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出版者:第1版 (2006年1月1日)

作者:代特尔

出品人:

页数:492

译者:

出版时间:2006-1

价格:59.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115141514

丛书系列:

图书标签:

• 深图
• XJTLU
• C++
• 程序设计
• 编程
• 计算机科学
• 算法
• 数据结构
• 面向对象
• 软件开发
• 教材
• 入门
• 学习

《算法图谱：从基础到前沿的深度探索》 一、本书定位与核心价值 《算法图谱》并非一本着眼于特定编程语言语法的工具书，而是一部系统梳理和深度剖析计算机科学核心——算法与数据结构的理论与实践之作。本书旨在为读者构建一个全面、稳固的算法知识体系，帮助读者理解复杂问题的内在结构，并掌握应对这些结构性挑战的有效策略。 本书的受众定位是具备一定编程基础（但不局限于特定语言，如C++、Java、Python等），渴望深入理解程序效率、优化瓶颈，并希望在算法竞赛、高性能计算、人工智能等前沿领域取得突破的工程师、研究人员和高阶学生。 我们深信，算法是计算思维的精髓。掌握了算法，便掌握了解决问题的钥匙；理解了数据结构，便能高效地组织和操作信息。本书的价值在于，它将算法的学习过程视为一张不断延展的“图谱”，从最基础的“结点”开始，逐步连接到复杂、前沿的“通路”。 二、内容结构与深度解析 全书结构围绕“基础构建—经典算法—高级主题—应用前沿”四条主线展开，共分为六个主要部分，详细内容如下： 第一部分：基础构建与计算模型（奠基石） 本部分专注于为后续的复杂算法学习打下坚实的理论基础。 1. 计算复杂度分析的严谨性： 深入讲解大O、Ω、Θ记号的精确定义与应用，特别关注常数因子、最坏情况、平均情况与渐近分析的细微差别。引入时间、空间复杂度的严格证明方法（如主定理、递归树法）。 2. 基本数据结构的原生形态： 不局限于特定实现，而是探讨数组、链表（单向、双向、循环、跳表基础）在内存模型下的行为差异。重点分析指针操作的底层代价与缓存局部性（Cache Locality）对性能的影响。 3. 递归与分治思想的哲学： 详细剖析递归的本质、栈帧的运作机制，并引入动态规划的思想萌芽——如何通过记忆化搜索避免重复计算，为后续的动态规划章节做铺垫。 第二部分：线性结构与集合管理（效率的基石） 本部分聚焦于一维或线性集合的组织与检索优化。 1. 栈、队列与双端队列（Deque）： 除了标准的LIFO/FIFO应用，本书探讨了如何利用Deque实现滑动窗口最大值（Sliding Window Maximum）等高效问题求解，并分析其在操作系统调度中的映射。 2. 哈希技术：理论与工程实践： 深入探讨哈希函数的构造原理（如拉链法、开放寻址法）。重点分析冲突解决策略（线性探测、二次探测、双重哈希）的性能退化曲线，并引入布隆过滤器（Bloom Filter）在概率性数据结构中的应用。 3. 堆（Heap）与优先队列的优化： 详述二叉堆的构建、插入与删除操作的复杂度保证。高级内容包括斐波那契堆（Fibonacci Heap）的摊还分析（Amortized Analysis），展示其在Dijkstra算法特定场景下的理论优势。 第三部分：树形结构与层次化数据（组织的艺术） 本部分是算法学习的重点，涵盖了搜索、排序与结构维护的核心技术。 1. 二叉搜索树（BST）的平衡艺术： 彻底剖析AVL树与红黑树（Red-Black Tree）的旋转机制与平衡条件维护。