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出版者:高等教育出版社

作者:张凌杰 编

出品人:

页数:225

译者:

出版时间:2005-6

价格:19.50元

装帧:

isbn号码:9787040165111

丛书系列:

图书标签:

• 网络故障
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• TCP/IP
• 网络技术

《数字时代下的数据结构与算法精解》 前言 随着信息技术的飞速发展，我们正处于一个数据爆炸的时代。无论是移动互联网、人工智能、云计算还是大数据分析，其底层逻辑的根基，依然是那些经过时间考验的、高效的、优雅的算法和数据组织结构。本书《数字时代下的数据结构与算法精解》，旨在为读者提供一个从理论到实践的、全面而深入的学习路径，帮助工程师和计算机科学爱好者彻底掌握构建现代复杂系统的核心“内功”。我们摒弃了传统教材中晦涩难懂的数学推导，转而采用更贴近工程实践的视角，聚焦于算法的适用场景、性能权衡以及代码实现中的陷阱与优化。 第一部分：基础构建——数据的组织与抽象 本部分将系统梳理数据结构的基础理论，强调“为什么”要使用特定的结构，而不是仅仅停留在“如何实现”。 第一章：数组、链表与内存的交互艺术 本章深入探讨线性数据结构。首先，我们将细致分析静态数组与动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）在内存分配、缓存局部性（Cache Locality）上的本质区别。重点剖析随机访问的效率与内存碎片化问题。接着，转向链表家族：单向链表、双向链表及循环链表。我们不仅会展示它们的插入与删除操作复杂度，更会探讨在垃圾回收（GC）机制下，链表在内存管理上的特殊挑战，例如循环引用导致的内存泄漏风险分析与规避策略。 第二章：栈与队列的约束式思维 栈（Stack）和队列（Queue）看似简单，却是程序控制流和任务调度的基石。本章着重于它们在抽象层次上的应用。对于栈，我们将详述函数调用栈的工作原理、递归与迭代的转换、以及如何在受限空间内实现“大整数”的加减运算。对于队列，则聚焦于广度优先搜索（BFS）的应用、消息队列（MQ）的缓冲机制，以及在并发编程中如何设计无锁（Lock-Free）或基于CAS（Compare-and-Swap）的线程安全队列模型。 第三章：树形结构的几何美学与应用 树结构是处理层级数据的核心。本章从二叉树开始，详细阐述二叉查找树（BST）的性能瓶颈——退化为链表。随后，重点介绍自平衡树的精髓：红黑树（Red-Black Tree）和AVL树。我们将用可视化的方式解释旋转操作如何维护平衡，并结合实际案例，如Linux内核中的调度器或标准库中的关联容器（如`std::map`）是如何依赖这些结构实现$O(log n)$的稳定性能。此外，还将涵盖B树和B+树在磁盘I/O优化中的关键作用，为后续的文件系统和数据库章节打下基础。 第四章：图论的复杂世界映射 图结构是建模现实世界关系（如社交网络、交通路线）的终极工具。本章首先区分邻接矩阵与邻接表，并针对稀疏图和稠密图选择最优表示法。我们将花费大量篇幅讲解核心遍历算法——深度优先搜索（DFS）与广度优先搜索（BFS），并探讨其在连通性判断、拓扑排序（Topological Sort）中的应用。 