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出版者:人民交通

作者:黄平明

出品人:

页数:317

译者:

出版时间:1999-1

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787114032479

丛书系列:

图书标签:

• 结构设计
• 结构力学
• 建筑工程
• 土木工程
• 混凝土结构
• 钢结构
• 结构分析
• 有限元
• 抗震设计
• 工程结构

揭秘信息时代的底层逻辑：数据结构与算法的奥秘 本书聚焦于计算机科学的核心基石，深入剖析了组织、存储和高效处理海量数据的基本方法与理论，旨在为读者构建坚实的计算思维框架。 第一部分：基础奠基——数据的形态与逻辑 本部分将系统梳理和阐释数据在计算机内部的各种基本组织形态，为后续复杂结构的理解打下坚实的基础。 第一章：抽象数据类型（ADT）与数据封装 抽象数据类型（ADT）是连接现实世界问题与具体数据实现的桥梁。本章首先界定何为ADT，强调其关注“做什么”而非“如何做”的设计哲学。我们将详细探讨ADT的三个核心要素：数据表示、数据操作以及操作的代数规格说明。通过实例，如栈（Stack）和队列（Queue）的ADT定义，阐明封装性的重要性，解释为何信息隐藏是构建可维护和可替换软件系统的关键。我们将对比不同实现方式（如数组或链表）对同一ADT在性能上的影响，引导读者理解抽象层面的设计决策如何影响底层效率。 第二章：线性数据结构的精妙布局 线性结构是信息组织最常见的方式。本章将深入研究数组（Array）的连续存储特性、随机存取优势及其在内存分配上的局限性。随后，重点转向链表（Linked List），详细对比单向链表、双向链表和循环链表的结构特点。我们将通过具体操作（插入、删除）的伪代码分析，量化它们与数组在时间复杂度上的权衡。此外，本章还将探讨栈（Stack）的后进先出（LIFO）特性及其在函数调用机制、表达式求值中的应用；以及队列（Queue）的先进先出（FIFO）特性，并展示其在任务调度和缓冲管理中的实际价值。 第三章：非线性结构的探索——树与图 非线性结构是处理复杂层次关系和网络关系的关键。本章将以树（Tree）为核心，从二叉树（Binary Tree）的遍历方法（前序、中序、后序）入手，系统讲解如何通过递归和迭代实现这些遍历。随后，我们将深入研究二叉搜索树（BST）的查找、插入和删除操作，并分析其在极端情况（退化为链表）下的性能瓶颈。为解决BST的平衡问题，本章将介绍平衡二叉搜索树的概念（如AVL树或红黑树的原理概述），理解它们如何通过旋转操作维持对数时间的效率保证。紧接着，本章会拓宽视野至图（Graph）结构，定义图的基本元素（顶点与边），区分有向图与无向图、带权图与非带权图，为后续的图论算法打下坚实的结构基础。 第二部分：高效存储与组织——数据的查找与排序 本部分将聚焦于如何对已组织的数据进行快速访问和有序化处理，这是任何高性能应用系统的核心需求。 第四章：查找技术的优化 查找效率直接决定了应用响应速度。本章首先回顾顺序查找和折半查找（Binary Search）的原理与适用场景，强调折半查找对有序性的依赖。随后，我们将进入更高效的哈希技术领域。本章将详尽解释哈希函数（Hash Function）的设计原则，如何将任意键映射到有限的地址空间。重点讨论冲突解决机制，包括链式法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing，如线性探测、二次探测和双重哈希）。通过分析负载因子（Load Factor）对查找性能的影响，指导读者如何在实际系统中选择合适的哈希表策略。 第五章：排序算法的性能评估 排序是数据处理中最基础也最关键的操作之一。本章将系统分类和分析各类排序算法，从概念上区分基于比较的排序和非基于比较的排序。 基础比较排序： 详细解析冒泡排序、选择排序和插入排序的执行流程，并计算其最坏、最好和平均时间复杂度。 分治法排序： 深入剖析快速排序（Quick Sort）的工作原理，包括主元选择对性能的决定性影响，以及它在实践中表现优异的原因。同时，讲解归并排序（Merge Sort）的“分而治之”策略，理解其稳定性和$O(n log n)$的性能保证。 高级排序： 介绍基于特定结构的排序方法，如堆排序（Heap Sort），如何利用二叉堆结构实现就地（in-place）的$O(n log n)$排序。此外，还将简要介绍计数排序、基数排序和桶排序等线性时间复杂度的排序算法，明确它们适用的数据约束条件。 第三部分：算法思维——解决问题的流程与效率 本部分将从宏观角度探讨如何设计和评估解决问题的步骤，即算法的设计范式与效率度量。 第六章：算法效率的度量与分析 理解算法的效率是选择正确数据结构和算法的前提。本章将引入渐近分析法，精确定义大O表示法（$O$）、大$Omega$表示法（$Omega$）和大$Theta$表示法（$Theta$），用以描述算法在输入规模趋于无穷大时的性能上界和下界。我们将通过实例分析，演示如何根据代码结构（循环、递归）推导出时间复杂度和空间复杂度。重点区分最坏情况、平均情况和最好情况分析的意义，并解释为什么通常关注最坏情况的复杂度。 第七章：算法设计范式 本章介绍几种核心的、解决特定类型问题的设计框架。 贪心算法（Greedy Algorithms）： 阐述局部最优选择如何导向全局最优解的理论基础，并通过霍夫曼编码或最小生成树（MST）的特定算法（如Prim或Kruskal的贪心步骤）来展示其实际应用。 分治法（Divide and Conquer）： 回顾快速排序和归并排序的范例，引入主定理（Master Theorem），展示如何快速求解由递归关系定义的算法复杂度。 动态规划（Dynamic Programming）： 讲解其两大核心特征——最优子结构和重叠子问题。通过斐波那契数列的优化计算或背包问题的实例，阐明如何通过记忆化或自底向上的表格填充方法，避免重复计算，从而实现高效求解。 第八章：图论算法的应用 图结构上的遍历与路径搜索是解决网络、地图和依赖关系问题的基础。本章将基于前述的图结构定义，深入探讨两大核心遍历算法：广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS），并分析它们在连通性检测、拓扑排序（针对有向无环图DAG）中的应用。随后，我们将转向路径优化问题：详细解析Dijkstra算法（用于单源最短路径）的原理和适用条件（非负权边），并介绍Bellman-Ford算法，用以处理含有负权边的图，及其对负权环的检测能力。最后，对最小生成树（MST）算法（Prim和Kruskal）进行比较分析。 --- 本书面向对象： 计算机科学专业的学生、软件工程师、系统架构师，以及所有希望深入理解程序运行效率和数据组织原理的技术从业者。通过本书的学习，读者将能够跳出具体编程语言的限制，掌握构建高效、可扩展软件系统的底层思维模式。

