续存储结构（如`std::vector` 或数组）和分散存储结构（如链表、树节点）在缓存未命中（Cache Misses）发生时的性能差异。重点演示如何通过调整数据布局（如数组的数组AoS vs 结构的数组SoA）来显著提升迭代和遍历的效率。 第二章：高级抽象数据类型的工程实现 超越基础的栈、队列，本章专注于双端队列（Deque）、优先级队列（Priority Queue） 的高效实现。特别地，我们使用斐波那契堆（Fibonacci Heap） 理论知识，结合实际场景（如Dijkstra算法的优化路径），探讨其在理论优势与实际I/O开销之间的权衡。本章还将介绍环形缓冲区（Circular Buffer） 在实时流数据处理中的关键作用及其线程安全实现模式。 第二章：树形结构的深度挖掘与应用 树结构是组织层次化数据的基石，但其性能高度依赖于平衡性。《数据结构与算法优化实战》对树的讨论深入到磁盘I/O层面。 第三章：平衡树的实战哲学：从B树到B+树 本章是本书的亮点之一，我们详细解析了B树及其变体B+树为何是数据库索引和文件系统的核心。我们将从磁盘块大小（Block Size）的角度，反向推导最优的分支因子（Fanout Factor），并对比在随机写入和范围查询场景下，B树与自平衡二叉搜索树（如AVL、红黑树）的I/O开销差异。不再止步于插入删除的平衡操作，而是模拟磁盘寻道时间来量化性能收益。 第四章：Trie树与知识图谱的索引 本章聚焦于前缀树（Trie） 在字符串处理中的威力，尤其是在自动完成、拼写检查等场景。我们将探讨压缩Trie（Radix Tree/Patricia Tree） 的结构，并将其应用于构建高效的路由表查找或小型词汇表的内存索引。此外，我们将简要介绍如何使用特殊结构的树（如kd-tree, R-tree）来处理多维空间数据的快速检索。 第三部分：算法的精妙——性能调优的艺术 算法的选择和实现是决定系统上限的关键。本部分将算法的理论复杂度与实际运行时间紧密结合。 第五章：图算法的规模化处理 对于大规模图数据，标准算法往往需要重构。我们不仅会复习最短路径（Dijkstra, Bellman-Ford）和最小生成树（Prim, Kruskal），更会深入探讨图分区（Graph Partitioning） 技术，如Metis算法的思想，以适应分布式计算环境。我们还将分析PageRank算法的迭代收敛特性及其在流式更新中的优化策略。 第六章：动态规划与记忆化的边界 动态规划（DP）是解决重叠子问题和最优化问题的利器。本章通过经典的背包问题（Knapsack）、最长公共子序列（LCS） 等案例，重点讲解如何识别可优化的重叠结构。更进一步，我们会探讨记忆化搜索（Memoization） 与自底向上的DP实现在空间和时间复杂度上的微妙平衡，尤其是在递归深度受限的系统中的应用。 第四部分：高级主题与并发优化 第七章：哈希表的终极性能调优 哈希表（Hash Table）看似简单，但在高并发和极端性能要求的场景下，其陷阱重重。本章深入解析开放定址法（Open Addressing） 与链地址法（Chaining） 的性能差异，特别关注线性探测（Linear Probing） 引起的聚集效应（Clustering）。随后，我们将重点介绍一致性哈希（Consistent Hashing） 在分布式缓存和负载均衡中的关键作用，以及如何设计抗冲突的哈希函数。 第八章：并发环境下的数据结构 在多核处理器普及的今天，非阻塞（Non-blocking）数据结构是提升吞吐量的关键。本章不涉及操作系统或并发编程的细节，而是专注于无锁（Lock-Free）队列和栈的设计原理，特别是CAS（Compare-and-Swap） 操作在构建高性能并发结构中的应用。我们将分析ABA问题及其解决方案，为构建高并发服务器提供坚实的数据结构基础。 结论：从理论到生产力 本书的最终目标是培养读者“用数据结构思维解决工程问题”的能力。我们相信，通过对内存访问模式、算法的实际运行成本、以及不同数据结构在特定约束（如内存、I/O速度、并发性）下的表现进行深入剖析和实践，读者将能超越简单的API调用，真正掌握构建高性能、可扩展系统的底层技术核心。掌握这些知识，意味着您已经为处理TB级数据和微秒级延迟的挑战做好了充分准备。