第二部分：高效算法的内核与设计哲学 本部分将深入挖掘核心算法思想，侧重于分析、优化和设计策略。 第五章：排序的性能光谱 排序算法是算法效率的试金石。本章不仅仅是罗列经典的$O(n^2)$排序（如插入、冒泡），而是聚焦于线性的$O(n log n)$算法。我们将深入剖析快速排序（Quick Sort）的枢轴选择策略（Pivot Selection）对最坏情况的影响，并提供随机化快速排序的工程实践建议。然后，详解归并排序（Merge Sort）在分布式计算和稳定性上的优势。最后，探讨计数排序、基数排序等非比较排序在特定数据范围内的线性时间复杂度优势。 第六章：动态规划与贪心策略的取舍 本章探讨解决优化问题的两种强大范式。动态规划（DP）强调“最优子结构”与“重叠子问题”，我们将通过背包问题、最长公共子序列等经典案例，训练读者构建状态转移方程的能力。而贪心算法（Greedy Algorithms）则强调每一步的局部最优选择，本章将清晰界定贪心算法适用的条件（如具有贪心选择性质和最优子结构），并通过霍夫曼编码等实例展示其高效性。 第七章：搜索算法的优化前沿 除了基础的DFS/BFS，本章转向更高级的搜索。重点介绍A（A-star）搜索算法，解释启发式函数（Heuristic Function）的设计如何影响搜索效率，及其在路径规划中的核心地位。此外，还将介绍回溯法（Backtracking）在解决约束满足问题（如八皇后问题、数独求解）中的应用，并探讨剪枝（Pruning）技术对搜索空间的有效削减。 第三部分：高级主题与工程实现 本部分面向希望将算法应用于复杂工程环境的读者。 第八章：散列技术：查找速度的极限突破 散列表（Hash Table）是现代软件的“瑞士军刀”。本章深入剖析散列函数的设计原则，如良好的均匀分布特性。重点分析冲突解决策略：分离链接法（Separate Chaining）与开放寻址法（Open Addressing，包括线性探测、二次探测和双重散列），并讨论负载因子（Load Factor）对性能的决定性影响。特别关注如何构建高性能、线程安全的并发散列表。 第九章：堆结构与优先级的实现 堆（Heap）是实现高效优先级的关键。本章不仅介绍二叉堆的构建与维护，还会深入探讨更高效的结构：斐波那契堆（Fibonacci Heap）在某些场景下的优势，以及二项堆（Binomial Heap）。这些结构在实现普里姆（Prim）和克鲁斯卡尔（Kruskal）等图算法时，对整体时间复杂度的优化至关重要。 第十章：算法的并发性与并行性考量 在多核处理器成为标配的今天，算法设计必须考虑并行化。本章探讨如何并行化排序（如并行归并）和图搜索算法。我们将介绍并行算法的度量标准，如加速比（Speedup）和效率（Efficiency），并讨论在数据依赖性强的情况下，如何利用线程同步原语（锁、信号量、屏障）来确保算法的正确性，同时避免过度同步带来的性能损耗。 结语 本书的核心理念是：数据结构是骨架，算法是血液。只有将这两者深度融合，才能设计出真正具有韧性和扩展性的软件系统。本书的案例均来源于实际工程问题，旨在帮助读者超越理论的象牙塔，真正掌握在复杂系统中选择和实现最优数据结构与算法的能力。掌握本书内容，你将能够从容应对任何技术面试，并自信地构建下一代高性能应用。