不再仅仅罗列插入删除步骤，而是从维持树高对数性质的约束条件出发，推导旋转的必要性与正确性。 2. B/B+树的磁盘优化视角： 将讨论从内存转向磁盘I/O模型，详细解释B树如何通过增加分支因子（Order）来最小化磁盘寻道次数，这是理解数据库索引结构的关键。 3. 高级树结构：Trie与区间树： 深入Trie（前缀树）在字符串匹配与自动补全中的高效性。引入区间树（Interval Tree）和最近邻搜索（Nearest Neighbor Search）的基础结构，作为空间划分方法的开端。 第四部分：图论的深度探索（连接世界的算法） 图算法是本书的重中之重，侧重于图的表示、遍历与路径优化。 1. 图的表示法与遍历策略： 详细对比邻接矩阵、邻接表（标准与混合表）的优劣，并强调在稀疏图与稠密图中的选择准则。对DFS/BFS在特定图结构（如图的连通分量、拓扑排序）中的应用进行严谨论证。 2. 单源最短路径的精细化： 细致区分Dijkstra算法（非负权）的原理，Bellman-Ford算法（处理负权）的迭代特性，以及SPFA算法在平均情况下的表现。重点分析如何利用差分约束系统（Difference Constraints System）建模为最短路径问题。 3. 最小生成树（MST）与网络流基础： 详述Prim与Kruskal算法的选择逻辑，并引入割（Cut）的概念。随后，过渡到网络流问题，深入解释最大流-最小割定理，并演示Ford-Fulkerson方法及 Edmonds-Karp算法的实现逻辑。 第五部分：高级排序、搜索与模式匹配（优化与加速） 本部分关注对效率要求极高的经典问题。 1. 非比较排序的潜力： 深入分析计数排序、基数排序、桶排序的适用场景与线性时间复杂度是如何达成的，强调其对输入数据分布的依赖性。 2. 搜索空间的剪枝： 聚焦于启发式搜索。详细阐述A算法的原理，包括代价函数 $f(n) = g(n) + h(n)$ 中启发式函数 $h(n)$ 的设计原则（一致性与可采纳性），以及如何利用置换障碍物（如八数码问题）来测试算法的完备性。 3. 字符串匹配的高效算法： 超越朴素匹配，系统讲解KMP算法（前缀函数构建与应用）和Rabin-Karp算法（滚动哈希技术），分析其在处理大量文本时的性能提升。 第六部分：动态规划与计算范式（决策的艺术） 本部分将复杂的优化问题分解为可管理的子问题。 1. 动态规划的五大要素： 强调定义状态（State Definition）、寻找转移方程（Recurrence Relation）、确定初始条件、解决计算顺序以及自底向上/自顶向下的实现方法。 2. 经典DP问题的深度剖析： 涵盖背包问题（0/1、完全、多重）、最长公共子序列、矩阵链乘法。特别引入状态压缩DP（使用位掩码）解决旅行商问题（TSP）的子集动态规划解法。 3. 贪心算法的适用边界： 探讨贪心算法的“局部最优导向全局最优”的证明方法（如交换论证），并明确指出其与动态规划的本质区别和适用范围的严格界限。 三、本书的独特视角与风格 本书的撰写风格力求严谨而不失洞察力，清晰而不失细节。我们避免使用过于晦涩的术语堆砌，而是通过大量的伪代码逻辑图解、内存模型示意图以及性能对比图表，将抽象的算法转化为直观的流程。每一章的结尾都附有“效率评估与工程启示”专栏，引导读者思考：在真实世界的内存限制和时间约束下，哪种算法是真正的“最优解”。 《算法图谱》提供的不是现成的代码模板，而是理解计算效率、设计高效解决方案的思维框架。掌握本书内容，即是掌握了构建任何高效软件系统的核心内功。

