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出版者:清华大学出版社

作者:邵丽萍/张尚立/常丹编

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2005-5

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302107125

丛书系列:

图书标签:

• 应用软件开发
• 软件工程
• 编程技术
• 开发教程
• 实践教学
• 软件开发
• 计算机应用
• 应用软件
• 技术指南
• 编程入门

探索现代信息时代的基石：数据结构与算法的精妙世界 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，领略计算机科学中最为核心、也最富有创造性的领域之一——数据结构与算法。它不仅仅是一本理论的汇编，更是一本引导读者理解“如何高效地组织信息”和“如何设计出优雅且快速的解决方案”的实践指南。 在当今这个由海量数据驱动的时代，无论是支撑全球互联网运行的搜索引擎，驱动人工智能进行复杂决策的深度学习模型，还是保障金融交易安全的加密系统，其背后无不闪耀着数据结构与算法的智慧结晶。掌握这一领域的知识，是任何致力于软件开发、系统架构乃至科学计算领域深耕的专业人士的必备基石。 第一部分：基础构建——数据的逻辑形态 本部分将从最基础的元素出发，系统地介绍和分析数据在计算机内存中的组织方式。我们不会止步于简单的概念介绍，而是深入探讨每种结构在特定场景下的性能权衡。 一、数组与链表：序列的两种哲学 我们将详细比较数组（Array）与链表（Linked List）的内存布局差异。读者将理解为什么数组在随机访问（$O(1)$）上表现卓越，而在中间插入或删除时效率低下；反观单向链表、双向链表和循环链表，则展示了动态内存管理和高效的节点操作（$O(1)$的插入/删除）的优势，代价是空间开销和顺序访问的线性时间复杂度（$O(n)$）。 更进一步，本书会引入动态数组（如C++的`std::vector`或Java的`ArrayList`）的底层实现机制，揭示其摊还分析（Amortized Analysis）下高效扩容的奥秘。 二、栈与队列：操作的约束与应用 栈（Stack）作为“后进先出”（LIFO）的抽象数据类型，其在函数调用、表达式求值（如中缀转后缀）、括号匹配和浏览器历史记录回退等场景中的应用将通过具体的实例代码进行阐述。 队列（Queue）则代表了“先进先出”（FIFO）的原则，它在任务调度、缓冲区管理以及广度优先搜索（BFS）中扮演着不可或缺的角色。本书会对比普通队列与循环队列（Circular Queue），探讨后者如何优化数组空间的利用率。 三、树结构：层次化的组织艺术 树是处理层级关系和实现快速查找的强大工具。 1. 树的遍历与基础概念： 我们将首先巩固前序、中序、后序遍历（DFS）以及层序遍历（BFS）的算法实现。 2. 二叉树的精炼： 重点讲解二叉搜索树（BST）的查找、插入和删除操作，并分析其在极端情况下可能退化为链表的问题。 3. 平衡的艺术——自平衡树： 这是本章节的高潮部分。我们将深入剖析AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的旋转机制（左旋、右旋、双旋）和着色/平衡维护规则。读者将明白这些复杂的局部调整如何保证树的高度始终保持在 $O(log n)$，从而确保所有基本操作的对数时间复杂度。 4. 多路搜索与文件系统： 介绍B树和B+树，它们是数据库索引和文件系统设计中的核心结构，解释了为什么它们在外部存储（磁盘I/O）上表现优于二叉树。 四、堆结构：优先级的管理大师 堆（Heap），特别是二叉堆（Binary Heap），是实现优先队列（Priority Queue）的标准结构。