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这本书的装帧和印刷质量也值得称赞。纸张的选取非常考究，那种略带磨砂质感的纸张，即便是长时间阅读也不会造成眼睛的过度疲劳，这在长时间学习技术文档时是一个巨大的加分项。字体和行距的间距拿捏得非常到位，即便是那些包含大量代码片段和配置示例的页面，也显得清晰明了，没有丝毫拥挤感。我特别留意了书中的图表部分，它们的清晰度和专业性是顶级的，每一个拓扑图的标识都符合行业标准，色彩的运用也极具区分度，有效地帮助理解复杂的网络关系。这种对细节的极致追求，体现了出版方对技术读者的尊重。这本书不仅仅是一本工具书，它更像是一件精心制作的工艺品，摆在书架上也是一种视觉享受。购买这本书，不仅仅是获取知识，更像是投资了一份能够长期陪伴我职业生涯的、高品质的参考资料。它的存在，让我对未来的技术学习充满了信心和期待。

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坦白说，我对网络安全这块一直是个门外汉，总觉得那些防火墙策略、入侵检测系统听起来就让人头大。然而，这本书在处理安全相关章节时，展现出了惊人的平衡感。它没有陷进去复杂的密码学公式，而是聚焦于如何在日常维护中发现和遏制常见的安全隐患。比如，它详细分析了ARP欺骗的工作原理，并提供了一套行之有效的防御脚本示例。更让我欣赏的是，它没有把安全看作一个孤立的模块，而是将其融入到整个网络健康的脉络之中。书中提到，一个设计不佳的VLAN划分，本身就可能成为一个安全漏洞的温床。这种宏观的、系统性的思维方式，极大地拓宽了我的视野。阅读过程中，我时不时地会停下来，思考自己现有网络中的薄弱环节，甚至拿起笔在草稿纸上画出一些安全加固的草图。书中对流量异常的分析部分也极其精彩，它教导的不仅仅是“发现问题”，更是“理解问题背后的意图”，这对于提升故障排除的效率有着决定性的作用。整体而言，它成功地将一个看似高冷的领域，变得触手可及且充满实战价值。

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这本书的封面设计得很有质感，那种深邃的蓝色调配上银色的字体，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里沉甸甸的，感觉内容一定很扎实。我本来是抱着试一试的心态买的，毕竟市面上的技术书籍很多都是泛泛而谈，读起来很费劲。可是这本书的开篇就让我眼前一亮。它没有像很多教材那样堆砌晦涩的理论，而是直接切入实际场景，比如描述了企业网络在高峰期突然卡顿的现象，然后循序渐进地引导读者去思考可能的原因。作者在讲解基础概念时，也总是能巧妙地结合最新的网络架构，比如SDN和NFV的影子偶尔也会在章节的边缘闪现。这种叙事方式让我觉得，我不是在读一本教科书，而是在跟随一位经验丰富的工程师进行一次实战演练。特别是关于如何使用一些主流的网络诊断工具的章节，讲解得细致入微，每一个命令的参数和返回值的含义都解释得清清楚楚，简直是手把手教学。读完第一部分，我对网络运维的整体流程就有了一个清晰的、立体的认知，那种感觉就像是迷雾散去，整个网络拓扑图在我脑海中清晰地浮现出来。这本书的排版也很舒服，注释和图示的位置安排得恰到好处，阅读体验极佳，让人爱不释手，很想一口气读完。

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这本书的语言风格，怎么说呢，有一种老派工匠的严谨和一丝不苟，但又巧妙地避免了那种令人昏昏欲睡的官方腔调。作者似乎非常注重逻辑的严密性，每一个论断背后都有清晰的铺垫和论据支撑。我尤其喜欢它在讲解链路层和网络层故障排查时的那种抽丝剥茧的能力。它不像某些书那样，只是简单地说“检查物理连接”，而是深入到电信号的层面，解释了双绞线质量对误码率的影响，以及如何通过抓包工具判断是否存在电磁干扰。这种深挖底层原理的做法，对于那些想从“操作员”蜕变为“架构师”的技术人员来说，是无价之宝。读这本书的时候，我感觉就像是上了一堂高级研讨课，教授不仅告诉你怎么做，更重要的是告诉你“为什么”要这么做。每当我觉得自己快要被技术细节淹没时，作者总会适时地插入一个总结性的段落，帮助我重新定位，把握住核心思想。这种对知识体系构建的重视，使得这本书的知识粘性非常高，读完后不容易遗忘。

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从实用性的角度来看，这本书的价值可以说是物超所值。它似乎是基于多年的实战经验精心提炼出来的“故障急救包”。书中收录的那些复杂场景的案例分析，几乎涵盖了我过去几年工作中遇到的所有棘手难题，甚至还有一些我尚未遇到但未来极有可能遇到的陷阱。比如，关于BGP路由黑洞的排查步骤，它提供了一个多维度的核对清单，比我公司内部的SOP还要全面和精炼。更重要的是，这本书不拘泥于单一厂商的设备，它的许多排错思路是通用的，适用于思科、华为乃至开源网络设备。这种跨平台的兼容性，对于在混合环境工作的工程师来说，简直是救星。我甚至发现，自己过去一些依赖直觉和运气的处理方式，在这本书里找到了科学、可重复的解决方案。这本书真正做到了“授人以渔”，它教会的不是固定的解决方案，而是一套稳健的、可迁移的故障分析方法论，让我在面对未知故障时，心中不再慌乱，而是能够冷静地按照既定步骤进行验证和隔离。

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