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以我个人的阅读体验来说，这本书简直就是一场思维的盛宴。它彻底颠覆了我对“结构”的认知。我以前总觉得结构设计是冰冷的数字和公式，是枯燥的计算。但《结构设计原理》让我看到了结构设计中蕴含的美学和艺术。作者在讲解结构形式时，常常会穿插一些经典建筑案例的分析，比如埃菲尔铁塔的桁架结构，悉尼歌剧院的壳体结构，这些案例不仅仅是为了说明理论，更是展现了结构如何与建筑美学完美结合。我明白了，一个优秀的结构设计，不仅要满足功能需求，更要展现出一种力与美的和谐统一。书中对“节点设计”的讲解也让我受益匪浅，我才知道，一个看似不起眼的小小的连接部位，往往是整个结构中最为薄弱的环节，也是最需要精心设计和计算的地方。作者通过大量的图例和动画模拟（虽然是文字描述的动画，但同样生动），让我清晰地看到了不同连接方式的受力特点和潜在的风险。我甚至开始对着家里的窗框、门框，以及小区里的健身器材，去思考它们的结构是否合理，受力是否均衡。这种将书本知识转化为生活观察的乐趣，是这本书带给我的意外惊喜。它不仅仅教会我如何“看懂”结构，更教会我如何“欣赏”结构。