本书将详细讲解如何利用“堆化”（Heapify）操作构建大顶堆或小顶堆，以及如何通过“上滤”和“下滤”来维护堆的性质。优先队列是Dijkstra算法、Prim算法等图论核心算法得以高效运行的关键。 五、散列表：追求极致的速度 散列表（Hash Table）是实现平均 $O(1)$ 查找、插入和删除操作的“魔术箱”。本章将聚焦于： 1. 哈希函数的设计： 如何选择优秀的哈希函数以最大化均匀分布，避免冲突。 2. 冲突解决策略： 详述链式法（Separate Chaining）与开放定址法（Open Addressing，包括线性探测、二次探测和双重散列）的优缺点及适用场景。 3. 负载因子与重新哈希（Rehashing）： 理解表的大小调整如何影响性能的长期稳定性。 第二部分：算法的精髓——解决问题的策略 数据结构是“存放数据”的工具箱，而算法则是“使用工具箱”的说明书。本部分聚焦于解决问题的通用范式和关键算法设计。 六、排序算法的深度剖析 排序是算法世界的“Hello World”，但其背后的复杂度差异巨大。我们将对比分析： 1. 简单比较排序： 冒泡排序、选择排序、插入排序（及其在近乎有序数据上的优势）。 2. 高效分治排序： 深入理解归并排序（Merge Sort）的稳定性与 $O(n log n)$ 的保证，以及快速排序（Quick Sort）的选择枢轴策略和平均性能优势。 3. 非比较排序的极限： 探讨计数排序、基数排序和桶排序在特定输入范围下实现线性时间复杂度 ($O(n)$) 的原理。 七、图论：建模复杂关系 图结构是描述网络、依赖关系和路径问题的通用模型。 1. 图的表示： 详细对比邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）在稀疏图和稠密图中的空间和时间效率差异。 2. 图的遍历： 实践深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS），并分析它们在连通性检测、拓扑排序等问题中的应用。 3. 最短路径算法： 彻底解析Dijkstra算法（单源最短路径，非负权），Bellman-Ford算法（处理负权边和负权环检测），以及Floyd-Warshall算法（所有节点对最短路径）。 4. 最小生成树： 阐述Prim算法和Kruskal算法如何利用堆和并查集（Disjoint Set Union）高效地构建最小代价的连接网络。 八、算法设计范式：思维的跃迁 本书的核心在于培养读者的算法设计思维。 1. 分治法（Divide and Conquer）： 通过经典的“汉诺塔”问题和快速排序实例，理解如何将大问题分解为可独立解决的小问题。 2. 贪心算法（Greedy Algorithms）： 讲解贪心选择性质和最优子结构，并通过活动安排问题、霍夫曼编码等案例展示其简洁高效的特点，同时指出其局限性。 3. 动态规划（Dynamic Programming, DP）： 这是算法设计中最具挑战性但也最强大的工具之一。我们将通过记忆化搜索和自底向上（表格法）两种方式，系统地解决背包问题（Knapsack Problem）、最长公共子序列（LCS）和矩阵链乘法等经典问题，强调状态定义、转移方程的建立是成功的关键。 九、复杂度分析与算法选择 贯穿全书，我们将持续使用大O表示法、Ω表示法和Θ表示法来严格量化算法的性能。读者将学会如何根据实际需求（时间限制、内存预算）在不同的数据结构和算法之间做出明智的取舍，理解P、NP等复杂性理论的初步概念，为后续学习更高级的计算理论打下坚实基础。 本书旨在成为一本实用且富有深度的参考书，帮助读者从“会写代码”提升到“设计高性能、可扩展的解决方案”的层次。通过丰富的伪代码示例和对核心思想的深入剖析，读者将能够自信地应对软件工程面试中的算法挑战，并将其应用于构建下一代创新应用。