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我通常对那些动辄上千页的“大部头”心存芥蒂，总觉得它们内容注水或结构松散。然而，《C++程序设计》却以一种令人惊叹的逻辑性和紧凑感组织了全部内容。它给我的感觉是，每一个章节、每一个小节的设置都是经过深思熟虑的，紧密围绕着构建一个优秀C++工程师所需的知识体系展开。从最底层的位操作，到高级的并发编程模型，书中知识的覆盖面非常全面，但没有丝毫的冗余。特别是对异常处理和RAII（资源获取即初始化）原则的论述，深入浅出地阐明了C++在保证程序健壮性方面独有的哲学。我发现，即便是已经工作多年的我，在阅读到关于标准库容器底层实现效率分析的部分时，依然能从中汲取到新的知识点，理解了为什么在某些场景下使用`std::vector`比`std::list`更具性能优势。这本书更像是一本精心打磨的“武功秘籍”，它把复杂的技术化繁为简，但又不失其精髓，让你清晰地看到学习的路径和最终的目标。

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天哪，这本书简直是打开了我对编程世界的一扇新大门！我得说，刚开始接触编程的时候，我感觉自己像是在迷雾中摸索，各种概念、语法规则像是天书一样难懂。但是，当我翻开这本《C++程序设计》后，那种迷茫感瞬间就被一种清晰的指引感取代了。作者的叙述方式非常平易近人，完全不像很多技术书籍那样冷冰冰、晦涩难懂。他总能用生活中的例子来类比那些抽象的编程概念，比如讲到类和对象的时候，他会用“工厂和产品”来做比喻，一下子就让我明白了它们之间的关系。而且，书中对每一个知识点的讲解都极其细致，光是基础的数据类型和流程控制，作者就花了相当大的篇幅去深挖其背后的原理，而不是仅仅停留在“会用”的层面。我尤其欣赏它在代码示例上的用心，每一个小小的例子都经过精心设计，保证了读者在学习新概念的同时，能立刻上手操作并看到直观的运行结果。这种循序渐进、层层递进的讲解结构，让我感觉学习C++不再是一件遥不可及的事情，而是一段充满探索乐趣的旅程。我强烈推荐给所有对C++编程感到畏惧的初学者，这本书绝对能帮你建立起坚实且自信的编程基础。

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要说我作为一名有经验的开发者，从这本书里能学到什么，那绝不仅仅是基础的回顾。这本书最让我眼前一亮的是它在面向对象设计（OOP）部分的处理方式。很多教程在讲完继承、多态之后就草草收场了，但本书却花了大篇幅来探讨设计模式在C++中的实际应用，并且不是空泛地罗列理论，而是结合实际的项目场景进行深入剖析。例如，在解释“模板元编程”时，作者没有把它描述成只有少数天才才能触及的高深技术，而是通过几个巧妙的例子，展示了如何利用模板实现编译期的类型检查和代码生成，这极大地拓宽了我对C++语言能力的认知。读完这些章节后，我立刻回去重构了我工作中一个性能瓶颈模块，使用了书中提到的某种优化策略，效果立竿见影。这本书的价值在于，它不仅教会你如何使用C++的特性，更重要的是，它教会你如何用C++的思维去构建复杂、可维护的大型软件系统。

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说实话，我对技术书籍的期望值通常不高，很多书要么是内容陈旧，要么是案例老套到让人提不起兴趣。然而，这本《C++程序设计》却给我带来了非常惊喜的体验。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，它既没有过度沉溺于历史遗留的晦涩细节，也没有为了追求“新潮”而抛弃那些C++的核心精髓。作者对现代C++标准（比如C++11、14甚至后续的一些特性）的融入处理得非常自然，使得我们这些希望跟上时代步伐的学习者能够平滑地过渡到现代编程范式中。我特别欣赏它对“为什么”的探讨，而不是简单的“怎么做”。例如，当讲解内存管理和指针操作时，它不仅仅是教你`new`和`delete`的用法，更是深入分析了栈和堆的区别，以及资源泄露可能带来的灾难性后果。这种对底层机制的深刻揭示，极大地提升了我对程序运行效率和安全性的理解。阅读过程中，我经常会停下来思考作者提出的那些设计哲学，这让我的编程思维得到了极大的锻炼，不再满足于写出能跑的代码，而是追求写出健壮、高效且优雅的代码。

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这本书的排版和设计简直是一股清流！在这个信息爆炸的时代，阅读体验往往决定了一本书的生死。我见过太多技术书籍，内容或许不错，但密密麻麻的文字和黑白相间的代码块简直是对眼睛的折磨，让人读不了几页就想合上。但这本《C++程序设计》在视觉呈现上做得非常出色。它的字体选择和行间距都非常舒适，代码块的语法高亮清晰明了，关键的术语和重点内容也通过不同的颜色或粗体进行了恰当的强调，使得阅读时重点突出，逻辑链条清晰可见。更妙的是，书中穿插的一些“调试心法”或“陷阱警示”小插页，往往能以一种非常轻松幽默的方式点出那些容易让人踩坑的地方，让人在紧张的学习之余会心一笑。这种注重用户体验的设计理念，无疑是对读者时间的一种尊重。我甚至愿意带着它去咖啡馆阅读，而不是仅仅把它束之高阁作为工具书，因为它本身就是一种享受。

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