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我一直对“为什么”这类问题充满好奇，而《结构设计原理》恰恰满足了我这种探究精神。这本书不仅仅是告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样”。例如，在讲解“剪力墙”的作用时，作者并没有简单地说它能抵抗水平力，而是详细分析了墙体在承受侧向荷载时，如何通过自身的刚度和强度将力传递到基础，从而保证建筑物的整体稳定。书中还探讨了不同墙体布置方式对结构抗震性能的影响，以及在地震作用下，剪力墙如何通过自身的变形来吸收和耗散能量。我曾经对高层建筑的抗震性能感到担忧，读完这本书，我才明白了为什么那些高耸入云的建筑，能够在强烈的地震中屹立不倒。书中还涉及了一些关于“风洞试验”和“振动台试验”的内容，让我了解了科学家们是如何通过模拟各种极端环境来验证结构的可靠性的。这种对科学原理的深入挖掘和对实验数据的严谨分析，让这本书充满了说服力，也让我对结构设计领域产生了由衷的敬意。它不仅仅是一本书，更是一扇通往科学智慧殿堂的窗口。

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这本书的阅读体验，就像是在品味一杯醇厚的老酒，越品越有味道，越读越有深度。《结构设计原理》在讲解复杂的结构概念时，常常会穿插一些历史的视角，让我了解这些理论是如何一步步发展演变而来的。例如，在介绍“有限元分析”方法时，作者简要回顾了该方法在航空航天领域的起源，以及后来如何被广泛应用于土木工程。这种历史的维度，不仅让理论的讲解更加生动，也让我对科学技术的进步有了更深刻的理解。书中对“失效模式”的分析也让我印象深刻，作者通过展示一些典型的结构失效案例，如桥梁倒塌、建筑物垮塌等，让我深刻体会到结构设计的责任重大。我明白了，每一个结构都承载着无数人的安全和信任，因此，必须以最高的标准来对待。此外，书中还对一些新兴的结构设计技术，比如“3D打印结构”和“自修复材料”，进行了前瞻性的探讨。这让我看到了结构设计领域充满活力和无限可能的一面。这本书不仅仅是在传授知识，更是在传递一种严谨、负责、创新的工程精神。

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不得不说，这本书的逻辑清晰度和推理严谨性，是我近期阅读过的所有技术类书籍中最为出色的。作者在构建整个知识体系时，仿佛是将一座精密的建筑在读者面前一点点搭建起来，每一步都扣人心弦，每一处都牢固可靠。《结构设计原理》在讲解某个概念时，总是会先从最基本的物理原理出发，然后逐步推导出相关的公式和方法，最后再将其应用到具体的工程实践中。这种由浅入深、由表及里的讲解方式，让我这个非科班出身的读者也能够轻松地跟上作者的思路。书中对于“荷载组合”的讲解尤其让我印象深刻，我了解到，在实际工程中，结构需要同时承受多种荷载，而这些荷载的组合方式和叠加效应，直接关系到结构的安全性。作者通过详细的计算示例，展示了如何进行荷载组合，以及在不同的规范和标准下，会有怎样的差异。我曾经以为，设计工程师只需要计算最大承受的荷载就行了。这本书让我明白，结构设计是一个更加复杂和精细的平衡过程，需要考虑到各种可能的工况和最不利的组合。它让我对工程设计中的“严谨”二字有了全新的认识。