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坦白说，我被这本书的深度和广度深深地震慑住了。我接触过几本市面上主流的XML相关书籍，它们大多侧重于XSD模式校验或者基础的DOM/SAX解析，蜻蜓点水般带过，无法满足我处理大规模、高并发数据流的需求。然而，这本《XML程序设计》则完全是另一个层级的体验。它深入剖析了XPath 3.1乃至XQuery的最新特性，并且花了大量篇幅讲解了如何在高负载环境下优化XML的解析和序列化性能，涉及到了内存管理和异步I/O的最佳实践。尤其让我受益匪浅的是关于XML数字签名的安全实现部分，作者不仅给出了代码示例，还细致地解释了底层加密算法的协同工作原理，这远远超出了普通应用层开发者的知识范畴，直指系统架构的内核。读完之后，我感觉自己对XML作为企业级数据交换中枢的理解，从“会用”提升到了“精通”的境界，那种对技术体系的敬畏感油然而生。

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从技术更新的角度来看，这本书保持了惊人的前沿性，这一点非常难得。市面上很多技术书籍在出版后不久，就因为标准的迭代而迅速过时。然而，这本书显然在编写过程中就预见到了W3C的下一步动作，它不仅详尽覆盖了SOAP/WSDL的经典应用，还花了不小的篇幅来介绍XML在现代微服务架构中如何与JSON等新晋数据格式共存和互操作，例如如何利用XML Schema的强大类型能力来保证API契约的健壮性，即使在快速迭代的敏捷开发周期中也能游刃有余。我对其中关于XML Schema复杂类型继承和约束定义的讲解印象深刻，这部分内容是很多其他书籍完全忽略的“硬骨头”，但它却能用清晰的对比案例将其化繁为简。这使得这本书具备了极高的“保质期”，能陪伴我度过未来几年的技术成长周期。

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如果要用一个词来形容这本书的价值，那就是“体系化”。它没有将XML孤立地看待，而是将其置于整个信息技术生态的宏大背景下去考察。从最初的SGML渊源，到如何利用DTD进行文档结构约束，再到利用后来的Schema进行语义校验，每一个技术分支的出现，都有其历史必然性和解决的特定问题，作者都给予了深刻的剖析。这种对技术演进脉络的梳理，让我理解了为什么我们要使用某些工具而非其他工具，这比死记硬背API调用要重要得多。它构建了一个完整的知识金字塔，从最底层的标记哲学，到顶层的数据交换标准，层层递进，逻辑严密。读完它，我不再是那个只懂得用标签包裹数据的程序员，而更像是一个能够设计和驾驭复杂数据契约的架构师。这本书是构建扎实基础的必备良石。

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这本书的装帧设计着实让我眼前一亮，封面那种深沉的墨绿色搭配着烫金的标题字体，透着一股古典而又不失现代感的专业气息。我原本以为这会是一本枯燥的技术手册，但翻开内页后，发现排版布局极为考究，字体大小和行间距都拿捏得恰到好处，阅读起来毫不费力。尤其欣赏作者在讲解复杂概念时，插入的那些精心绘制的结构图和流程示意图，那些图例并非简单的方框箭头堆砌，而是真正用心去抽象和可视化了数据模型的层级关系，使得我这个初学者也能迅速抓住核心的逻辑骨架。它仿佛在告诉我，即便是晦涩难懂的标记语言规范，也可以通过清晰的视觉语言变得平易近人。更值得称赞的是，书中的案例选取非常贴近实际工业界的应用场景，而不是停留在教科书式的理论演示，这让我有一种强烈的代入感，仿佛正在解决真实世界中遇到的数据互操作难题。随便翻开一章，都能感受到作者深厚的行业积累和对细节的极致追求，这绝不是一本仓促拼凑出来的“速成指南”，而更像是一部沉淀了多年经验的匠心之作。

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这本书的叙事风格简直像一位经验丰富的老工程师在手把手带徒弟，亲切中带着不容置疑的专业权威。作者很少使用那种居高临下的说教语气，而是通过一系列层层递进的问题引导读者思考。比如，在讨论命名空间冲突时，他不是直接抛出解决方案，而是先设想了在一个多厂商集成项目中可能遇到的混乱局面，然后，才带着我们一步步梳理出为什么需要namespace，以及如何优雅地解决它。这种“先有痛点，后有良方”的教学模式，极大地激发了我的学习主动性。我常常在读到某个关键转折点时，会不由自主地停下来，在草稿纸上画出自己的理解，然后对照书中的论述，那种茅塞顿开的感觉是其他教材难以给予的。它教会我的不仅仅是语法和API，更是一种面向数据结构设计和系统集成的“XML思维”。

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