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阅读这本书的过程中，我最深刻的感受是它对“实用性”的极致追求。很多技术书籍往往在介绍完技术细节后便戛然而止，留下读者一片茫然，不知道如何在真实项目中应用所学。然而，本书在这方面做得非常出色，它仿佛预设了读者将要面对的真实项目挑战，并提前给出了解决方案的框架。例如，在讲解数据库交互模块时，书中不仅仅展示了SQL语句的写法，更详细地剖析了如何处理连接池管理、事务的原子性保证，以及如何针对常见的性能瓶颈进行初步优化。这种超越基础语法的深度，对于那些希望快速提升项目交付能力的读者来说，简直是福音。我尤其欣赏其中关于版本控制系统（如Git）的实战章节，它不是简单地介绍`commit`和`push`，而是模拟了多人协作中冲突解决和分支合并的复杂场景，并提供了清晰的操作步骤和注意事项。这本书的价值就在于，它将“知道”与“做到”之间的鸿沟，用一系列详尽的实战指南填平了。读完后，我感觉自己不再是仅仅拥有知识的“书呆子”，而是具备初步工程能力的实践者。

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这本书的结构布局设计得极其考究，充分体现了作者对软件工程认知发展规律的深刻理解。它并非按照编程语言的字母顺序来组织内容，而是遵循着一个由小到大、由内而外的逻辑递进关系。起初关注点集中在单个模块的构建和独立功能的实现上，例如用户界面（UI）的基本元素布局和事件响应机制。接着，内容自然而然地过渡到模块间的协同工作，比如客户端与服务器的数据通信协议设计，以及异步操作的处理方式。这种层层递进的叙事方式，避免了信息过载带来的挫败感。更值得一提的是，书中穿插了大量的“设计陷阱”警示和“最佳实践”总结，这些“过来人”的经验总结，为读者规避了许多初学者常犯的低级错误。例如，它在讲解API设计时，明确指出了幂等性的重要性及其在业务逻辑中的体现，这在我后续独立设计系统时，起到了至关重要的指导作用。这种教科书般的严谨性与实际项目中的“野路子”经验的完美结合，使得本书的含金量大大提升。

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这本《应用软件开发技术实用教程》无疑是为那些渴望从理论走向实践的初学者准备的一份扎实的地图。我刚开始接触软件开发时，面对市面上那些充斥着晦涩术语和复杂概念的书籍，常常感到无从下手。这本书的编排方式却显得格外亲切，它没有上来就抛出高深的算法模型，而是从最基础的开发环境搭建开始，一步步引导读者熟悉整个流程。特别是它在讲解基础语法结构时，采用了大量的实际案例作为支撑，这些案例贴近日常生活和工作场景，使得抽象的代码逻辑变得具体可感。我记得书中对面向对象编程（OOP）的介绍，用了一个生动的比喻来解释封装、继承和多态，让我这个初学者瞬间茅塞顿开。随后，它深入到常用数据结构的实现与应用，讲解得深入浅出，既保证了理论的严谨性，又兼顾了读者的理解曲线。对于任何想建立起完整软件开发知识体系的新手来说，这本书提供了一个非常平滑的入门坡道，让你在不知不觉中，就已经掌握了构建应用软件的核心能力。它更像是一位耐心且经验丰富的导师，在你身后默默支持，确保每一步都走得稳健。

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从排版和图示的角度来看，这本书也展现了极高的专业水准，这对于需要长时间盯着屏幕阅读的技术书籍来说，是一个巨大的加分项。页面的留白处理得当，代码示例的字体清晰易读，且关键的语法结构或函数调用往往被用醒目的颜色或边框突出显示，极大地降低了阅读疲劳感。相比于那些把代码块堆砌在一起的书籍，本书的图表绘制水平堪称业界典范。无论是UML图、系统架构图，还是数据流向图，都绘制得逻辑分明、层次清晰。我发现自己很多时候只需看图，就能对复杂流程产生直观理解，而无需逐字逐句地啃读旁边的文字说明。此外，书中在讲解异步编程模型（如事件循环机制）时，所配的动态流程图，是目前我见过的最直观、最易懂的解释。总而言之，这本书在“易读性”和“可视化学习”方面做得非常到位，它充分尊重了读者的阅读体验，使得漫长的学习过程变得更加高效和愉悦。

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我曾尝试过其他几本声称是“全栈速成”的教材，它们往往追求广度而牺牲了深度，很多关键技术点蜻蜓点水，让人产生一种“似乎什么都懂了，但又好像什么都不精通”的虚假自信。这本书则完全是另一种风格，它更像一位专注的匠人，选择了应用软件开发中的几个核心支柱技术进行深耕细作。例如，对于错误处理和日志记录，本书用至少三章的篇幅详细阐述了从捕获异常、记录上下文信息到最终日志聚合分析的完整闭环。它不仅解释了“为什么”要这样做，更重要的是展示了在不同操作系统和部署环境下，如何配置和维护一个健壮的日志系统。我尤其欣赏它对于安全编程原则的早期引入，而不是等到课程的最后才草草提及。通过在讲解数据输入验证和身份验证模块时，就融入CSRF、XSS等安全隐患的防范措施，这本书真正做到了将“安全意识”融入到开发的血液中。这对于培养具有责任感的工程师至关重要，它教会的不仅仅是技术，更是一种严谨的职业态度。

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