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说实话，这本书带来的震撼远超我的预期。作为一名对工程领域有着浓厚兴趣的业余爱好者，我一直想深入了解“房子是怎么盖起来的，桥是怎么修好的”这类问题。《结构设计原理》给了我一个非常系统且详尽的解答。书中对各种荷载类型（恒载、活载、风荷载、地震荷载等）的介绍，以及这些荷载如何作用在结构上，并最终转化为应力和变形，都阐述得极为细致。我尤其喜欢其中关于“应力集中”的章节，通过形象的比喻和清晰的图示，我终于明白了为什么在某些局部区域，应力会急剧增加，这对于理解材料的断裂和结构的失效至关重要。书中还对钢结构、混凝土结构、木结构等主要结构材料的特性进行了深入的比较分析，包括它们的强度、刚度、延性以及在不同环境下的耐久性。我曾经对钢结构的高强度和轻巧印象深刻，但读完这本书，我才了解到混凝土的韧性和抗压优势，以及木结构在绿色建筑中的潜力。书中对不同结构体系的介绍，比如框架结构、剪力墙结构、空间结构等，也让我对现代建筑的多样性有了更深的理解。作者在讲解过程中，并没有回避复杂的计算，而是通过引导读者理解计算背后的物理原理，让我能够逐步掌握。例如，关于“挠度计算”的部分，我虽然不能完全复现每一个步骤，但我理解了为什么梁会向下弯曲，以及如何通过改变截面形状和材料来减小弯曲。这本书让我对建筑的“内在骨架”有了前所未有的敬畏之心，也让我明白了每一个细节的设计都凝聚着科学的智慧和严谨的计算。

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如果说这本书是一次旅行，那么我无疑经历了一场收获满满的“智力探险”。《结构设计原理》以一种引人入胜的方式，带领我探索了结构设计的奥秘。书中对“连续梁”、“悬臂梁”等经典结构形式的分析，让我看到了工程师们是如何巧妙地利用材料的特性，设计出能够承受巨大载荷的结构。我尤其欣赏书中对“节点破坏机理”的详细剖析，作者通过生动的图示和深入的讲解，让我明白了即使是看起来坚固的连接，也可能因为应力集中或者材料缺陷而成为薄弱环节。我曾经以为，结构设计就是一个简单的计算和选材过程。这本书让我看到了，它是一个包含力学、材料学、几何学，甚至还有一些哲学思考的综合性学科。书中对“材料强度等级”和“安全系数”的讨论，让我明白了为什么在工程中，我们总是需要留有余地，因为现实世界充满了不确定性。我甚至开始对着身边的各种物件，思考它们的结构强度，以及是否符合最优的设计原则。这种主动学习和思考的习惯，是这本书带给我的最宝贵的财富。

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这本书绝对是我近期阅读体验中最令人振奋的一本！我并非专业出身，对结构设计原本只有模糊的概念，但《结构设计原理》却以一种极其清晰且循序渐进的方式，将这个庞大而复杂的领域一点点展现在我面前。作者并非简单地罗列公式和理论，而是巧妙地将每一个概念都融入到实际的案例分析之中。从最基础的受力分析，到各种材料的力学性能，再到不同结构形式的优缺点，每一个章节都像是为我量身定制的指导。尤其让我印象深刻的是关于桥梁设计的讨论，书中不仅仅讲解了梁桥、拱桥、悬索桥的基本原理，还深入剖析了不同地形、地质条件下选择何种桥梁形式的考量因素，以及在设计过程中如何平衡承载能力、经济性和美观性。那些详细的图表和手绘的草图，更是让我这个非专业人士也能够直观地理解复杂的结构节点是如何工作的。我曾经因为对结构设计的畏惧而止步不前，但读完这本书，我仿佛打开了一扇新世界的大门，对周围的建筑和基础设施有了全新的认识。我开始留意高楼大厦的柱子和横梁是如何支撑整栋建筑的，观察桥梁的弧线和支撑体系，甚至在乘坐电梯时，也会联想到电梯井道的结构稳定性。这种知识带来的视野拓展，是任何其他读物都无法比拟的。而且，这本书的语言也十分易懂，避免了过于晦涩的专业术语，即使是初学者也能轻松阅读。我认为，这本书不仅适合土木工程专业的学生，也对建筑师、城市规划者，甚至是对工程领域感兴趣的普通读者都极具价值。它教会的不仅仅是知识，更是一种观察世界、理解世界的方法。

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这本书的叙述方式和内容编排，简直是一场知识的“探险”。作者并没有采取死板的章节划分，而是将不同知识点巧妙地串联起来，让读者在阅读过程中能够不断地发现新的联系和规律。《结构设计原理》在讲解基础理论的同时，会适时地引入相关的工程案例，这些案例的选取非常有代表性，并且都附有详尽的分析。我印象最深的是，书中关于“疲劳破坏”的讨论，作者结合了桥梁钢缆在长期承受周期性荷载下的断裂案例，让我深刻理解了材料在反复受力下的耐久性问题。我以前只知道材料有强度，不知道还有“寿命”。书中还涉及了一些前沿的结构设计理念，比如“仿生结构”和“智能化结构”，让我看到了结构设计未来的发展方向。作者在介绍这些概念时，并没有显得过于理论化，而是通过一些有趣的例子，比如模仿蜘蛛网的轻质高强结构，或者能够根据环境变化自动调整形态的“智能”建筑，让我对这些未来的可能性充满了好奇。这本书不仅仅是在传授知识，更是在激发读者的思考和探索欲。它让我明白了，结构设计是一个不断创新和突破的领域，永远有新的挑战和机遇等待着我们去发现。

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我必须承认，这本书的深度和广度确实令人惊叹。它不仅仅是一本教科书，更像是一本结构设计领域的百科全书，几乎涵盖了从基础理论到实践应用的方方面面。我曾经对“稳定性”这个概念感到模糊，以为只要承重足够就行。然而，《结构设计原理》却让我意识到，结构的稳定比承载能力更为关键，一个设计不当的结构，即使材料再好，也可能因为失稳而瞬间崩溃。书中对各种失稳形式，如压杆失稳、板失稳、整体失稳等，都进行了详尽的解释和分析，并且提供了相应的计算方法和设计原则。我尤其欣赏书中关于“安全储备”的讨论，作者强调了在设计中必须留有足够的安全余量，以应对各种不可预见的因素和材料的波动性。这让我明白了为什么我们看到的许多建筑，其承重能力远大于实际需求。此外，书中还对一些特殊的结构类型，例如大跨度结构、高层建筑结构、以及在特殊环境下（如海洋、高原）的结构设计，都进行了深入的探讨。我对于书中介绍的“隔震技术”和“减震技术”，在应对地震等自然灾害时所起到的关键作用，留下了深刻的印象。这本书让我明白了，结构设计的背后，是对自然规律的深刻理解，是对人类生命财产安全的郑重承诺。它让我从一个旁观者，变成了一个能够窥探工程奥秘的“内行人”。

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我不得不说，这本书的实践指导意义简直是无与伦比的。我一直以为结构设计是工程师的专利，普通人根本无法触及。然而，《结构设计原理》却以一种非常“接地气”的方式，将复杂的理论分解成易于理解的步骤，让我对工程实践有了更直观的感受。书中对于“施工过程中的注意事项”以及“设计变更对结构的影响”的讨论，让我意识到，一个结构从图纸到现实，中间经历了多少挑战和权衡。作者举例说明了，在施工过程中，材料的实际强度可能与设计值存在差异，或者施工误差可能导致结构局部受力不均，这些都需要在设计阶段就考虑到，并且在施工过程中进行严格的监控。我尤其喜欢关于“结构健康监测”的章节，它让我了解到，即使是已经建成的结构，也需要持续的关注和维护，以确保其长期安全。书中介绍了各种监测技术，如应变片、位移传感器、加速度计等，以及如何利用这些数据来评估结构的健康状况。我曾经认为，一旦建筑建成，就是一劳永逸的。但这本书让我明白，结构设计是一个动态的过程，它需要随着时间和环境的变化而不断地调整和优化。这种对全生命周期的考量，让我对结构设计的严谨和负责有了更深的体会。

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